ГЕЛЕОБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВЫХ ВОД В СКВАЖИНЕ Российский патент 2000 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к ремонтно-изоляционным работам в скважинах, а именно к тампонажным материалам для изоляции водоносных пластов от нефтяных, а также перетоков пластовых вод по затрубному пространству в обводившихся нефтяных или газовых скважинах.

Известен состав на основе жидкого стекла [1] со следующим соотношением компонентов, мас. ч.:
Cапропель - 1
Жидкое стекло - 0,64 - 2,84
Глинопорошок - 0,03 - 0,91
Вода - 6,14 - 2,22
Компоненты сапропель и глинопорошок в этом составе играют роль загустителей жидкого стекла. Они отбирают воду из жидкого стекла, кроме того, они как наполнители служат материалом для перекрытия каналов в пористой или трещиноватой породе. Наличие твердой фазы в составе ограничивает область его применения. Состав может быть использован только для промытых пород при законтурном заводнении или трещиноватых пород. В мелкопористых этот состав будет образовывать на мощности проникнуть составу в глубь пласта.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гелеобразующий состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий жидкое стекло, структурообразотель и воду [2]. В качестве структурообразователя предлагается смесь двух полимеров: гипана и нитролигнина при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 7 - 10
Гипан - 1,0 - 2,5
Нитролигнин - 5,0 - 7,0
Вода - Остальное
Однако состав имеет существенный недостаток. Он не может быть применен при изоляции пластовых вод в скважинах, где изолируемые пласты представлены средне- и крупнопористыми породами, т.к. состав до начала гелеобразования является истинным водным раствором, его вязкость незначительно отличается от вязкости воды, он уходит далеко в глубь пласта и поэтому не может закупорить крупные каналы.

Задача изобретения - повышение закупоривающей способности средне- и крупнотрещиноватых пород за счет значительного увеличения выхода скоагулированной гелеобразной массы при контакте с пластовой водой.

Поставленная задача достигается тем, что в тампонажном составе для изоляции пластовых вод в скважине, включающем жидкое стекло, структурообразователь и воду, в качестве структурообразователя используется порошкообразный водонабухающий полимер B-615 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 90 - 97
Порошкообразный водонабухающий полимер B-615 - 3 - 10
Вода - 0 - 10
Водонабухающий полимер на основе акриламида B-615 обладает высокой водопоглотительной способностью и изготавливается в соответствии с требованиями ТУ 6-02-00209912-59-96. Полимер B-615 в зависимости от областей применения выпускаемой в виде порошка различных марок. Водонабухающий полимер марки B-615 имеет водопоглощение в дистиллированной воде 600 г/г (600 г воды поглощается 1 г ВНП).

Полимер ВНП B-615 по гигиеническим показателям допускается к производству с целью реализации на территории России в качестве флокулянта для обработки сточных вод, очистки питьевой воды и др.

Частицы ВНП B-615 представляют собой единые макромолекулы, "сшиты" из молекулярных цепочек. Цепочки и связи между ними образуют упругую сетку, которая в сухом геле или частично наполненном водой скручена и плотно упакована в небольшом объеме крупинок. ВНП В-615 представляет собой двухкомпонентный полимер. Одна его составляющая "отвечает" за набухание, другая - за некоторую жесткость набухшего геля.

Осмотическое давление является водопоглотительным механизмом ВНП.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При использовании заявляемого состава увеличивается его закупоривающая способность за счет повышения вязкости.

Повышение вязкости состава происходит вследствие процесса адсорбции воды, имеющейся в жидком стекле, поверхностью частиц водонабухающего полимера при одновременном водопоглощении или за счет осмотического давления в системе жидкое стекло - водонабухающий полимер.

В разбавленном жидком стекле в большой степени самостоятельно существуют катионы Na и мономерные анионы кремневой кислоты (SiO₂).

Повышение концентрации приводит к тому, что анионы образуют полимерные цепочки, построенные из традиционных для силикатов кремнекислородных тетраэдров. Между ними - гидроксилы.

При повышении концентрации жидкого стекла вязкость состава быстро растет. Остаточная вода в нем оказывается химически связанной.

В результате реакции создается сначала жесткая гелевая структура, а затем она переходит в нерастворимые комплексные соединения, в объеме которых находятся водонабухающие частицы ВНП.

Введение водонабухающего полимера в раствор жидкого стекла многократно увеличивает концентрацию жидкого стекла и его вязкость, а с увеличением концентрации плотность геля возрастает. При этом многократно увеличивается в объеме полимер, который находится внутри гелеобразной массы.

Состав готовят следующим образом. В жидкое стекло вводится водонабухающий полимер и сразу закачивается в скважину. Жидкое стекло предварительно можно разбавить водой до 10%, если имеется технологическая необходимость.

В таблице приведены характеристики известного и предлагаемого гелеобразующих составов.

Свойства растворов оценивались следующим образом.

Растворы с разливочным содержанием компонентов приготавливались указанным выше способом. Затем через каждый час жидкое стекло отделялось (сливалось) от водонабухающего полимера и на ротационном вискозиметре Роботрон определялась вязкость оставшегося жидкого стекла и отдельно замерялся вес набухающего полимера на электронных весах. После определения вязкости и веса полимер снова помещался в жидкое стекло для дальнейших наблюдений. Через 3 ч загущенные (гелеобразные) составы заливались 5%-ным раствором хлористого кальция в соотношении 1:1. Через несколько минут взвешивались получившиеся скоагулированные массы.

Преимуществом заявленного состава по сравнению с известным является повышение закупорившейся способности в крупных и среднетрещиноватых породах благодаря повышенной вязкости в 2 - 3 раза и увеличению в объеме (весе) частиц геля из ВНП.

Источники информации
1. Авторское свидетельствао 1229314, E 21 B 33/138 "Тампонажная паста для ликвидации поглощения" (Гомельское отд. Бел. геологического института).

2. Авторское свидетельство 1321805, E 21 B 33/138 "Гелеобразующий состав для изоляции пластовых вод в скважине" (Коми филиал ВНИИ природных газов).

Изобретение относится к ремонтно-изоляционным работам в скважинах, а именно к тампонажным материалам для изоляции водоносных пластов от нефтяных. Технический результат - повышение закупоривающей способности средне- и крупнотрещиноватых пород за счет значительного увеличения выхода скоагулированной гелеобразной массы при контакте с пластовой водой. Гелеобразующий состав для изоляции пластовых вод в скважине состоит из жидкого стекла, структурообразователя и воды, в качестве структурообразователя используется порошковый водонабухающий полимер В-615 при следующем соотношении компонентов, мас.%: жидкое стекло 90 - 97, водонабухающий полимер В-615 3 - 10, вода 0 - 10. 1 табл.

Гелеобразный состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий жидкое стекло, воду и структурообразователь, отличающийся тем, что состав в качестве структурообразователя содержит порошкообразный водонабухающий полимер В-615 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 90 - 97
Порошкообразный водонабухающий полимер В-615 - 3 - 10
Вода - 0 - 10щ