ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР СЕЛЕКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2014 года по МПК C09K8/487 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам селективной изоляции водопритоков в газовых и нефтяных скважинах, герметизации затрубного пространства, устранению межпластовых перетоков в скважинах с близкорасположенным газо-нефтеводяным контактом, в том числе в условиях низкопроницаемых коллекторов.

Известен тампонажный цементный раствор селективного действия по патенту RU №2370516, содержащий портландцемент, органический растворитель, совместимый с водой и с нефтью, маслорастворимое поверхностно-активное вещество (ПАВ), водорастворимое поверхностно-активное вещество (ПАВ), понизитель водоотдачи типа CFL, адгезионную добавку Конкрепол при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

портландцемент 100 органический растворитель, совместимый с   водой и нефтью 32-40 маслорастворимое поверхностно-активное   вещество ПАВ 0,5-1,0 водорастворимое ПАВ 0,5-1,0 понизитель водоотдачи CFL 0,5-1,0 адгезионная добавка Конкрепол 1,0

В качестве органического растворителя содержит бутилцеллозольв, или изопропиловый спирт, или метиловый спирт, или гликоль.

Недостатками этого раствора являются:

- узкая область применения, обусловленная низкой фильтруемостью в микротрещины, цементный камень и горная порода. Это связано с тем, что при использовании вышеуказанного раствора для устранения водопритоков и межпластовых перетоков, особенно в условиях низкопроницаемых коллекторов, в присутствии высокоактивных хлорсодержащих пластовых вод, которые легко замещают органический растворитель с органическими реагентами - добавками, находящимися в составе затворенного тампонажного цемента, они вступают в гидролитическое взаимодействие с частицами цемента, имеющими размеры 25-50 микрон, и образуют конгломераты более 50-100 микрон, которые не могут проникать в низкопроницаемые участки пластов, имеющих размеры каналов меньше размеров частиц цемента и конгломератов;

- недостаточная надежность и эффективность использования из-за того, что представляемый состав имеет только одно вяжущее - портландцемент, который в условиях многообразия действующих факторов пластовой среды и малой водопотребности (0,3-0,5) не может полностью удовлетворять технологическим целям по устранению водопритока и межпластовых перетоков флюидов. Помимо этого наличие органического растворителя, совместимого с водой и нефтью после растворения в воде, ухудшает гидратацию портландцемента и может привести к его несхватыванию.

Наиболее близкий по технологической сущности является водоизолирующий состав по патенту RU №2319723, содержащий этиловый или метиловый эфир ортокремневой кислоты или их смесь, полярный растворитель, аэросил, хлориды металлов IV-VIII групп, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

этиловый или метиловый эфир ортокремневой

кислоты или их смесь 100 полярный растворитель 10-50 аэросил 1-10 хлориды металлов IV-VIII групп 1-5

Недостатками данного состава являются:

- узкая область применения и недостаточная надежность использования. Это обусловлено тем, что добавляемый к составу аэросил, имеющий частицы размером 5-40 микрон, позволяет поддерживать структурные свойства состава, но, не являясь вяжущим веществом, не создает жесткого каркаса, твердеющего со временем, и постепенно разрушается пластовыми водами в коллекторах пластов, причем размеры частиц аэросила не позволяют проникать ему в низкопроницаемые коллектора. Также указанный состав в своей рецептуре имеет только одно вяжущее, что не позволяет качественно на длительное время изолировать устраняемые при его применении водоперетоки. Имеющийся в данном составе полярный растворитель, смешиваясь с пластовой водой, ухудшает возможность гидролиза (этилового или метилового) эфира ортокремневой кислоты, т.е. образования тампонажной массы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей тампонажного раствора и области его применения, а также надежность и эффективность его использования.

Технический результат направлен на создание раствора с тройной вяжущей системой: неорганической составляющей, органической и химической составляющей. Причем неорганическое вяжущее должно иметь частицы размером не более 2-4 микрон и должно быть способно образовывать прочные сцементированные образования, перекрывающие трещины и поры водоносного коллектора.

Органическая составляющая должна представлять активное гелеобразующее вещество, способное образовывать упругие неразрушаемые со временем составы, которые проникли в пористую среду водоносных коллекторов.

Химическая составляющая должна иметь хорошую водорастворимость, в процессе которой при взаимодействии с солями в пластовой воде должна образовываться молекулярно-дисперсионная нерастворимая матрица, кольматирующая микротрещины и поры. Причем химическая составляющая должна, как в первоначальном виде (состоянии), так и после преобразований в пластовой воде (среде), являться ускорителем твердения неорганического вяжущего и ускорителем и катализатором гелеобразования органической части состава.

Жидкостью затворения должна быть контрастная жидкость по отношению к пластовым водам, совместимая с нефтью.

Техническая задача решается тем, что тампонажный раствор селективного действия включает этиловый эфир ортокремневой кислоты (этилсиликат-40), дизельное топливо, высоководопотребное тонкодисперсное вяжущее Микродур и сернокислый алюминий (глинозем) при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

высоководопотребное тонкодисперсное   вяжущее Микродур 32,32-26,67 этилсиликат-40 19,38-47,99 дизельное топливо 43,93-18,13 сернокислый алюминий (глинозем) 4,37-7,21

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что тампонажный раствор селективного действия, содержащий этиловый эфир ортокремневой кислоты (этилсиликат-40), дизельное топливо, дополнительно содержит высоководопотребное тонкодисперсное вяжущее Микродур, сернокислый алюминий (глинозем).

Из известных тонкомолотых вяжущих наиболее эффективным является Микродур, получаемый на основе портландцемента.

В предлагаемом тампонажном растворе избирательного действия в качестве высоководопотребного тонкодисперсного вяжущего используют особо тонкомолотые цементы, например «Микродур». Вяжущее «Микродур» производится посредством воздушной сепарации пыли, образующейся при помоле цементного клинкера, технология его изготовления разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAVGmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff» и защищена Европейским патентом. Диаметр зерен «Микродур» в 6-10 раз и более меньше частиц самого цементного клинкера. Благодаря малому размеру частиц (диаметр зерен ≤2-6 мкм), высокой удельной поверхности (20000 -25000 см²/г) и плавно подобранному гранулометрическому составу растворы «Микродур» обладают текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном количестве жидкости затворения, что позволяет суспензии «Микродура» глубоко проникать в низкопроницаемую горную породу. Время истечения (условная вязкость) суспензии в возрасте до 3 часов колеблется от 28 до 30 сек.

В отличие от прототипа использование тонкодисперсного вяжущего Микродур позволяет полнее связать воду и уплотнить структуру камня и тем самым обеспечить его повышенную флюидоупорность и долговечность. Это обусловлено и тем, что тонкодисперсные вяжущие способны связывать воду во много раз больше, так как водотвердое отношение их может достигать 3,0-5,0 при удельной поверхности 150000-25000 см²/г против 0,3-0,5 обычных тампонажных цементов, имеющих удельную поверхность 3000-3500 см²/г.

При этом добавка вяжущего менее 26,67 мас.% резко снижает прочность образовываемого камня, добавка более 32,32 мас.% приводит к загустеванию состава.

Гелеобразующим компонентом в предлагаемом тампонажном растворе селективного действия является этилсиликат-40 (ГОСТ 26371-84). Добавка этилсиликат-40 менее 19,38 мас.% не позволяет создать прочную упругую структуру, при добавке более 47,99 мас.% образует непрокачиваемую тампонажную массу, не позволяющую задавить ее в микротрещины коллектора.

Этилсиликат-40 способен в присутствии соленасыщенной пластовой воды с добавками мелкогранулированного сернокислого алюминия образовывать высокоупругие смеси. Причем сернокислый алюминий, частично взаимодействуя с хлористым кальцием, всегда имеющимся в пластовой воде, образовывает молекулярный сернокислый кальций (гипс), являющийся кольматантом, и хлорный алюминий, являющийся активным катализатором при гелеобразовании этилсиликата. Добавка сернокислого алюминия (глинозема) менее 4,37 мас.% значительно увеличивает сроки образования структуры, что ведет к ее размыванию, при добавке более 7,21 мас.% увеличивается интенсивность гелеобразования этилсиликата и схватывания Микродура, что снижает кольматирующую способность состава.

Используемое дизельное топливо, являясь хорошим растворителем этилсиликата, позволяет слабо смачиваемым Микродуру и сернокислому алюминию образовывать компактную легко прокачиваемую массу, которая в условиях взаимодействия с пластовыми водами значительно (в 1,2-2,0 раза) увеличивает свой объем. Добавка дизельного топлива менее 18,13 мас.% затрудняет продавку состава в пласт, а добавка более 43,93 мас.% разжижает состав и снижает способность его закрепиться в коллекторе пластов.

Приготовление тампонажного раствора селективного действия осуществляется непосредственно на скважине. Тампонажный раствор избирательного действия готовится обычным способом с применением глиномешалки или агрегато-смесительной машины, например АСМ-25, (УСО-20), в которых последовательно вводятся компоненты: дизельное топливо, этилсиликат-40, Микродур с сернокислым алюминием (глиноземом).

Определение основных свойств раствора и камня проводят в лаборатории в соответствии с ГОСТ 1581-96 «Цементы тампонажные» и ГОСТ 26798.1-96 «Методы испытаний».

Плотность, растекаемость, водоотделение раствора определяют при 25°C и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур загустевание раствора определяют при 75°C и атмосферном давлении. Для условий АВПД при режиме температуры до 90°C.

Растекаемость определяют по конусу АзНИИ, плотность пикнометром, водоотделение в мерном цилиндре, время загустевания на консистометрах ZM-1002 и КЦ-3. Прочность тампонажного камня на сжатие на испытательном стенде CHANDLER (Модель 4207D), газопроницаемость на приборе GFS-830-SS - CHANDLER.

При проведении лабораторных исследований были использованы:

- водопроводная вода;

- высоководопотребное тонкомолотое вяжущее (Микродур RX-261);

- сернокислый глинозем (сернокислый алюминий) по ГОСТ 12966-85;

- дизельное топливо;

- этилсиликат-40.

Пример.

Для приготовления тампонажного раствора селективного действия (состав 5, табл.1) в дизельное топливо объемом 160 см³ (43,93 мас.%) последовательно перемешивания добавляется 40 см³ (19,38 мас.%) этилсиликата-40, 8 г (4,67 мас.%) сернокислого глинозема, 100 г (32,32 мас.%) Микродура. Состав перемешиваем 3 мин, после чего определяем растекаемость, плотность. Затем добавляем воду с 3% NaCl и 5% CaCl₂ весом 100 г, перемешиваем состав 3 мин и замеряем растекаемость.

Результаты испытания приведены в табл.1. Для состава 5 плотность раствора 1,29 г/см³, растекаемость 23 см.

После добавок воды у состава менялась растекаемость от 23 см до 24 см. Через 24 часа хранения образовалась упругая непрокачиваемая паста.

Применение предлагаемого тампонажного раствора селективного действия позволит:

- расширить область применения и повысить эффективность тампонажных работ за счет улучшения технологических возможностей тампонажной смеси, упрощения ее приготовления в промысловых условиях и повышенной фильтрующей способности в низкопроницаемые коллектора, микрозазоры и микротрещины.

Экономический эффект от использования заявляемого тампонажного раствора будет определяться за счет повышения производительности ремонтируемых скважин.

Таблица 1 Лабораторные исследования тампонажного раствора селективного действия при температуре 75°C № п/п Рецептура, мас.% Плотность после затворения, г/см³ Растекаемость по конусу АзНИИ, см Растекаемость по конусу АзНИИ, см после добавки воды с 3% NaCl b 5% CaCl₂ соотношении 1:1 по весу к микродуру Плотность после добавления воды, г/см³ Отстой дизельного топлива через 24 часа, см³   Микродур, γ=3,15 г/см³ этилсиликат-40, γ=1,5 г/см³ сернокислый алюминий, γ=1,69 г/см³ дизельное топливо, γ=0,85 г/см³ Прочность на сжатие через 3 суток, МПа 1. 37,04 - - 62,96 1,16 21 без воды 1,16 -   2. 37,04 - - 62,96 1,16 21 <6,4 1,11 - 0,9 3. 36,17 5,42 - 58,41 1,19 23 18 1,13 - 1,1 4. 33,78 20,27 - 45,95 1,27 23 >24 1,18 3 1,2 5. 32,32 19,38 4,37 43,93 1,29 23 24 1,20 2 2,1 6. 31,06 37,27 - 31,67 1,39 >24 22 1,27 2 1,6 7. 29,21 35,06 5,92 29,81 1,40 >24 22 1,28 1,5 1,7 8. 28,74 51,72 - 19,54 1,50 >24 21 1,35 1,5 1,7 9. 26,67 47,99 7,21 18,13 1,51 >24 20 1,36 1,0 1,9 10. 24,54 58,85 8,28 8,33 1,61 >24 20 1,44 1,0 1,7

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам селективной изоляции водопритоков в газовых и нефтяных скважинах, герметизации затрубного пространства, устранению межпластовых перетоков в скважинах с близкорасположенным газо-нефтеводяным контактом, в том числе в условиях низкопроницаемых коллекторов. Тампонажный раствор селективного действия содержит этиловый эфир ортокремниевой кислоты - этилсиликат-40, дизельное топливо, высоководопотребное тонкодисперсное вяжущее Микродур, сернокислый глинозем. Изобретение обеспечивает улучшение технологических возможностей тампонажной смеси, упрощение ее приготовления в промысловых условиях и повышение фильтрующей способности в низкопроницаемые коллекторы, микрозазоры и микротрещины. 1 табл., 1 пр.

Тампонажный раствор селективного действия, включающий этиловый спирт ортокремниевой кислоты - этилсиликат-40, дизельное топливо, отличающийся тем, что дополнительно содержит высоководопотребное тонкодисперсное вяжущее Микродур и сернокислый алюминий (сернокислый глинозем), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
высоководопотребное тонкодисперсное   вяжущее Микродур 32,32-26,67 этилсиликат-40 19,38-47,99 дизельное топливо 43,93-18,13 сернокислый глинозем 4,37-7,21