Состав для ремонтных работ в скважинах
Владельцы патента RU 2326922:
Сохошко Сергей Константинович (RU)
Щербич Константин Николаевич (RU)
Клещенко Иван Иванович (RU)
Шестакова Наталья Алексеевна (RU)
Паникаровский Евгений Валентинович (RU)
Зозуля Григорий Павлович (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтно-водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах. Технический результат - обеспечение изоляции воды в коллекторах любой проницаемости и их закрепление в прискважинной зоне пласта, а также ликвидация межпластовых - заколонных перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн. Состав для ремонтных работ в скважинах содержит 2,0%-ный водный раствор поливинилового спирта-ПВС-В1Н и смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Ca(ClO)2 при следующем соотношении компонентов, об.%: 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н 50,0, смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Ca(ClO)2 50,0, в том числе микродур «U» 48, Ca(ClO)2 2,0. 2 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтно-водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах.
Известен состав для изоляции пластовых вод, ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков, включающий кремнийорганическую жидкость и спиртосодержащий раствор [Патент РФ №2032068, 1995].
Одним из недостатков этого состава является низкая эффективность и высокая стоимость работ при изоляции пластовых вод в суперколлекторах, когда расходы химреагентов для выполнения одной операции по изоляции воды в этих коллекторах многократно возрастают.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является состав для ремонтно-водоизоляционных работ в скважинах, включающий кремнийорганическую жидкость, поливиниловый спирт и алюмосиликатные микросферы [Патент РФ №2211306, 2003] при следующем соотношении компонентов, об.%:
| гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость | 50,0 |
| водный раствор поливинилового спирта + | |
| + алюмосиликатные микросферы | 50,0 |
Одним из недостатков этого состава является невозможность проведения работ по изоляции пластовых вод в низко- и среднепроницаемых коллекторах, т.к. геометрические размеры микросфер не позволяют закачать (задавить) состав в поровое пространство водонасыщенного коллектора.
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности проведения ремонтно-водоизоляционных работ в скважинах, вскрывших продуктивные пласты любой проницаемости.
Технический результат при создании изобретения заключается в разработке ремонтно-водоизоляционного состава, обеспечивающего изоляцию воды в коллекторах любой проницаемости и их закрепление в прискважинной зоне пласта (ПЗП), а также ликвидацию межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что в известном ремонтно-водоизоляционном составе, включающем гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость, 10,0%-ный водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н и алюмосиликатные микросферы, в отличие от прототипа состав для ремонтных работ в скважинах содержит 2,0%-ный водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н, а вместо алюмосиликатных микросфер - смесь микродура-«U» с гипохлоритом кальция Са(ClO)2 (микродур «U» + гипохлорит кальция).
Соотношение компонентов в составе, об.%:
| 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н | 50,0 |
| смесь микродура «U» (48,0 об.%) с | |
| гипохлоритом кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%) | 50,0. |
«Микродур» - это особо тонкодисперсное минеральное вяжущее вещество (ОТДВ) с гарантированно плавным изменением гранулометрического состава. ОТДВ микродур производится посредством воздушной сепарации пыли при помоле цементного клинкера. ОТДВ микродур в своей основе является гидравлическим минеральным вяжущим.
Технология изготовления микродура разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAU GmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff AG» (Германия) и защищена Европейским патентом.
Выпускается четыре основные марки микродура, различающиеся по гранулометрическому составу: «X»≤6 мкм; «U»≤9,5 мкм; «F»≤16 мкм; «S»≤24 мкм.
Благодаря малому размеру частиц и плавно подобранному гранулометрическому составу водная суспензия микродура обладает текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном водомикродурном отношении (В/М). Температурный режим при применении суспензий на основе микродура соответствует условиям применения обычных цементов. Микродур можно рассматривать как альтернативу жидкому стеклу и полимерным композициям (эпоксидной, карбомидной, фенолформальдегидной и др.). Стоимость суспензии на основе микродура соизмерима со стоимостью смол различных модификаций. Продукт отличается экологической чистотой.
Гипохлорит кальция (CaClO)2 служит для придания более высоких вяжущих свойств составу, усиления закупоривающего и закрепляющего эффекта, увеличения адгезионных характеристик к породе и металлу обсадных колонн.
Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для ремонтных работ в скважинах отличается от известного тем, что вместо гидрофобизирующей кремнеорганической жидкости и 10,0%-ного водного раствора ПВС-В1Н он содержит 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н, а вместо алюмосиликатных микросфер содержит смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Са(ClO)2.
В предлагаемом изобретении набор ингредиентов позволяет получить состав для ремонтных работ в скважинах с высокими технологическими параметрами при производстве работ по изоляции воды в коллекторах любой проницаемости, закреплении обводнившихся коллекторов в ПЗП, а также ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.
Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синэргетическое действие в данном составе позволяет за счет реакции полимеризации и отверждения в пластовых условиях образовывать закупоривающий поровое пространство водонасыщенного коллектора любой проницаемости материал, а также и в заколонном пространстве скважины при ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.
Разработанный состав на основе водно-спиртовой суспензии микродура с гипохлоритом кальция можно применять для водоизоляции и крепления коллекторов любой проницаемости, а также для ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн, поскольку он закачивается в пласт (за колонну) в виде маловязкого раствора, а образование тампонажного материала происходит непосредственно в пласте (за колонной).
Лабораторные исследования заключались в определении возможности использования данных реагентов для получения твердого, закупоривающего поровое пространство коллектора, материала и его, коллектора, закрепления. Исследования проводили в два этапа. Первый этап включал определение времени образования и качества изолирующего материала. Результаты сведены в таблицу 1.
Для изучения водоизолирующей и закрепляющей способности при дальнейших исследованиях в условиях, приближенных к пластовым, был взят следующий состав, об.%:
| 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н | 50,0 |
| смесь микродура «U» (48,0 об.%) с | |
| гипохлоритом кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%) | 50,0. |
Причем соотношение между 2,0%-ным водным раствором ПВС-В1Н и смесью микродура с гипохлоритом кальция составляет 1:1.
| Таблица 1 Состав и результаты определения времени образования изолирующего материала | |||
| Состав рабочего раствора | Соотношение водный раствор ПВС: (микродур + гипохлорит кальция) | Начало отверждения/Окончание отверждения, час | Качественная характеристика образовавшегося изолирующего материала |
| 7,5%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция) | 2:1 | 5/48 | Слабосцементированная масса средней прочности |
| 5,0%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция) | 2:1 | 4/48 | Вязкопластичная масса средней прочности |
| 2,5%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция) | 1:1 | 4/48 | Камнеобразный материал, средней прочности |
| 2,0%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция) | 1:1 | 4/48 | Прочный камнеобразный материал |
Для экспериментов готовили искусственные керны. Эксперимент проводили в определенной последовательности.
1. Подготовка искусственного керна (просеивание песка через сита определенных размеров, сжатие образца расчетным давлением, высушивание при t=105°C).
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 трех объемов порового пространства образца с замером проницаемости по воде по формуле:
где К - проницаемость, мд;
η - пересчетный коэффициент для каждого керна;
Q - расход, мл;
ΔР - перепад давления, кгс/см2.
4. Закачка в керн через УИПК-1М состава на основе 2,0%-ного водного раствора ПВС-В1Н и смеси микродура «U» с гипохлоритом кальция [микродур «U»+Ca(ClO)2] при их объемном соотношении 1:1 и выдержка на реакции в течение 36-48 часов.
5. Определение проницаемости по воде после обработки керна водоизолирующим составом.
Результаты сведены в таблицу 2.
| Таблица 2 Изменение относительной проницаемости образцов кернов после обработки их составом для ремонтных работ | ||||
| № образца керна | Состав рабочего раствора, об.% | Проницаемость по воде, 1·10-3, мкм2 | Коэффициент закупорки,  доли ед. | |
| до обработки, Кпр.1 | после обработки, Кпр.2 | |||
| 1 | 2,0%-ный водный - 50,0; | 49,2 | 5,6 | 0,886 |
| 2 | раствор ПВС-В1Н | 100,8 | 10,1 | 0,899 |
| 3 | смесь микродура - 50,0. «U» (48,0 об.%) с | 500,3 | полная закупорка | - |
| 4 | гипохлоритом | 800,7 | Тоже | - |
| 5 | кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%) | 1000.0 | -«- | - |
Образец рыхлого песка, обработанный данным составом, был испытан на одноосное сжатие и разрушение. В нормальных условиях образец из отмытого в спирто-бензольной смеси и просушенного при температуре 105°C песка фракции 0,4-0,5 мм (по объему 80%) был смешан с составом для ремонтных работ (по объему 20%) и оставлен на 48 ч на прохождение реакции полимеризации и затвердевания.
Затем этот образец (цилиндр) с площадью 19,5 см2 и высотой 4,0 см был подвергнут одноосному сжатию давлением. Адгезия к металлу составила 22,5 МПа. При давлении 17,7 МПа образец разрушился.
Приготовление состава для ремонтных работ в скважинах и технология работ на скважине заключается в следующем.
В одном чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания (гидропистолет, работа агрегата «на себя») готовят водный раствор поливинилового спирта заданной концентрации. Приготовление водного раствора ПВС-В1Н необходимо вести при температуре воды плюс 20-40°C.
В другом чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания готовят сухую смесь микродура с гипохлоритом кальция.
Затем в приготовленный 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н вводят небольшими порциями смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция и путем тщательного перемешивания до гомогенного состояния (гидропистолет, работа агрегата «на себя») готовят состав для ремонтных работ в скважинах.
При знакопеременных газодинамических и гидравлических нагрузках и температурных изменениях (при пуске, эксплуатации или остановке скважины) образующийся тампонажный материал будет (в меньшей степени) подвержен растрескиванию и разрушению (за счет добавки ПВС-В1Н), например при ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков, когда состав для ремонтных работ закачивается непосредственно за эксплуатационную колонну.
Скважину, в которой через перфорационные отверстия (или негерметичность эксплуатационной колонны) поступает вода, останавливают. После глушения и промывки скважины состав для ремонтных работ доводят до башмака НКТ (негерметичности эксплуатационной колонны). Закрывают затрубное пространство, продавливают состав в пласт (или за эксплуатационную колонну). По окончании продавки состава для ремонтных работ в пласт (или за эксплуатационную колонну) проводят обратную промывку с противодавлением в количестве 1,5-2,0 объемов НКТ, скважину закрывают и выдерживают для прохождения реакции полимеризации и отверждения компонентов состава в течение 48 ч. По истечении указанного срока скважину осваивают.
Расход состава для ремонтных работ в скважинах составляет 0,5-1,0 м3 на один метр эффективной толщины водонасыщенного пласта.
Предлагаемый состав для ремонтных работ в скважинах прост в приготовлении, технологичен.
Состав для ремонтных работ в скважинах, включающий водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н, отличающийся тем, что он содержит 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н и дополнительно смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Ca(ClO)2 при следующем соотношении компонентов, об.%:
| 2,0%-ный водный раствор ПВС-В 1Н | 50,0 |
| смесь микродура «U» с | |
| гипохлоритом кальция Ca(ClO)2 | 50,0 |
| в том числе микродур «U» | 48 |
| Ca(ClO)2 | 2,0 |
