Тампонажный раствор для изоляции водонасыщенных пластов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii 763580 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.01.76 (21) 2316126/22-03 (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

Е 21 В 33/13

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет — -, Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34 (53) УДК 622.245..4 (088.8) па делан изобретеиий и аткрытий

Дата опубликования описания 23.09.80

Е. М. Духненко, В. А. Ковардаков, В. Б. Александр в, ::; Г;

Ю. А. Жетлухин, Н. В. Комаров и Н. И. Лозовая ф1 л",- ...,:, -:: „..;:;

i (72 ) Авторы изобретения

Кубанский государственный университет Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР (71 ) Заявитель (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ

ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ПЛАСТОВ

Изобретение .относится к тампонажным материалам, используемым при бурении нефтяных и газовых скважин для селектив-" ной изоляции водопроявляющих и поглощающих пластов.

Известен тампонажный состав для.изоляции водонасыщенных пластов на полимерной основе (!).

Недостатком известного состава является заполнение порового пространства без о6разования прочных химических связей с . породой пласта, что снижает надежность и эффективность применения этого состава.

Известен тампонажный раствор для изоляции водонасыщенных пластов, включающий кремнийорганические соединения:. силоксан и силан 121.

Недостатком укзанного раствора явлйется низкая изолирующая способность в карбонатных породах, так как выделяющаяся прн гндролизе кислота приводит к снижению механических свойств породы.

Целью изобретения является повышение изолирующих свойств в карбонатных породах за счет сохранения механических свойств породы.

Достигается поставленная цель тем, что в качестве силоксана используют Ы, W-ди.гидроксиполидиорганосилоксан со степенью поликонденсации 8 — 50, а в качестве силана — органотриацетоксиснлан, причем компоненты взяты при следующих количественных соотношениях, вес. %:

4 W-дигидроксиполидиорганосилоксан 59,0 — 98,3 . Органотриацетоксисилан 1,7 — 41,6. тр .. Использование в качестве одного иэ исходных реагентов олигомера с различной . степенью поликонденсации позволяет эа счет увеличения числа атомов между функциональными группами практически полностью исключить образование циклических про15 дуктов, не участвующих в образовании единой сшитой структуры. Этому же способствует отсутствие в системе хлористого водорода, активно вызывающего циклизацию, так как при гндролизе предлагаемого тампонажного раствора выделяется в небольшом количестве слабая уксусная кислота, в присутствии которой циклические продукты практически не образуются. В общем виде схему реакции и химическое строение полу763580 чаемого тампонажного материала можно представить так:

К нооо -0) si Qtl он,cоо — 5 -оооон5-онооон

Ri g ОСОСН1

-Si

1 где R, Ri, Кг — метил, этил, фенил, винил

10 и другие алкильные и арильные радикалы.

Степень поликонденсации (п) олигомера варьируется в пределах 8 — 50.

u, W-дигидроксиполидиорганоксилоксан ны различной степени поликонденсации являются товарным продуктом, выпускаюшимся крупнотоннажно в нашей стране и за рубежом.

Олигомеры представляют собой бесцветные, прозрачные, без запаха, в отличие от хлорсиланов, абсолютно не дымяшие на воздухе маловязкие жидкости. Их вязкость (q) зависит от молекулярного веса и колеблется от 20 — 30 сП (при и = 8 — 10) до

500 — 510 сП (при и = 50 — 55), плотность

d о 0,94 — 1,20 оо

Н

В качестве сшивающих агентов предлагается использовать органотриацетоксисиланы обшей формулы RSi (ОСОСНз) з, где

К вЂ” алкил или арил, которые добавляют к олигомерам в мольном соотношении 1:

; (0,5 — 1,5), по объему количество добавляемого органотриацетоксисилана составляет 1/3 — 1/30 часть от смеси.

Реакционная смесь представляет собой маловязкую, прозрачную, в отличие от ранее предложенных хлор- и органохлорсиланов, 3 не гидролизуюшуюся на воздухе жидкость.

Это делает работу с предлагаемым тампонажным раствором абсолютно безопасной.

Выделяющаяся при гидролизе слабая уксусная кислота не способна вызвать активную коррозию контактирующих с ней по- 1О верхностей.

Предлагаемым тампонажным раствором насыщают обводненные продуктивные пласты и зоны поглощения промывочных жидкостей на водной основе, где под действием воды происходит гидролиз ацетатных групп в органотриацетоксисилане и дальнейшее взаимодействие гидроксильвых групп обоих компонентов (поликонденсация) с образованием полимера сшитой структуры. Выделяющаяся в небольшом количестве при гид- SO ролизе органотриацетоксисилана уксусная кислота является катализатором процесса поликонденсации. В зависимости от температуры (20 — 120 С) и содержания воды в пласте отверждение композиции протекает в течение 3 — 40 ч. Г1овышение температуры

SS и содержания воды в пласте увеличивает скорость реакции сшивки. Во времени происходит еше большее упрочнение тампонажного материала вследствие углубления процесса поликонденсации во внутренних слоях полимера и образования химических связей между полимером и породой 6 ск от 5 †!О до 30 кг/см . Давление до 300 — 400 кг/см практически не влияет на процесс поликонденсации. Тампонажный материал на основе олигомеров и органотриацетоксисиланов представляет собой полимер трехмерной структуры, не плавкий, не растворимый в органических растворителях и нефти, упругий и поддающийся обратимым деформациям при релаксационных процессах в призабойной зоне пласта, обладает высокой адгезией к породам как силикатного, так и карбонатного состава, отличается высокими гидрофобными свойствами.

Тампонажный материал имеет предел прочности при растяжении 15 — 40 кг/см, относительное удлинение при разрыве 150—

500О/р, угол смачивания водой 100 — 130 .

Исходные реагенты абсолютно инертны к оборудованию и безопасны в обращении, не замерзают при температуре минус 60 С, что позволит широко применять их даже в условиях Крайнего Севера.

Тампонажный раствор готовят обычным смешением указанных ингредиентов, взятых в определенных соотношениях.

Анализ примеров используемых пар олигомер-органотриацетоксисилан с различными радикалами, степенью полимеризации и их соотношением в тампонажном растворе позволяет выделить следующие соотношения компонентов, вес. о/ц.

P W-дигидроксиполидиметилсилокс 64,9 — 97,2

Метилтриацетоксисилан 2,8 — 35,1 с(W-дигидроксиполидиметилсилоксан 63,5 — 97,0

Этилтриацетоксисилан 3,0 — 36,5 ((W-лигидроксиполидиметилсилоксан 59,0 — 96,4

Фенилтриацетоксисилан 3,6 — 41,0

c(W-дигидроксиполивинилметилсилоксан 68,1 — 97,6

Метилтриацетоксисилан 2,4 — 31,9 со, W-дигидроксиполивинилметилсилоксан 66,8 — 97,4

Этилтриацетоксисилан 2,6 — 33,2

d, W-дигидроксиполивинилметилсилоксан 62,6 — 96,7

Фенилтриацетоксисилан 3,3 — 37,4 с W-дигидроксиполидиэтилсилоксан 71,7 — 97,9

Метилтриацетоксисилан 2,1 — 28,3 с(W-дигидроксиполидиэтилсилоксан 70,4 — 97,8

Этилтриацетоксисилан 2,2 — 29,6 с(W-дигидроксиполидиэтилсилоксан 66,4 — 97,3

Фенилтриацетоксисилан 2,7 — 33,6 с W-дигидроксиполиметилфенилсилоксан 77,1 — 98,3

Метилтриацетоксисилан 1,7 — 22,9

763580

Редактор Г. Мозжечкова

Заказ 6252 30 фНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 с(W-1игидроксиполиметилфенилсилоксан 75,9 — 98,3

Этилтри а цетоксисил а н 1,7 — 24,1

4(W-дигидроксиполиметилфенилсилоксан 72,3 — 98,0

Фенилтриацетоксисилан 2,0 — 27,7.

Таким образом, для всех используемых оли гомеров и органотриа цетоксисила нов в там нона жном растворе предельным булет следующее соотношение, вес. "/o. с(W-лигидроксиполилиорганосилоксан 59,0 — 98,3

Органотриацетоксисилан 1,7 — 41,0

Изоляция водопроявляюших или поглощаюгцих пластов предлагаемым тампонажным раствором может осуществляться путем закачки eto в скважину и ожидания его отверждения, т. е. обычным способом.

Все указанные особенности тампонажного раствора и получаемого из него тампонажного материала делают их более удобными в работе и эксплуатации по сравнению с известными и открывают широкие перспективы применения в практике в качестве новой более технологичной, эффективной, экономичной гидрофобизируюшей системы лля селективной изоляции притока пластовых вод нефтяных и газовых скважин, а также изоляции зон поглощения.

Использование данного тампонажного раствора позволяет обеспечить безопасность условий труда и способствует ликвидации коррозионной активности путем исключения хлорсолержаших соединений и улучшения механических свойств тампонажного материала.

Формула изобретения

Тампонажный раствор лля изоляции волонасыщенных пластов, включающий кремнийорганические соелинения: силоксан и

10 силан, отличающийся тем, что, с целью повышения изолирующих свойств в карбонатных породах за счет сохранения механических свойств поролы, в качестве силоксана используют с, W-лигилроксиполидиоргано15 силоксан со степенью поликонленсации 8—

50, а в качестве силана — органотриацетоксисилан, причем компоненты взяты при следующих количественных соотношениях, вес о/о: с(W-лигилроксиполилиор20 ганосилоксан 59,0 — 98,3

Органотриацетоксисилан 1,7 — 41,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

N 355337, кл. Е 21 В 33/38, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Х 2166996/22-03, 1975 (прототип).

Составитель A. Звездина

Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Тираж 626 Г1одписное