Способ приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине
Владельцы патента RU 2494228:
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") (RU)
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к составам для изоляции и предупреждения обвалообразований в интервалах неустойчивых пород зон поглощения, и может найти применение при строительстве скважин, при ремонтно-изоляционных работах, а также при капитальном ремонте скважин. Способ приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине путем смешивания цемента, глинопорошка, полиакриламида, воды и добавки. Вначале готовят водный раствор добавки путем введения последней в воду, затем при перемешивании добавляют в указанный водный раствор последовательно глинопорошок и цемент, смесь перемешивают не менее 30 мин и далее добавляют порошкообразный полиакриламид, причем в качестве добавки используют метасиликат натрия, а в качестве глинопорошка используют глинопорошок, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м3/т, при следующем соотношении компонентов, мас.ч: указанный глинопорошок - 60-80, цемент - 15-20, указанная добавка - 10-20, порошкообразный полиакриламид - 0,005-0,01, вода - 100. Изобретение позволяет повысить изоляционные свойства состава. 3 табл.
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности, к составам для изоляции и предупреждения обвалообразований в интервалах неустойчивых пород зон поглощений, и может найти применение при строительстве скважин, при ремонтно-изоляционных работах, а также при капитальном ремонте скважин.
Известен ряд способов приготовления тампонажных растворов, в состав которых входят цемент, глинопорошок и добавки (Патенты РФ №1502810, 1289994, 1601344).
Согласно способу, указанному в первом патенте, тампонажный раствор получают путем последовательного введения в глинистый раствор при перемешивании цемента, опилок, жидкого стекла и комплексного пенообразователя. Обеспечивается получение облегченного тампонажного раствора с приемлемыми структурно-механическими свойствами.
По патенту РФ №1289994 сначала в одной емкости приготавливают, цементосодержащий раствор, для чего в емкость заливают необходимое количество воды, в нее вводят ПАВ и мочевиноформальдегидную смолу. Эти компоненты тщательно перемешивают до образования устойчивой пены. После этого в смесь вводят цемент и глинистый инертный заполнитель. В другой емкости готовят бентонитовый раствор путем введения в воду бентонитового глинопорошка и ПАВ в концентрированном виде. Полученные два раствора соединяют при повторном перемешивании. Технический результат заключается в снижении стоимости и материалоемкости приготовленного раствора за счет повышения пластичности затвердевшего пеноцементного камня.
По патенту РФ №1601344 в отдельной емкости растворяют полиметиленмочевину, после 5 минутного перемешивания в раствор вводят бентонит и тщательно перемешивают. На полученном растворе затворяют цемент. Полученный тампонажный раствор обладает повышенной проникающей способностью при одновременной низкой плотности.
Однако все известные составы характеризуются следующими недостатками:
- недостаточными изоляционными свойствами ввиду невысокой емкости по глинопорошку (содержание глинопорошка в составах, приготовленных известными способами, составляет не выше 16 мас.ч), что при его использовании в промысловых условиях при наличии высокопроницаемых, кавернозных коллекторов не обеспечивает их полную изоляцию;
- кроме того, составы, полученные известными способами, не обеспечивают стабильный рост пластической прочности до момента отверждения, что подтверждается данными по свойствам, приведенными в описании известных патентов;
- реализация известных способов требует больших затрат времени и использование большого количества техники.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ приготовления тампонажного раствора (Патент РФ №2211304), согласно которому производят механическое смешивание компонентов, взятых в следующем соотношении, масс.%: портландцемент - 38,70 - 44,10; глинопорошок - 4,90-16,60; полиакриламид гидролизованный - 0,80-1,00; кальцинированная сода - 0,01-0,05; сульфит-спиртовая барда - 0,06-0,07; вода - остальное. Тампонажный раствор, полученный предлагаемым способом, предназначен для проведения гидроизоляционно-укрепительных работ фундаментов и оснований строительных сооружений с применением буроинъекционной технологии. Указанный раствор обладает хорошей текучестью и высокой проникающей способностью.
Однако этот раствор характеризуется недостаточными изоляционными свойствами ввиду невысокой емкости по глинопорошку (содержание глинопорошка составляет не выше 16 мас.ч), что при его использовании в промысловых условиях при наличии высокопроницаемых коллекторов не обеспечивает их полную изоляцию. Кроме того, этими составами не обеспечиваются стабильный рост пластической прочности до момента отверждения.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении изоляционных свойств состава, приготовленного по предлагаемому способу, преимущественно, в высокопроницаемых кавернозных и трещиноватых коллекторах, за счет увеличения емкости состава по глинопорошку, при одновременном обеспечении у такого состава низких реологических свойств при закачке в скважину и стабильного роста его пластической прочности до момента отверждения.
Указанный технический результат достигается предлагаемым способом приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине путем смешивания цемента, глинопорошка, полиакриламида, воды и добавки, при этом новым является то, что вначале готовят водный раствор добавки путем введения последней в воду, затем при перемешивании добавляют в указанный водный раствор последовательно глинопорошок и цемент, смесь перемешивают не менее 30 мин и далее добавляют порошкообразный полиакриламид, причем в качестве добавки используют метасиликат натрия, а в качестве глинопорошка используют глинопорошок, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м3/т, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
| указанный глинопорошок | 60-80 |
| цемент | 15-20 |
| указанная добавка | 10-20 |
| порошкообразный полиакриламид | 0,005-0,01 |
| вода | 100. |
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Благодаря определенному порядку ввода компонентов состава и их количественному соотношению, обеспечивается получение состава с низкими реологическими и высокими изолирующими свойствами за счет высокой концентрации в нем глинопорошка, так как в растворе метасиликата натрия гидратация глинопорошка, характеризующимся вышеуказанными свойствами, резко замедляется, что позволяет повысить его концентрацию до 80 мас.ч. без значительного повышения реологических свойств. Последующее введение полиакриламида (ПАА) приводит к флокуляции глинопорошка. Присутствие цемента в составе обеспечивает дальнейшее его отверждение с образованием камня.
Исследования показали, что изменение порядка ввода компонентов не обеспечивает получение состава с требуемыми свойствами.
При закачке состава, приготовленного предлагаемым способом, в пласт происходит взаимодействие солей Са+2, закачанных в изолируемый пласт в качестве буфера, и метасиликата натрия указанного состава с образованием силикатов кальция и флокуляцией глинопорошка с образованием жесткого тампона.
Предлагаемый способ был испытан в лабораторных и промысловых условиях. Для приготовления состава использовали следующие вещества:
- глинопорошок ПБН и ППН, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м3/т, по ТУ 39-0147-001-105-93;
- глинопорошок ППБ обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с не менее 16 м3/т, по ТУ 39-0147-001-105-93;
- цемент ПЦТ II-50 или ПЦТ 1-G-CC-1, ГОСТ 1581-96;
- метасиликат натрия (Р-Сил), ТУ 2145-006-40912231-2003;
- полиакриламид порошкообразный, ТУ 2216-028-409223-2004;
- вода техническая.
Пример реализации предлагаемого способа.
В 500 мл технической воды растворяли 100 г реагента Р-Сил и постепенно добавляли 300 г ПБН, после чего ввели 100 г цемента ПЦТ II-50. Смесь перемешивали в течение 30 минут, затем добавляли 100 мг порошкообразного ПАА и еще раз перемешивали в течение 10 минут. В результате получили состав для изоляции со следующим соотношением компонентов, масс.ч: указанный глинопорошок - 60; цемент - 20; Р-Сил - 20; ПАА - 0,02; вода - 100.
Таким же образом осуществляли предлагаемый способ для приготовления составов для изоляции с другим компонентным содержанием.
В процессе лабораторных исследований, согласно ГОСТ 26798.1-2-96, устанавливали следующие свойства составов для изоляции, приготовленных предлагаемым и известным по прототипу способами:
- плотность, кг/м3;
- пластическая вязкость, мПа·с;
- динамическое напряжение сдвига, дПа;
- фильтратоотдача за 30 мин при 0,7 МПа, мл;
- водоотделение, %;
- прочность на сжатие, МПа.
Данные об компонентном содержании исследуемых составов для изоляции, приготовленных предлагаемым и известным способами, приведены в таблице 1.
Данные о свойствах этих составов для изоляции, полученные в ходе исследований, приведены в таблице 2.
Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, показывают, что только при выполнении заявленного порядка ввода компонентов обеспечивается достижение поставленного технического результата (опыты 1-4), при изменении же порядка ввода (опыт 6) или при использовании глинопорошка другой марки (опыт 5) требуемые свойства состава не достигаются.
Состав, полученный по предлагаемому способу, был также использован в промысловых условиях на 25 скважин (таблица 3). Ниже приводим пример его реализации. Приготовление изоляционного состава на буровой проводили в следующем порядке. В УСО-20 набирали пресную техническую воду, затем засыпали Р-Сил, перемешивали 30-40 мин, засыпали глинопорошок, перемешивали 20-30 мин., после чего засыпали цемент и порошкообразный ПАА, Смесь перемешивали 10-15 мин и закачивали цементировочным агрегатом ЦА-320 через бурильные трубы до кровли зоны поглощения, закрывали затрубное пространство и задавливали состав в пласт. Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что при изоляции зон составом, полученным заявляемым способом, коэффициент приемистости снижается в 1,6-4,2 раза, что указывает на высокое качество изоляции.
Использование состава для изоляции, полученного предлагаемым способом, обеспечивает по сравнению с составами, приготовленными известными способами высокое качество изоляции за счет большой концентрации глинопорошка в составе и за счет одновременно хорошей проникающей способности в зону изоляции и низких реологических свойств с последующим отверждением в изолируемом пласте.
| Таблица 1 | |||||||
| № состава | Компоненты состава для изоляции, приготовленного предлагаемым или известным способами, масс.ч. | ||||||
| глинопорошок | цемент | Р-Сил | ПАА | Na2CO3 | КССБ | вода | |
| 1 | 60 | 15 | 20 | 0,01 | - | - | 100 |
| 2 | 60 | 20 | 15 | 0,005 | - | - | 100 |
| 3 | 80 | 20 | 20 | 0,02 | - | - | 100 |
| 4 | 40 | 20 | 15 | 0,02 | - | - | 100 |
| 5 | 40 | 20 | 20 | 0,01 | - | - | 100 |
| 6 | 40 | 20 | 20 | 0,01 | - | - | 100 |
| 7 | 5 | 39 | - | 0,12 | 0,05 | 0,06 | 55,77 |
| 8 | 15 | 39 | - | 0,12 | 0,05 | 0,06 | 45,77 |
| Примечания: | |||||||
| 1) Составы 1, 3 приготовлены с использованием глинопорошка ПБН. | |||||||
| 2) Составы 2, 4 приготовлены с использованием глинопорошка ППН. | |||||||
| 3) Состав 5 приготовлен с использованием глинопорошка ППБ. | |||||||
| 4) Состав 6 приготовлен по схеме: ПАА+ вода + Р-Сил + глинопорошок + цемент | |||||||
| 5) Составы 7,8 приготовлены по известному способу. |
| Таблица 2 | ||||||
| № состава из табл.1 | Свойства состава для изоляции | |||||
| плотность, кг/м3 | пластическая вязкость, мПа·с | динамическое напряжение сдвига, дПа | фильтрато-отдача, мл | водоотделение, % | прочность на сжатие через 2 сут в пластовой воде, МПа | |
| 1 | 1380 | 20 | 132 | 31 | 0 | 0,60 |
| 2 | 1380 | 25 | 134 | 36 | 0 | 0,58 |
| 3 | 1400 | 27 | 135 | 28 | 0 | 0,68 |
| 4 | 1280 | 28 | 186 | 24 | 0 | 0,36 |
| 5 | 1280 | не текуч | - | - | - | - |
| 6 | 1240 | не текуч | - | - | - | - |
| 7 | 1423 | 85 | 192 | 2 | не замер. | |
| 8 | не текуч. | |||||
| Примечания. | ||||||
| 1) Составы 1-4 приготовлены по предлагаемому составу. | ||||||
| 2) Составы 5-6 приготовлены с использованием глинопорошка ПБВ. | ||||||
| 3) Составы 7-8 приготовлены по известному составу. |
| Таблица 3 | |||||||||
| Результаты применения состава, приготовленного предлагаемым способом для изоляции зон поглощения в промысловых условиях | |||||||||
| Номер скв., месторождение | Коэф. приемист. зоны, м3/ч·МПа | Глубина спуска OK, м | Объем изоляц. состава, м3 |
Плотн. изоляц. состава, кг/м3 | Расход материалов, т | Коэф. приемист. после изоляц., м3/ч·МПа | |||
| Р-Сил | ГП | цемент | ПАА, кг |
||||||
| 209 Ножовское | 0,28 | 1519 | 18 | 1,42 | 3,5 | 12 | 5,0 | 1,00 | 0,086 |
| 2127 Шагиртско-Гожанское | 0,15 | 1082 | 5 | 1,40 | 1,0 | 4 | 1,0 | 0,02 | 0,090 |
| 320 Софьинское | 0,20 | 400 | 12 | 1,38 | 2,0 | 6 | 2,2 | 0,80 | 0,080 |
| 2140 Павловское | 0,18 | 950 | 9 | 1,38 | 1,8 | 5 | 2,0 | 0,30 | 0,090 |
| 149 Шагиртско-Гожанское | 0,21 | 1340 | 6 | 1,36 | 1,2 | 4 | 1,2 | 0,10 | 0,050 |
| 4019 Ярино-Каменноложское | 0,36 | 1493 | 6 | 1,38 | 1,2 | 4 | 1,2 | 0,10 | 0,080 |
| 319 Софьинское | 0,18 | 400 | 12 | 1,36 | 2,0 | 6 | 2,2 | 0,50 | 0,100 |
| 69 Павловское | 0,25 | 1370 | 6 | 1,42 | 1,2 | 4 | 1,2 | 0,30 | 0,100 |
| Примечание - с использованием состава, приготовленного предлагаемым способом, изолировано более 25 зон поглощения промывочной жидкости, в том числе 18 высокопроницаемых кавернозных и трещиноватых. |
Способ приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине путем смешивания цемента, глинопорошка, полиакриламида, воды и добавки, отличающийся тем, что вначале готовят водный раствор добавки путем введения последней в воду, затем при перемешивании добавляют в указанный водный раствор последовательно глинопорошок и цемент, смесь перемешивают не менее 30 мин и далее добавляют порошкообразный полиакриламид, причем в качестве добавки используют метасиликат натрия, а в качестве глинопорошка используют глинопорошок, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м3/т, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| указанный глинопорошок | 60-80 |
| цемент | 15-20 |
| указанная добавка | 10-20 |
| порошкообразный полиакриламид | 0,005-0,01 |
| вода | 100 |
