Состав для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах
Изобретение относится в нефтегазодобывающей промышленности, в частности к проведению водоизоляционных работ и креплению прискважинной зоны продуктивного пласта (ПЗП) нефтяных и газовых скважин. Технический результат - разработка состава для изоляции пластовых вод и закрепления ПЗП, максимально обеспечивающего изоляцию воды в суперколлекторах и их закрепление. Состав для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий в качестве дисперсионной среды жидкое стекло Na2SiO3, дополнительно в качестве дисперсной фазы содержит кремнефтористый натрий Na 2SiF6 и наполнитель — гашеную известь Са(ОН) 2 при следующем соотношении компонентов, вес.%: жидкое стекло Na2SiO3 88,1; кремнефтористый натрий Na2SiF6 - 10,6; гашеная известь Са(ОН) 2 - 1,3. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к проведению водоизоляционных работ и креплению прискважинной зоны продуктивного пласта (ПЗП) нефтяных и газовых скважин.
Известен состав для изоляции пластовых вод в нефтяных и газовых скважинах, включающий жидкое стекло NaSiO3 и дисперсную среду - раствор хлорида кальция CaCl2 [Патент РФ №2035589, С1, Е 21 В 43/20, 1995].
Недостатком данного состава является недостаточная водоизолирующая способность.
Наиболее близким аналогом является состав для изоляции пластовых вод в высокотемпературных нефтяных и газовых скважинах, включающий 3,0%-ный спиртовый раствор шестиводного хлорида кальция СаСl2· 6Н2О и жидкое стекло-силикат натрия Na2 SiO3 [патент РФ №2196890, МПК 7 Е 21 В 33/138, 2003].
Недостатком этого состава является не очень высокая водоизолирующая способность в суперколлекторах и низкая закрепляющая способность ПЗП, например при обводнении и разрушении слабосцементированных пород-суперколлекторов сеноманских отложений газовых месторождений севера Западной Сибири.
Задачей изобретения является разработка состава для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, обеспечивающего качественную изоляцию пластовых вод и закрепление ПЗП обводнившихся скважин на месторождениях, представленных коллекторами с высокой проницаемостью (от сотен миллидарси до нескольких дарси).
Достигаемый технический результат состоит в создании состава для изоляции пластовых вод и закрепления ПЗП, максимально обеспечивающего изоляцию воды в суперколлекторах и их закрепление.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что состав для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий в качестве дисперсионной среды жидкое стекло Na2SiO3, дополнительно в качестве дисперсной фазы содержит кремнефтористый натрий - Na2SiF6 и наполнитель - гашеную известь Са(ОН)2 при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Жидкое стекло Nа2SiO3 88,1
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 10,6
Гашеная известь Са(ОН)2 1,3
Жидкое стекло (силикат натрия – Na2SiO3), ГОСТ 13078-81, получают из силикат-глыбы обработкой паром в автоклавах, является неорганическим полимером. Плотность Na2SiO3 составляет 1280-1400 кг/м3, модуль стекла (n) - 2,44.
Кремнефтористый натрий (гексафторосиликат натрия - Na 2SiF6), ТУ 113-08-587-86, служит для образования высокополимерного нерастворимого кремнегеля.
Гашеная известь Ca(OH)2 - наполнитель, служит для придания вяжущих свойств составу, прочности образующемуся камню и усиления закрепляющего эффекта.
В основе проявления гексасиликатами натрия вяжущих свойств лежат следующие процессы.
Являясь солями слабых кремниевых кислот и сильного основания, щелочные силикаты в водном растворе подвержены гидролизу:
Si-O-+Н2 O
Si-OH+ОН- (1)
Свободные силанольные группы и их ионные формы взаимодействуют между собой с образованием силоксановых связей:
Si-OH-+Si-O- Si-O-Si+ОН- (2)
Высокая щелочность системы поддерживает распределение анионов по степени полимерности таким образом, что в растворе находятся в основном низкополимерные частицы.
Роль кремнефтористого натрия Na2SiF 6 заключается в его взаимодействии с гидроксиданионами по схеме:
SiF2-6+40Н-
Si(OH)4+6F-, (3)
с образованием высокополимерного нерастворимого кремнегеля.
Свободный кремнезем, полученный из кремнефтористого натрия по реакции (3), образуется при полной смене лигандов SiF2-6 и изменением координационного числа кремния. Это обусловливает его способность к активному образованию силоксановых связей с полимерным кремнеземом, образованным из щелочного силиката.
Щелочность жидкостекольной смеси, усиленная добавкой наполнителя - гашеной извести Сa(ОН)2, обеспечивает ей хорошие адгезионные характеристики.
Особенностью силикатов щелочных металлов является их способность взаимодействовать с ионами поливалентных металлов и другими коагулирующими агентами и образовывать гелеобразные системы или твердый тампонирующий материал. Составы на основе жидкого стекла можно применять для водоизоляции и крепления коллекторов любой проницаемости, поскольку они закачиваются в пласт в виде маловязких растворов, а образование тампонажного материала происходит непосредственно в пласте.
Исследование заключалось в определении возможности использования данных реагентов для получения гелеобразного (твердого), закупоривающего поровое пространство коллектора материала и его, коллектора, закрепления.
В экспериментах процент содержания кремнефтористого натрия Na2SiF6 в жидком стекле варьировали от 9,0 до 12,0%, а наполнителя - гашеной извести Сa(ОН)2 - от 1,0 до 2,0%.
Для изучения водоизолирующей и закрепляющей способности при дальнейших исследованиях был взят следующий состав, вес.%:
Жидкое стекло Na2SiO3 88,1
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 10,6
Гашеная известь Са(ОН)2 1,3
Исследование водоизолирующей способности проводили на модернизированной установке УИПК-1М в условиях, приближенных к пластовым. Для экспериментов готовили искусственные керны. Эксперименты проводили в определенной последовательности.
1. Подготовка искусственного керна (просеивание песка через сита определенных размеров, сжатие образца расчетным давлением, высушивание при t=105° С).
2. Насыщение образца моделью пластовой воды (С=16 г/л).
3. Прокачка на установке УИПК-1М через керн в условиях, приближенных к пластовым, модели пластовой воды в количестве нескольких объемов порового пространства образца (до стабилизации расхода) с замером проницаемости по воде по формуле:
где К - проницаемость, мд;
- пересчетный коэффициент для каждого керна, доли;
Q - расход, мл;
Р - перепад давления, кгс/см2.
4. Закачка в керн через УИПК-1М ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава на основе жидкого стекла Na2SiO3, кремнефтористого натрия Na2SiF6 и гашеной извести Са(ОН) 2 в заданном процентном соотношении и выдержка на реакции в течение 24-36 ч.
5. Определение проницаемости по воде после обработки керна ремонтно-водоизоляционным (закрепляющим) составом. Результаты сведены в таблицу.
Состав № 3 был испытан на одноосное сжатие и разрушение. В нормальных условиях образец из отмытого и просушенного при t=105° C песка фракции 0,4-0,5 мм (по объему 70,0%) был смешан с ремонтно-изоляционной (закрепляющей) композицией (по объему 30,0%) и оставлен на 36 часов на прохождение реакции полимеризации и затвердевания.
Затем этот образец с площадью 7,0 см 2 и толщиной 1,0 см был подвергнут одноосному сжатию давлением.
При давлении 5,0 МПа в образце появились трещины, а при давлении 7,0 МПа образец разрушился.
Приготовление ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава и технология работ на скважине заключаются в следующем.
Сначала в чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания готовят смесь жидкого стекла Na2SiO 3 и кремнефтористого натрия Na2SiF6 . Перемешивание осуществляют в течение 15-20 мин.
Затем в приготовленную смесь добавляют расчетное количество гашеной извести Са(ОН)2 и состав также тщательно перемешивается в течение 15-20 мин. Приготовление состава должно осуществляться при положительной температуре (10,0-30,0° С).
В течение 3 ч состав представляет собой подвижную систему. Через 12 ч начинает твердеть и через 24-36 ч превращается в твердое вещество.
Скважину, в которую через перфорационные отверстия поступает вода и частицы породы-коллектора (песок), останавливают.
После глушения и промывки скважины через насосно-компрессорные трубы (НКТ), спущенные до верхних отверстий интервала перфорации, прямой циркуляцией проводят закачку ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава.
Состав доводят до башмака НКТ. Закрывают затрубное пространство и продавливают состав в пласт. По окончании продавки проводят обратную промывку с расчетным противодавлением в количестве 1,5-2,0 объемов HKT, скважину закрывают и выдерживают под давлением для прохождения реакции полимеризации водоизолирующих компонентов в течение 24-36 ч. По истечении указанного срока скважину осваивают.
Расход ремонтно-изоляционной (закрепляющей) композиции составляет 0,5-1,0 м3 на 1 м эффективной водонасыщенной толщины пласта.
Предлагаемый состав для ремонтно-водоизоляционных работ прост в приготовлении, технологичен. Используемые материалы являются доступными, недорогими, выпускаются отечественной промышленностью в достаточном количестве.
Формула изобретения
Состав для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий в качестве дисперсионной среды жидкое стекло Na2SiO3, отличающийся тем, что дополнительно в качестве дисперсной фазы содержит кремнефтористый натрий Na 2SiF6 и наполнитель — гашеную известь Са(ОН) 2 при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Жидкое стекло Na2SiO3 88,1
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 10,6
Гашеная известь Са(ОН)2 1,3
NF4A Восстановление действия патента
Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.11.2011
Дата публикации: 27.11.2011
