Способ глушения глубоких и сверхглубоких скважин и трубопроводов

 

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к глушению скважин и трубопроводов с нефтью, газом, водой, находящихся в аварийном состоянии, с целью ликвидации аварий и розливов нефти, пластовой воды на рельеф местности и открытые водоемы и предотвращения утечек газовых выбросов в атмосферу. Замораживание аварийного потока продукции скважин и трубопроводов осуществляют путем закачки в них магнитных или злектроактивных частиц с наложением внешнего электромагнитного поля, магнитного или электрического, включая закачку магнитных или злектроактивных частиц вместе с нефтью, водой, газом или термореактивной смолой или хладагентом, с отверждением заданной композиции под действием температуры самого глубинного потока, а при необходимости и с наложением внешнего подогрева. Способ позволяет быстро тормозить аварийный поток с электромагнитными частицами в зоне действия магнитного или электрического (электромагнитного) поля или замораживания, или затвердевания коллоидно-дисперсной жидкости или газовзвеси с магнитными частицами в заданном месте до порыва, или с образованием "козла" внутри скважины или трубопровода в виде отсекающей пробки или отверждаемых включений в зоне повышенных температур в стволе скважины при закачке эпоксидно-диановой смолы или мономера с магнитоактивными и электроактивными частицами в виде порошка или коллоидно-дисперсной взвеси или с добавками катализатора-отвердителя к мономеру ФАМ бензолсульфокислоты, или паратолуолсульфокислоты. 13 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а именно к способам глушения нефтяных и газовых скважин и ликвидации аварийных выбросов нефти и газа в окружающую среду в процессе бурения или эксплуатации и, в частности, для глушения сверхглубоких нефтяных скважин с аварийным выбросом горячей нефти на рельеф местности.

Известен способ глушения нефтепровода, находящегося в аварийном состоянии с изливом нефти на рельеф, путем отсечки ледяной пробкой посредством закачки охлаждающего агента в кольцевую рубашку [1] [2] Недостатком известного способа является невысокая эффективность и большой расход хладагента особенно при больших расходах горячей нефти, когда расход горячей фонтанирующей нефти до 20000 тн/сут и температура нефти на устье скважины достигает 100-160^oC при устьевом давлении 100-120 атм и забойном давлении 700-800 атм. Кроме того, в отличие от нефтепровода длина рубашки охлаждения ограничена на устье скважины участком обсадной колонны до 3 метров из-за фонтанной арматуры и превенторов.

Целью изобретения является повышение эффективности глушения глубоких и сверхглубоких скважин с предотвращением выброса продукции скважин на рельеф местности, открытые водоемы и атмосферу с возможностью последующего восстановления работоспособности скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в скважину закачивается отсекающий агент в затрубное пространство через хотя бы одну действующую задвижку или буровую вертлюжную трубу с обратным клапаном. Способ позволяет устанавливать отсекающий агент в виде пробки, прочно схваченной с основой трубы в заданном месте.

В качестве отсекающего агента используют магнитный порошок γ -Fe₂O₃ магнетит, порошки магнитных сплавов, которые добавляются (вводятся) в пластовую воду, нефть с образованием магнитных растворов коллоидных и магнитных суспензий, пен, эмульсий. Ферромагнитные коллоидные частицы размером 30-100 А вводятся в пластовую воду или нефть, затем добавляется поверхностно-активное вещество с целью предотвращения слипания и тщательно перемешивается. В пластовую воду, нефть и эмульсии вводятся ферромагнитные частицы размером 5-10 мкм в соотношении 5-10 мас.ч. железа на одну мас.ч. жидкости с образованием магнитного коллоидного раствора или трудно расслаивающей суспензии, магнитная восприимчивость которых пропорциональна концентрации частиц. В простейшем случае в скважину вместе с водой или нефтью закачиваются магнитные частицы, железные опилки хотя бы через одну действующую задвижку со стороны затрубья или по центральной вертлюжной буровой трубе с обратным клапаном, а в заданном месте, например, на голой шейке обсадной колонны на устье скважины или крестовине фонтанной арматуры или участке трубы до порыва устанавливается с внешней стороны концентрично или хотя бы с 1 3 сторон электромагнит (магнит) или ствол скважины обматывается в виде соленоидной катушки, подключаемой к источнику постоянного тока. При включении электромагнита или подаче на соленоид электротока вокруг обсадной колонны скважины или участка трубы или водовода, нефтепровода до порыва образуется внешнее магнитное поле, запирающее аварийный поток продукции скважин магнитной жидкостью. В самом простейшем случае в поврежденной скважине, водоводе или нефтепроводе, помимо магнитного порошка (ферромагнитных материалов), могут быть использованы ферриты и их смеси, железные опилки, порошки сплавов железа, никеля, кобальта и редкоземельных элементов, мелко нарезанная проволока и металлическая дробь, парамагнитные растворы солей РЗЭ в пластовых водах и нефтях, жидкий кислород и азот с наложением магнитного поля внешнего, которые при закачке в скважину еще и замораживают нефть. В качестве источника внешнего магнитного или электромагнитного поля могут быть использованы электромагниты металлозахватывающего устройства металлоподъемников, которыми с 1 3х сторон обкладывается ствол скважины, шейка голая обсадной трубы или трубопровода до порыва, а внутрь скважины или трубопровода вводится магнитный порошок или железные опилки непосредственно в поток продукции скважин пластовую воду, нефть или закачивается жидкий кислород или жидкий азот при криогенной температуре. При наложении внешнего магнитного или электромагнитного поля на потоки таких магнитных коллоидных растворов (суспензий) резко ухудшаются реологические свойства, повышается вязкость нефти, воды и эмульсий или жидкого кислородаили азота, что приводит к замораживанию и отсечке аварийного фонтанирующего потока нефти, газа и воды как из скважин, так и трубопроводов, то есть глушение скважин и трубопроводов с нефтью, водой и газом. При этом напряженность магнитного поля может составлять от 1000 до 100000 Э, обычно 1200 20000 Э.

Аналогичного глушения скважин и трубопроводов (нефтепроводов, водоводов, нефтесборных коллекторов) можно добиться при введении в поток нефти электроактивных частиц, например кремнезема, алюмосиликагелей, алюмосиликатов (слюды, талька, глины бентонитовой, диатомита, окислов металлов титана, алюминия, титаната кальция) в количестве 2 20% активаторов спиртов, диэтиленгликоля, уксусной кислоты, аминов до 30% и продукта переработки фитостерина, содержащего жирные и смоляные кислоты и спирт или мыло сульфатное облагороженное. Обычно даже достаточно выше названных частиц электроактивных и ППФ (продукт переработки фитостерина) и даже только ППФ при наложении внешнего электрического поля с напряженностью 2 2000 кВ. Поскольку ППФ в себе одновременно содержит ПАВ, жирные и смоляные кислоты и коллоиды растительного происхождения и остаточное количество спирта, то введение активатора и поверхностно-активного вещества (ПАВ) не требуется. Закачивая в пласт или в скважину в затрубное или внутритрубное пространство жидкий азот или жидкий кислород, воздух при криогенной температуре, можно также временно добиться заморозки нефти или водонефтяной эмульсии и остановить поток на время, в течение которого должна быть заменена вышедшая из строя задвижка, клапан, превентор или поврежденный участок трубопровода.

При аварийном порыве скважины или трубопровода с горячей нефтью, в том числе и высоковязкой, с целью глушения скважины или трубопровода методом отсечки применена термореактивная смола, самотвердеющая при температурах 60-120^oC. В качестве смол, твердеющих в горячей нефти глубоких и сверхглубоких скважин и при аварийных порывах трубопроводов (нефтепроводов при транспортировке горячей высоковязкой нефти, эмульсии), применены эпоксидная смола в сочетании с сажей или графитом (порошок), двуокись титана, порошок титана наполнители, и триэтаноламином с отвердителем или без отвердителя, а только с наполнителем сажей или порошком графита с получением "козла" при нагреве 60-120^oC.

Композицию для глушения скважин и трубопроводов на основе эпоксидных смол готовят следующим образом: необходимое количество смолы прогреть в течение 2 ч при температуре 100-120^oC, используя для этой цели горячую самоизливающуюся нефть скважины с температурой на устье 100-120^oC с целью удаления влаги и воздуха. Затем в нагретую или охлажденную до 15-20^oC смолу при перемешивании вводят наполнитель (сажу, графит, TiO₂, g -Fe₂O₃, порошок титана). Отвердитель триэтаноламин (ТЭА) вводят непосредственно перед закачкой в скважину или трубопровод, тщательно перемешивая. Закачку композиции лучше вести опережающим темпом, вытесняя продукцию скважины (нефть, воду, эмульсию), хотя специально поставленным опытом установлено, что полимеризация и отверждение смолы происходят и в нефти, в том числе и горячей, с образованием крупных включений отвержденной смолы (композиции). Время затвердевания композиции составляет 10-20 мин и может варьироваться количеством наполнителя и пластификатора-дибутилфталата от 5 до 30 мин.

Состав композиции для глушения скважин и трубопроводов на основе эпоксидно-диановых смол дан в таблице.

Вместо дорогостоящей и дефицитной эпоксидно-диановой смолы использована композиция на основе мономера ФАМ, наполнителя: сажа, графит, порошок титана, песок и катализатора-отвердителя: бензолсульфокислота. Композиция готовится следующим образом. Сначала в жидкий текучий мономер ФАМ на основе фурановых смол вводят порошок графита в количестве 30-50% от массы мономера, затем бензолсульфокислоту в количестве 15-25% от массы мономера ФАМ и смесь тщательно размешивают и закачивают в скважину с противодавлением, используя горячую нефть в качестве термического отверждения, принимая во внимание, что сама нефть не мешает процессу полимеризации и отверждения. Перед подачей бензолсульфокислоты в жидкий мономер ФАМ бензолсульфокислота расплавляется предварительно в емкости горячей фонтанирующей нефтью или в самой горячей нефти и смешивается с мономером ФАМ в емкости или в стволе скважины или в трубопроводе вместе с наполнителем песком или графитом. При этом время закачки или выдерживания композиции на основе мономера ФАМ и бензолсульфокислоты составляет 5-20 мин при температуре 100-130^oC и до 30-40 мин при комнатной температуре 15-20^oC. При этом время схватывания композиции можно варьировать, изменяя концентрацию наполнителя и катализатора-отвердителя, сообразуясь со временем пребывания композиции в затрубном или внутритрубном пространстве скважины или трубопровода (нефтепровода).

Таким образом, способ глушения глубоких и сверхглубоких скважин и трубопроводов в аварийном состоянии путем образования отсекающей пробки включает прокачку коллоидного магнитного раствора или суспензии магнитных частиц с наложением внешнего магнитного поля или осаждения магнитных частиц из потока на внутреннюю поверхность обсадной колонны скважины или трубы в зоне действия магнитного поля, действующего концентрично или с 1 3 сторон локально. При этом время прокачки магнитного раствора или магнитной суспензии для запирания фонтанирующего потока нефтегазоводяного (нефти, газа, воды, эмульсии) составляет для концентрично расположенного магнитного поля не менее и для одностороннего действия внешнего магнитного поля где τ - время осаждения магнитных частиц, необходимое для полного запирания потока, равное времени прокачки магнитного коллоидного раствора или магнитной суспензии; R и D соответственно радиус и диаметр трубы; r радиус магнитной частицы; η - динамическая вязкость среды продукции скважин (нефти, воды, эмульсии); κ - объемная магнитная восприимчивость;
H напряженность магнитного поля.

В качестве магнитного отсекающего материала используется магнитный порошок с размером частиц от 50 100 А до 1 10 мкм в нефтях и нефтепродуктах (масла, керосин, газоконденсат) при приготовлении коллоидных магнитных растворов и суспензий магнитных, а также грубодисперсный магнитный материал в виде железных опилок, нарезки железных проволок в виде дроби для закупорки щелей с использованием магнитных ловушек при наложении внешнего магнитного или электромагнитного поля концентричного или локального 1 - 3-стороннего. При прокачке коллоидных магнитных растворов и коллоидных магнитных жидкостей на основе масла, смолы, нефти, нефтепродуктов при наложении магнитного поля резко изменяется вязкость прокачиваемого раствора в зоне действия магнитного поля с резким торможением потока и его "замораживанием" в виде отсекающей пробки, которая "размораживается" до начальной текучести после отключения питания магнита или электромагнита, т.е. при отключении тока или его регулировки, что позволяет управлять магнитной силой. При этом электромагнитный порошок, закачиваемый в скважину или трубопровод в виде дисперсии в жидкости или газе, например, против слипания в полимерной оболочке, в продукции скважин и при наложении внешнего магнитного или электромагнитного поля создают его неоднородность и потокосцепление магнитное и затормаживают аварийный поток скважины или трубопровода до полной его остановки и предотвращают излив нефти на рельеф местности и открытые водоемы или выброс газа в атмосферу. В качестве порошка магнитного можно использовать карбонильное радиотехническое железо или сплавы железо-никель-кобальтовые с добавками РЗЭ и даже без них. При возбуждении обмотки электромагнита, например, постоянным током магнитный поток замыкается силовыми линиями и магнитными частицами, образуя магнитные цепочки и интерферируя действие магнитного поля, усиливают его. Чем больше напряженность магнитного поля, тем лучше тормозится аварийный поток, в который предварительно закачены магнитные частицы. При изменении тока плавно регулируется магнитосцепление за счет ферромагнитных частиц и тормозится поток продукции скважин и трубопроводов. После отключения обмотки вокруг скважины или трубопровода в виде соленоида или электромагнита от источника тока поток снова становится подвижным за счет выключения магнитосцепления. При истечении горячей аварийной нефти высоковязкой магнитное действие не прекращается, так как температура аварийного излива нефти из глубоких и сверхглубоких скважин остается ниже точки Кюри, при которой происходит размагничивание магнитных и ферромагнитных частиц.

Другим отсекающим агентом с образованием отсекающей пробки являются легкоплавкое стекло, жидкое стекло (силикат-глыба) и водные растворы его, которые при смешении с растворами солей и оснований металлов дают прочные труднорастворимые включения, повышающие вязкость нефти и перекрывающие при фильтрации через отверстия и порывы путем намыва сброс нефти или пластовой воды на рельеф из скважины или нефтепровода-трубопровода. Так, например, при закачке водных растворов жидкого стекла в скважину или трубопровод-нефтепровод при контакте с хлор-кальциевыми солями продукции скважины образуются осадки нерастворимые силикаты кальция, магния и др. металлов, которые, в свою очередь, повышают вязкость нефти и за счет осадкообразования при фильтрации через щель в трубе, фланце, задвижке и перекрывают поток, изливающийся на рельеф местности.

Помимо эпоксидных смол изобретение предусматривает применение мономеров с катализаторами-отвердителями, например мономер ФАМ на основе фурановых смол и отвердитель бензолсульфокислоту или паратолуолсульфокислоту, или толуолсульфокислоту как сами по себе, так и в комбинации с магнитными и электроактивными частицами, а также эпоксидными смолами с наложением электромагнитного поля (электрического или магнитного). Изменяя межполюсное расстояние между магнитами и перемещая их относительно друг друга и по оси трубы, можно доставлять полимерную композицию или эпоксидную композицию, или мономер с отвердителем в заданное место и производить там отверждение пробки или твердых, или гелеобразных включений в обсадной колонне скважины или трубопроводе, перекрывая поток в требуемом месте, например, перед порывом.

Другим отсекающим агентом по предлагаемому изобретению с образованием отсекающей пробки является способ закачки в скважину, например, по центральной вертлюжной буровой колонне с доставкой в затрубное пространство скважины с последующей его герметизацией с целью ликвидации и предотвращения аварийного выброса (излива) нефти, газа и вообще продукции скважины или трубопровода, расплавленной серы с самоохлаждением ее самой продукцией скважины или трубопровода-нефтепровода-газопровода-водопровода, водовода системы ППД с порывом до температуры кристаллизации серы и замораживания потока.

Пример 1. При вытаскивании бурового инструмента из забоя сверхглубокой скважины неожиданно из недр земли вырвалась горячая высоковязкая сернистая нефть, возможно за счет разряжения, создаваемого при вытаскивании бурового инструмента. Обсадная колонна ⊘ 245 м спущена на отметку 3684, а нижняя o 219 на отметку 5198 м, глубина забоя 5237 м, достигнутая в процессе бурения, когда при замене бурового инструмента бурильной колонны с долотом при подъеме его на отметку 4400 м произошел аварийный выброс нефти с расходом 20000 тн/сутки. Забойное давление 700 атм, температура на устье изливающейся нефти 130^oC. На крестовине установлено три превентера сверху и запорная арматура в виде двух задвижек, крестовина закреплена на опорном фланце. При аварийном выбросе вышла из строя левая задвижка, образовалась щель между фланцами. В рабочем состоянии на устье скважины осталась правая задвижка и буровая вертлюжная труба, связанная с затрубьем через долото на отметке 4400 м, и буровой шланг с обратным клапаном на устье скважины.

Для глушения скважины необходимо:
1. На безопасном расстоянии от скважины отрыть котлован размером 200x100x3 м³, соединив его траншеей с нефтяным озером вокруг фонтанирующей скважины, и отвести нефть траншеей в котлован, используя роторный траншейный экскаватор или другую имеющуюся технику землеройных машин, лучше военную.

2. На разливоопасных участках отсыпать бульдозерами нефтеперехватывающие дамбы земляные, используя рельеф местности и возможный лог.

3. Не допускать поджога нефти, а если таковой случится при оттаскивании (демонтаже) буровой вышки, то постараться отсечь пламя инертной струей газа (углекислого или азота) или пеной и затушить пламя факела.

4. На устье скважины или рядом со скважиной приготовить композицию состава, мас.

Смола эпоксидно-диановая ЭД-20 64
Магнитный порошок γ Fe₂O₃ 19
Триэтаноламин 7
Дибутилфталат 10
Композицию готовят в емкости и закачивают, предварительно размешав, например, циркуляционным насосом агрегата по буровой вертлюжной трубе с обратным клапаном с выходом жидкой композиции на отметке 4400 м, после чего она загустевает и затверждается в затрубном пространстве и в горячей нефти с температурой 130^oC. При этом твердые черные включения также собираются у расщепленных фланцев аварийной задвижки или порыва трубопровода и перекрывают поток наряду с затвердевающей отвержденной пробкой в затрубье скважины. При этом время схватывания в затрубье регулируется выдержкой композиции на поверхности перед закачкой и регулируется количеством наполнителя, отвердителя и пластификатора и находится в пределах, мас.

Смола эпоксидно-диановая ЭД-20 (или ЭД-16) 44 84
Триэтаноламин 4 10
Магнитный порошок g Fe₂O₃ (магнетит, сажа, графит, песок, карбонильный порошок радиотехнического железа). 5 33
Предварительными испытаниями отверждения эпоксидной смолы ЭД-20, ЭД-16 установлено, что отверждение композиции может с успехом осуществляться в нефти. С этой целью были поставлены специальные опыты на отверждение термореактивной смолы в присутствии вышеуказанных наполнителей и отвердителя ТЭА, а также мономера ФАМ и бензолтолуолсульфокислоты в присутствии магнетита, порошка графита, сажи при соотношении композиции и нефти 1:1. Нефть взята из фонтанирующей скважины N 5 месторождения Миггбулак, содержащей до 2% серы. Нефть вязкая, парафинистая подогревалась до температуры 60-160^oC и в нее вводилась композиция на основе эпоксидных смол (ЭД-20, ЭД-16), а также мономера ФАМ, порошка графита или песка, или магнетита g - Fe₂O₃ при указанных выше и ниже составах. Отверждение в присутствии нефти, эпоксидных и фурановых смол, мономера ФАМ с бензолсульфокислотой проводились в статике и в динамике с интенсивным перемешиванием пропеллерной мешалкой в объеме 0,5 -1,0 л смеси нефть: композиция 1:1. Числа оборотов мешалки начальные 200 и 2000 об/мин. О возможности затвердевания смеси судили по уменьшению числа оборотов вследствие нарастания вязкости и отвердевания, включая начало схватывания до полной остановки винтов мешалки. При этом установлено, что полимерная композиция на основе зпоксидных и фурановых смол и мономера ФАМ в присутствии наполнителей и катализаторов-отвердителей (ТЭА, бензолсульфокислоты, толуолсульфокислоты, паратолуолсульфокислоты) отверждается и загущается в присутствии нефти как в статических, так и динамических условиях. При этом время отверждения до схватывания композиции составляет от 5 до 35 мин и может варьироваться количеством наполнителя, катализатора-отвердителя и пластификатора до 40-60 мин, а также временем выдержки композиции на устье скважины в емкости до начала закачки с тем расчетом, чтобы за время пребывания в скважине или трубопроводе в заданном участке произошло загущение и отверждение полимерной композиции со стенкой трубы в виде пробки или крупных гелеобразных и отвержденных включений полимера в самой нефти или продукции скважины или трубопровода.

При этом способ допускает и раздельную закачку термореактивной смолы (или полимера) и отвердителя-катализатора при смешении их в стволе скважины или в трубопроводе. Для композиций на основе эпоксидных смол и полиуретана могут быть применены полиэтиленполиамин или кислотные отвердители. Но ТЭА для эпоксидных смол и бензолсульфо(толуол)кислота для мономера ФАМ дешевле, безопасней и практичней. Так, мономер ФАМ дешевле по сравнению с ЭД-20 в 10 раз и доступнее, тоже и бензол(толуол)сульфокислота или ТЭА безопаснее, дешевле и доступнее, чем ПЭПА (полиэтиленполиамин).

Закачка полимерной композиции на основе эпоксидных, фурановых смол или мономера ФАМ и бензолсульфокислоты, или кубовых остатков производства капролактама может осуществляться по одной или двум действующим задвижкам, или по бурильной вертлюжной колонне с обратным клапаном.

Закачка полимерной композиции может осуществляться и "в лоб" с опережающим темпом с целью образования отсекающей пробки в затрубном пространстве скважины или в трубопроводе, при этом адгезия с металлом трубы достигается высокая.

Для быстрого глушения скважин может использоваться "козел", когда в затрубье скважины, хотя бы по одной или двум действующим задвижкам, закачивается смесь эпоксидной смолы с магнитным порошком или графитовым порошком, или сажей, при этом используется композиция состава, мас.

ЭД-20 или ЭД-16 53-109
Порошок g -Fe₂O₃, сажа, графит, песок 5-33
Эта смесь, попадая в зону повышенных температур 60 -160^oC, например, с использованием тепла недр фонтанирующей скважины 120-135^oC вспенивается, образуя твердый пенопласт, который отсекающей пробкой или твердыми включениями отсекает аварийный поток.

Аналогичная отсечка потока с образованием пробки и гельобразных и твердых включений достигается и при использовании более дешевой, менее токсичной и доступной композиции на основе мономера ФАМ следующего состава с отверждением в продукции скважин, например в нефти или трубопроводе-нефтепроводе, мас.

Мономер ФАМ 40 60
Магнитный порошок g -Fe₂O₃ (или магнетит, или феррит, или железные опилки, или сажа, графит, барханный песок, цемент) 10 50
Бензол(толуол)сульфокислота 10 30
с последующим использованием горячей продукции скважин (нефти с температурой 60 -160^oC) для самоотверждения в стволе скважины или трубопроводе, а при более низких температурах с наложением внешнего тепла до 60^oC или даже без наложения тепла, но с более длительным временем выдержки порядка 6-8 ч.

С использованием полимерной композиции на основе отходов производства капролактама, например, продукта Т и отходов производства полистирола "Коре", также достигается отсечка аварийного потока с образованием пробки или твердых и гель-образных включений, запирающих поток в щели-порыве при фильтрации. Отверждение указанной композиции происходит с последующим разогревом или при высокой температуре продукции скважин, например нефти, порядка 180-200^oC при следующем соотношении компонентов, мас.

Отходы производства капролактама 40 60
Отходы производства полистирола 20 30
Магнитный или электроактивный порошок 1 9
Толуол Остальное
Или
Отходы производства капролактама 60 90
Соль гексаметилендиамина и адипиновой кислоты 2 20
Формиат меди 2 10
Порошок g Fe₂O₂ или графита, или сажи 2 14
с последующим разогревом на устье скважины до 200^oC и закачкой в скважину с последующим отверждением в течение 2 ч.

Порошок магнитный или электроактивный крупностью 1-10 мкм.

Пример 2. В жидкий мономер ФАМ или жидкую эпоксидную смолу или нефть, или нефтепродукты, или продукцию скважины, или трубопровода вводятся магнитные или электроактивные частицы в качестве отсекающего агента с внешним вложением электромагнитного поля. Размер магнитных частиц от 50 до 50 мкм. Напряженность магнитного поля 1000 100000 Э в случае использования магнитных частиц и в случае наложения внешнего электрического поля 2 2000 кВ. При вводе магнитных частиц в форме магнитного коллоидного раствора размер частиц поддерживают в пределах 50-100 (ангстрем), а в случае коллоидно-дисперсных магнитных жидкостей 1 10 мкм и в случае грубодисперсных суспензий магнитных до 50 мкм и выше при использовании железных опилок или гранул в виде дроби или проволочной нарезки крупностью до 5 мм для закупорки фильтрационной и магнитной ловушки частиц в заданном месте до порыва. Использование таких магнитных коллоидных растворов и магнитных суспензий позволяет доставлять отверждаемый материал (отсекающий агент) в заданное место и производить отсечку потока продукции скважин в заданном месте до порыва, в том числе и достигать управлением процесса отверждения эпоксидных, фурановых смол и мономеров после добавки в них магнитного порошка в качестве наполнителя и отвердителя для эпоксидных смол типа ЭД-20 (ЭД-16) триэтаноламина и для мономера ФАМ бензолсульфокислоты (толуолсульфокислоты или паратолуолсульфокислоты). Аналогично электроактивных порошков при добавке в нефть или нефтепродукты и вообще в продукцию скважин (порошка графита, сажи кремнезема и др.).

С целью предупреждения слипания магнитоэлектроактивных частиц и предупреждения коагуляции они покрываются защитным слоем полимерной оболочки. Например, магнитные порошки и электроактивные частицы покрываются в парах стирола, полистирола защитной пленкой или смачиваются раствором полистирола в толуоле с последующим высушиванием при комнатной температуре и испарением растворителя толуола с образованием на магнитных и электроактивных частицах магнито- и токопроницаемых пленок, не растворимых в продукции скважин.

При наложении внешнего магнитного или электрического тока на такие магнитные коллоидные растворы, дисперсии и суспензии резко ухудшаются их реологические свойства в зоне действия магнитного или электрического поля с последующим "замораживанием" отсекающей пробки, и после устранения дефекта порыва или смены задвижки магнитное напряжение или электрическое путем выключения тока снимается (или плавной его регулировки) и скважина или трубопровод могут быть пущены снова в эксплуатацию.

Аналогичное действие (но без введения частиц) оказывает жидкий кислород и жидкий воздух при криогенных температурах, проявляя при этом магнитные свойства и одновременно охлаждающие, что приводит к "замораживанию" пробки, то же самое с целью интенсификации и управлением процесса в жидкий азот вводятся магнитные частицы и смесь с помощью электромагнитов доставляется в заданное место перед порывом, где происходит отсечка аварийного потока скважины или трубопровода путем его "заморозки".

Использование магнитных частиц в мономерах и эпоксидных смолах с добавлением катализатора-отвердителя позволяет осуществлять не только доставку по стволу скважины или ее затрубья или трубопровода полимерной композиции в заданное место, например, перед порывом, но и удерживать полимерную композицию в заданном месте скважины или трубопровода до полного ее отверждения в виде отсекающей, прочно схваченной с металлом трубы пробки или с образованием твердых или гельобразных включений на заданном участке скважины или трубопровода.

Пример 3. В скважину или трубопровод закачивается легкоплавкое или жидкое стекло в виде водного раствора силикат-глыбы с раздельным вводом раствора солей или их оснований, например хлорида кальция или пластовой воды хлор-кальциевого типа, со смешением их в стволе скважины или в трубопроводе до порыва с последующим образованием отсекающей пробки, или в виде твердых включений в продукции скважин по типу труднорастворимых соединений силикатов кальция, магния и других металлов.

Пример 4. Температура аварийной продукции скважин менее 100^oC, то в качестве отсекающей пробки или твердых включений в затрубье скважины или в трубопроводе использована предварительно расплавленная в битумоварках на устье скважины сера, например, с Мубарекского ГПЗ или с целью повышения температуры схватывания и кристаллизации применен сургуч, если продукция скважин превышает 114^oC. Отсечка в виде отсекающей пробки производится при закачке серы или сургуча в расплавленном виде в затрубье, или ствол скважины, или в трубопровод с последующей кристаллизацией серы в стволе скважины или трубопроводе. После проведения ремонтных работ сера или сургуч расплавляется или растворяется, например, трихлорэтиленом и скважина или трубопровод снова запускается в работу.

При небольших давлениях аварийного розлива нефти или пластовой воды и малых отверстиях в нефтепромысловых резервуарах, трубопроводах применены магнитные лепешки с эластичной прокладкой только в зоне перекрытия отверстия малого и удерживают поток магнитной силой магнита или электромагнита снаружи резервуара или трубопровода, или скважины.

Формула изобретения

1. Способ глушения глубоких и свехглубоких скважин и трубопроводов, находящихся в аварийном состоянии, включающий ввод в продукцию скважин отсекающего агента и создание отсекающей пробки, отличающийся тем, что в качестве отсекающего агента используют магнитные или электроактивные частицы в жидкости-носителе, а введение осуществляют путем закачки в скважину или трубопровод магнитных или электроактивных частиц в жидкости-носителе с послеедующим наложением электромагнитного или магнитного поля напряженностью 1000 20000 э на обсадную колонну скважины, трубопровод или жидкость-носитель с созданием отсекающей пробки путем осаждения магнитных и электроактивных частиц на внутренней поверхности обсадной колонны скважины, трубопровода или схватывания непосредственно в жидкости-носителе в зоне действия магнитного или электромагнитного поля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве магнитных или электромагнитных частиц в жидкости-носителе используют коллоидно-дисперсные жидкости или суспензии.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидкости-носителя используют продукцию скважин или нефтепродукты, или термореактивную смолу, или их смеси.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве термореактивной смолы используют эпоксидно-диановые или фурановые смолы и/или кубовые остатки производства капролактама, стирола или полистирола.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что в качестве магнитных или электроактивных частиц используют магнитные или электроактивные частицы, покрытые тонкой пленкой в парах стирола или полистирола или ударопрочного стирола, или в растворе полистирола в толуоле с образованием магнитопроницаемой пленки нерастворимой в продукции скважины.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно к магнитным или электроактивным частицам в растворе-носителе вводят смолу или мономер с отвердителем-катализатором при следующем соотношении компонентов, мас.

Магнитные или электроактивные частицы 5 33
Жидкость-носитель 5 15
Смола или мономер 44 84
Отвердитель-катализатор 4 10
и отверждают за счет тепла продукции скважин.

7. Способ по пп.1, 2, 5 и 6, отличающийся тем, что в качестве смолы используют эпоксидную диановую смолу ЭД-16 или ЭД-20, а в качестве отвердителя-триэтаноламин, в качестве жидкости-носителя-бутилфталат, а в качестве магнитных или электроактивных частиц магнитит, или γ - Fe₂O₃, или железные опилки, или карбонильный порошок, или радиотехническое железо, или сажу, или графит, или барханный песок при следующем соотношении компонентов, мас.

Эпоксидно-диановая смола ЭД-16 или ЭД-20 44 84
Триэтаноламин 4 10
Магнетит, или -Fe₂O₃, или железные опилки, или карбонильный порошок, или радиотехническое железо, или сажа, или графит или бархатный песок - 5 33
Бутилфталат 5 15
с последующим отверждением композиции в горячей нефти или продукции скважины или внешнего тепла с температурой 60 160^oС.

8. Способ по пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что закачивают магнитные частицы до полного перекрытия потока, начиная с пристенной области, при действии внешнего концентрично расположенного магнитного поля со стороны соленоида обсадной колонны скважины или трубопровода проводят в течение времени, определяемого по формуле

а при одностороннем действии внешнего магнитного поля время закачки определяют по формуле:

где τ - время осаждения магнитных частиц, необходимое для полного запирания потока, равное времени прокачки магнитного коллоидного раствора или магнитной суспензии;
R, D и r соответственно, радиус и диаметр трубы и радиус магнитной частицы,
η - динамическая вязкость среды продукции скважины: нефти, воды, эмульсии;
κ - объемная магнитная воприимчивость;
Н напряженность магнитного поля.

9. Способ по пп.1, 6 и 7, отличающийся тем, что закачку в скважину или трубопровод отсекающего агента и смолы с отвердителем ведут раздельно: эпоксидно-диановая смола ЭД-16 или ЭД-20 и триэтаноламин, при следующем соотношении компонентов, мас.

Смола эпоксидно-диановая ЭД-16 или ЭД-20 64
Триэтаноламин Остальное
и смеси эпоксидной смолы с магнитными и/или электроактивными частицами при следующем соотношении компонентов, мас.

Магнитные и/или электроактивные частицы 5 33
Эпоксидная смола Остальное
с последующим смешением в стволе скважины или трубопровода до порыва при 60 160^oС со стороны продукции скважины или трубопровода, или внешнего магнитного, или электрического поля с образованием отсекающей пробки в виде вспученной пены или твердых включений в нефти, запирающий аварийный поток излива в прорыве.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве смолы используют мономер ФАМ на основе фурановых смол гидролизного производства, а в качестве катализатора отвердителя используют бензолсульфокислоту или пара-толуолсульфокислоту.

11. Способ по пп.1 и 9, отличающийся тем, что наложение электромагнитного или магнитного поля осуществляют при пропускании электротока между электродами-контакторами с формированием прихваченной отвержденной отсекающей пробки за счет легко регулируемого реостатом электронагрева до температуры термоотверждения смолы с графитовым наполнителем, или путем наложения поперечного или продольного электрического поля.

12. Способ поп пп.1, 9 и 11, отличающийся тем, что наложение внешнего электромагнитного или магнитного поля или электрического поля осуществляют на участке голой шейки обсадной колонны скважины или трубы трубопровода.

13. Способ по пп.1 12, отличающийся тем, что диаметр магнитных частиц или электроактивных частиц поддерживают в пределах для магнитных ловушек внутри ствола скважины или трубопровода при закачке магнитных коллоидных растворов при закачке магнитных суспензий 1 50 мкм и железных опилок и дроби 50 мкм 5 мм.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при истечении продукции скважин из малых отверстий и при малых напорах в стволе, трубопроводе в качестве магнитных частиц в жидкости-носителе используют магнитные лепешки с эластичной прокладкой в центре.

РИСУНКИ

Рисунок 1