Горюче-окислительные составы для обработки нефтяных скважин Методические указания

Среднее давление при рассчитанной скорости горения определяется по формуле 8:

где РН, РК – начальное и конечное давление при горении состава, МПа. Для определения интервала давлений, при котором сгорает состав, на ось ординат проводят перпендикуляр из точек начала и конца горения и по отметкам рассчитывается значение давлений РН и

РК.

Данный метод позволяет определить скорость горения, время горения в интервале давления.

7. Обработать результаты эксперимента и занести в таблицу 2.

Таблица 2

Характеристики горения ГОС в стендовых условиях

8. Построить графики зависимости изменения давления от времени горения образцов.

9. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы. 10. Оформить и сдать отчет по типу лабораторной работы №1.

Вопросы для контроля

1. Перечислите методы интенсификации добычи нефти. Их преимущества и недостатки.

2. Механизмы воздействия устройств на основе ЭНМ на призабойную зону пласта.

3. В чем заключается метод ТГХВ?

4. Технология обработки нефтяного пласта с использованием ГОС. 5. Преимущества ГОС, требования предъявляемые к ним.

6. Характеристики и назначение компонентов, входящих в состав ГОС.

7.Технология приготовления ГОС.

8.Как влияет вязкость на технологические характеристики ГОС?

9.Принцип действия вискозиметра Гепплера со «скользящим» шариком.

10.Принцип действия стендовой установки постоянного объема.

21

Приложение

Аммиачная селитра (нитрат аммония (NH4NO3) или азотнокислый аммоний) представляет собой белое кристаллическое вещество, полученное взаимодействием аммиака с азотной кислотой [13]:

NH3+HNO3=NH4NO3

Выпускается в виде гранул, чешуек или кристаллов. Аммиачная селитра ранее применялась в чистом виде как малочувствительное вещество при больших массах: теплота взрывчатого превращения 1600 кДж/кг, работоспособность в свинцовой бомбе (фугасность) 165-230 см. Аммиачная селитра может использоваться как промышленное взрывчатое вещество в смеси с более мощными взрывчатыми веществами. Аммиачная селитра может служить инициатором пожара или взрыва лишь в том случае, если имеет большие массы (более 50 т). Ее молекулярная масса — 80м. ед., а теплота образования — 355 кДж/моль. В зависимости от температуры аммиачная селитра может существовать в разных модификациях. Переход из VI (32

— -17ºС) в III (184 — 32ºС) модификацию и из V в IV сопровождается увеличением объема.

При температурных изменениях из-за полиморфных переходов в массе селитры возникают напряжения, которые могут привести к слеживанию или спеканию. Гранулы аммиачной селитры, образующиеся при кристаллизации ее расплава, представляют собой капиллярно-пористое тело. В зависимости от формы и размеров частицы насыпная плотность аммиачной

поглощением тепла и понижением температуры замерзания раствора. Безводная аммиачная селитра плавится при 169,4ºС.

Действие различных примесей на разложение селитры разнообразно: хлориды и хроматы действуют каталитически, карбомиды и сульфаты проявляют ингибирующее действие. Вводимые в промышленные сорта гранулированной аммиачной селитры добавки сульфата аммония примерно в 1,5 раза снижают скорость термического разложения селитры. Термическую стойкость снижают органические вещества, такие как углеводы,

22

крахмал, глюкоза, а также материалы из целлюлозы: бумага, картон, древесина, обычно применяемые для укупорки аммиачной селитры.

С аммиачной селитрой легко взаимодействуют сера и сернистые соединения, сульфиды, азотная кислота, многие металлы - цинк, медь, магний. Особенно опасно присутствие в аммиачной селитре нитратных солей. Не взаимодействуют с аммиачной селитрой и не снижают ее термической стойкости алюминий, железо, их окислы и соли.

Пожаро- и взрывоопасные свойства (при больших массах) селитры возрастают при наличии в ней примесей органического происхождения (нефтепродуктов и т.д.). Загорание селитры возможно от открытого огня, искр, сильных разрядов электричества. Чувствительность селитры к детонационному импульсу, определяемая минимальным инициирующим импульсом

мм и влажностью 1 % в открытом заряде диаметром 300 мм затухает.

Аммиачная селитра с влажностью 3 % не взрывается в зарядах еще большего диаметра. Из-за малой чувствительности и низкой энергии взрыва аммиачная селитра имеет пониженную способность к передаче детонации на расстояние.

Промышленность выпускает несколько сортов аммиачной селитры. Наиболее распространена аммиачная селитра марок А и Б, изготавливаемая как для сельского хозяйства, так и для производства промышленных взрывчатых веществ. Пористость гранул селитры марок А и Б составляет 6-9 %.

Отрицательными свойствами аммиачной селитры являются

ееслеживаемость и гигроскопичность. Хранить аммиачную

легкорастворимый при перемешивании в холодной воде и нерастворимый в спиртах, эфирах и других органических растворителях. ПАА плохо растворим в глицерине (примерно 1 %), этилен- и полиэтиленгликоле, молочной и ледяной уксусных кислотах. Однако эти вещества могут использоваться в качестве

23

пластификаторов ПАА. Температура стеклования ПАА около 165 0С,

приводит к выделению аммиака и образованию в макромолекуле имидных звеньев и трехмерных структур. В водных растворах полиакриламид постепенно гидролизуется до аммониевой соли полиакриловой кислоты. На этой реакции основаны способы аналитического определения содержания амидных групп.

Вследствие не ионного характера чистого ПАА изменение рН водных растворов от 1 до 10 не приводит к заметному изменению вязкости. Однако наличие даже незначительного количества моногенных (например, карбоксильных) групп в маломолекулярной цепи оказывает большое влияние на вязкость растворов ПАА. Так, при рН>10 протекает гидролиз амидных групп, который приводит к образованию групп, несущих на себе заряд, что в результате их электростатического отталкивания вызывает увеличение средних размеров макромолекул и следовательно возрастание вязкости.

Водные растворы ПАА умеренной концентрации (до 15%) могут сохраняться без заметного изменения вязкости в течение нескольких месяцев, они не сильно подвержены действию микроорганизмов, однако плесневеть могут, для предотвращения этого следует добавлять в растворы диили пентахлорфенол.

Твердый ПАА может храниться в сухом помещении в течение длительного времени, вследствие небольшой гигроскопичности он не должен подвергаться действию влаги. ПАА устойчив к нагреванию до 130 0С, выше этой температуры у него появляется сильное окрашивание, связанное с образованием имидных групп. Происходит формирование трёхмерной структуры и потеря растворимости в воде. ПАА устойчив к действию жиров, масел, воска.

ПАА может использоваться для очистки промышленных и пищевых вод, в качестве высокоэффективного коагулянта. Его используют также для структурообразования почв и агента, снижающего сопротивление при турбулентном течении жидких сред.

Этиленгликоль (этандиаль), молекулярный вес 62,07 –

простейший двухатомный спирт; сиропообразная жидкость без запаха, сладковатого вкуса; температура плавления – 12,3ºС, температура кипения 197,6ºС; дипольный момент 1,5-2,2.

24

Вязкость (пуаз/ºС): 26/15, 21/20, 17,3/25; теплота плавления 2,78 ккал/моль. Скрытая теплота испарения 190,9 кал/г. Этиленгликоль гигроскопичен, образует гидрат С2Н4(ОН)2·2Н2О; смешивается во всех отношениях с водой, спиртами, ацетоном, глицерином, ледяной уксусной кислотой. Нерастворим в ароматических углеродах, хлороформе, четыреххлористом углероде, хлорбензоле, сероуглероде. Мало растворим в эфире.

Этиленгликоль обладает всеми характерными свойствами гликолей. Со щелочами он образует соединение типа алкоголетовгликолеты; с ионами Cu2+ и т.п. – комплексные соединения. При окисление этиленгликоля получается смесь гликолевого альдегида СН2(ОН)СНО, гликолевой кислоты СН2(ОН)СООН, гликолевой кислоты СН2(ОН)СООН, глюксан ОНССНО.

Этиленгликоль используют в смеси с водой как антифриз; он находит применение в производстве пластмасс, искусственного волокна; используется в текстильной, парфюмерной и др. отраслях

кристаллический порошок оранжевого цвета, с удельным весом

претерпевает полиморфное превращение, переход из триклинной в моноклинную форму. При прокаливании до 100ºС теряет кристаллизационную воду.

Бихромат калия применяется в составах, преимущественно, на основе аммиачной селитры, в качестве регулятора воспламенения и скорости горения. Размер частиц бихромата калия не более 0,5 мм.

Нитрат натрия (NaNO3), молекулярный вес 84,99. Бесцветные кристаллы, температура плавления 309,5 0С, плотность 2,257 г/см3.

Получают из природных залежей выщелачиванием горячей водой и кристаллизацией, абсорбируют раствором соды окислов азота.

Нитрат натрия применяется как удобрение, в пищевой и стекольной промышленности, металлообрабатывающей промышленности, для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей.

25

Список литературы

1.Байков Н. М. О состоянии и перспективах развития нефтегазовой промышленности России / Н. М. Байков // Нефтяное хозяйство. – 2008. - № 1. – с. 10-13.

2.Байков Н.М. Влияние изменения цен на нефть на капиталовложения США и Канады в нефтегазовую промышленность / Н.М. Байков // Нефтяное хозяйство. – 2009. – № 9. – с. 121–123.

3.Реализация импульсных технологий воздействия на

интенсификации и гидроразрыв пласта / А. А. Меркулов // Нефтяное хозяйство. – 2008. - № 1. – с. 86-88.

5.Дуванов А. М. Создание желатинообразного горюче-

окислительного состава для обработки нефтяных скважин / Л.Х. Бадретдинова., И.Ф. Садыков // Вестник КТУ. – 2014. – №2. – с. 281-283.

6.Взрывные и импульсные методы интенсификации

добычи нефти и газа / Ю. И. Вайтенко [и др.] // НТВ «Каротажник».

–2005. – Вып. – 8. – с. 14 – 28.

7.Дуванов А. М. Совершенствование конструкции пороховых генераторов давления / А. М. Дуванов, А. В. Балдин // НТВ «Каротажник». – 2003. – Вып. 3. – с. 32 – 39.

8. Чазов Г.А. Термогазохимическое воздействие на малодебитные и осложненные скважины / Г.А.Чазов, В.И. Азаматов, С.В. Якимов, А.И.Савич.- М.: Недра, 1986. – 150 с.

9. Хисамов Р.Х. Геология карбонатных сложно построенных коллекторов девона и карбона Татарстана / Р.Х. Хисамов, А.А. Губайдуллин, В.Г. Базаревская, Е.А. Юдинцев – Казань, 2010. – 283 с.

10. Гайворонский И.Н. Состояние и перспективы развития методов интенсификации притоков в нефтяных и газовых скважинах взрывными и импульсными методами // Каротажник – 1988.- № 43.- с.

40-46.

11. Корженевский А.Г. Инструкция по технологии газодинамического разрыва продуктивного пласта. – Бугульма, 2009. –

29 с.

26

12.Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. - Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин / Ю.М. Басырыгин: учебник - М.: 2000. - 679 с.

13.Дубнов Л. В. Промышленные взрывчатые вещества / Л. В. Дубнов, Н. С. Бахаревич, А. И. Романов. – М.: Недра, 1988. – 227 с.

Список сокращений

ЭНМ - энергонасыщенный материал ГОС - горюче-окислительный состав ГДРП - газодинамический разрыв пласта ПЗП – призабойная зона пласта

АСПО - асфальтно-смолистые и парафиновые отложения ТГХВ - термогазохимическое воздействие НКТ - насосно-компрессорные трубы ПАА - полиакриламид БК - бихромата калия АС - аммиачная селитра ЭГ - этиленгликоль

ПГД – пороховой генератор давления

27

Ответственный за выпуск Н. Б. Иванов

Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета

Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального исследовательского технологического университета

420015, Казань, К. Маркса, 68

28