Abstract

Introducere

Producția de nisip este una dintre problemele obișnuite în puțurile de producție de petrol și gaze forate în formațiuni neconsolidate (Fattahpour și colab. 2012). Fluxul abraziv de granule de nisip în interiorul puțurilor și al liniilor de producție duce la consecințe nedorite, inclusiv eroziunea echipamentului din puț sau din puț, înfundarea echipamentului din puț, afundarea rocii de formare, distrugerea pereților, reducerea recuperării rezervorului, costul de întreținere și, în cazuri severe, chiar moartea fântânii (Ikporo și Sylvester 2015; Isehunwa și Olanrewaju 2010; Pedersen și colab. 2017; Singh și van Petegem 2014). Producția de nisip începe atunci când solicitările in situ impuse asupra formării depășesc forța de formare in situ (Gholami și colab. 2016). Dimpotrivă, consolidarea nisipului se întâmplă de obicei atunci când legăturile naturale atașează boabele de materialele de ciment din formațiuni (Marfo et al. 2015).

aplicarea

Există mai multe metode mecanice de reducere a producției de nisip, cum ar fi ecrane, căptușeli cu fante, ecrane de nisip expandabile (Cholet 2000) și îmbunătățirea operației de perforare în timpul finalizării sondei. Cu toate acestea, metodele mecanice sunt adesea consumatoare de timp și costisitoare în procesul de producție (Kotlar și colab. 2008). Metodele chimice sunt o metodă alternativă pentru o formațiune slab consolidată care produce mult nisip (Kotlar și colab. 2005). Aceste metode au fost puse în aplicare pe baza injecției de componente chimice în jurul fântânii pentru a consolida roca de formare pentru a reduce mișcarea suplimentară a boabelor de nisip (Maduabuchi și colab. 2017).

În general, metodele chimice au fost împărțite în două grupuri (Bellarby 2009: (1) aplicarea pietrișurilor acoperite cu rășină ca filtru de gaură (fără ecran) și (2) consolidarea in situ prin injectarea fluidului compatibil și atașarea artificială a În acest scop, fluidul este injectat în formarea de pori prin perforațiile care se întăresc după acoperirea granulelor de nisip și reduce mișcarea excesivă a nisipului în timpul operațiunii de producție. rata depășește o valoare critică (Bellarby 2009). În afară de aceasta, metoda chimică poate fi realizată în două moduri: prin oxidarea unui material hidrocarbonat care saturează nisipul din jurul sondei (Aggour și Abu-Khamsin 2004) și injectarea de polimerici sau non -componente polimerice în roca de formare (El-Sayed și colab. 2001; Kotlar și colab. 2005, 2008; Wasnik și colab. 2005).

Rășinile sunt aplicate în cea mai mare parte în studiile de control al nisipului în care, în aceste cazuri, rășinile polimerice lichide au capacitatea de a schimba faza în solid (Marfo et al. 2015). Deși rășinile sunt frecvent utilizate ca fluid de consolidare în metodele chimice, aplicarea acestor materiale este neplăcută sub perspective economice și de mediu, datorită tendinței lor de a reduce formarea permeabilității (Sydansk 1992). În cazul fezabilității operaționale, rășinile nu ar putea fi încorporate cu ușurință în roca de formare. Aspecte necorespunzătoare și nesigure ale fluidelor cauzate de acizi și solvenți, precum și probleme precum aplicarea echipamentelor de suprafață și a sistemelor de pompare se numără printre celelalte constrângeri ale utilizării materialelor rășinoase (Villesca și colab. 2010). În ceea ce privește timpul limitat de pompare, injectarea de soluții de rășină foarte vâscoasă în formațiune duce la o funcționare nesatisfăcătoare a formațiunilor cu permeabilitate mai mică de 50 mD (Sydansk 1988). Prin urmare, este esențial să se utilizeze materiale de consolidare, care sunt ecologice și rentabile, pentru a controla producția de nisip.

Conform studiilor anterioare, s-ar putea imagina aplicarea potențială a hidrogelului pentru remedierea producției de nisip în comparație cu alte metode chimice, în principal datorită concentrației sale mai mici necesare, a vâscozității reglabile și a injectivității bune (Bai și colab. 2015; Karimi și colab. 2014). . Hidrogelurile se formează prin amestecarea unei soluții de polimer cu o soluție adecvată de reticulare la un temperat specific (Baghban Salehi și colab. 2014; Li și colab. 2007).

În plus, rezistența la formare este un factor principal care trebuie luat în considerare la investigarea mecanismelor de control al nisipului. În acest scop, s-ar putea efectua o analiză de compresie uniaxială pentru a obține cea mai mare solicitare pe care o poate tolera formarea de nisip în timpul procesului de compresie (Mishra și Ojha 2016a, b). Atunci când cineva depășește stresul cel mai mare, formația de nisip își pierde rezistența mecanică, iar boabele de nisip încep să se miște prin fluxul de fluid. În studiile anterioare, magnitudinea rezistenței la compresiune a fost utilizată pentru a evalua consolidarea nisipului în care cu cât rezistența la compresiune este mai mare, cu atât nisipurile sunt mai stabile (Mishra și Ojha 2016b). De asemenea, am măsurat rezistența la compresiune a probelor de nisip după injectarea hidrogelului.

În acest studiu, am folosit poliacrilamida ca polimer și triacetat de crom ca agent de reticulare pentru a genera hidrogel ca agent de consolidare a nisipului. În acest scop, puterea hidrogelului și efectul compoziției sale asupra rezistenței la compresiune a pachetului de nisip au fost investigate pentru a indica dacă consolidarea nisipului ar putea fi crescută de hidrogel și rezistența hidrogelului ar fi eficientă în controlul nisipului sau structura hidrogelului ar putea fi independentă de rezistență la creșterea rezistenței la compresiune a nisipului. Prin urmare, au fost efectuate un set de experimente, inclusiv teste de sticle, analize reologice și teste de compresie, împreună cu analize termogravimetrice (TGA). De asemenea, a fost studiat efectul cationilor mono și divalenți și al temperaturii asupra stabilității hidrogelului.

Experimental

Materiale

Acid acrilamido propil sulfonat hidrolizat (sare de sodiu polimer poliacrilamidă, denumire comercială AN125, greutate moleculară (MW) de 8,0 × 106, grad de sulfonare de 25% și conținut de apă din Fig. 1)