Тампонажный раствор для изоляции зон поглощения

(51)з Е 21 В ЗЗ/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ ре гу- кт ь- де а- м ИЗ й тения является повышеих свойств эа счет придаости при твердении и увеличении диапазона ра. Целью изобр ние тампонирующ ния расширяем одновременном плотности раство к горной, а точей промышленовано в бурении оглощения жидИзобретение относится нее . к нефтегазодобывающ ности и может быть использ скважин для изоляции зон и сти. м, что он по- мент, воду, в качет проьного и комцель достигается тетвордля изоляции з ающий портландце атель, коагулятор идержит бентонит, араэователя содержи полиакрилонитрилующем соотношени 10 - 6 3.6 - 2-4 ленияитрильного 1,5 - 3,0Остально(71) Среднеазиатский государственный нучно-исследовательский и проектный интитут газовой промышленности(56) Авторское свидетельство СССРМ 413262, кл. Е 21 В 33/13, 1974.Булатов А,И. и др. Тампонажные матриалы. - М,: Недра, 1987, с. 241.(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ Известна смесь для изоляции зон поглощения, включающая гипан, гранулированный магний и соляную кислоту 1).Наиболее близкой по составу для изоляции зон поглощения является гипаноцементная паста(ГЦП), содержащая портландцемент, гипан, хлорид кальция и воду 2.Недостатками этих смесей являются низкий закупоривающий аффект вследствие образования тампонирующего материала в количестве 20 - 35% от объема закачанной реакционной смеси из-за выделения свободной воды при взаимодействии компонентов, а также невозможность использования этих смесей для изоляции эон поглощения на скважинах с аномально-высокими пластовыми давлениями вследствие их низкой плотности.(57) Сущность изобретения: раствор соде жит, мас.0 : портландцемент 10-62, коа лятор 3,6-7,33, бентонит 2 - 4, проду омыления полиакрилонитрильного волок 1,5-3,0, вода - остальное. В качестве коагу лятора используют раствор хлорида кал ция или соляной кислоты. Растворяют в во продукт омыления волокна, на растворе э творяют портландцемент и бентонит, зате добавляют коагулятор. Плотность раство от 1100 до 1470 кг/м . Расширение сме при твердении обеспечивает повышенны тампонирующий эффект. 1 табл. Поставлен натампонажный расглощения, включструктурообразовдополнительносостве структурообдукт омыленияволокна при следпонентов, мас, %,ПортландцемКоагуляторБентонитПродукт омыполиакрилон30443 Сопоставительный анализ вышеприведенных смесей показывает, что заявляемый состав соответствует критерию "новизна".Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от сравниваемых, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличияП р и м е р 1. Готовят раствор, содержащий, мас,ф.Портландцемент 10Коагулятор 3,6Бентонит 2Структурообразователь 1,5Вода Остальное Раствор готовят в следующей последовательности. В колбу с водой добавляют структурообразователь, перемешивают в течение 5 мин, Затем к полученному раствору добавляет бентонит и портландцемент, содержимое перемешивают до получения однородного полимерцементного раствора в течение 20-25 мин. В заключении добавляют к раствору коагулятор, перемешивание продолжают не более 1 мин, В результате смешения компонентов образуется загущенная однородная масса с параметрами: плотность 1100 кг/мз, пластическая прочность, измеренная коническим пластометром, - 7,0 кПа, время схватывания при смешении компонентов с коагулятором (образование эагущенной массы) 1 мин.П р и м е р 2, Готовят раствор, содержащий, мас.:ПортландцементКоагуляторБентонитСтруктурообразователь 1,5Вода Остальное Раствор готовят как в примере 1, Образуется однородная загущенная масса с параметрами: плотность 1270 кг/м, пластическая прочность 10 кПа, время схватывания 1 мин.П р им е р 3. Готовят раствор, содержащий, мас.0,:Портландцемент 30Коагулятор 4,4Бентонит 3Структурообразователь 2Вода Остальное Смесь готовят как в примере 1. Образуется однородная микроармированная пластическая резиноподобная масса с параметрами; плотность 1270 кг/м, пластическая прочность 10 кПа, время схватывания при смешении компонентов с коагулятором 5 1 мин,П р и м е р 4. Готовят раствор, содержащий, мас.:Портландцемент 30Коагулятор 6,6710 Бе нтонит 2Структурообразовател 3Вода Остальное Смесь готовят как в примере 1. Образу ется микроармированная пластическая резиноподобная масса как в примере 3.Плотность 1270 кг/м, пластическая прочность 10 кПа, время схватывания 1 мин.П р и м е р 3. Готовят раствор, содер жащий, мас.ф;Портландцемент 62Коагулятор 7,33Бентонит 4Структуро 25 обраэователь 3Вода Остальное Смесь готовят как в примере 1, Образуется микроармированная однородная масса как в примере 3 и 4 с параметрами: 30 плотность 1470 кг/мз, пластическая прочность 15,5 кПа, время схватывания при смешении компонентов с коагулятором 1 мин.В таблице представлено влияние соотношения компонентов на свойства тампо нирующего раствора. Опыты сзапредельным содержанием ингредиентов показывают, что в случае меньшего содержания их не удается получить резиноподобную массу, надежно закрывающую поры и 40 трещины поглощающего пласта. Увеличение дозировки компонентов раствора не приводит к улучшению свойств тампонажного раствора.Тампонирующее действие вышеприве денной смеси (полимерцементного раствора - ПЦР) характеризуется двойным физико-химическим эффектом при взаимодействии с коагулятором (с соляной кислотой или хлоридом кальция) При этом 50 тампонирующий эффект смеси проявляетсяв результате образования гелеобразной массы при коагуляции молекул структурообраэователя под взаимодействием соляной кислоты или хлорида кальция, а присутствие 55 цемента придает тампонирующему материалу прочность и обеспечивает надежное закрытие поровых каналов и трещин зоны поглощения. 8 результате коагуляции полимерный реагент К(продукт омыления полиакрилонитрильного волокна), основойкоторого является волокно "Нитрон", как бы восстанавливает свое исходное состояние, превращаясь в тонкую нить, играющую роль микроарматуры в составе образующего тампонирующего материала, Одновременно с этим ПЦР при взаимодействии с коагулятором расширяется в объеме 1,2-1,3 раза, чтотакже является залогом плотного закрытия поровых каналов и трещин зоны поглощения. Свойством образовывать микроармированный тампонирующий материал с одновременным увеличением в объеме обладают только ПЦР на основе полимерного реагента К.Отличительные признаки предлагаемого решения и прототипа заключаются в том, что в состав прототипа в качестве одного из компонентов входит реагент "Гипан", получаемый омылением ПАН, а одним из основных компонентов предлагаемого изобретения является реагент К, получаемый омылением волокна "Нитрон", в состав которого помимо ПАН входит еще и итаконовая кислота, и в результате полимераналогичного превращения после окончания омыления волокна "Нитрон" в состав Квходит метакрилат.Кроме того, преимуществом предлагаемого решения над другими смесями, в частности над прототипом, является увеличениепластической прочности. В лабораторных исследованиях было установлено, что пластическая прочность полученной тампонирующей массы по предлагаемому изобретению составляет после образования прочной резиноподобной массы - 15 кПа, что превышает пластическую прочность гипаноцементной пасты по прототипу (максимальная прочность - 4,5 кПа).Порядок приготовления ПЦР заключается в следующем.Например, в условиях буровой 1 м ПЦР с плотностью 1600 - 1650 кг/м и растекаезмастью 23 см по конусу АзНИИ приготавливается следующим образом (при этом В/Ц = 0,85 - 0,87): в 500 л воды (пресная, техническая или пластовая) растворяется 200-250 кг 10)ь-ного технологического продукта или 20-25 кг (в пересчете на сухое вещество) структурообразователя путем смешивания на гидромешалке в течение 5 - 10 мин, затем добавляется 30 кг бентонита и 800 кг тампонажного цемента и интенсивно перемешивается до получения однородногополимерцементного раствора (20 - 25 мин). Контроль за параметрами ПЦР производится стандартными приборами лаборатории глинистых растворов или цементных растворов, а регулирование тех или иных параметров - путем изменения количественного 20 2530354045 50 содержания одного или другого компонента, составляющего ПЦР.Например, для повышения плотности ивязкости необходимо снизить показательводоцементного фактора (В/Ц) и наоборот ит. д,Для получения ПЦР с плотностью 19502000 кг/м показатель В/Ц должен равняться 0,37-0,4 и в условиях буровой 1 мприготавливается следующим образом; в300 л воды растворяется 250 кг 10-ноготехнологического продукта или 25 кг (в пересчете на сухое вещество) полимерного реаген 1 а Кпутем смешения нагидромешалке (глиномешалке) в течение 57 мин, затем добавляется 30 кг бентонита и1400 кг тампонажного цемента и интенсивно перемешивается до получения однородного ПЦР (20 - 25 мин). При этом получаетсяПЦР с растекаемостью по конусу АзНИИ,равной 18 - 19 см.Порядок проведения работ по ликвидации поглощений жидкости с использованием ПЦР заключается в следующем:1. При обнаружении поглощения жидкости в процессе бурения необходимо бурильные трубы приподнять до выхода квадрата(рабочей трубы) или же в целях предотвращения выбросов газа или высоконапорнойпластовой воды после неожиданного катастрофического поглощения заливочный агрегат (ЦАили АН) необходимоподсоединить через задвижку на стояке, неотворачивая рабочую трубу (квадрат).2, Порядок проведения работ при последовательной закачке компонентов смесичерез бурильную колонну следующий:а) после предварительной опрессовкинагнетательной линии необходимо приступить к закачке 12-ного раствора солянойкислоты или 20-ного раствора хлоридакальция, Объем соляной кислоты или хлорида кальция принимают в количестве 0,5 - 2,0м на 1 м поглощающего интервала в зависимости от интенсивности поглощения (в. каждом конкретном случае объем солянойкислоты или хлорида кальция уточняется);б) после закачки соляной кислоты илихлорида кальция без остановки начинаетсязакачка буферной жидкости из реагентаПАНГП, основной задачей которой являетсяразделение раствора соляной кислоты илихлорида кальция от эакупоривающего полимерцементного раствора, чем исключаетсяпреждевременная реакция между компонентами. Объем буферной жидкости определяется в зависимости от диаметра стволаскважины и глубины поглощающего интервала и обычно составляет в пределах 1.5-3,0з,Концен- трированная соляная кис- лота Цемент Вода Хлорид кальция 1,52,0 3 82,9 81,0 78.6 3,6 4,0 4,4 10 10 10 1100 1100 1100 1,0 1,2 1,3 77,58,2 80.578,33 1,52 10 10 6 6,671100 1100 6,9 7,3 1,0 1,2 в) затем начинается закачка закупоривающей жидкости (полимерцементного раствора). Расход закупоривающей жидкости принимают в объеме 0,5-1,5 м из расчета3на 1 м вскрытой части поглощающего интер вала и плюс 10 м на "стакан" также в зависимости от диаметра ствола скважины;г) после закачки расчетного объема закупоривающей жидкости и эадавки ее в поглощающую зону расчетным обьемом 10 продавочной жидкости, бурильный инструмент приподнимают набезопасную отметку с целью предотвращения прихвата.3. Порядок проведения работ при параллельной закачке компонентов смеси 15 (ПЦР и Щ-ной соляной кислоты или 20- ного хлорида кальция) через бурильную колонну и кольцевое пространства(между бурильной колонной и стенкой скважины) следующий: 20а) после предварительной опрессовки нагнетательной линии необходимо присту-. пить к закачке через бурильную колонну буферной жидкости из реагента ПАНГП в объеме 1,5 м и 12-ной соляной кислоты 25 или 20-ного раствора хлорида кальция из расчета 0,5-1,0 м на 1 м поглощающегозинтервала, затем еще буферной жидкости иэ реагента ПАНГП в объеме 1,5 мэ, после чего закачать расчетный обьем продавоч ной жидкости для доставки соляной кислоты или раствора хлорида кальция в зону поглощения;Фб) параллельно с закачкой соляной кислоты или раствора хлорида кальция через 35 бурильную колонну в кольцевое пространство между бурильной колонной и стенкой скважины приступают к закачке буферной жидкости иэ реагента ПАНГП в объеме 1 м и полимеуцементного раствора из расчета 40 0,5-1,5 м на 1 и поглощающего интервала, затем еще буферной жидкости из реагента ПАНГП в объеме 1,0 м, которые продавливаются в зону поглощения расчетным обьемом продавочной жидкости; 45Состав тампонажного аство а, мас в) скорости закачки компонентов через бурильную колонну и кольцевое пространство рассчитывают таким образом, чтобы оба компонента достигли зоны поглощения одновременно с последующим их смешением и образованием на забое скважины резиноподобного тампонирующего материала;г) вытесняемый при параллельной закачке компонентов смеси буровой раствор из бурильной колонны и кольцевого пространства уходит в зону поглощения;д) после проведения этих операций бурильный инструмент приподнимают на безопасную отметку с целью предотвращения прихвата.4, Устье скважины закрывается и составляет на 24 ч для формирования тампонирующего материала, образуемого при взаимодействии соляной кислоты или раствора хлорида кальция с ПЦР. По истечении этого времени производится проверка результатов проведенных работ, При получении отрицательного результата операции повторяются.Формула изобретения Гампонажный раствор для изоляции зон поглощения, включающий портландцемент, структурообразователь, коагулятор и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения тампонирующих свойств за счет придания расширяемости при твердении и одновременном увеличении диапазона плотности раствора, он дополнительно содержит бентонит, а в качестве стоуктурообразователя - продукт омыл ения полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов, мас, ;Портландцемент 10-62 Коагулятор 3,6 - 7,33 Бентонит 2-4Продукт омыленияполиакрилонитрильноговолокна 1,5-3,0Вода Остальное10 1776763 Продолжение т а б л и ц ы Корректор С.Патрушева Составитель Б.Цой Техред М.Моргентал Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 4104 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4 И