ПОЛИМЕРНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2002 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к составам для изоляции водопритоков в скважинах.

Известен тампонажный состав, применяемый для изоляции зон поглощения, действие которого основано на коагуляции глинистых частиц, обработанных гипаном в присутствии растворов солей двух- и трехвалентных металлов (Рафиенко И.И. Эффективные методы ликвидации поглощений промывочной жидкости при бурении.- М.: Недра, 1967, с.11-18). Однако этот состав в зоне поглощения маловязкий и имеет нестабильные свойства.

Ближайшим техническим решением, выбранным авторами за прототип, является полимерный тампонажный состав (а.с. 644939 СССР, Кл Е 21 В 33/138, 1976 г.), состоящий из водного раствора гипана, воды и добавки в виде соли фосфорнокислого калия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Гипан - 5-10
Добавка - фосфорнокислый калий - 5-20
Вода - Остальное.

Гипан представляет собой водный раствор полимера. Добавка в него вводится для того, чтобы повысить выход коагулюма и связать в какой-то степени освобождающуюся воду при синерезисе гипана. Для этих целей используется водорастворимая добавка - фосфорнокислый калий. Он не реагирует с гипаном, но выпадает в осадок при контакте с пластовыми водами, имеющими соли двухвалентных металлов типа Са²⁺, которые уже вступили в контакт с гипаном.

При взаимодействии добавки - соли фосфорнокислого калия с пластовой водой образуется рыхлый, водонасыщенный осадок. Причем осадок образуется несколько раньше, чем происходит коагуляция гипана в полном объеме. В результате этого скоагулированная масса не получается однородной. При перетоке жидкости между пластами скоагулированная масса разделяется на осадок и гель и не может равномерно перекрывать все каналы в изолируемом пласте.

Задачей изобретения является повышение эффективности изоляционных работ за счет увеличения объема выхода коагулюма и повышения его прочности при контакте с пластовой водой.

Поставленная задача достигается тем, что известный состав, состоящий из водного раствора гипана, воды и добавки, в качестве последней содержит сшитый полиакриламид АК-639 при следующем соотношении компонентов (вес. ч.):
Гипан - 100
Сшитый полиакриамид АК-639 - 2-3
Вода - 100.

Для приготовления тампонажного состава использовали следующие продукты.

Гипан - вязкая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета с содержанием основного вещества от 10 до 20%. Вязкость 1%-ного водного раствора от 10 до 22 СПз. Гипан выпускается согласно требованиям МРТУ 6-01-166-97.

Сшитый полиакриламид АК-639 представляет собой порошок белого цвета, плотностью 1150-1200 кг/м³, насыпной массой 600-700 кг/м³, способный поглощать воду или водные растворы в зависимости от марки от 100 до 1000 раз и удерживать их в своей структуре даже при воздействии определенных давлений. Полимер изготавливается в соответствии с требованиями Ту 6-02-00209912-59-98.

Сущность изобретения заключается в том, что сшитый полиакриламид начинает отбирать воду из раствора гипана уже во время закачки его в скважину к изолируемой зоне или интервалу. Концентрация полимера при этом увеличивается. При контакте с пластовой водой полимерная масса превращается в прочный гель, внутри которого располагаются частицы водонабухающего полимера (ВНП) - сшитого полиакриламида АК-639, отобравшие воду при синерезисе гипана. Причем в процессе синерезиса выделяющаяся вода из гипана продолжает усваиваться ВНП, тем самым увеличивая общий объем коагулюма.

Приготовление тампонажного состава в лабораторных условиях осуществляется следующим образом.

В 100 г пресной воды растворяется 100 г гипана. В полученный раствор гипана вводится 2-3 г порошкового полимера АК-639. При смешивании приготовленного тампонажного полимерного состава с 5%-ным раствором хлористого кальция в объемном соотношении 1:1 образуется плотная гелеобразная масса. Относительную прочность полученной гелеобразной массы из гипана сравнивали с помощью пластомера с конусом в 120^o. Погружение конуса в гель у известного состава составило 6 мм, предлагаемого - 2 мм. Эти сравнительные данные подтверждают получение у нового состава более высокой прочности.

В таблице приведены весовые и объемные выходы коагулюма из предлагаемого тампонажного состава.

Из таблицы видно, что из 100 г гипана и 3 г полимера образуется 98,8 мл гелеобразной массы, т.е. более 90% от взятого исходного количества (без учета количества воды).

Если из полученного объемного выхода коагулюма вычесть объемный выход гипана, то получится:
98,8-24,0=74,8 мл.

Следовательно, 3 г полимерной добавки дает выход в объеме 74,8 мл.

У известного состава нетрудно найти теоретический выход коагулюма.

Образование осадка идет по следующей схеме:
2К₃(РO₄)+3CaCl₂=6KCl+Са₃(РO₄)₂
м.м.=212,27 м.м.=310,2
Фосфорнокислый кальций выпадает в осадок, т.к. его растворимость в воде очень мала (0,0025 г на 100 г). После подсчета молекулярных масс получается, что из 100 г взятого К₃(РO₄) образуется 73 г Са₃(РO₄)₂ в виде осадка.

Плотность Са₃(РO₄)₂=3,14 г/см³, следовательно, из 100 г взятого вещества образуется 23,3 см³ осадка.

Приготовление тампонажного состава на основе гипана с добавкой ВНП - сшитого полиакриламида АК-639 в условиях промысла сводится к следующему. В скважину закачивается буфер из 5%-ного раствора хлористого кальция. Далее гипан разбавляется водой в соотношении 1:1. Затем перед закачкой в скважину в гипановый раствор вводится полимерная добавка - сшитый полиакриламид АК-639. Приготовленный тампонажный состав после продавливания в водоносный пласт контактирует с пластовой водой, образуя прочный гелеобразный однородный материал, который полностью закупоривает водопоглощающие каналы в пласте и создает прочный экран, позволяющий выдерживать перепады давления, возникающие во время эксплуатации скважин.

Преимуществом заявленного состава перед известным является получение однородной резиноподобной массы, позволяющей эффективно изолировать поглощающие пласты с различной величиной раскрытия каналов при малом расходе смеси.

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин. Технический результат - ускорение начальных сроков гелеобразования. Полимерный тампонажный состав, включающий водный раствор гипана, воду и добавку, в качестве добавки содержит сшитый полиакриламид АК-639 при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: гипан 100, сшитый полиакриламид АК-639 2-3, вода 100. 1 табл.

Полимерный тампонажный состав, включающий водный раствор гипана, воду и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки содержит сшитый полиакриламид АК-639 при следующем соотношении компонентов, вес. ч. :
Гипан - 100
Сшитый полиакриламид АК-639 - 2-3
Вода - 100