Тампонажный состав для изоляции зон поглощений промывочной жидкости и способ его получения

Изобретение относится к бурению скважин на нефть, газ и воду и предназначается, в первую очередь, для использования в зонах с сильными и чрезвычайно катастрофическими поглощениями промывочной жидкости, а также может быть использовано в зонах с обычными поглощениями. Тампонажный состав для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, содержащий связывающую основу - каустический магнезит и жидкость затворения, включающую водный раствор, содержащий хлорид магния, и химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, содержит в качестве указанного водного раствора - раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³, в качестве указанной химической добавки суперфосфат двойной СПФД, и дополнительно наполнители - глинопорошок и побочный продукт - отход от производства бумаги СКОП, при следующем соотношении компонентов, мас.%: каустический магнезит 42,55-43,08, глинопорошок 8,62-10,64, СКОП 2,34-2,84, СПФД 2,38-2,92, водный раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³ - остальное. В способе приготовления тампонажного состава для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, включающем приготовление жидкости затворения из водного раствора, содержащего хлорид магния, в который добавляют химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, затворение полученной жидкостью затворения связывающей основы - каустического магнезита, готовят указанный раствор бишофита, в который добавляют указанную химическую добавку, осуществляют затворение каустического магнезита с добавкой указанных наполнителей, при отношении массы жидкости затворения к массе твердых веществ - каустического магнезита с указанными наполнителями - не менее 0,8. Технический результат - обеспечение надежной изоляции зон поглощений промывочной жидкости в мелко- и крупнопористых, трещиноватых, кавернозных и смешанных породах, при получении высокоэластичного, долговечного, коррозионно-стойкого тампонажного камня, обладающего небольшим увеличением объема. 2 н. п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к бурению скважин на нефть, газ и воду и предназначается для использования, в первую очередь, в зонах с сильными и чрезвычайно катастрофическими поглощениями промывочной жидкости, а также может быть использовано в зонах с обычными поглощениями.

В качестве аналога принимаем состав, содержащий (мас.%) каустический магнезит 48,54-53,24, хлорид магния 23,97-27,89, щелок черный моносульфитный 2,44-4,89, воду - остальное (патент RU 2060360 C1).

Способ приготовления тампонажного состава по аналогу: сначала готовят водный раствор хлорида магния, к полученному раствору приливают щелок черный моносульфитный и на этой смеси затворяют каустический магнезит, полученный раствор тщательно перемешивают.

Наиболее близким, по нашему мнению, к заявляемому техническому решению является тампонажный состав, содержащий (мас.ч.) каустический магнезит 100, хлористый магний 18,9-26,5, щелочной сток производства капролактама ЩСПК 1,0-7,0, воду 44,1-61,7 (патент RU 2065923 C1).

Способ приготовления тампонажного состава по прототипу: сначала готовят водный раствор смешением хлорида магния и ЩСПК в водопроводной воде и на этом растворе затворяют каустический магнезит.

Однако описанные выше по аналогу и прототипу тампонажные составы при способах их получения, обладая гидроизолирующими свойствами, необходимыми для долговременной изоляции водоносных пластов, не обладают достаточными свойствами для обеспечения надежной изоляции зон поглощений промывочной жидкости в мелко- и крупнопористых, трещиноватых, кавернозных и смешанных породах с интенсивными и катастрофическими поглощениями промывочной жидкости.

Целью настоящего изобретения является достижение нового технического результата, а именно: разработка тампонажного состава и способа его получения, который обеспечит надежную изоляцию зон поглощений промывочной жидкости в мелко- и крупнопористых, трещиноватых, кавернозных и смешанных породах, обладая хорошей способностью при растекании проникать в трещины зоны, и при этом образовавшийся тампонажный камень будет обладать небольшим увеличением объема, будет высокоэластичным, долговечным, стойким против коррозии при контакте с пластовыми жидкостями, газами, сероводородом.

Указанный технический результат достигается предлагаемым тампонажным составом для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, содержащим связывающую основу - каустический магнезит и жидкость затворения, включающую водный раствор, содержащий хлорид магния, и химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, при этом новым является то, что он содержит в качестве указанного водного раствора - раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³, в качестве указанной химической добавки суперфосфат двойной СПФД, и дополнительно наполнители - глинопорошок и побочный продукт - отход от производства бумаги СКОП, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Каустический магнезит	42,55-43,08
Глинопорошок	8,62-10,64
СКОП	2,34-2,84
СПФД	2,38-2,92
Водный раствор бишофита
плотностью 1,28 г/см3	остальное

Указанный технический результат достигается также предлагаемым способом приготовления тампонажного состава для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, включающим приготовление жидкости затворения из водного раствора, содержащего хлорид магния, в который добавляют химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, затворение полученной жидкостью затворения связывающей основы - каустического магнезита, при этом новым является то, что для приготовления заявляемого вышеуказанного тампонажного состава готовят указанный раствор бишофита, в который добавляют указанную химическую добавку, осуществляют затворение каустического магнезита с доабвкой указанных наполнителей, при отношении массы жидкости затворения к массе твердых веществ - каустического магнезита с указанными наполнителями - не менее 0,8.

Входящие в предлагаемый тампонажный состав компоненты в заявленном соотношении обеспечивают следующие свойства указанного состава, а именно: связывающая основа - каустический магнезит - обеспечивает высокую проникающую способность; наполнители: глинопорошок придает образующемуся тампонажному камню высокую прочность и заполняет мелкие поры, каналы и каверны; СКОП хорошо изолирует крупнопористые и трещиноватые среды; химическая добавка - суперфосфат двойной - регулирует сроки загустевания и схватывания тампонажного состава, снижает фильтратоотдачу, обеспечивает водостойкость и солестойкость тампонажного камня; водный раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³ обеспечивает необходимый срок загустевания и схватывания (твердения) тампонажного состава.

Предлагаемый тампонажный состав для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, полученный согласно предлагаемому способу, был опробован в промысловых условиях при бурении скважин на Озерном нефтяном месторождении, где интенсивные поглощения промывочной жидкости встречаются в отложениях верхнего карбона и в сакмароассельском ярусе. Этот ярус содержит сероводород в пластовой воде. Ликвидация зон поглощений осложнена еще и тем, что скважины на Озерном месторождении характеризуются большими проложениеми до 1500 м, при этом стволы скважин проходят под углами от 45 до 65 градусов. Тем не менее, предлагаемый тампонажный состав, приготовленный по заявляемому способу, устранил поглощение за одну обработку, что исключило вероятность зарезки вторых стволов.

В таблице 1 приведены фактические данные о затратах времени на ликвидацию зон поглощений промывочной жидкости при бурении скважин в 2003 году на Озерном месторождении, на основании которых можно сделать вывод, что использование заявляемого тампонажного состава, приготовленного согласно предлагаемому способу, эффективно ликвидирует зоны поглощения при бурении скважин в пластах с коэффициентом приемистости не менее 4. Среднее время ликвидации зон поглощений промывочной жидкости составило около 40 часов. Предлагаемый тампонажный состав также может быть использован для ликвидации зон поглощений промывочной жидкости в пластах с коэффициентом приемистости менее 4.

При этом использование предлагаемого тампонажного состава в промысловых условиях показало, что он удобен в применении, поскольку совместим с буровым раствором, т.к. в результате их смешения реологические и структурно-механические показатели бурового раствора изменяются незначительно, а образующийся тампонажный камень обладает небольшой положительной деформацией и коррозиеустойчив к пластовым водам и сероводороду.

Выбор компонентов предлагаемого тампонажного состава для изоляции зон поглощений промывочной жидкости и установление их количественного соотношения для обеспечения указанного технического результата было осуществлено путем лабораторных исследований.

В качестве основы для приготовления тампонажного состава в лабораторных условиях был выбран каустический магнезит (порошок магнезитовый каустический - ПМК) партии 408. Известно, что различные партии ПМК имеют разные свойства и в лабораторных условиях можно подобрать партию ПМК для любой зоны поглощения.

Пример. Для получения 100 г предлагаемого тампонажного состава вначале готовили жидкость затворения, для чего брали 42,33 г водного раствора бишофита плотностью 1,28 г/см³ и вводили в него СПФД в количестве 2,92 г. Отдельно готовили смесь твердых веществ из 43,08 г связывающей основы ПМК-408 и из наполнителей: 10,64 г глинопорошка и 2,84 г СКОП. Далее при перемешивании осуществляли затворение полученной смеси твердых веществ жидкостью затворения из расчета отношения массы жидкости затворения к массе твердых веществ как 0,8 и получали предлагаемый тампонажный состав со следующим содержанием компонентов, мас.%: ПМК 43,08; глинопорошок 10,64; СКОП 2,84; СПФД 2,92 и водный раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³ 42,33.

Тампонажные составы с другими соотношениями компонентов готовили аналогичным образом.

В ходе лабораторных исследований определяли следующие свойства предлагаемого тампонажного состава на основе ПМК-408: растекаемость, плотность тампонажного состава, сроки загустевания и схватывания, прочность образующегося тампонажного камня, а также регулировались параметры тампонажного состава, учитывая следующее:

- с увеличением или уменьшением температуры жидкости затворения сроки загустевания и схватывания изменяются (при увеличении температуры - уменьшается время загустевания; при снижении температуры - увеличивается время загустевания);

- химическая добавка СПФД (суперфосфат двойной) регулирует сроки загустевания и схватывания тампонажного состава до технологически необходимых значений, снижает фильтратоотдачу, обеспечивает водостойкость и солестойкость образующегося тампонажного камня;

- увеличением или уменьшением количества наполнителя глинопорошка бентонитового регулируются сроки загустевания, прочность тампонажного камня;

- при использовании добавок глинопорошков палыгорскитовых можно резко увеличить вязкость тампонажного состава, что дает возможность его использования для ликвидации катастрофических зон поглощений промывочной жидкости на малой глубине.

Результаты проведенных лабораторных исследований приведены в таблицах 2 и 3: в таблице 2 приведены данные о компонентном содержании исследованных предлагаемых тампонажных составов; в таблице 3 - данные о свойствах тампонажных составов.

Использование заявляемого тампонажного состава для изоляции зон поглощений промывочной жидкости при бурении скважин на Озерном месторождении и проведенные лабораторные исследования показали, что данный состав обладает способностью при растекании хорошо проникать в каналы зон поглощения, загустевать и превращаться в практически непроницаемое твердое тело (тампонажный камень), который имеет хорошую адгезию с породами, обладает небольшим увеличением объема, долговечностью, стойкостью против коррозии при контакте с пластовыми жидкостями, газами, сероводородом, и не разрушаться при взаимодействии с пластовым флюидом.

1. Тампонажный состав для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, содержащий связывающую основу - каустический магнезит и жидкость затворения, включающую водный раствор, содержащий хлорид магния, и химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, отличающийся тем, что он содержит в качестве указанного водного раствора раствор бишофита плотностью 1,28 г/см³, в качестве указанной химической добавки суперфосфат двойной СПФД и дополнительно наполнители - глинопорошок и побочный продукт - отход производства бумаги СКОП при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Каустический магнезит	42,55-43,08
Глинопорошок	8,62-10,64
СКОП	2,34-2,84
СПФД	2,38-2,92
Водный раствор бишофита
плотностью 1,28 г/см3	Остальное

2. Способ приготовления тампонажного состава для изоляции зон поглощений промывочной жидкости, включающий приготовление жидкости затворения из водного раствора, содержащего хлорид магния, в который добавляют химическую добавку для регулирования сроков загустевания и схватывания, затворение полученной жидкостью затворения связывающей основы - каустического магнезита, отличающийся тем, что для приготовления состава по п.1 готовят указанный раствор бишофита, в который добавляют указанную химическую добавку, осуществляют затворение каустического магнезита с добавкой указанных наполнителей при отношении массы жидкости затворения к массе твердых веществ - каустического магнезита с указанными наполнителями не менее 0,8.