Состав для глушения скважин

 

Изобретение относится к бурению и эксплуатации скважин, в частности, к составам для глушения скважин, преимущественно для глушения аварийных скважин. Повышение времени полимеризации раствора, его адгезионных свойств и получения раствора с предельным напряжением сдвига 2000-3500 дин/см достигается тем, что состав содержит полиакриламид, соль многовалентного металла, лигносульфонат, древесную муку еловых пород и воду. Причем в качестве многовалентного металла предпочтительно использовать бихромат калия или натрия. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к бурению и эксплуатации скважин, в частности, к составам для глушения скважин, преимущественно аварийных скважин.

Аварийными считаются скважины, заглушить которые традиционными способами глушения не представляется возможным.

К традиционным способам глушения скважин относится закачка в скважину водных растворов NaCl, CaCl₂, бишофита, глинистого раствора, причем плотность этих растворов выбирают такой, чтобы при закачке полного объема скважины гидростатическое давление столба жидкости было равно или больше пластового давления. При этом закачку растворов в скважину ведут либо на циркуляцию (прямая или обратная), либо на поглощение (оттеснение пластового флюида, находящегося в стволе скважины, в каналы продуктивного пласта).

Другим способом глушения скважин является закачка в скважину больших объемов технической воды на поглощение (в некоторых случаях такие скважины подключат к линии поддержания пластового давления (ППД) и затем закачивают водный раствор соли или глинистый раствор требуемой плотности для уравновешивания известного пластового давления.

Известен состав для глушения скважин, включающий полиакриламид, гексорезорциновую смолу, формальдегид и воду (См.источник) прототип.

Недостатком известных составов является неспособность их растворять в больших объемах свободный газ, равномерно распределять его по стволу скважины и надежно удерживать в своем объеме, например, при вынужденных колебаниях давления в стволе скважины при циркуляции, т.е. предотвращать выбросы газовых пробок. Кроме того, в известных составах процесс полимеризации практически заканчивается сразу при смешении составляющих компонентов, т.е. до поступления состава в ствол скважины, в результате свободный газ в составе будет находиться в виде пробок или стержней, что нарушает контроль за проведением технологии по глушению аварийных скважин. Также образованию пробок или стержней газа в стволе скважины способствует отсутствие адгезии известных составов с поверхностью обсадных труб и насоснокомпрессорных труб.

В связи с этим к составу для глушения аварийных скважин предъявляется ряд специфических требований.

Целью изобретения является создание состава, удовлетворяющего следующим требованиям: время полимеризации должно быть не менее 8 ч, чтобы свободный газ успел равномерно распределиться во всем объеме состава, находящегося в скважине; температура не должна приводить к резкому увеличению скорости структурообразования; после полной полимеризации состава его предельное напряжение сдвига должно быть не менее 2000 дин/см², чтобы надежно удерживать в своем составе пузырьки газа, и не более 3500 дин/см², чтобы состав не потерял подвижность; состав должен обладать регулируемой плотностью, т.к. чем ниже плотность, тем равномернее в составе распределяются пузырьки газа, чем больше плотность, тем меньший объем состава необходимо заменять на раствор, уравновешивающий пластовое давление; состав должен обладать адгезией, препятствующей проскальзыванию пузырьков газа между стенками обсадной колонны и составом.

Это достигается тем, что состав для глушения скважин, включающий полиакриламид и воду, дополнительно содержит соль многовалентного металла, лигносульфонат и древесную муку еловых пород и тем, что в качестве солей многовалентного металла используется бихромат калия или бихромат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. полиакриламид 0,50-0,75; соль поливалентных металлов 0,05-0,19; лигносульфонат 0,10-2,00; древесная мука 3,00-10,00; вода остальное.

Характеристика используемых компонентов.

Полиакриламид. Отечественные ПАА выпускаются в виде 6-8%-ного геля (ТУ 6-01--1040-76) и сухого порошка (ТУ 6-16-157-78). Импортные марки: РДА-1020, РДА-1041, РДЗ-1030, ДК Drill A-1, DSK-ORP-F4-ONT, Accotrol S-622 и др.

Бихромат калия или натрия (К₂Сr₂O₇ или Na₂Cr₂O₇·2H₂O) ГОСТ 2651-78. Порошок оранжевого цвета, хорошо растворяется в воде, токсичен.

Лигносульфонат ТУ 81-04-225-79.

Древесная мука ГОСТ 16361-79.

Для эффективного глушения аварийных скважин прежде всего необходимо равномерно распределить свободный газ в объеме закаченного в ствол скважины состава и надежно удерживать его в составе при значительных колебаниях давлений на различных глубинах ствола скважины. Это достигается тем, что время полимеризации состава составляет не менее 8 ч. За это время пузырьки газа за счет архимедовой силы могут подняться с забоя до устья скважины, а структурно-механические свойства состава на конец процесса полимеризации (предельное напряжение сдвига) позволяют надежно удерживать газ в составе после снятия давления. Кроме того, в начальной стадии полимеризации наличие в составе древесной муки обеспечивает свободное прохождение пузырьков газа под действием архимедовой силы и лучшее распределение его во всем объеме состава. Когда же начнется процесс выделения из древесной муки смолистых соединений и произойдет резкое сшивание полимерных цепей, свободный газ уже равномерно разместится во всем объеме предлагаемого состава и создаст однородную систему. Благодаря наличию в предлагаемом составе древесной муки еловых пород удалось значительно снизить расход полиакриламида и использовать бихромат натрия или калия в минимальных количествах. Адгезионные свойства состава предотвращают поступление дополнительных порций флюида из пласта в ствол скважины.

Состав готовят следующим образом. В воде растворяют бихромат натрия или калия, а затем через эжектор в раствор вводят порошковую смесь полиакриламида и лигносульфоната в требуемом соотношении. После эжектора раствор полиакриламида, лигносульфоната и бихромата поступает в емкость, в которую при постоянном механическом перемешивании добавляют древесную муку. После получения однородной массы состав закачивают в ствол скважины.

Для выявления преимуществ предлагаемого состава по сравнению с известным определим свойства при следующих соотношениях ингредиентов, мас.

Состав 1. Полиакриламид 0,50; бихромат калия 0,05; лигносульфонат 0,10; древесная мука 3,00; техническая вода 96,35.

Состав 2. Полиакриламид 0,60; бихромат калия 0,10; лигносульфонат 1,00; древесная мука 5,00; техническая вода 93,30.

Состав 3. Полиакриламид 0,75; бихромат калия 0,19; лигносульфонат 2,00; древесная мука 10,00; техническая вода 87,06.

Состав 4. По прототипу.

Составы 1,2,3 соответствуют предлагаемому изобретению, состав 4 состав по прототипу.

Изменение структурно-механических свойств составов во времени определяли на реотесте при 20 и 60^oС.

Адгезионные свойства состава определяли следующим образом. Металлическая трубка высотой 0,5 м и диаметром 25 мм заполнялась составами и оставлялась на время полной полимеризации. Затем создавали давление на выдавливание состава из трубки. По давлению страгивания состава определяли адгезионные свойства.

Плотность состава определяли пикнометром.

Данные по результатам испытания составов приведены в таблице.

Пример применения состава для глушения скважин.

На скважине N 2151 (куст 11) Самотлорского месторождения ДАООТ "Нижневартовскнефть" для проведения капитального ремонта было проведено ее глушение составом предлагаемого изобретения.

Скважина с искусственным забоем 1884 м, обсадной колонной 168 мм, со спущенными в нее 73 мм-выми насосно-компрессорными трубами на глубину 1780 м и воронкой 1780 м эксплуатировалась газлифтным способом. Интервал перфорации 1840-1844 (пласт 3А-1), пластовое давление 19,5 МПа. Перед проведением работ по глушению скважины фонтанировала газом, нефтью и водой (газовый фактор составлял более 100 м³/м³). Попытка заглушить скважину в течение 3 мес известными составами закончилась неудачно. Израсходовано более 300 м³ водного раствора NaCl плотностью 1,180 кг/м³ и 12 м³ известного вязкоупругого состава. Предлагаемым составом скважина была заглушена в течение 3 сут. Израсходовано 300 кг полиакриламида, 500 кг лигносульфоната. 60 кг бихромата калия и 1000 кг древесной муки. В результате в скважине успешно проведен капитальный ремонт, и в настоящее время она находится в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Состав для глушения скважин, включающий полиакриламид, и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соль многовалентного металла, лигносульфонат и древесную муку еловых пород при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 0,50 0,75 Соль многовалентного металла 0,05 0,19 Лигносульфонат 0,10 2,00 Древесная мука еловых пород 3,00 10,00 Вода Остальное 2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли многовалентного металла он содержит бихромат калия или натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1