НЕТВЕРДЕЮЩИЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ Российский патент 1998 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к нетвердеющим тампонажным составам, предназначенным для ликвидации зон поглощения бурового раствора, а также может быть использовано при ремонтно-изоляционных работах и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах.

Известен нетвердеющий тампонажный состав, содержащий мас.ч.: глинопорошок 5 - 10, силикат натрия 3 - 50 и воду 50 - 97 (см. В.Д. Городнов. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении.- М.: Недра, 1984, с. 208).

Однако, указанный известный состав обладает недостаточно высокой пластической прочностью (в течение суток около 10 кПа), которая не изменяется во времени.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является тампонажная паста для ликвидации поглощения, содержащая следующие ингредиенты, мас. ч.: глинопорошок 0,03 - 0,91; жидкое стекло 0,64 - 2,84; сапропель (на сухое вещество) 1,00 и вода 6,14 - 2,22 (см. А.С. СССР N 1229314, кл. E 21 B 33/138, 1984).

Однако у указанной известной пасты повышение пластической прочности происходит непродолжительное время (лишь в течение одних суток) и достигает при этом недостаточно высокой величины всего 70 - 80 кПа.

Кроме того, известная паста характеризуется повышенной условной вязкостью, что затрудняет ее прокачку в пласт.

Целью настоящего изобретения является улучшение подвижности тампонажного состава в начальный период и обеспечение стабильного роста его пластической прочности в течение длительного периода времени.

Поставленная цель достигается тем, что известный нетвердеющий тампонажный состав, содержащий глинопорошок, метасиликат натрия, добавку и воду, в качестве добавки содержит полиакриламид при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Глинопорошок - 70 - 80
Метасиликат натрия - 8 - 25
Полиакриламид - 0,001 - 0,005
Вода - 100
Благодаря совместной обработке глинопорошка метасиликатом натрия и полиакриламидом в предложенном количественном соотношении ингредиентов оказалось возможным получить нетвердеющий тампонажный состав, который обладает хорошей подвижностью и прокачиваемостью в начальный период, а также обеспечивает стабильный рост структуры (пластической прочности) в течение длительного периода времени. Это, по-видимому, можно объяснить следующим.

Данный состав имеет хорошую первоначальную прокачиваемость, благодаря тому, что метасиликат натрия в указанном соотношении оказывает блокирующее влияние на гидратацию глины.

Дальнейшее введение в смесь глинопорошка с метасиликатом полиакриламида в предложенном соотношении приводит, по-видимому, к образованию пространственной коагуляционной структуры, имеющей высокую пластическую прочность, которая растет во времени. При этом ПАА выступает в качестве флокулянта, конгломерируя вокруг себя глинопорошок, что способствует набору структуры в короткий промежуток времени. А благодаря последующему упорядочиванию связей: ПАА - гидратационный слой глинопорошка, происходит дальнейшее увеличение пластической прочности состава.

Для приготовления предлагаемого состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
- глинопорошок альметьевский, ОСТ 39-202-86;
- метасиликат натрия (натриевая соль метакремниевой кислоты), представляющий собой мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, ТУ 6-18-161-82;
- полиакриламид (ПАА) марки DK-DRIL A1;
- вода техническая пресная.

Предлагаемый состав в лабораторных условиях готовили следующим образом.

Пример: В 491 г воды растворяли 50 г метасиликата натрия и постепенно добавляли 400 г глинопорошка. После тщательного перемешивания на мешалке в течение 30 минут получается однородный раствор. В полученный раствор вводили 10 г 0,05%-ного раствора ПАА и перемешивали в течение еще 10 минут. В результате получили состав со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.: глинопорошок 80, метасиликат натрия 10, ПАА 0,001 и вода 100.

Тампонажные составы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом.

В ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства предлагаемого тампонажного состава: плотность, условную вязкость, фильтратоотдачу, статическое напряжение сдвига и пластическую прочность.

Плотность (ρ) и условную вязкость (УВ₁₀₀) измеряли сразу же после приготовления состава.

Фильтратоотдачу (Ф) замеряли на фильтр-прессе при давлении 0,7 МПа за 30 минут.

Статическое напряжение сдвига (СНС 1/10) замеряли на приборе СНС-2 через 1 минуту и за 10 минут.

Пластическую прочность определяли на коническом пластометре Ребиндера, погружая стальной конус в исследуемый состав под действием заданной нагрузки. Определения проводили через 3, 6, 24 часа и 3 суток.

Данные о содержании ингредиентов в исследуемых составах приведены в таблице 1.

Данные о свойствах предлагаемого и известного по прототипу составов приведены в таблице 2.

Данные, приведенные в таблицах, показывают, что предлагаемый нетвердеющий тампонажный состав имеет следующие преимущества по сравнению с известным по прототипу:
- после приготовления предлагаемый состав является подвижным и характеризуется небольшой условной вязкостью (18 - 30 с), что позволяет легко прокачивать его в пласт, в то время как известный состав, имея условную вязкость 120 с, с трудом прокачивается в пласт;
- предлагаемый состав характеризуется стабильным ростом пластической прочности в течение длительного времени, в то время как известный по прототипу состав таким свойством не обладает.

Хорошо прокачиваемый заявляемый тампонажный состав, попадая в любые каналы (поровые отверстия, трещины), за короткий промежуток времени набирает структуру, т. е. переходит в пасту. Далее наблюдается стабильный рост пластической прочности, который обеспечивает высокие изоляционные свойства этого состава.

Применение предлагаемого состава в промысловых условиях позволит сократить затраты на изоляционные работы в 1,5 - 3 раза.

Нетвердеющий тампонажный состав может найти применение для ликвидации зон поглощения при бурении скважин, при ремонтно-изоляционных работах, а также для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах. Технический результат - улучшение подвижности состава в начальный период и обеспечение стабильного роста его пластической прочности в течение длительного периода времени. Состав содержит, мас.ч.: глинопорошок 70-80, метасиликат натрия 8-25, полиакриламид 0,001-0,005 и воду - 100. 2 табл.

Нетвердеющий тампонажный состав, содержащий глинопорошок, метасиликат натрия, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки состав содержит полиакриламид при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Глинопорошок - 70-80
Метасиликат натрия - 8-25
Полиакриламид - 0,001-0,005
Вода - 100е