Способ разобщения пластов в скважине и вязкоупругий состав

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 33/138 ТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважини буровым растворам(54) СПОСОБ РАЗОБЦЕНИЯ ПЛАСТОВ ВСКВАЖИНЕ И ВЯЗКОУПРУГИЙ СОСТАВ(57) Изобретение относится к областикрепления скважин и предназначенодля прОцесса цементирования обсадныхколонн и для установки цементныхмостов. Цель изобретения - получениегерметичной крепи, предотвращающейфлюидоперетоки в зацементированномзатрубном пространстве. Способ включает. последовательную закачку твердеющего тампонажного материала снетвердеющим, Нетвердеющий материал.8013019 располагают против непроницаемых пластовВ качестве нетвердеющего материала используют термодинамически устойчивый вязкоупругий состав. Его аэрируют со степенью аэрирования 20-60, Вязкоупругий состав выполнен на основе водных растворов соли трехвалентного хрома (СТХ) и полиакриламида, смешанных в соотношениях 1:5- 30. Соотношение ингредиентов в составе следующее, мас.Х: полиакриламид 0,8-10,0; СТХ 0,03-1,0, вода - остальное. Использование в качестве гелеобразователя СТХ обеспечивает термодинамическую устойчивость сос- д тана. При установке цементного моста часть состава располагается внутри моста, а часть - под ним. Это предотвращает гравитационное перемещение С цементного раствора с заданного интервала. В случае образования флюидопроводящих каналов и перепада давлений состав деформируется и само- уплотняется, предотвращая флюидоперетоки. 2 с. и 2 з.п. ф-.лы, 3 ил, 3 табл.СО130196 Изобретение относится к креплению скважин, а именно к процессу цементирования обсадных колонн и установке цементных мостов.Цель изобретения - получение герметичной крепи, предотвращающей флюидоперетоки в зацементированном затрубном, пространстве, и обеспечение термодинамической устойчивости вязко- упругого состава. 10На фиг. 1 приведен пример использования нетвердеющего состава для герметизации определенных .участков при установке цементного моста, на фиг, 2 - то же, при цементировании 15 затрубного пространства (а - нетвердеющий состав, б - непроницаемые пласты; в - флюидосодержащие пласты, г - цементный камень; д - промывочная жидкость); на фиг, 3 - схема ра бочей камеры экспериментальной установки, на которой испытывают предлагаемый способ разобщения пластов.Камера содержит цилиндрический корпус 1, крышку 2, входной 3 и. вы 25 ходной 4 патрубки, 5 и 6 - краны, втулку 7, иммитирующую обсадную колонну, порции тампонажного раствора-камня 8 и 9, пленка глинистого раствора 10, ВУС 11, дно 12. 30П р и м е р. В процессе закачки цементного раствора в скважину (как при цементировании обсадных колонн, так и при установке цементных мостов) между отдельными порциями цемента 35закачивают порцию вязкоупругой жидкости (табл. 1 п.2), причем этот состав оказывается внутри столба цементного раствора и место его расположения выбирается так, чтобы он оказался 40 против непроницаемого пласта, разделяющего разнонапорные на участке с центрированной колонной. При установке цементного моста часть состава располагается внутри моста, а часть - 45 под ним (фиг. 1). Последнее также предотвращает гравитационное перемещение цементного раствора с заданного интервала. После затвердеванияцементного раствора, в случае образования флюидопроводящих каналов и перепада давлений, состав деформируется и самоуплотняется, предотвращая флюидоперетоки. В случае образования каналов, например, между тампон ажным к ам 55нем и стенками обсадных труб или стенками обсадных труб и стенками скважины, давление флюидов в которых не может быть больше пластового, возникает 1 2перепад давлений, направленный от состава в канал. Под действием этого перепада давлений состав расширяется в канал и за счет своих вязко- упругих сил кольматирует его, предотвращая флюидоперетоки.Лабораторные испытания способа проводят на приборе, схема рабочей камеры которого изображена на фиг. 3, На внутренние поверхности корпуса и дна камеры наносят пленку необработанного глинистого раствора. Загем в камеру между двумя порциями раствора портландцемента помещают вяэкоупругий состав. В одних случаях его предварительно газируют, в других нет. Массы вязкоупругих составов, как и порций цементного раствора, во всех случаях берут одинаковыми. Затвердение цементного раствора происходит в течение 24 ч при давлении 4 кг/см без подпитки водой. Затем давление сбрасывают и определяют герметичность системы. Для этого через нее продавливают воду. В случае, когда нетвердеющий состав не аэрирован, система оказывается негерметичной из-за образовавшихся в глинистой пленке трещин и неспособности состава закупорить их. Вода проникает по трещинам по всей длине камеры при давлении 0 - О, 1 кг/см . Когда же аэрируют нетвердеющий состав, вода проникает через систему при давлениях, превышающих 4 кг/см, несмотря на аналогичные трещинообразования в глинистой пленке.В качестве нетвердеющего тампонажного материала используют термодинамически устойчивый вязкоупругий состав на основе водных растворов соли трехвалентного хрома и полиакриламида, смешанных в соотношениях 1:5-30.В табл. 1 приведены термодинамически устойчивые вязкоупругие составы и их свойства.Так, для получения состава 1 смешали 1000 мл Дзержинсксго ПАА с условной вязкостью 220 с по СПВи 20 мл 10 Ж-ного раствора. Сг (80 ) Смесь перемешали на механической мешалке с турбинкой, в результате чего ее объем за счет газирования увеличился на 50 мл. Через 5 мин раствор приобрел вязкоупругие свойства и был оставлен на хранение в герметично закрытом эксикаторе. Через 4, 8, 12 и 16 мес, определяли водоотцеление. Для получения состава 6 этот состав газировали сильнее, уве 1301личивая интенсивность перемешивания. Для получения состава 7 взяты 1000 мл 0,82 Х-ного японского полиакриламида СПДи смешаны с 15 мл 207-ного раствора сернокислого хрома, 5Результаты приведены в табл, 1 и свидетельствуют,что предлагаемая рецептура ВУС обладает очень малым водоотделением в течение длительного времени и отсутствием синерезиса и, следова тельно, термодинамически стабильна. Температурный интервалпримененияосостава 0-100 С. Нижний предел обусловлен температурой замерзания состава, верхний - температурой, при которой происходит снижение упругих свойств состава приблизительно в два раза по сравнению с их значениями при 20 С. Об упругих свойствах можно судить по величине нормальных 20 напряжений б представленных в табл.2н(номера составов и содержание ингредиентов соответствует табл, 1). Проведены опыты по изучению гер метичности системы, включающей сжатый аэрированный ВУС, помещенный в замкнутую полость. Последняя соединена с каналами.Результаты исследований изолирую щей способности различных термодинамически устойчивых вязкоупругих составов (согласно табл. 1) приведены в табл. 3.Согласно приведенным примерам 35о(табл. 3) положительный эффект возрастает при увеличении гаэосодержания в составе от 5 до 30 об.Е. Учитывая, что предлагаемый способ наиболее целесообразно применять в 40 скважинах глубиной до 2000 м, для обеспечения в скважине указанного газоосдержания на поверхности состав необходимо газировать со степенью газирования от 10 до 60. 45Из данных табл. 1-3 следует, что известный состав в предлагаемом способе использовать нельзя, так как он термодинамически неустойчив и через несколько часов после шементиро вания саморазрушается (табл. 1) и. не может препятствовать флюидоперетоку (табл. У, а его структурно-механические характеристики недостаточны даже для того, чтобы препятство 961 4вать всплытию пузырькн ,л;а, неговоря уже о сдерживании перепадовдавлений, поскольку минимальная разрывная прочность ВУСов, при которойне происходит всплытие пузырьковгаза диаметром до 10 мм, составляетоколо 0,8 кПа.Пример приготовления ВУС. В 1 мтехнической воды растворяют ПААв количестве 300 кг до полученияраствора с условной вязкостью поСПВ180-200 с, В раствор вводятазотнокислый хром в виде 207-ногораствора в объеме 5 л и перемешивают.Производят закачку состава в скважину после первой порции цементногораствора с одновременной аэрацией.Формула изобретения1. Способ разобщения пластов в скважине, включающий последовательную закачку твердеющего тампонажного материала с нетвердеющим, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения герметичной крепи, предотвращающей флюидоперетоки в зацементированном затрубном пространстве, нетвердеющий тампонажный м териал располагают против непроницае,мых пластов, причем в качестве нетвердеющего материала используют термодинамически устойчивый вязкоупругий состав2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что термодинамически устойчивый вязкоупругий состав аэрируют со степенью аэрирования 20-60.3. Вязкоупругий состав, включающий полиакриламид, гелеобразователь и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения его термодинамической устойчивости, в качестве гелеобразователя используют соль трехвалентного хрома при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:Полиакриламид О, 8-10, 0Соль трехвалентного хрома 0,03-1,0Вода Остальное4. Состав по и. 3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что на 1 мас.ч. соли трехвалентного хрома он содержит от 5 до 30 мас.ч. полиакриламида.,7 7 1:0 10 (известный) 2 5 7 5 7 1: 10 Разрывное напряжение, определенное на разрывной машине черле смешения компонентов - минимальное время, необходимое дшивания, закачки и доставки реакционной смеси в скважину. осля пер Т а б л и ц а В., кПа,ри темпеСост туреС 3 2 О,1,61301961 Состав 30 50 50 50 0,1 60 60 60 100 100 100 100 100 20 100 30 100 100 100 60 50 60 10 80 100 100 100 10 100 100 60 60 60 25 50 50 100 0 О. 10 20 40 40 40 10 100 100 100 33 33 100 50 50 50 50 100 100 10 100 80 80 80 20 100 гоо 100 75 хх 100 100 100 20 хх Общее газосодержание придавлении Таблица 3 Номер опытов с положительным результатом, в которых геретичность сохранилась через,сут1301961 10Продолжение табл,3 Состав Общее газосодержание придавлении Номер опытов с положительным результатом, в которых герметичность сохранилась через,сут 30 20 0 0 0 10 0 О 0 10 0 20 х - известный состав, содержащий, мас.Х" ПАА 2,6,1301961 г. Составитель В.БорискиТехред М.Моргентал Редактор Н.Марголин орректор М.Шаров Тираж 533 По ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4