Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции и ограничения водопритока в скважины. Способ включает закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности. В качестве изоляционного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:
Технический результат - исключение использования токсичных реагентов и снижение влияния экзотермического эффекта при приготовлении больших объемов композиции на промысле до безопасного уровня. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции и ограничения водопритока в скважины путем восстановления нарушений герметичности в конструкции скважин, ликвидации заколонных и межколонных перетоков, изоляции обводнившихся пластов и пропластков тампонажными составами на основе полимерных материалов, отверждаемых в пластовых условиях.
Известны способы восстановления герметичности эксплуатационных колонн тампонажными материалами на основе отверждаемых в пластовых условиях синтетических смол (Блажевич В.А., Уметбаев В.А. и др. Тампонажные материалы для ремонтно-изоляционных работ в скважинах, Уфа, 1992 г., с.44-55).
Недостатком известных способов являются быстрые сроки отверждения составов, что усложняет технологию закачки и ограничивает область применения способов изоляции.
Известен способ изоляции водопритока в нефтяные и газовые скважины отверждаемым в пластовых условиях составом на основе фенолоформальдегидной смолы резольного типа и композиционного отвердителя, включающего формалин и гидроксид натрия (Патент RU 2215009, кл. E21B 33/138, 10.06.03).
Недостатком является использование в качестве одного из исходных компонентов формалина - токсичной жидкости с резким запахом, что создает определенные трудности при проведении работ на скважине.
Наиболее близким по технической сущности является способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину отверждаемой в пластовых условиях полимерной композиции, состоящей из ацетоноформальдегидной смолы, щелочных отвердителей и воды (Патент RU 2272905, кл. Е21B 43/32, 28.06.04).
Недостатком способа является неуправляемая экзотермическая реакция поликонденсации термореактивной ацетоноформальдегидной смолы в присутствии щелочных отвердителей. При приготовлении больших объемов полимерной композиции на скважине, особенно в теплое время года, период отверждения полимерной композиции, за счет саморазогрева, может резко сократиться, что создает повышенный риск аварийности проводимых работ.
Целью изобретения является разработка способа изоляции и ограничения водопритока в скважины отверждаемыми в пластовых условиях полимерными композициями на основе синтетических смол, исключающего использование токсичных реагентов и снижающего влияние экзотермического эффекта при приготовлении больших объемов (3-5 м3) композиции на промысле до безопасного уровня.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающем закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:
- смола ацетоноформальдегидная - 63,0,
- смола фенолоформальдегидная - 27,0,
- 2-40%-ный водный раствор щелочи - 10,0.
Для приготовления полимерной композиции используются пожаровзрывобезопасные, малотоксичные продукты.
Смола ацетоноформальдегидная, получаемая путем поликонденсации ацетона с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного формальдегида не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2228-006-48090685-2002.
Смола фенолоформальдегидная, получаемая путем поликонденсации фенола с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного фенола не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2257-075-26161597-2007.
Гидроокись натрия - NaOH, реагент 2-го класса опасности. Выпускается по ГОСТ 2262-79.
Использование в предлагаемом способе изоляции и ограничения водопритока в скважины указанной полимерной композиции позволяет снизить до безопасного уровня экзотермический эффект при приготовлении состава на промысле и обеспечивает универсальность предлагаемого способа для проведения различного вида ремонтно-изоляционных работ в диапазоне пластовых температур от 35°С до 90°С.
Для подтверждения возможности осуществления предлагаемого изобретения в лабораторных условиях были проведены эксперименты по оценке времени отверждения полимерной композиции при различных температурах, изучению экзотермического эффекта, определению прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала.
Время отверждения полимерной композиции определялось периодом времени от момента смешивания компонентов до момента потери подвижности при различных температурах.
Прочность отвержденных образцов определялась по ГОСТ 310.4-84 в соответствии с требованием ГОСТ 26798.2-85 по пределам прочности при изгибе и сжатии.
Адгезия отвержденной смолы с металлом (σм) определялась методом сдвига коаксиально расположенных цилиндров диаметром 25 и 50 мм и длиной 50 мм, в кольцевом пространстве которых отверждалась смола. При определении адгезии с цементным камнем (σц) и породой (σп) вместо внутреннего металлического цилиндра использовались цилиндры из отвержденного цемента или искусственно сцементированного песчаника.
Экзотермический эффект оценивался степенью саморазогрева полимерной композиции при приготовлении и выдержке ее в течение часа в термоизоляционной ячейке.
Данные сведены в таблицах 1 и 2 и представлены на графике (см. чертеж). Проведенные испытания показали надежность и универсальность предлагаемого способа изоляции за счет высоких прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала, регулируемых сроков отверждения в указанном диапазоне температур и незначительного экзотермического эффекта при приготовлении полимерной композиции, не влияющего на сроки отверждения. Как показано на графике (см. чертеж), при максимальном содержании щелочи в полимерной композиции - 4%, разогрев ее, за счет экзотермического эффекта, составляет 35°С, а время отверждения при этой температуре - 4,5 часа (состав №.9, табл.1).
Реализацию предлагаемого способа на промысле осуществляют следующим образом.
Предварительно проводят геофизические исследования и определяют температуру пласта. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) устанавливают на 10-15 м выше верхних отверстий интервала перфорации, определяют приемистость пласта. В емкости готовят полимерную композицию в запланированном объеме и соотношении компонентов путем растворения в воде щелочи и дозировке сначала фенолоформальдегидной смолы, затем ацетоноформальдегидной. Производят перемешивание в течение 10-15 минут и закачивают в НКТ. Далее в НКТ закачивают продавочную жидкость в объеме, необходимом для полного вытеснения смеси из скважины в интервал изоляции, и закрывают скважину на реагирование.
Предлагаемый способ осуществляется с применением стандартного оборудования устья скважины и технических средств, применяемых при проведении ремонтно-изоляционных работ, и не требует дополнительной техники и оборудования. Кроме того, при его реализации используются малотоксичные реагенты, и существенно снижена вероятность аварийности проводимых работ, связанная с саморазогревом полимерной композиции на стадии смешения компонентов, приводящим к резкому сокращению времени отверждения.
По способу-прототипу полимерные композиции, содержащие в своем составе дополнительно щелочь, разогреваются в термоизоляционной ячейке до 60°С и выше в течение 20-30 минут и полностью теряют подвижность.
| Таблица 1 | |||||
| № состава | Полимерная композиция, об.% | Т, °С | Время отверждения, час-мин. | ||
| Смолы | Щелочь | Вода | |||
| 1. | 90 | 0,2 | 9,8 | 90 | 3-30 |
| 2. | 90 | 0,5 | 9,5 | 80 | 3-40 |
| 3. | 90 | 1,0 | 9,0 | 80 | 1-50 |
| 4. | 90 | 1,5 | 8,5 | 60 | 4-20 |
| 5. | 90 | 2,0 | 8,0 | 60 | 2-00 |
| 6. | 90 | 3,5 | 6,5 | 40 | 4-10 |
| 7. | 90 | 4,0 | 6,0 | 40 | 2-30 |
| 8. | 90 | 3,8 | 6,2 | 35 | 5-00 |
| 9. | 90 | 4,0 | 6,0 | 35 | 4-30 |
| Таблица 2 | |||||
| № состава из таблицы 1 | Прочность, МПа | Адгезия, МПа | |||
| При изгибе | При сжатии | σм | σц | σп | |
| 1. | 6,3 | 20,0 | 0,65 | 0,83 | 0,85 |
| 2. | 7,1 | 23,3 | 0,72 | 0,73 | 0,77 |
| 4. | 8,1 | 22,5 | 0,78 | 0,81 | 0,83 |
| 6. | 6,6 | 24,1 | 0,86 | 0,92 | 0,95 |
| 9. | 6,5 | 19,9 | 0,69 | 0,70 | 0,84 |
Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, отличающийся тем, что в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:
| смола ацетонформальдегидная | 63,0 |
| смола фенолформальдегидная | 27,0 |
| 2-40%-ный водный раствор щелочи | 10,0 |
