СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ В СКВАЖИНЕ Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к водоизолирующим составам, и предназначается для ограничения водопритоков в скважине во время добычи нефти, а также для изоляции зон осложнений при строительстве скважин.

Изобретение также может быть использовано для гидроизоляции грунтов в строительстве.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в скважину (см. а.с. СССР N 1110894, кл. Е 21В 33/138, 1983 г.), содержащий водный раствор полимера и формалин при следующем соотношении ингредиентов, мас. сополимер метакриламида и гидрохлорида диэтиламиноэтилметакрилата 5,18-6,72; формалин 16-26 и вода 68,82-77,28.

Однако указанный известный состав обладает низкой прочностью изоляционного материала и низкой адгезией к породе, а образующийся изоляционный экран подвержен усадке и способен размываться в пласте.

Наиболее близким к заявляемому составу является состав для проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах (см. а.с.СССР N 1588860, кл. Е 21В 33/138, 1988 г.), содержащий технические лигносульфонаты (ЛСТ) 22-30% бихромат натрия 4-8% алюмохлорид 5-10% и воду до 100%
Указанный известный состав является неразмываемым, и у него отсутствует усадка.

Однако и этот указанный известный состав обладает низкой прочностью изоляционного материала и низкой адгезией к породе.

Целью настоящего изобретения является повышение прочности образующегося изоляционного материала и увеличение его адгезии к породе пласта при одновременном сохранении у него свойств неразмываемости и исключения усадки.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав для изоляции водопритоков в скважине, включающий лигносульфонатный реагент и соль алюминия, дополнительно содержит мочевину и формалин, в качестве лигносульфонатного реагента он содержит щелок черный моносульфитный (ЩЧМ), а в качестве соли алюминия сульфат алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. щелок черный моносульфитный 35-54; мочевина 15-30; формалин 15-36; сульфат алюминия 1-5.

Предлагаемый состав отличается от известного использованием новых добавок мочевины и формалина, также новым видом лигносульфонатного реагента и соли алюминия, и другим соотношением ингредиентов.

Из анализа патентной и научно-технической литературы использование такого сочетания ингредиентов для поставленной в техническом решении цели нам не известно.

Совместное введение в предлагаемый состав ЩЧМ, мочевины, формалина и сульфата алюминия в их указанном соотношении, неожиданно привело к повышению прочности изоляционного материала и увеличению его адгезии к породе пласта при сохранении неразмываемости и исключении усадки.

Достигаемый заявляемым составом эффект, по нашему мнению, может быть объяснен следующим образом. При взаимодействии формалина с мочевиной, по-видимому, идет процесс конденсации. Но конденсация мочевины с формалином с образованием нового высокомолекулярного полимера, не растворимого в воде и в углеводородах, в обычных условиях не идет, т.к. необходима кислая среда. Использование обычных кислот в скважинных условиях невозможно ввиду быстрого твердения состава, что создает опасность тампонирования скважины в процессе закачки состава. Применение же сульфата алюминия исключает этот процесс, поскольку за счет гидролиза его образуется слабокислая среда и даже случайная передозировка последнего не опасна. ЩЧМ, по-видимому, также участвует в процессе конденсации за счет своих функциональных группировок с образованием дополнительных поперечных связей в полимере. А кроме того, в процессе твердения состава, возможно, еще образуются связи состав-порода пласта, также за счет функциональных группировок ЩЧМ.

Благодаря этому, образующийся из предлагаемого состава изоляционный материал будет обладать прочностью и высокими адгезионными свойствами.

Для получения заявляемого состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
щелок черный моносульфитный (ЩЧМ) отход при сульфитной варке целлюлозы по ТУ 13-7308-453-84, представляет собой однородную густую жидкость темно-коричневого цвета, имеет рН не менее 4, содержит не более 5% золы к массе сухих веществ, обладает условной вязкостью по В3-4 не более 80 с и содержит в своем составе: сухих веществ не менее 50% общей серы 6,61% летучих кислот 0,58% азота 5,29% фурфулола 0,67% гемицеллюлозы 47% лигносульфонатов аммония 42% мочевина (карбамид) кристаллический порошок белого цвета, ГОСТ 6691-77;
формалин, представляет собой 37%-ный водный раствор формальдегида, бесцветная прозрачная жидкость с резким специфическим запахом, ГОСТ 1625-78;
сульфат алюминия, порошок белого цвета, ГОСТ 3758-75.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим примером.

Пример. Для получения заявляемого состава брали 46 г ЩЧМ, вводили в него 16 г мочевины, 2 г сульфата алюминия и 36 г формалина, представляющего собой 37% -ный раствор формальдегида. Смесь тщательно перемешивали до полного взаимного растворения компонентов и получали заявляемый состав со следующим содержанием ингредиентов, мас. ЩЧМ 46, мочевина 16, формалин 36 и сульфат алюминия 2.

Аналогично готовили другие составы с различными соотношениями ингредиентов.

Далее в ходе лабораторных работ определяли следующие свойства предлагаемого состава: время отверждения, прочность образующегося изоляционного материала и его адгезионные свойства, а также его усадку и размываемость.

Время отверждения определяли визуально при заданной в термостате температуре.

Прочность образующегося изоляционного материала определяли на приборе Михаэлиса.

Размываемость образцов определяли весовым методом по изменению в весе до и после помещения в пластовую воду, пресную воду и углеводороды.

Усадку определяли визуально по изменению объема отвердевшего состава до и после помещения в пластовую, пресную воду и углеводороды.

Адгезионные свойства заявляемого состава определяли следующим образом. Навеску с заявляемым составом помещали между двумя образцами горной породы. Затем эти образцы сжимали между собой с усилием в 5 кг в течение 10 мин и на разрывной машине определяли усилие, необходимое для отделения одного образца от другого.

Данные об ингредиентном составе и свойствах предлагаемого и известного по прототипу составов приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый состав обладает следующими преимуществами по сравнению с известным по прототипу: прочность изоляционного материала, образующегося из предлагаемого состава, в 3,1-4,3 раза выше, чем у известного состав; заявляемый состав по своим адгезионным свойствам в 2,9-4,2 раза превосходит известный; наряду с указанным, предлагаемый состав сохраняет свойство неразмываемости, и у него отсутствует усадка. ТТТ1

Использование: бурение и крепление нефтяных скважин и предназначено для ограничения водопритоков в скважине. Сущность: состав для изоляции водопритоков в скважине содержит (мас.%) щелок черный моносульфитный (в качестве лигносульфонатного реагента) 35-54; мочевина 15-30; формалин 15-36 и сульфат алюминия.

Состав для изоляции водопритоков в скважине, включающий лигносульфонатный реагент и соль алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит мочевину и формалин, а в качества лигносульфонатного реагента и соли алюминия соответственно щелок черный моносульфитный и сульфат алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Щелок черный моносульфитный 35 54
Мочевина 15 30
Формалин 15 36
Сульфат алюминия 1 5