СОСТАВ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК C09K8/502 E21B33/138 

Группа изобретений относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности, к созданию составов для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых породах. Предлагаемые составы могут найти применение при ликвидации межколонных давлений при закачке жидкости для гидрозатвора.

Известен состав для уплотнения скважины, содержащий жидкую уплотняющую систему, состоящую из частиц образующего уплотнение материала и связующего, активация которого сопровождается возникновением связей между частицами образующего уплотнение материала и образованием твердого уплотнения, причем связующее представляет собой суспензию наночастиц в смеси спирта и кислоты (патент РФ №2230178, Е21В 33/138, опубл. 10.06.2004). Недостаток известного состава состоит в том, что его использование не приводит к повышению прочности глинистых пород, слагающих стенки скважины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является состав, описанный в способе укрепления призабойной зоны, в которую нагнетают изопропиловый спирт 5-10 об. %, а затем закачивают фенолформальдегидную смолу 90-95 об. % (патент РФ на изобретение №2387803, Е21В 33/13, опубл. 27.04.2010).

Недостаток известного состава заключается в низкой эффективности по отношению к глинистым породам, а именно известный состав обладает высокими затвердевающими способностями, что приводит к необходимости проведения дополнительной разбурки для продолжения работы, кроме того, снижается устойчивость ствола скважины за счет снижения взаимодействия затвердевшего состава со стволом скважины.

Задача группы изобретений заключается в создании состава, сохраняющего устойчивость стенок скважины в глинистых породах и повышающего их прочность в течение длительного времени.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая группа изобретений, является устранение указанных недостатков, а именно технический результат состоит в сохранении устойчивости глинистых пород за счет повышения их прочности.

Сущность группы изобретений состоит в том, что состав для сохранения устойчивости стенок скважины в глинистых отложениях содержит смесь биосола или с многоатомным спиртом, или с политалом при следующем соотношении компонентов, масс. %:

биосол 30-70 или многоатомный спирт, или политал остальное

В качестве многоатомного спирта используют или глицерин, или триэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или диэтиленгликоль.

По другому варианту состав для сохранения устойчивости стенок скважины в глинистых отложениях содержит смесь таллового масла с политалом, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

талловое масло 30-70 политал остальное

Биосол представляет собой жидкость темно-коричневого или черного цвета с нейтральным рН, хорошо растворимую в воде. В зависимости от предъявляемых требований биосол может иметь температуру застывания: -5°C (марка А, высоковязкая) и -15±3°C (марка Б, низковязкая). Этот водорастворимый макромолекулярный комплекс с модифицирующими добавками обеспечивает ингибирование набухания глинистых минералов и сохранение устойчивости стенок скважины, сложенных неустойчивыми гигроскопичными глинистыми породами. Ингибирующий эффект биосола связан с наличием в его составе «суперполярных» соединений, вытесняющих воду с поверхности глинистых минералов и создающих на стенках скважины водонепроницаемый адсорбционный слой биосол, выпускается по ТУ 2458-013-89779157-2010.

Талловое масло - темноокрашенная жидкость, представляющая собой смесь органических соединений, преимущественно ненасыщенных и жирных кислот; продукт обработки серной кислотой сульфатного мыла, получаемого в качестве побочного продукта при варке целлюлозы сульфатным способом, оно выпускается по ТУ 13-00281074-26-95.

Политал предназначен для обработки буровых растворов, используемых при вскрытии продуктивных пластов, выпускается по ТУ 2458-018-32957739-2002. Добавка политала обеспечивает буровому раствору высокий смазочный эффект и оказывает минимальное воздействие на структурно-реологические свойства предлагаемого состава. Политал - реагент комплексного действия, представляет собой композицию природных высших жирных кислот и полиалкиленгликолей, который может эффективно использоваться в составах жидкостных ванн.

Изобретение поясняется с помощью Таблицы, где приведены результаты исследований по влиянию составов на прочность глинистых образцов, изготовленных из набухающей монтмориллонитовой глины натриевого типа и не набухающей формовочной серпуховской глины марки M₄T₁K. Для проведения экспериментальных исследований монтмориллонитовый глинопорошок выдерживался в эксикаторе с водой в течение 7-10 дней (время равновесия адсорбции - десорбции паров молекул воды). Затем из глинопорошка прессом изготавливали образцы диаметром сечения 22 мм, высотой 12 мм при давлении на сжатие. Аналогичные образцы готовили из серпуховского глинопорошка, который предварительно смешивали с водой в соотношении глинопорошок : вода =7,5:2,5. Образцы монтмориллонитовых глин приняты как гидратационно-активные (сухие), а серпуховские формовочные - пластичные. Образцы выдерживались в различных средах, при этом наблюдалось изменение прочностных показателей образцов глин с существенной разницей в зависимости от содержания воды.

Прочность гидратационно-активных глин при выдержке в различных средах меняется: рост прочности отмечается в средах биосола с многоатомными спиртами (глицерином, пп. 2-4; триэтиленгликолем, пп. 6-9; пропиленгликолем, пп. 18-20; диэтиленгликолем, пп. 21-23 таблицы), рост прочности отмечается в смесях биосола с политалом (пп. 10-12 таблицы) и таллового масла с политалом (пп. 13-17 таблицы).

Прочность пластичных образцов глин увеличивается во всех испытуемых средах, причем максимальная прочность достигается в среде биосола с политалом (пп. 11-12 таблицы), биосола с глицерином (пп. 3-4 таблицы).

Из таблицы видно, что при отклонении содержания компонентов от указанных соотношений происходит либо снижение прочности образцов (пп. 1, 13 таблицы), либо ухудшение прокачиваемости жидкости (пп. 5, 17 таблицы).

Разница в изменении прочностных показателей пластичных и сухих образцов глин показывает, что механизм их упрочнения различен. При упрочнении образцов пластичных глин имеет место как высушивание образца за счет гигроскопичности жидких сред, так и пропитка жидкости с формированием соединений включения. Соединения включения формируются на стадии высушивания вхождением молекул-гостей жидкой среды в образец, которые при усадке образца за счет оттока воды сжимаются вместе с каркасом-хозяином. Этот процесс, состоящий из оттока воды и пропитки молекул жидкой среды с формированием соединений включения, приводит к упрочнению образцов. Упрочнение сухих образцов монтмориллонитовых глин происходит без предварительного высушивания (из-за отсутствия воды) за счет формирования соединений включения.

Группа изобретений относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности, к созданию составов для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых породах. Предлагаемые составы могут найти применение при ликвидации межколонных давлений при закачке жидкости для гидрозатвора. Состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях содержит смесь биосола с многоатомным спиртом при следующем соотношении компонентов, масс. %: биосол от 30 до 49 или от 51 до 70, многоатомный спирт - остальное. В указанном составе в качестве многоатомного спирта используют или глицерин, или триэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или диэтиленгликоль. В варианте 1 состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях содержит смесь таллового масла с политалом, при следующем соотношении компонентов, масс. %: талловое масло - от 30 до 49 или от 51 до 70; политал - остальное. В варианте 2 состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях содержит смесь биосола с политалом при следующем соотношении компонентов, масс. %: биосол от 30 до 49; политал остальное. Технический результат состоит в сохранении устойчивости глинистых пород за счет повышения их прочности. 4 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях, содержащий смесь биосола с многоатомным спиртом при следующем соотношении компонентов, масс. %:
биосол от 30 до 49 или от 51 до 70; многоатомный спирт остальное.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве многоатомного спирта используют или глицерин, или триэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или диэтиленгликоль.

3. Состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях, содержащий смесь таллового масла с политалом, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
талловое масло от 30 до 49 или от 51 до 70; политал остальное.

4. Состав для сохранения устойчивости стенок скважин в глинистых отложениях, содержащий смесь биосола с политалом при следующем соотношении компонентов, масс. %:
биосол от 30 до 49; политал остальное.