Тампонажный состав для временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине
Е. М. Духненко, Л. И. Пушкарева, В .Б. Александров и Ю. Л. Жетлухин
1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Кубанский осударственный университет (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ
ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМЫХ ЗОН
В СКВАЖИНЕ
Изобретение относится к горной про мышленностии, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для временной изоляции высокопроницае мых зон пласта (трещиноватых с интен сивными поглощениями) при проведении
5 различных технологических операций при бурении, эксплуатации и ремонте скважин, работающих в условиях повышенных температур (до 180 С).
Известен тампонажный состав, содержащий парафинистые соединения, который закачивают в пласт, замораживают и после завершения технологических операций оттаивают, осуществляя таким обра- 15 эом временную изоляцию Р1 j .
Однако при закачке в пласт парафинисгых соединений долго поддерживать пониженную температуру в пласте для сохране» ния их в твердом состоянии невозможно 20 из-за контакта обрабатываемого участка пласта с окружающими участками, в ко- торых температура в зависимости от глубины может достигать 40-150 С.
Парафин при этом размягчается и, раси плавляясь" уходит в пласт, в результате чего изоляция нарушается.
Наиболее близким к предлагаемому .является тампонажный свстав для временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине, содержащий поливиыиловый спирт, соль металлов переменной валентности, наполнитель - вискозное волокно и воду, отвердителем является щелочь(2).
В основе обратимого перехода состава из одного фазового состояния в другое, например из жидкого в твердое, лежит процесс комплексообразования эа счет гидроксильных групп макромолекул поливинилового спирта с гидроокисями металлов переменной валентности, образующихся при введении в состав отвердителя - щелочи. Перевод в жидкое фазовое состояние осуществляется путем обработки тампонажного материала кислотой, под действием которой происходит разрушение образовавшихся комплексных связей.
977706
Однако этот состав нестабилен при температурах выше 150 С, так. как ухуда шаются его физико-механические свойства (адгезия, к породе, пластическая прочность и т.a.) Это обусловлено тем, что при эксплуатации укаэанного состава
0 при температурах выше 150 С за счет окислительных процессов происходят, с одной стороны, структурирование (сшивка), е с другой — деструкция макромолекул 16 поливинилового спирта, образующих скелет тампонажного материала. Структурирове-! ние приводит к потере способности состава к фазовым превращениям, так как при этом образуется твердый полимер сшитой структуры, который перейти в жидкое фазо. вое состояние не может, а следовательно, состав теряет свое основное назначение как временноизолирующий. Деструкция приводит к потере прочности образовавшегося тампонажного материала îí сте- новится рыхлым, резко ухудшаются такие эксплуатационные характеристики кек ад-. гезия к породе, пластическая прочность и др. 25
11ель изобретения - расширение температурного интервала использования темпонажного состава и улучшение физико-механических свойств.
Указанная цель достигается тем, что тампонежный состав для временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине, содержащий поливиниловый спирт, соль металлов переменной валентности, напол-, нитель — вискозное волокно — и воду, дополнительно содержит ингибитор окисле35 ния и структурообразования. — борную кислоту, и модифицирующую добавку — карбоксиметилцеллюлозу при следующем количествеййом соотношении компонентов, мас. :
Поливиниловый спирт 7,0-1 0,0
Соль металлов пере» менной валентности 4,0-8,0
Борная кислота О, 1-1,0
Карбоксиметилцел-.
45 люлоза 0,5-1,5
Вискозное волокно 0,4 1,0
Вода Остальное
В лабораторных исследованиях данный состав готовят путем растворения в воде смеси солей (например сульфатов меди и железа), борной кислоты, сухого поливинилового спирта и карбоксиметилцеллюлозы при нагревании при 75-95 С. Далее в полученный раствор вводят наполнитель-Ф5 измельченное вискозное волокно (1-3 см).
Для отверждения тампонажный состав обрабатывали щелочью, например NOOH
Рецептура и свойства тампонажного состава до и после отверждения представлены в табл. 1.
Перед введением состава высокопроницаемую зону обрабатывают щелочью в виде 6-7%-ного водного раствора для создания в зоне тампонирования щелочной среды, соприкасаясь с которой первые порции состава сразу образуют корку, которая предотвращает уход состава в пласт. Далее осуществляется прокачка буферной жидкости (воды), затем тампонажного состава. утверждение состава осуществляется второй порцией щелочи, закачиваемой вслед за тампонажным составом и буферной жидкостью, Количество щелочи, необходимое для отверждения состава, расчитывается исходя из количества введенных в состав солей металлов переменной валентности. По завершении необходимых технологических операций, отвержденный состав можно перевести в жидкое фазовое состояние путем обработки кислотой. Отвержденный тампонаж» ный состав, перекрывающий каналы поглощения, представляет собой плотный резиноподобный гель. Благодаря использованию добавок борной кислоты и карбоксиметилцеллюлозы он не теряет своих свойст даже о даже при температурах выше 150 С, вплоть до 18СРС.
Так, например, переход из твердого в жидкое фазовое состояние тампонажного состава, .подвергнутого последовательной термической обработке вначале в шелонь ной среде (6-7%-ный раствор ДИОН), а затем в кислой происходит в зависимости от температуры 150-180 С в тече-, о ние 20-90 мин соответственно (табл.1 и 2).
Пластическая прочность отвержденного тампонажного состава находится в пределах 15,0-24,0 г/см. Условная вязкость, характеризующая подвижность тампонажного состава и его компенсацию (150-325 с), а также низкое значение дгезии к металлу (1,0-1,7 кг/см ), определяющее силу сцепления тампонаж ного состава с поверхностью металличес ких труб обеспечивают хорошую прока1 чиваемость: состава и устраняют возможность образования пробок и закупорок в транспортирующем оборудовании.
О закупоривающей способности тампонажного состава в зоне поглощения свидетельствует величина адгезии его к породе (2, 5-8,0 кг/см ).
Полученные результаты подтверждают возможность использования йредлагаемо1о состава для временной изоляции вы5 977706 4 .сокопроницаемых еон лласта в пронессе при темиературах вплоть ло 18СРС рас бурения и експлуатапии нефтяных и га» ширяет технологические воеаоииости новых casaew в слоаных термобаричес- иволмпа );лубокик сквапан с сохранением ких условиях. Способность тампоиамно о естественнойлронииаемостилластаижасостава подчинятыя фаеовому управлению чителъно овьпиает коэффициентнефюеотдач». и
41
Р
3ДДМФ
f» о о м о о
u c gв u В о
В о.
И о
g3 н о
Щ (о о
CQ о Ф" Я о
О
9 о» и(g h
О о с4 о Ф (Ч о
К н о
CO
Т-
t с4 ,о
Ф\ о
t о
Ее
l »»
О ОДв ц,„о
И..д ь мо
1: од
0 д о & Ф
II8Е3 О
0) и о о<
tQ о
Щ о
lE одо и ж мо о и ви р д м (0 о о
à e1ь
0 б <»»"
o y g с9 о
t о" о» н
I Д
i I util а4в (О о
0) о
ñÎ о
М 1 о
Е о о во
0 B— - O о" е д- о ол
-(о
m
Щ одопа
Ф
2 ООЕЛМ о (О о„ о о н1 о Ы 3 а д д о Ид2 о о М щ l1l 2 3 3, Щ Ы й» î » О о х 4М К о р.р 0ИД0 и 5 L Pi 977706 о о И Л о о щ () 1- Щ р) с О о \ 1 о о о е н »Ф hJ с (5 ® 00 о ,О т-1 ф) о о 6) (0 о г- о г о о ц (0 О О о т-1 (0 3О О т-((» н(н(о с (О с0 t tQ о О д CQ СЯ Т-» 977706 10 10 20 30 130 60 160 90 180 7,0-10,0 Поливиниловый спирт Соль металлов переменной валентности Борная кислота Карбоксиметилцеллюлоза Вискозное волокно Вода 4,0-8 0 0,1«1,0 0,5-1,5 0,4-1,0 Остальное Составитель В. Никулин Редактор Н. Кешеля ТехредМ.Гевгель Корректор;Л. Бокшан Заказ 9155/43 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Тампонажный состав для временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине, содержащий поливиннловый спирт, E соль металлов переменной валентности, наполнитель - вискозное волокно - и воду, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного интервала использования тампонажного состава, и улучшения физико-меканических свойств, он дополнительно содержит ингибитор окисления н структурообразо,вання - борную кислоту н модифицирующую ,добавку - карбоксиметилцеллюлозу при .следующем количественном соотношении компонентов, масЛ: Источннки информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 120806, кл. Е 21 В 33/13, 1959. 2. Авторское свидетель"тво СССР N. 881296, кл. Е 21 В 33/138, 1981 f прототип).
