Состав для крепления неустойчивых пород

Союз СовечскинСоциапистическикВеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1977709(5 )М. Кл. Е 21 В 33/138 С 09 К 17/00 гасударственный кантат ВССВ пв данам нзабретеннй н атнрытнй(72) Авторы изобретения Л.И,Комисаров и С.К.ПетровСеверо-Кавказский .государственный научно-исследовательскййи проектный институт нефтяной промышленности(541 СОСТЛ 0 ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОПЧИБЫХПОРОД лоту 1 ,1 Изобретение относится к нефтяно 6 и газовой -промышленности, и может быть исполь зо ва но для крепления неустойчивых пород при добыче углеводородов,а также термальнь 1 х вод. Известен состав для крепления неустойчивых пород, включающий мочевинофурфуролформальдегидную смолу и в качестве кислотного отвердителя щавелевую и ортофосфорную кис оОсновными недостатками применения этого состава являются ограниченность использования состава до 60- 70 С; снижение проницаемости пласта из-за отсутствия газообразных продуктов реакции в процессе твердения. Наиболее близким к предлагаемому 2 о является состав, включающий силикат щелочного металла, например силикат натрия, поверхностно-активное вещество, например ОП, и воду 2),2Основным недостатком известного состава является низкая прочность крепления и уменьшение проницаомости в 4-6 раз по сравнению с первоначальной.Экспериментально установлено, что при проведении крепления неустойчи.вых пород с проницаемостью 1500 мД известным составом проницаемость составляет 300 мД, а прочность О, 3 кгс/смЦель изобретения - повышение прочности крепления неустойчивых пород и предотвращение снижения их проницаемости.Поставленная цель достигается тем, цто состав, включающий силикат щелочного металла, например силикат натрия, поверхностно-активное вещество, например ОП, и воду дополнительно содержит металлический алюминий, гидроксид щелочного метал. па при следующем соотношении компонентов, вес,ь:977709 50,07- 3,7 30 40 3Силикат щелочногометалла,например силикатнатрия 1,5- 8,0МеталлическийалюминийГидроксид щелочногометалла,например гидроксиднатрия или гидроксид калия 2,8 - б,7Поверхностно-активное вещество,например ОП0,13- 0,52Вода Остальное 15Механизм твердения состава заключается в следуюцем.Известно, что алюминий покрыт проч"ной окисной пленкой А 10,20При определенной температуре, кото- рая зависит от содержания в составе силиката натрия и гидроксида натрия или гидроксида калия, последние начинают реагировать с окисной пленкой по реакции АС О+2 йаОИ=МаА 10 +Н ОДЕ,О,+1 КОН=1 КДЕО, +Н,О После снятия пленки алюминий начинает реагировать с водой 2 М+6 ИО = 2 А 6(Он) э, + ЪНОбразующийся гидроксид алюминия в свою очередь реагирует с гидроксидом натрия или гидроксидом калия: АИОН)фйаОН МаАВОд+1 Н 00 Ацон),+кон = Кдео 0+ а.нО,Одновременное протекание указанных реакций приводит к образованию алюмината натрия или алюмината калия 45 и большого количества газообразного водорода. Алюминат натрия или алюминат калия коагулирует раствор силиката натрия с образованием прочной камнеподобной массы, а наличие га зообразного водорода придает этой массе высокую пористость и проницае. мость. Наличие в составах смесей поверхностно-активного вещества способствует дополнительному увеличению 55 проницаемости и улучшает условия удаления воды из закрепленной части пласта,4Лабораторные исследования предлагаемого состава проводят со смесями, соста вы которых приведены в табл.1.Опыт с указанными в табл.1 смесями проводят следующим образом.Готовят смесь силиката натрия, гидроксида натрия, поверхностно-активного вещества ОПО и воды в объеме, равном объему пор модели насыпного керна,из кварцевого песка фракции 0,1-0,8 мм. Проницаемость керна из песка перед опытом составляет 1,5 Д, Соответствующее количество алюминиевой пудры смешивают в стеклянном цилиндре с песком, заливают песок слоем парафина, а сверху наливают приготовленную смесь НаОН, Ма 510, ОПи воды. Выдерживают цилиндр в барокамере 1 ч при давлении 100 кгс/см 2- и температуре 50 и 150 С При нагревании парафин расоплавляется и укрепляющий состав заполняет поры керна. После этого определяют проницаемость скрепленного песка и прочность на сжатие столбика скрепленного песка ( б, кгс/см ).Полученные результаты представлены в табл. 2.Как видно из табл. 1 и 2, наиболее эффективными смесями для крепления неустойчивых пород являются смеси, содержацие, вес,3:Силикат натрия 1,5 - 8,0Металлическийалюминий 0,07- 3,7Гидроксид натрия 2,8 - 6,7Поверхностноактивное вецествоОП0 13- 0,52Вода Остальное Существенное влияние на крепление неустойчивых пород оказывает наличие в составе силиката натрия.Использование для крепления смесей, содержащих более 8 вес,Ф силиката натрия смесь У 1), приводит к снижению проницаемости и некоторому увеличению прочности, Снижение проницаемости приводит к снижению производительности скважины, а это не дает ожидаемого эффекта, который получают от применения крепления эффективными смесями, Применение смесей,содержащих силикат натрия менее 1,5. вес,3 (смесь М 1 б)приводит к снижению предела прочности до значений, при которых крепление приза77709 6 5в 25 30 3 40 ав 45 Я 5 9бойной зоны пласта для большинстваскважин не дает эффекта, так какпри наличии небольших возмущений вскважине цемент разрушается,Введение в состав металлическогоалюминия способствует получению высокопроницаемого и прочного цемента,Гидроксид натрия добавляется в состадля ускорения протекания химическойреакции. Из табл.2 видно, что повы- .шение температуры выше 50 ОС практически не оказывает существенноговлияния на проницаемость и прочностьнеустойчивых пород.При приготовлении и применениисостава для обработки пласта с температурой 60 ОС работы проводят следующим образом,К пресной воде добавляют поверхностно-активное вещество и перемешивают в течении 20 мин,затем добавляют силикат натрия и перемешивают втечении 1 ч до полного его растворения, В полученный раствор добавляютгидроксид натрия или гидроксид,калияи перемешива .т 10 мин, В последующемдобавляют алюминиевую пудру и перемешивают 30 мин до равномерногораспределения частиц алюминия вжидкости.При подготовке скважины к обработке забой скважины очищают отпесчаной пробки, оттесняют нефть из,призабойной зоны и охлаждают ее до45 ОС 0,53-ным водным раствором поверхностно-активного вещества, определяют приемистость.После этого приготовленный составзакачивают и размещают его в приза=бойной зоне. Выдерживают состав впласте 2 ч для восстановления пластовой температуры до 60 ОС. При этойтемпературе в предлагаемом составеначинается реакция, сопровождающаяся его твердением.При приготовлении и применениисостава для обработки пласта с температурой более 100 С работы проводятся следующим образом.При подготовке скважины к обработке забой ее очищают от песчаной проб"ки и определяют приемистость. Готовят состав смешивая 0,54 водного раствора поверхностно-активного веществасовместно с алюминиевой пудрой в течение 20 мин. Затем осуществляютзакачку данного состава для оттеснения нефти из призабойной зоны пласта и размещения алюминиевой пудры вобрабатываемом интервале. Закачиваемая смесь одновременно является оттесняющей жидкостью и жидкостью-алюминоносителем. Предварительная закачка алюминиевой пудры перед закачкойсостава для крепления неустойчивыхпород необходима для предотвращенияобразования цементного камнл в НКТ в высокотемпературных скважинах Вслед за оттесняющим раствором прокачивают разделительную пробку 0,3 м воды,После прокачки пробки закачивают состав для крепления неустойчивых пород, приготовленный следующим образом. К пресной воде добавляют поверхностно-активные вещества, например ОП, и перемешивают 20 мин, затем добавляют силикат натрия и перемешивают 1 ч до полного его растворения. В полученный раствор добавляют гидроксид натрил и перемеши вают 10 мин.В высокотемпературном пластес температурой ,60-150 С) в результате химической реакции происходит затвердение раствора, при котором порода приобретает повышенную механическую прочность при сохранении проницвемости.Вследствие малой вязкости состава, близкой к вязкости воды, предлагаемый состав легко может нагнетаться в мелкозернистые водопроницаемые пласты с малым коэффициентом приемистости, где применение других методов закрепления - полимеризации, цементации - неприменимо ввиду малого размера пор породы. Вещества, входящие в состав для крепления, недефицитны и недороги. Проведенная таким составом обработка призабойной зоны позволяет увеличить межремонтный период, исключить износ подземного оборудования и дополнительно по" лучить 500 т нефти на одну обработку. Дополнительная добыча подсчитана исходя иэ того,что средний дебит нефти составляет Я, = 2,0 т/сут, скважина в ожидании ремонта простаивает 15-20 сут, а в течении года требуется 8-12 ремонтов по каждой скважине, осложненной пескообразованием. При средней себестоимости товарной продукции 13 р/т экономический эффект составит не менее 10 тыс.руб, на одну обработку скважины,977709 Таблица 1т т ттт ттттт т ттттт е Состав, вес, Ф Смесь т т т тОП 1 О вода силикат алюминий гидроксиднатрия натрия тт 0,55 79,95 6,7 317 0,52 0,49 6,0,46 83,34 5,8 0,43 84,47 0,40 85,60 5,5 5,5 86,73 4,9 87,56 4,6 0,31 4,3 0 0,28 1 4,0 0,25 91,25 92,38 0,7 3,7 0,22 О 43 4 0,19 93,51 0,16 0,1 2,8 1,5 0,07 95,50 0,13 0,04 ттт ттт2,8 1260 2,7 1200 2,6 1210 2,5 1190 1170 1170 1150 1140 2,2 10 1120 2,0 1100 1,9 1070 1,9 1050 12 1,8 1030 1,7 1020 13 1020 1000 1,6 1,4 1000 1,0980 0,7 0,6 990 16 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9155/43 Тираж 623 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4е ее е е ее ее ее ее ее ее ее е в е е в е е е е 1. Состав для крепления неустойчивых дород, включающий силикат щелочного металла, например силикат натрия, поверхностно-активное вещество, например ОП,и воду,о т л и " ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения прочности крепления неустойчивых пород и предотвращения сйиже- - ния их проницаемости, он дополнительно содержит металлический алюми ний и гидроксид щелочного металла при следующем соотношении компонен тов, вес.Ф:Силикат щелочногометалла,например силикат натрия 1,50 - 8.0 а Проницаемость, (, кгс/см . мДИеталлическийалюминий 0,07 - 3,7Гидроксид щелочного металла 2,8 - 6,7Поверхностно-активное вещество,например ОП0,13 -,п,52Вода Остальное4 в 2. Состав по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он в качествегидроксида щелочного металла содержит гидроксид натрия или гидроксид.калия.Источники информации,принялв во внимание при экспертизе,1. Авторское свидетельство СССРй 509691, кл. С 09 К 17/60 19712. Патент США й 3592267,кл. 166-294, опублик. 1971.