СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ФИЛЬТРА, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕГО ВЫНОС ПЕСКА ИЗ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ И ГАЗА ИЗ СКВАЖИНЫ Российский патент 1995 года по МПК E21B43/08 E21B33/138 

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, в частности к материалам для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта при добыче нефти и газа из скважины.

Известен состав [1] для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта скважины, содержащий фенолформальдегидную смолу марки ВР, 5% -ную соляную кислоту и кварцевый песок при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Фенолформальдегидная смола марки ВР 40,0 5%-ная соляная кислота 40,0 Кварцевый песок 20,0
Этот состав имеет низкую проницаемость для нефти, которая составляет всего 400 мД, что приводит к снижению добычи нефти. Состав имеет низкую прочность 12,5 кг/см², что не позволяет длительное время сохранить целостность фильтра и, следовательно, сохранить первоначальную проницаемость фильтра в процессе всего периода его работы. Низкая прочность состава фильтра не позволяет создавать более высокую депрессию на пласт при вызове из него притока нефти.

Недостатком известного состава является также и то, что в него входит вредная и ядовитая с неприятным запахом фенолформальдегидная смола, которая при работе оказывает вредное действие на работающих и на окружающую среду.

Наиболее близким по совокупности признаков является состав [2] для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта при добыче нефти и газа из скважины, включающий смолу - сланцевые алкилрезорцины, отвердитель - альдегид, водонерастворимый наполнитель - кварцевый песок, водорастворимый наполнитель - хлористый натрий или хлористый калий и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Сланцевые алкилрезорцины 15-25 Альдегид 10-15
Водонерастворимый наполнитель 10-55
Водорастворимый наполнитель 14-40 Вода Остальное
Однако известный состав не сохраняет первоначальную проницаемость фильтра в процессе всего периода его работы, т.к. при проведении обязательного вымывания водой водорастворимого наполнителя - хлористого натрия или хлористого калия - в известном отвержденном материале - фильтре образуются открытые поры, которые могут быстро заполняться твердыми продуктами пласта. В процессе вымывания в скважине возможен частичный размыв самого фильтра от струи воды высокого давления, в результате чего фильтр теряет первоначальную проницаемость в процессе своей работы. Наряду с этим установленный в скважину сверху известный фильтр имеет зазор с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, через который, как по каналу, может происходить пескование скважины из продуктивного терригенного пласта. Кроме того, не обеспечивается экологичность состава, т.к. в его состав входят вредные и ядовитые вещества: сланцевые алкилрезорцины, модифицированные щелочью и диэтиленгликолем, альдегид в виде формалина или уротропина в большом количестве.

Цель изобретения - достижение прочностных механических свойств состава, обеспечивающих сохранение первоначальной проницаемости фильтра в процессе всего периода его работы, а также обеспечение экологичности состава.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта при добыче нефти и газа из скважины, включающий смолу, отвердитель, кварцевый песок и воду, дополнительно содержит древесные опилки и флотореагент Т-80 - побочный продукт производства диметилдиоксана, в качестве смолы - карбамидоформальдегидную смолу, а в качестве отвердителя - сернокислый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбамидоформаль- дегидная смола 40,12-57,26
Сернокислый алюминий 0,35-0,50 Кварцевый песок 37,87-53,98 Древесные опилки 1,07-3,19
Флотореагент Т-80 -
побочный продукт произ-
водства диметилди- оксана 0,54-3,30 Вода Остальное
Из патентной и научно-технической литературы неизвестны составы для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта при добыче нефти и газа из скважины, включающие указанные ингредиенты в заявляемом количественном соотношении и позволяющие решить техническую задачу изобретения, что дает основание сделать вывод о том, что заявляемый состав соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Достижение указанной цели стало возможным благодаря синергетическому эффекту получаемому в результате взаимодействия всех ингредиентов состава. При введении в мелкозернистый кварцевый песок древесных опилок, последние равномерно распределяясь в объеме песка, препятствуют плотной укладке частиц песка, способствуя тем самым образованию микротрещин в его объеме. При введении смеси песка с опилками в среду смеси карбамидоформальдегидной смолы, флотореагента Т-80 и сернокислого алюминия последний реагирует с мелкозернистой фракцией песка с выделением газа, чем достигается создание дополнительных пор в песке. Карбамидоформальдегидная смола отверждается сернокислым алюминием с усадкой, но древесные опилки и флотореагент Т-80 препятствуют сдавливанию образованных микротрещин и пор песка, в результате чего отвердевший состав имеет высокую проницаемость. Синергизм процесса обеспечивает и высокую прочность отвердевшего состава. Достигнутая высокая прочность состава, содержащего стойкие водонерастворимые наполнители - кварцевый песок и древесные опилки, - обеспечивает высокие механические свойства состава и тем самым сохранение первоначальной проницаемости фильтра в процессе всего периода его работы.

Благодаря тому, что состав фильтра не содержит ядовитых ингредиентов, обеспечивается его экологичность.

Заявляемый состав может быть использован в промысловых условиях при добыче нефти и газа из скважин, т.е. отвечает критерию изобретения "промышленная применимость".

Технология приготовления состава в промысловых условиях включает перемешивание до однородной массы в мерной емкости цементировочного агрегата карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ, флотореагента Т-80 и 20%-ного водного раствора сернокислого алюминия, подачу этой смеси на смесительное устройство воронки Халибуртона, установленной на скважине, с одновременным добавлением в эту смесь через воронку кварцевого песка и древесных опилок и перемешивание образующейся суспензии до однородного состояния, последующее кратковременное выдерживание полученной суспензии в состоянии покоя и ее дополнительное перемешивание, последующее закачивание и продавливание заявляемого состава в виде указанной суспензии через насосно-компрессорные трубы в скважину в интервал перфорации и выдерживание скважины в состоянии покоя до затвердевания состава.

Для проведения лабораторных испытаний были использованы следующие вещества:
смола карбамидоформальдегидная, марки КФ-МТ (малотоксичная) по ГОСТ 14231 78, жидкость белого цвета плотностью 1,26 г/см³. Массовая доля сухих веществ 66%;
сернокислый алюминий по ГОСТ 3758 75, белый кристаллический порошок. В опытах использовали его 20%-ный водный раствор плотностью 1,152 г/см³;
кварцевый песок по ТУ 39-982-84, гранулированного состава, %: Фракция, мм 1,2-1,5 90 Фракция, мм 0,1-0,4 10 Древесные опилки размером 0,1-0,5 мм
Флотореагент Т-80 по ТУ 38-10-3429-80, светло-коричневая, легкоподвижная, маслянистая жидкость плотностью 1,06 г/см³, является побочным продуктом при получении синтетического каучука, а именно на стадии производства диметилдиоксана. Основой для синтеза каучука является изопрен (2-метилбутадиен-1,3). Изопрен получают дегидрированием 2-метилбутана или диметилдиоксана над катализаторами. Так как процесс дегидрирования протекает в нескольких направлениях, то кроме основного продукта диметилдиоксана образуется еще ряд других побочных продуктов. Флотореагент Т-80 имеет следующий химический состав, мас.%: Диметилдиоксан 2,0
Сумма допиранового спирта 9,5 Пирановый спирт 4,0
Сумма метил- бутандиола 1,5
Сумма диоксанового спирта 1,5
Сумма диоксановых спиртов 50,0
Сумма тяжелого остатка 18,0
Эфирное число, мг КОН/г 1,5-4,0
Массовая доля
гидроксильных групп, % 23-26
Основу флотореагента Т-80 составляют диоксановые спирты, содержание которых составляет 50%. Вода техническая, жесткостью 12 мг экв/л.

П р и м е р . Для приготовления 100 г состава перемешивали до однородной массы 40,12 г жидкой карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ, 2,25 г флотореагента Т-80 и 2,45 г 20%-ного водного раствора сернокислого алюминия. Затем в полученную смесь вводили 53,06 г кварцевого песка и 2,12 г древесных опилок. Образующуюся суспензию перемешивали со скоростью 150 об/мин в течение 5 мин до однородного состояния, оставляли в покое на 30 мин, снова перемешивали 2-3 мин и получали заявляемый состав со следующим содержанием ингредиентов (в пересчете на сухое вещество), мас.%:
Карбамидоформаль-
дегидная смола, марки КФ-МТ 40,12 Кварцевый песок 53,06 Флотореагент Т-80 2,25 Древесные опилки 2,12 Сернокислый алюминий 0,49 Вода остальное
Аналогичным образом готовили другие составы с различным соотношением ингредиентов.

В ходе лабораторных испытаний у заявляемого состава измеряли следующие показатели свойств: время потери текучести, время отверждения, предел прочности на сжатие и проницаемость.

Потерю текучести определяли следующим образом. После смешивания всех компонентов состава смесь выдерживали в течение 40 мин для получения однородной массы. После небольшого перемешивания смесь заливали в резиновые формы диаметром 25 мм и высотой 60 мм, низ которых был перекрыт керном. Наклоняли формы и наблюдали за подвижностью состава, затем отмечали время потери текучести заявляемого состава.

Время отверждения состава определяли по известной методике при помощи иглы Вика. Кроме того, пробы с заявляемым составом оставляли на 18 ч до полного отверждения, после чего вынимали пробы из форм и часть образцов помещали в керосин, другую часть оставляли на воздухе на 72 ч. По истечении этого времени определяли проницаемость по маслу на аппаратуре для исследования кернов АКМ "Коллектор" и предел прочности на сжатие на прессе той же установки.

Данные о проницаемости и прочности заявляемого состава для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта, приведены в таблице. Данные лабораторных исследований, приведенные в таблице, показывают, что заявляемый состав для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта со следующим содержанием ингредиентов, мас.%:
Карбамидоформаль-
дегидная смола марки КФ-МТ 40,12-57,26
Сернокислый алюминий 0,35-0,50 Кварцевый песок 37,87-53,98 Древесные опилки 1,07-3,19
Флотореагент Т-80
побочный продукт
производства диметилдиоксана 0,54-3,30 Вода Остальное
Состав имеет высокую проницаемость 1400-3070 мД, а также высокий предел прочности на сжатие 13,29-29,28 кг/см² и является практически применимым для установки против песковыделяющих пластов в скважинах, пробуренных в терригенных продуктивных пластах месторождений Волго-Уральской нефтеносной области, имеющих проницаемость 50-5000 мД (Гидрогеологические условия формирования и размещения нефтяных и газовых месторождений Волго-Уральской области. М.: Недра, 1973, с. 19).

Преимущества заявляемого состава для создания фильтра, предотвращающего вынос песка из продуктивного пласта, по сравнению с известным состоят в следующем. Заявляемый состав содержит два стойких водонерастворимых наполнителя-кварцевый песок и древесные опилки, имеет высокий предел прочности на сжатие 13,28-29,28 кг/см² и обладает высокими механическими свойствами наряду с высокой проницаемостью 1400-3070 мД. Благодаря этому состав при использовании его в скважинных условиях сохраняет целостность структуры порового пространства фильтра длительное время, образуя в призабойной зоне и в самом стволе, после закачки его в скважину и затвердевания, смолопесчаный фильтр, плотно прилегающий к внутренней поверхности эксплуатационной колонны без зазора (за счет его адгезионных свойств) в виде блокирующей зоны внутри и вокруг ствола скважины в интервале перфорации, сохраняя тем самым первоначальную заданную проницаемость фильтра в процессе всего периода его работы. Прочностные свойства фильтра позволяют при вызове притока создавать высокую депрессию на пласт. Состав не имеет вредного запаха, не содержит опасных ядовитых ингредиентов, что исключает вредное воздействие на работающих и окружающую среду при его использовании и является тем самым экологичным составом. Технология изготовления фильтра намного проще, чем технология изготовления фильтра из известного материала.

При использовании заявляемого состава может быть получен экономический эффект за счет исключения ремонтных работ по удалению песчаных пробок, увеличения межремонтного периода работы скважины и увеличения добычи нефти, а также за счет снижения стоимости состава.

Сущность изобретения: состав для создания фильтра содержит, мас. %: карбамидоформальдегидная смола КФС 40,12 - 57,26, сернокислый алюминий 0,35 - 0,50, кварцевый песок 37,87 - 53,98, древесные опилки 1,07 - 3,19, флотореагент Т - 80 ( побочный продукт производства диметилдиоксана) 0,54 - 3,30, вода остальное. Перемешивают в емкости КФС, флотореагент Т - 80 и 20%-ый водный раствор сернокислого алюминия. Одновременно добавляют в эту смесь кварцевый песок и древесные опилки. Выдерживают кратковременно в состоянии покоя. Дополнительно перемешивают и продавливают в интервал перфорации. Характеристика состава: повышаются механические свойства, что обеспечивает сохранение первоначальной проницаемости фильтра в процессе всего периода его работы. Обеспечивается экологичность состава. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ФИЛЬТРА, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕГО ВЫНОС ПЕСКА ИЗ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ И ГАЗА ИЗ СКВАЖИНЫ, включающий смолу, отвердитель, кварцевый песок и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит древесные опилки и флотореагент Т-80 - побочный продукт производства диметилдиоксана, в качестве смолы-карбамидоформальдегидную смолу, а в качестве отвердителя-сернокислый алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Карбамидоформальдегидная смола - 40,12 - 57,26
Сернокислый алюминий - 0,35 - 0,50
Кварцевый песок - 37,87 - 53,98
Древесные опилки - 1,07 - 3,19
Флотореагент Т-80 - побочный продукт производства диметилдиоксана - 0,54 - 3,30
Вода - Остальное