Тампонажный состав для изоляции пластовых вод

 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для изоляции зон водопритоков или поглощений. Цель - повышение эффективности изоляции минерализованных и сероводородсодержащих вод за счет повышения адгезионных свойств и прочности на сжатие образующегося тампонажного камня, сокращения сроков образования твердого камня и исключения его усадки. Состав содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.% : карбамидформальдегидная смола - 32,8-40,8, сульфитный щелок 16,3-32,8

сульфаминовая кислота 0,16-0,20

вода остальное. Состав готовят последовательным смешением водного раствора смолы с сульфитным щелоком и сульфаминовой кислотой. Карбомидформальдегидная смола представляет собой продукт поликонденсации карбамида или мочевины и формальдегида, порошок белого цвета, массовая доля влаги не более 5%, насыпная плотность не менее 0,4 г/см<SP POS="POST">3</SP>. Сульфитный щелок - отход целлюлозобумажного производства, густая жидкость коричневого цвета, получаемая от варки целлюлозы по сульфитному методу на аммонийной основе. Сульфаминовая кислота - кристаллический порошок белого цвета, растворимость в воде 146,8 г/л при 0°С. Сульфитный щелок способствует отверждению смолы, повышению прочности и исключению усадки образующегося тампонажного камня. Добавка сульфаминовой кислоты ускоряет процесс отверждения и позволяет плавно регулировать сроки потери текучести и твердения состава. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

M

О 4. (21) 4450915/24-03 (22) 28,06.88 (46) 30.10.90. Бюл, ЬЬ 40 (71) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Н.И. Крысин, M.P, Мавлютов, Т.А. Скороходова, Ю.M..Ñóõèõ, P.М. Минаева и С.А. Гершенев (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 732494, кл. Е 21 В 33/138, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1317099, кл. Е 21 B 33/138, 1985. (54) ТАМПОНАЖН61Й СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВЫХ ВОД (57) Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и м.б. использовано для изоляции зон водопритоков или поглощений. Цель— повышение эффективности изоляции минерализованных и сероводородсодержащих вод за счет. повышения адгезионных свойств и прочности на сжатие образующегося тампонажного камня, сокращения сроков образования твердого камня и исключения его усадки. Состав содержит

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при изоляции зон водопритоков или поглощений.

Цель изобретения — повышение эффективности изоляции минерализованных и сероводородсодержащих вод за счет повышения адгезионных свойств и прочно„„Я2„, 1602975 А1 следующие ингредиенты при их соотноше-. нии, мас.,(,: карбамидформальдегидная смола 32,8-40,8; сульфитный щелок 16,332,8; сульфаминовая кислота 0,16-0,20; вода остальное. Состав готовят последовательным смешением водного раствора смолы с сульфитным щелоком и сульфаминовой кислотой. Карбамидформальдегидная смола представляет собой продукт поликонденсации карбамида или мочевины и формальдегида, порошок белого цвета, массовая доля влаги не более б, насыпная плотность не менее 0,4 г/см .

Сульфитный щелок — отход целлюлознобумажного производства, густая жидкость коричневого цвета, получаемая от варки целлюлозы по сульфитному методу на аммонийной основе, Сульфаминовая кислота —: 3 кристаллический порошок белого цвета, растворимость в воде 146,8 г/л при 0 С, Сульфитный щелок способствует отверждению смолы, повышению прочности и исключению усадки образующегося тампонажного камня. Добавка сульфаминовой кислоты ускоряет процесс отверждения и позволяет плавно регулировать сроки потери текучести и твердения состава. 1 табл. сти на сжатие образующегося тампонажного камня, сокращения сроков образования твердого камня и исключения его усадки, В тампонажном составе для изоляции пластовых вод, содержащем карбамидформальдегидную смолу, наполнитель, кислотный отвердитель и воду, в качестве наполнителя содержится сульфитный щелок — отход целлюлозно-бумажного производства, а в качестве кислотного

1602975

20

25 отвердителя сульфаминовая кислота при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Кэрбамидформальдегидная смола 32,8 — 40,8

Сульфитный щелок 16,3 — 32,8

Сульфаминовая кислота 0,16-0,20

Вода Остальное

Положительный эффект достигается

:благодаря внедрению частиц щелока, имеющего слегка кислотный характер (pH 6), между молекулами смолы. В результате происходит их сшивание с образованием поперечных связей, а зто, в свою очередь, приводит к желэтинизации и отверждению.

Однако .процесс желатинизации протекает медленно. Добавка сульфаминовой кислоты .ускоряет процесс желатинизации. Частицы щелока (лигносульфоната аммония и другие органические вещества) препятствуют сближению друг с другом частиц смолы, вследствие чего исключается усадка твердеющего камня. Сшитые молекулы состава, проникая в поры керна, отвердевают в них и плотно удерживаются там, благодаря физико-химическим связям, за счет чего и повышаются адгезионные свойства, Эти связи усиливаются в присутствии сероводорода, имеющего кислотный характер. В то же время высокие адгезионные свойства, т.е. плотный и прочный контакт между породой и составом препятствует фильтрации в ствол скважины пластовых вод, зараженных сероводородом, Состав готовят последовательным смешением водного раствора смолы с сульфитным щелоком и сульфаминовой кислотой.

Карбамидформальдегидная смола —: продукт поликонденсации карбамида или мочевины и формальдегида — порошок белого цвета, массовая доля влаги не более 5 /, насыпная плотность не менее 0,4 г/см, исз пользуется 507;-ный водный раствор.

Сульфаминовая кислота — кристаллический порошок белого цвета, используется

10 -ный водный раствор.

Сульфитный щелок — отход целлюлознобумажного производства — густая жидкость коричневого цвета, получаемая от варки целлюлозы по сульфитному методу. на аммонийной основе (на стадии получения дрожжей), Сульфитный щелок имеет следующий физико-химический состав, :

Сухое вещество 45-50

Общая сера 6,61

Летучие кислоты 0,58

Азот 5,29

Органические вещества 97,0

3.0

Фурфурол 0,67

Лигносульфонаты аммония 35-45

Гемицеллюлоза . 40-50

Экстрактивные вещества 6 — 10

Зольность 3,0 и характеризуется следующими физико-химическими свойствами:

Плотность, г/см з

1,21

Вязкость, с 8,64 рН 6,2

Сведения об ингредиентном содержании и свойствах состава приведены в таблице.

Для определения прочности на сжатие тампонажного камня состав заливают в формы и получают цилиндрики диаметром

25 мм и высотой 25 MM. Цилиндрики помещают в обычную пластовую воду и в пластовую воду, содержащую сероводород в количестве 240 мг/л и выдерживают в течение 1 и 3 сут, Затем при помощи пресса определяют прочность на сжатие.

Адгезионные свойства тэмпонажного состава определяют следующим образом.

B форму, смазанную солидолом, помещают естественный керн из песчаника цилиндрической формы, диаметром 25 мм и высотой 25 мм и заливают 15 мл состава, т.е. на 1/2 высоты керна, Оставляют до желатинизации, затем освобождают от формы и помещают нэ 1 или 3 сут в обычную пластовую воду и пластовую воду с содержанием сероводорода 240 мг/л, Затем определяют адгезионные свойства, т.е, отрыв состава от керна при помощи пресса.

Усадку.состава определяют следующим образом. В мерную пробирку наливают

10 мл состава до начала его загустевания, После наступления желатинизации в пробирку наливают 5 — 7 мл пластовой воды плотностью 1180 кг/м и оставляют на 1, 3 и 30 сут. Через каждые сутки измеряют в делениях уменьшение объема и рассчитывают усэдку от первоначального объема ().

Все опыты повторяют не менее 3 раз и берут среднее значение из 3 опытов.

Из таблицы видно, что чем больше в составе содержится смолы, тем больше величина усадки камня и наоборот. Так, при содержании смолы 44,7 / (опыт 2) величина усадки 1,47;, а при содержании смолы

40,8 (опыт 3) усадки нет. При содержании смолы ниже 32,8 (опыт 7) удлиняются сроки образования твердого камня, что нежелательно, так как увеличиваются затраты времени на изоляцию зон. Получаемая прочность камня на сжатие вполне достаточна для надежной и долговременной изоляции пластовых вод в том числе зараженных сероводородом, 1602975

Добавка сульфитного щелока менее

16,3 (опыт 2) не предотвращает усадку твердеющего камня, а добавка его выше

32,8 (опыт 7) замедляет сроки образования твердого камня, что нежелательно. Адгезионные свойства состава в пределах концентрации щелока в сероводородной агрессии повышаются с 33 до 40 кг/см в течение первых 3 сут. В то время как адгезионные свойства состава по прототипу всего 13 кг/см (опыт 8), т.е. в 3 раза ниже, Использование сульфаминовой кислоты более 0,2 экономически нецелесообразно.

Оптимальное содержание ингредиентов в составе следующее, мас.7:

Карбамидформальдегид смола 35,0

Сульфитный щелок 28,0

Сульфаминовая кислота 0.17

Вода Остальное

Использование состава позволяет повысить качество работ по изоляции как обычных минералиэованных, так и сероводородсодержащих пластовых вод в процессе бурения и эксплутации скважин.

Формула изобретения

Карбамидформальдегидная смола

Сульфитный щелок . Сульфаминовая кислота

Вода

32,8 — 40,8

16,3 — 32,8

0,16-0,20

Остальное

Тампонажный состав для изоляции пластовых вод, содержащий, карбамидфор-

5 мальдегидную смолу, наполнитель, кислотный отвердитель и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции минерализованных и сероводородсодержащих вод за счет

10 повышения адгезионных свойств и прочности на сжатие образующегося тампонажного камня, сокращения сроков образования твердого камня и исключения его усадки, он в качестве наполнителя содержит сульфит15 ный щелок — отход целлюлозно-бумажного. производства, а в качестве кислотного отвердителя — сульфаминовую кислоту при следующем соотношении ингредиентов. мас. :

1602975

CU ф

Y ссао 5

«О е С Ъ Q у

С

Ф а

«е

«: е е

С.(«» ео

C!

СЧ

«6

II «х o о ®

Я g

I! ф)

Ф а с 3

Ф у

«С

-о

X о

СЧ

С 5 Ж

О О а е- о о Сх а Ф с е >5

vOO

Щ Х щ иь ь

««!

O. 5

«L) mO ll

2 о

««L, Х ее со

Ф цС С0

О С о се II

<6 6@

ЕР5Ч„

ЕВ5OY аn с«! Ф CO ««L m O о «- .X

Ф х т к5Ф

ЕCL ã

Е Е 5 5 аоф«- и

С« с «- С х о +>>5O

v + »

muex 8

«Д «Са

Ощ х5 с )5

XQO

v ац! о

YOv

C«i О а ас

«- Е5

0 И О

)5 о о ехО р 3(Ф а )5

5ÔÎ

O С «LL

5ЛО.«) ф о с и

v.

I» х

Ф

«ч

С5

v

63 t5

03

««!

Iо

О O

C«L y

©.о о а с о и

i Ьmm3

«O « Я а«« е ас а фо ао х

e5OC EO.Om X e 5 u u а

СЧ

-ООООО

О ЛСОСОС0«с, » - СЧ СЧ СЧ

00 В«С!СООВЛВ

Сб ("Э CO С Р С ) СЧ СЧа «с лвавл - - »NNСЧ О O,,„ л LDNN0) Co«De о

ВВCOCOI LM л с> счсч о вэсч

В СО CO. Ct

Ln !- Lnсч Ln -в л w Ф «D Ln

Ln ooLnoooo

СЧ ONÑOÅO

I ! l сч сч 3 ° M с3 Ln cD cD л LDLn«nooino

О »с ъlnеО I I I I I I с- --СЧNСЧСЧСЧСЧ

1 се!

Ое в r. s a a

v + I I о

Е С ) CD Î Со Э

С" CD СЧ Со СЧ «О

ОО - СЧ СЧ С Э «") Ф ФСЧCDLCDN

° М % Ю

О OOOOOO

СО Л-«ОЛ-О СОСО

Э ОЛаСЧО Й Ф СЧ С ) С Э «"Ъ

1 о с

N«")cl LncDл «- о

00 «