СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНЫ Российский патент 2009 года по МПК C09K8/512 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам на основе полимерных композиций, отверждаемых в пластовых условиях для изоляции и ограничения водопритока, и может быть использовано при изоляции заколонного и межколонного пространства, герметизации обсадных колонн, герметизации резьбовых соединений и изоляции обводнившихся пропластков в нефтяных и газовых скважинах.

Известны составы для изоляции и ограничения водопритоков на основе синтетических смол, отверждаемых в пластовых условиях (см. Блажевич В.А., Умрихина В.А. Тампонажные материалы для РИР в скважинах, Уфа, 1992 г., с.44-50).

Недостатками известных составов являются температурные ограничения по их применению в связи с быстрыми нерегулируемыми сроками их отверждения.

Известен полимерный тампонажный состав, содержащий карбамидоформальдегидную смолу, кислый отвердитель - гидроксохлористый алюминий и цеолиты (Патент РФ №2212520, МПК 7 Е21В 33/138, опубл. 20.09.2003 г.).

Недостатками известного состава являются коррозионная активность, малые сроки отверждения и низкая устойчивость образующего полимерного камня к агрессивным пластовым средам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является изолирующий состав, содержащий карбамидоформальдегидную смолу, окзил - СМ, отвердитель - соль алюминия в виде кристаллогидрата и воду (Патент РФ №2272892, МПК 7 Е21В 33/138, опубл. 27.03.2006 г.).

Недостатками известного состава являются отсутствие устойчивости к разбавлению пластовыми водами, отсутствие деформационной стойкости к ударным воздействиям и небольшой срок годности готового изолирующего материала.

В основу предложенного изобретения положена задача создания состава для изоляции и ограничения водопритоков в скважины, обладающего высокими изолирующими свойствами, упругодеформационными свойствами, устойчивостью к разбавлению пластовыми водами, устойчивостью образующегося полимерного камня к агрессивным пластовым средам и регулируемой динамикой повышения структурно-механических свойств во времени.

Поставленная задача решается так, что состав для изоляции и ограничения водопритоков в скважины, включающий карбамидоформальдегидную смолу, инициатор полимеризации и воду, дополнительно содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ) и натуральный или синтетический каучук при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидная смола20,0-70,0ПАВ или их смесь0,5-4,0Натуральный или синтетический каучук или их смесь0,05-50,0Инициатор полимеризации0,5-10,0Водаостальное

Карбамидоформальдегидную смолу берут марки КФМХ, которая является продуктом поликонденсации мочевины, формальдегида и диэтиленгликоля и выпускается по ТУ 6-06-59-89 в виде однородной, вязкой жидкости.

В качестве ПАВ используют оксиэтилированные изононилфенолы, например, ОП-10 - продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена по ГОСТ 8433-81; неонолы АФ-9 - 4, 6, 8, 9, 10, 12-оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе триммеров пропилена берут по ТУ 2483-077-05766801-98; сульфонол по ТУ 07510508; нефтенол МЛ по ТУ 2481-056-17197705-00 или их смеси.

В качестве натуральных или синтетических каучуков или их смеси используют, например, латекс по ТУ 38.303-05-45-94 марки СКС-65ГПБС, СКД-Л250 по ТУ 3810-3-696-89, изм. 2 от 01.03.94, СКД-ПС по ТУ 3810-3-248-84 изм. 5 от 01.07.96, БС-65А по ТУ 38.103550-84, БМ-5 по ТУ 38.40373-01, ДВХБ-Ш по ТУ 2294-049-05766764-02, ВДВХМК по ТУ 2294-049-05766764-02, СКН-40ИХМ по ТУ 38.10354-76, RSS-1 (Индонезия), SVR 3L (Вьетнам), представляющих собой водную дисперсию каучукоподобных полимеров (рН 10-11) молочного цвета.

В качестве инициатора полимеризации могут быть использованы, например, карбоновые кислоты и их соли - щелочной сток производства капролактама (ЩСПК) по ТУ 113-03-488-84 с изв. №1, 2 и/или алюмосодержащий отход производства алкилирования бензола олефинами по ТУ 38.302163-89.

Приведем пример приготовления полимерной композиции.

Пример 1. К 68,3 г карбамидоформальдегидной смолы при комнатной температуре добавляют 22,4 г каучука - СКС-65-ГПБС, Неонола АФ9-12 - 0,3 г, воды - 0,1 г и ЩСПК - 0,5 г, затем при перемешивании дозатором вводят 8,4 г гидроксохлористого алюминия. Перемешивают в течение 30 мин до образования однородной массы, после этого состав оставляют до полного отверждения. Аналогичным способом готовят и другие составы, содержание компонентов в которых приведены в таблице 1.

Таблица 1№ п/пКомпонентный состав, мас.%Время отверждения, час/мин при температуре, °СКарбамидоформальдегидная смолаНатуральный или синтетический каучукПАВВодаИнициатор полимеризацииГидроксохлористый алюминийЩСПК25-4040-901234 67891¹68,3СКС-65-ГПБС22.4Неонол АФ₉-120,30,48.40,53/00-4/400/50-1/201²68,3CKC-65-ГПБС
БС-65А12.4
10,0Неонол АФ₉-12
Неонол АФ₉-100,2
0,10,18,40,53/00-4/400/50-1/202¹60,2СКД-Л25030.8Неонол АФ₉-60,108,40,52/05-2/400/20-1/552²60,2СКД-Л250
БС-65А20.8
10,0Неонол АФ₉-6
Сульфонол0,05
0,0508,40,52/05-2/400/20-1/553¹60,5СКД-ПС30Неонол АФ₉-100,30,38,40,54/35-7/000/35-3/103²60,5СКД-ПС
БС-65А10,0
20,0Неонол АФ₉-12
ОП-100,2
0,10,38,40,54/35-7/000/35-3/104¹45,0БС-65А45,0Неонол АФ₉-12
Неонол АФ₉-60,3
0,10,58,50,63/40-5/300/25-3/054²45,0БС-65А
БМ-525,0
20,0Неонол АФ₉-8
Неонол АФ₉-60,3
0,10,59,103/40-5/300/25-3/055¹61,2БМ-530,0Неонол АФ₉-120,308,20,32/00-2/550/20-2/055²61,2БМ-5
ДВХБ-Ш15,0
15,0Нефтенол
Неонол АФ₉-60,2
0,1008,52/00-2/550/20-2/056¹50,0ВДВХМК38,9Неонол АФ₉-60,11911/35-5/200/15-0/506²50,0ДВХБ-Ш
RSS-128,9
10,0Неонол АФ₉-8
ОП-100,05
0,051911/35- 5/200/15-0/507¹70,0ДВХБ-Ш20,0Неонол АФ₉-120,518,30,27/00-9/000/35-7/007²70,0ДВХБ-Ш
SVR 3L10,0
10,0Неонол АФ₉-12
Неонол АФ₉-90,2
0,318,30,27/00-9/000/35-7/008¹50,0ВДВХМК39,0Неонол АФ₉-10
Неонол АФ₉-120,3
0,20,790,80/44-2/450/20-0/508²50,0ВДВХМК
БС-65А29,0
10,0Неонол АФ₉-10
Неонол АФ₉-80,3
0,20,790,80/44-2/450/20-0/509¹61СКН-40ИХМ30Неонол АФ₉-100,108,40,53/55-6/450/45-2/559²61СКН-40ИХМ
БС-65А20
10Неонол АФ₉-100,508,40,13/55-6/450/45-2/5510 прототин60    остальноеОкзил-СМ - 3,0кристаллогидрат алюминия - 0,5 3/00-0/40

Для подтверждения эффективности предлагаемого состава для изоляции и ограничения водопритока в скважины в лаборатории проводят исследования времени полимеризации композиции, изоляционных и структурно-механических свойств образующегося в результате реакции полимерного камня.

Время полимеризации композиции определяют с момента смешения всех компонентов до момента полной полимеризации и потери текучести.

За критерий оценки изолирующей эффективности композиции принят остаточный фактор сопротивления (η), который определяют по следующей формуле:

η=(K₀-K₁)·100/K₀

где K₀ - коэффициент проницаемости до закупорки модели пласта, мкм²;

K₁ - коэффициент проницаемости после закупорки модели пласта, мкм².

Исследования проводили на послойно-неоднородных моделях пласта, сечением 60 мм и длиной 1000 мм, состоящего из высокопроницаемой (800-1200 мД) и низкопроницаемой (50-140 мД) зон, разделенных непроницаемой мембраной и подключенных к одной напорной емкости. Необходимые значения проницаемости достигались степенью помола дезинтегрированного керна реальных месторождений.

Структурно-механические свойства полимеризованного камня определяют по ГОСТ 310.4-84 и ГОСТ 26798.2-85.

Адгезионные свойства полимеризованного камня с поверхностью металла (б_м), горной породой (б_п) и цементным камнем (б_к) определялись методом сдвига коаксиально расположенных цилиндров диметром 25 и 50 мм и длиной 50 мм, в кольцевом пространстве которых полимеризовывалась композиция.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2№ состава из табл.1Прочность, МПаАдгезия, МПаНасыщающая жидкостьОстаточный фактор сопротивленияПри изгибеПри сжатииσ_мσ_цσ_п123456781¹6,724,50,810,910,78вода/нефть1001²6,825,50,830,900,79вода/нефть1002¹6,924,80,830,940,72вода/нефть1002²6,825,80,840,930,73вода/нефть1003¹7,324,50,820,970,69вода/нефть1003²7,423,50,810,980,67вода/нефть1004¹7,817,10,900,980,70вода/нефть1004²7,917,40,910,960,71вода/нефть1005¹7,624,00,850,920,72вода/нефть1005²7,523,00,840,910,71вода/нефть1006¹8,025,80,870,950,69вода/нефть1006²8,125,90,880,960,68вода/нефть1007¹8,324,10,710,910,61вода/нефть1007²8,424,20,730,930,64вода/нефть1008¹8,828,00,930,990,76вода/нефть1008²8,928,50,920,960,86вода/нефть1009¹9,227,90,921,20,74вода/нефть1009²9,326,90,901,00,74вода/нефть10010 по прототипу9,121,3----100

По свойствам заявленного состава, приведенного в таблицах 1, 2, видно, что использование заявляемого состава для изоляции ограничения водопритоков в скважины позволит в широких пределах регулировать характер воздействия на пласт, обеспечивая блокировку водонасыщенных зон пласта. Образование полимерного камня при взаимодействии всех компонентов композиции происходит в поровом пространстве как терригенного, так и карбонатного коллектора. В результате образуется полимерный камень высокой прочности, устойчивый к воздействию агрессивных пластовых сред и кислотно-щелочных растворов. Достигается повышенная стабильность полимерного камня, способность к заполнению микротрещин, а также повышенная адгезия с металлом, горной породой, цементным камнем и деформационная стойкость к ударным воздействиям.

Изобретение относится к составу для изоляции и ограничения водопритока в скважины и может быть использовано при изоляции заколонного и межколонного пространства, герметизации обсадных колонн, герметизации резьбовых соединений и изоляции обводнившихся пропластков в нефтяных и газовых скважинах. Состав содержит, мас.%: карбамидоформальдегидная смола 20,0-70,0, поверхностно-активное вещество - ПАВ или смесь ПАВ 0,5-4,0, натуральный или синтетический каучук или смесь каучуков 0,05-50,0, инициатор полимеризации 0,5-3,0, вода - остальное. Технический результат - повышение изолирующих и упругодеформационных свойств, увеличение устойчивости к агрессивным пластовым средам. 2 табл.

Состав для изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий карбамидоформальдегидную смолу, инициатор полимеризации и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество ПАВ или смесь ПАВ и эластомер - натуральный или синтетический каучук или смесь каучуков при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидная смола20,0-70,0ПАВ или смесь ПАВ0,5-4,0Указанный эластомер0,05-50,0Инициатор полимеризации0,5-3,0Водаостальное