В настоящее время сооружение сква­жин в осадочных породах производится вращательным способом с поглощением промывочной жидкости, что и является причиной кольматации порового про­странства околоскважинной зоны глини­стыми коллоидно-дисперсными части­цами, приводящей к снижению произво­дительности скважин.

Восстановить производительность

скважин можно с помощью реагентов, ассортимент которых расширился благо­даря интенсивному развитию химической промышленности. Композиции реагентов по возможности должны быть порошко­образными, удобными в приготовлении растворов с использованием имеющегося оборудования в буровых бригадах. Оп­тимальные условия применения раство­ров определяются минералогическим со­ставом глинистых образований, концент­рациями компонентов раствора, реакци­ей среды, что предопределяло необходи­мость оценки эффективности и характера воздействия растворов на глинистые об­разования.

Разработка композиций растворов для реагентного освоения скважин произво­дилась в полевых и лабораторных усло­виях в соответствии с возможным меха­низмом взаимодействия перспективного реагента с монтмориллонитовой глиной Махарадзевского месторождения Гру­зинской ССР, глиной смешанного состава Зеравшанского месторождения и каоли — нитовой глиной Глуховецкого месторож­дения Украинской ССР.

Среди порошкообразных реагентов ионообменного действия выделены ре­агенты «Рафаэль» и «ТАМП» (товарные названия). Скорость разрушения образ­цов в этих растворах практически линей­но зависит от типа глины и процесс раз­рушения глинистых агрегатов интенси­фицируется с повышением температуры (до 40—50°С). В общем случае оптималь­ная концентрация этих реагентов со­ставляет 8—10% и дальнейшее ее увели­чение ограничено растворяющей способ­ностью рассматриваемых реагентов.

Среди реагентов окислительно-восста­новительного Действия установлена эф­фективность применения перекиси во­дорода Н202 в пределах концентраций 1,5—3%, а изменение pH раствора в об­ласть щелочной реакции интенсифициру­ет разрушение образцоб из монтморил­лонитовой глины. Вместе с тем необходи­мо отметить, что использование перекиси водорода в сочетании с другими реаген­тами неорганического происхождения по­зволило получить весьма эффективные
результаты при разрушении глин различ­ного минералогического состава.

Для разрушения глинистых кольмати — рующих образований исследована приме­нимость следующих реагентов кислотного и окислительно-восстановительного дей­ствия: гидразина солянокислого М2Н4Х Х2НС1, гидразина сернокислого N2H4X XH2S04. При их растворении в воде ра­створ приобретает сильно выраженные кислотные свойства благодаря наличию иона водорода, а восстановительная спо­собность раствора обусловлена наличием гидразина.

При разрушении монтмориллонитовых отложений оптимальная концентрация гидразина солянокислого находится в пределах 10—12% [1].

Эффективно воздействует на монтмо — риллонитовые образования раствор, со­держащий гидразин сернокислый (2— 3%) и бисульфат натрия (6—8%) [2]. Дополнительное введение в раствор пе­
рекиси водорода увеличивает скорость разрушения образца на 36%.

Для разрушения глинистых кольмати — рующих образований реагентами ионо­обменного и окислительно-восстанови­тельного действия использовали соли ще­лочных металлов, соли или гидроксиды аммония, перексодисульфаты аммония или калия с добавками перекиси водо­рода (1,5—3%).

В экспериментах в качестве солей ще­лочных металлов применяли карбонат натрия N2C03. Оптимальная концентра­ция карбоната натрия в растворе, со­держащем 3% перекиси водорода, вне зависимости от минералогического соста­ва глин, составляет 10—12%, увеличение температуры раствора интенсифицирует процесс разрушения [3].

Исследованиями установлено, что для разрушения монтмориллонитовых и ка — олинитовых образований оптимальной является концентрация солей аммония

или его гидроксида в пределах 0,5—1% с добавкой перекиси водорода в коли­честве 1,5—Э%, процесс интенсифициру­ется в диапазоне температур 60—80°С [4]. Процесс разрушения кольматиру-

ющих образований из монтмориллони — товой глины растворами солей аммония с добавкой перекиси водорода, обладаю — ющими реакцией среды, близкой к ней­тральной, может быть интенсифицирован
путем изменения величины pH раствора в область кислотных и щелочных значе­ний (скорость разрушения образца уве­личивается на 58%).

Исследована возможность использо­вания для разрушения глинистых обра­зований порошкообразных сильных окислителей — персульфатов калия и аммония (0,5—2%) в сочетании с переки­сью водорода (1,5—3%) Г51.

Разрушение глинистых кольматиру — ющих образований можно также произ­водить раствором «ГАОТ» (товарное на­звание), обладающим комплексообразу­ющими и окислительно-восстановитель­ными свойствами.

Для определения изменений, возмож­ных при взаимодействии растворов с образцами исследуемых пород, использо­вали метод электронной спектрофото­метрии, рентгенофазовый, хроматогра­фический, фотоколориметрический ана­лизы и производили фильтрационные опы­ты с закольматированными образцами горных пород. Результаты анализов ла­бораторных экспериментов представлены в табл. 1.

При взаимодействии отдельных ра­створов с глинистыми образованиями оп­ределение компонентного состава газов производили хроматографическим мето­дом (табл. 2).

Опытно-фильтрационные исследова­ния по оценке эффективности реагент­ной разглинизации закольматированных образцов пород проводились на установ­ке УИПКР конструкции ВНИИБТ и фильтрационной установке конструкции ВНИИгаз. Технологические схемы уста­новок, их описания и методика производ­ства работ изложены в специальной ли­тературе. Результаты фильтрационных опытов представлены в табл. 3.

Как видно из представленных резуль­татов, из общей доли восстановления ко­эффициента фильтрации образца относи­тельно первоначальной (в среднем 83,6%) 30,9% приходится на прокачку после кольматации, 53,4% — на реагент­ную обработку, а 15,7% соответствует ос­таточной кольматации.

Таким образом, результаты лаборатор­ных исследований свидетельствуют об эффективности применения разработан­ных композиций растворов для разру­шения глинистых образований различно­го минералогического состава. Разрабо­танные композиции растворов разреше­ны Минздравом СССР к употреблению в системах питьевого водоснабжения.

Реагентное освоение скважин, каптиру­ющих песчаные коллекторы, проводилось в различных гидрогеологических усло­виях. Для освоения скважин применялись методы реагентной ванны, циклической, виброреагентной и вакуумно-реагентной обработки. На объектах сельскохозяй­ственного водоснабжения в промышлен­ных маштабах разработанная технология внедрена в Тамбовской и Саратовской обл., в Ярославской обл. произведены экспериментальные обработки скважин.

В районах опытных работ скважины сельскохозяйственного водоснабжения ис­пользуют водоносные горизонты, приуро­ченные к пескам различного грануломет­рического состава. Скважины бурятся с прямой промывкой забоя естественным и глинистым растворами. Вскрытие водо­носных горизонтов производят при за­мене промывочной жидкости на чистую воду, что не исключает кольматации при-

фильтровой зоны глинистыми отложени­ями.

При виброреагентной обработке сква­жин низкочастотные колебания в фильт­ре скважины генерировались рабочим ор­ганом при помощи вибратора ВУР-2. Объем раствора находился в пределах 250—450 л. Продолжительность виброре­агентной обработки скважины составля­ла 30—50 мин, после чего обработка про­изводилась в статических условиях (6—8 ч). При вакуумно-реагентной об­работке для генерации вакуума исполь­зовали газо-газовый эжектор. Общий объем раствора составлял 400—600 л, продолжительность обработки при ре­агентной ванне 8—12 ч, при вакуумно­реагентной — 3—6 ч. Результаты реагент­ного освоения представлены в табл. 4.

Таким образом, в результате реагент­ного освоения 260 скважин сельскохо­зяйственного водоснабжения подача во­ды потребителю была увеличена с 2377,3 до 3482,3 мз/ч, т. е. на 46%.

Экспериментальными обработками сква­жин городских водозаборов подземных вод установлена возможность эффектив­
ного доосвоения скважин, находившихся длительное время в эксплуатации. Реа­гентное доосвоение скважин производи­лось на водозаборах подземных вод Неф­теюганска, Тернополя и Юрмалы. Про­цессы химического кольматажа прояви­лись лишь на водозаборе подземных вод Юрмалы, что предопределило необходи­мость проведения здесь предварительных солянокислотных обработок, в резуль­тате которых удельная производитель­ность скважин была восстановлена прак­тически до первоначальных значений.

Реагентное доосвоение скважин водо­забора Нефтеюганска производили тер­мореагентным методом, что диктовалось низкой (4°С) температурой подземных вод подмерзлотного водоносного горизон­та. Для повышения температуры пласто­вых вод в скважины закачивали по 10 м3 воды, нагретой при помощи паропере­движных установок до 86—93°С. Расход закачки составлял около 10 м3/ч. Далее закачивали 10 м3 раствора, нагретого до аналогичной температуры, после чего про­изводили циклическую обработку сква­жин в течение 2—4 ч.

Реагентное доосвоение скважин водо­забора Тернополя проводили методом циклической обработки в течение 3— 3,5 ч, а скважин Юрмалы — методом ре­агентной ванны 12 ч. Результаты реа­гентного доосвоения скважин городских водозаборов подземных вод представле­ны в табл. 5.

Реагентное доосвоение 16 скважин поз­волило увеличить суммарную производи­тельность водозаборов подземных вод с 220,2 до 357 м3/ч, т. е. на 62%.

Установлена также эффективность раз­работанных композиций растворов для реагентного освоения скважин различ­ного назначения (нефтяных, газовых, гео- технологических и наблюдательных), кап­тирующих песчаные коллекторы и соору­женных вращательным способом с про­мывкой глинистым раствором. Харак­терные результаты по эффективности та­кого рода реагентного освоения скважин приведены в табл. 6.

Выводы.

Полученные результаты свидетельству­ют о перспективности использования раз­работанных композиций растворов в та­ких областях народного хозяйства, как добыча подземных вод, углеводородов, тяжелых металлов и при организации мо­ниторинга.

Годовой экономический эффект от реа­гентного освоения 264 водозаборных скважин составил 878,535 тыс. р.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 800180 СССР, МКИ С 09 К 7/02. Со­став для обработки скважин / В. С. Алек­сеев, В. Т. Гребенников, В. В. Хлыстунов (СССР) //Открытия. Изо­бретения. 1981. № 4.

2. А. с. 810947 СССР, МКИ Е 21 В 43/25. Рас­твор для разглинизации прифильтровой зо­ны водяной скважины / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. В. Хлысту­нов, И. Е. Ко зов (СССР) //Открытия. Изобретения. 1981. № 9.

3. А. с. 1027374 СССР, МКИ Е 21 43/27. Спо­соб обработки скважины на воду / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. Е. Воропанов, С. Л. Драхлис (СССР) // Открытия. Изобретения. 1983. № 25.

4. А. с. 1063952 СССР, МКИ Е 21 В 21/04. Способ разглинизации скважин на воду / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. Е. Воропанов, О. К. Киселев (СССР) // Открытия. Изобретения. 1983. № 48.

5. А. с. 1373796 СССР, МКИ Е 21 В 43/27. Способ реагентной разглинизации сква­жин /В. С. Алексеев, В. Т. Гребен­ников, В. А. Д ж е м м е р, В. А. Бон­даренко (СССР) // Открытия. Изобрете­ния. 1988. № 6.