Состав для крепления коллектора и/или заполнения каркаса фильтра в скважине Советский патент 1983 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для крепления коллектора и / или заполнения каркаса фильтра в скважине при извлечении флюидов из продуктивных пластов.

Известен состав крепления коллектора, содержащий твердые частицы из углеводородного воска и полимера, покрытые смолой в углеводородной жидксоти, превращающийся в твердую проницаемую массу в пластовых условиях 1.

Состав сложен по своей композиигии и применим лишь при наличии в приствольной зоне скважины углеводородного флюида.

Известен также состав для крепления коллектора и / или заполнения каркаса фильтра в скважине, содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, при этом в качестве добавки он содержит КОСЖК, гидраты кислых щелочных металлов, бихроматы щелочных металлов 2.

Данный состав имеет довольно высокую проницаемость при температ ре ниже 100 С.

Цель изобретения - снижение проницаемости состава при температуре ниже 100 С и восстаиовле}ше его нроницаемостн при воздействии на пласт термическими методами.

Указанная цель достигается тем, что состав для креплен1 я коллектора и / или заполнения каркаса фильтра в скважшсе, содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, содержит в качестве добавки (варианты) .

Дисперсный Г1оливи п1лхлорид при следующем соотнощении компонентов, вес. % : Портландцемент для горячих скважин56,8-67,6

Дисперсный поливинилхлорид 2,9-13,4 ВодаОстальное

Дисперсный поливинилхлорид и карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, вес. % :

Портландцемент для горячих скважин50,5-69,0

Дисперсный поливинилхлорщ,- 0,5-12,8 Карбонат кальция0,4-10,3

ВодаОстальное

Дисперсный поливинилхлорид и щлакопесчаную цементную смесь (111ПЦС-200) при сле;1ующем соотношении компонентов, вес. % : Портландцемент для горячих скважин22,9-35,5

ШПЦС-20022,9-35,5

Дисперсный поливинилхлорид 3,1-22,9

Остальное

Вода

Дисперсный поливинилхлорид, шлакопесчаную цементную смесь (Ш1ЩС-200), карбонат кальция при следующем соотнощении компонентов, вес. % :

Портландцемент для горячих;

скважин25,7-33,0

Длсперсный поливинилхлорид 2,9-12,1 ШПЦС-20025,7-33,0

Карбонат калыцш2,3- 9,7

Вода Остальное

Пример 1. (см. табгг. 1). Состав 3 содержит 67,5% портландаемента для горячих скважин, 2,94% смолы поливинилхлорида С-63М И29,48% воды. В сухой смеси твердь.1х компонентов содержится 95,82% портландцемента для горячих скважин и 4,18% смолы поливинилхлорида. Проницаемость зтого состава 252,3 мД. Предел прочности при сжатии 37,5 кгс/см .Состав по проницаемости сходен со многими продуктивными коллекторами месторождений высоковязких нефтей.

Состав 4, содержащий 65,48% портландцемента; 5,95% поливинилхлорида; 28,57% воды, или в сухой смеси : 91,67% портландцемента к 8,33% поливинилхлорида, после готовности (консолидации и тепловой обработки) имеет Проницаемость 412,1 мД, предел прочности при сжатии 37,5 кгс/см:,Состяв по совокупности этих показателей оптимален.

Состав 5 (61,8% портландцемента; 11,24% полившшлхлорида; 26,96% воды, или в сухой смеси: 84,62% портландцемента; 15,38% поливинилхлорида) имеет проницаемость 656,1 мД. н предел прощгасти при сжатии 25 кгс/см ..Состав также оптимален по совокупности обоих показателей.

Состав 6 содержит 56,82% портландцемента; 113,47% поливинштхлорида; 29,75% воды, или в сухой смеси: 80,88% портландцемента для горячих скважин и 19,12% поливинилхлорида. Проницаемость консолидированной массы .137,2 мД, а прочлость 16,25 кгс/см.При достаточной протаости масса обладает высокой проницаемостью, близкой к исходной проницаемости высокодебитных коллекторов высоковязких нефтей.

Дальнейшее увеличение содержания поливкпилхлорида не обеспечивает прочности, достатошой для консолидации составов.

Добавка поливинилхлори.да в .,;алых дозах (менее 4,18% в составе сухой смеси) вызывает снижение проницаемости (до 2J мД) при увеличении прочности при сжатии до 75 кгс/см .(см. составы 2 и I). Это обусловлено ускоряющим схватывание цемента воздействием образующего количества хлористого кальция.

Плотности растворов при указанных водосмесевых отношениях в составах 3-6 1,97 п

1,86 г/см , а объемные плотности камня соот5 ветственно 1,42 - 1,12 р и м е р 2. (см. табл. 2). Состав I (только с добавкой карбоната кальция) не обладает достаточной проницаемостью. Состав 1 с содержанием 68,9-; портлпндисмсш; ; 0,5 поливинилхлорида; 0,47 карбоната калыиш; 30,11% воды, или в сухой смеси: 98,717г пор ландцеменла для горячих скважин; 0,72% поливинилхлорида и 0,57% карГюната (здесь и далее - карбоната кальция) имеет проницаемость 54,8 мД, в ряде случаев характеризующую продуктивность коллектора. Прочность консолидированной массы (65 KFc/cM tebime, чем у состава 1, не содержащего, поливинилхлорида. Meханизм повышения прочности здесь, как и в примере 1 (состав 2), основан на действии оптимального содержания хлористого кальция, образующегося в массе состава. Состав 3 с содержаь|Ием 67,77% портландцемента; 1,48% полиБИНилхлорида; 1,18% кар боната кальция; 29,57% воды, или в сухой смеси: 96,22% портландцемента; 2,1% 11оливи)1ил хлорида и 1,68% карбоната, имеет проницаемость почти на порядок выше (457,4 мД) пр достаточно высокой прочности при сжатии 57,6 кгс/см . Этот состав весьма благоприятен для реализации способа. Дальнейшее повышение содержания добавок поливинилхлорида (см, составы 4-5) несколько снижает проницаемость и прочность. Однако величины 374,6 и 331,7 мД соответственно вполне приемлемы К тому же прочность консолидированных мас в этих случаях достаточно высока (57,5 и 55 кгс/см).Предельно высокая для этих ком позиций проницаемость 503,2 мД получена при содержании в сухой смеси 68,58% цеме)1та для горячих скважин, 17,46% люливинилхлорвда и 13,96% карбоната, или в растворе: 50,46%-пор ландцемента; 12,84% поливинилхлорида; 10,28% карбоната кальция и 26,42% водь. Следует отметить, что дальнейшее увеличение доли невяжуших добавок приводит к резкому снижению прочности образцов при сжатии, ЕСЛИ для состава 6 характерна достаточная величина прочности (27,78 кгс/см), то при повышенном содержании добавок образцы легко разрушаются руками. Таким образом, в составе 6 содержание добавок является пре дельным. Плотности приготовляемых растворов для составов 2-6 изменяются при указанных в таблице водосмесевых отношениях от 1,92 до 1,83 г/см, а объемные плотности полученного камня - от 1,35 до 1,07 г/см. П р и м е р 3. (см. табл. 3), Состав 1 с содержанием в растворе по 35,5% шлакопес чаной цементной смеси И1ПЦС-200 и портланд цемента для горячих скважин; 3,1% поливини хлорида и 25,9% , или в сухой смеси : по 47,9% шлакопесчаного цемента типа ШПЦС-200 и портландде,мента для горячих скважин и 4,2% поливинилхлорида. Консолидированный состав имеет проницаемость 169,3 мД и предел прочности ггри сжатии 55 кгс/см . }1пя ряда коллекторов нефти это приемлемая проницаемость и вполне достаточная прочность. Состав 2 с содержанием по 28,2% в растворе 111ПЦС-200 и портландцемента; 16j7%поливинилхлорида и 26, воды, или в сухой смеси: но 38,6% ШПЦС-200 и портландцемента для горячих скважин и 22,8% поливинилхлорида, имеет проницаемость 214,9 мД и предел прочности при сжатии 28 кгс/см , Это приемлемые показатели свойств. Состав 3 по равному содержанию всех трех компонентов: в растворе по 22,9% и воды 31,3%, или трех компонентов в сухой смеси (по 33,4%) по существу сохранения консолИдированности является предельным. Проницаемость достигнет 657,1 мД при пределе прочности на сжатие 16 кгс/см. Дальнейшее увеличение добавки поливинилхлорида связано с резкой потерей прочности образцов, неадеKBaTHoff увеличению добавки поливинилхлорида. Дополнительные испыта1дая состава 2 при гидротермальной обработке показали, что достигаемая при этом проницаемость составляет 564,4 мД. К этой величине приближается проницаемость образца такого же состава, но выдержанного предельно длительное время (75 ч) в режиме комби1трованной (гидpoтep .мальной) и паротепловой термообработки - 423,8 мД, Прочность масс идентична. Конкретные геолого-технические факторы разработки месторождений методами теплового воздействия существенно влияют на сроки и конечные показатели получаемых свойств консолидированных составов. Так, например, опыты при сухом прогреве в объеме с избыточным содержанием воздуха в автоклаве показали целесообразность использоватшя составов при эксплуатации месторождений методами горения: массы не имеют достаточной проницаемости из-за неудаляемых продуктов реакции. С друтой стороны процессы окисления и озоления органической составляющей состава, остающиеся в них, резко снижают прочность и увеличивают (до 40%) усадочность образцов. Целесообразно применять предлагаемый способ с использованием приводимых составов в случае гидротермальной, паротепловой и комбинированной из этих двух обработок. Усадочные явления при этом практически не отмечаются. Плотности растворов составов 1-3 изменяются от 1,86 до 1,55 г/см , а объемные плотности полученного камня - от 1,46 до 0,83 г/см, П р и м е р 4. (см. табл, 4).С(1ставы 1 и 2 с содержанием в растворах 34,5% 111ПП(-200 и 33,8% мортла11дцс 1ента; 0,5 и 1,48% по.типимилхлорида; 0,4 и 1,18% карбоната кальция и 30,1 и 29,58% воды, или в сухой смеси: 4935 и 48,11% шлакопесчаного тамлонажного цемента ШПЦС-200; 49,35 и 48,11% портландцемента щи горячих скважин; 0,72 к 2,1% попивинилхлорида и 0,58 и 1,68% карбоната кальция), соответственно имеют недостаточную пронндаеМостъ (0,5 и 30 мД), что исключает целесообрвэность применения этих составов в данном способе.

Состав 3 с содержанием в растворе по 33,01% и портландцемента; 2,88% поливинилхлорида; 2,37 карбоната кальция и 28,8% воды, или в сухой смеси: по 46,36% ПтЦС-200 и портландцемента для горячих скважин; 4,05% поливинилхлорида и 3,23% карбоната, имеет приемлемую проницаемость 94,4 мД при высоком пределе прочности при сжатии (252,5 кгс/см ).

; Состав 4 с содержанием в растворе по 26,09% ШПЦС-200 и портландцемента; 11,39% поливинилхлорида; 9,11% карбоната кальция И 27,32% Воды, или в сухой смеси: по 35,9% ШПЦС-200 и портландцемента для горячих скважин; 15,67% полнвинилхлорида и 12,53% карбоната, имеет проницаемость 189,7 мД, а предел прочности при сжатии (60 кгс/см 2) достаточно высокий.

Также пригоден по прочности (40 кгс/см) болеепроницаемый состав 5, содержащий в растворе по 25,65% обоих цементов; 12,13% поливинилхлорида и 9,7% карбоната кальция при 26,87% воды; а в сухой смеси - по 35,08% Ш11ЦС-200 и портландцемента для горячих скважин; 16,58% поливинилхлорида и

13,26% карбоната. Проницаемость консйтшдкрованной массы этого состава составляет 831,5 мД, что требуется для решения поставленной задачи по предлагаемому способу в ряде конкретных случаев.

Дальнейшее увеличение содержания в составе поливинилхлорида и карбоната неприемлемо: образцы имеют низкую прочность, неадекватную добавкам.

Плотности растворов составов 3-5 изменяйтся от 2,07 до 1,83 г/см , а объемньш плотности полученного камня - от 1,42 до 1,15 г/см.

В приведенных прнмерах добавка карбоната уменьшает потерю прочности полученных проницаемых масс. Характерным для измене.-. ния водных сред после термообработки образцов является получение почти нейтральных рП (6,45 - 7,55, а в основном - около 7,05). Это свидетельствует об активной нейтрализации выделяюшейся при разложении поливинилхлорида соляной кислоты карбонатными добавками или составляющими цементных смесей. Избыточное содержание поливинилхлорида, кроме фиксированных показателей снижения прочности составов, визуально отмечается по потемнению их окраски после термообработки, появлению на поверхности маслянистых пятен, хотя среды в исходном состоянии не содержат посторонних углеводородов. Эта органическая составляющая, полученная разложением поливинилхлорида, растворяется не только в водной, но и в углеводородной средах, что также благоприятствует использованию составов но предлагаемому способу.

/ . Г-4

S X « у а 5

S

о.

1. Состав для крепления коллектора и/ или заполнения кяркаса фильтра в скважине, содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, отличающийс я тем, что, с целью снижения проницаемости при температуре ниже 100° С и восстановления проницаемости при воздействии на nnzci термическими методами, он содержит в качестве добавки дисперсный поливинилхлорид при следующем соотнощении компонентов, мае. % : Портландцемент для горячих скважин56,8-67,6 Дисперсный поливинилхлорид 2,9-13,4 ВодаОстальное .2. Состав для крепления коллектора и / или заполнения каркасл фильтра в скважине, содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, отличающнйс я тем, что, с целью снижения проницаемости при температуре ниже100° С и восстановления проницаемости при воздействии на ппаст: термическими методами, он содержит в качестве добавки дисперсный поливинилхлорид и карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мае. % : Портландцемент для горячих скважин50,0-69,0 Дисперсный поливинилхлорид ,8 Карбонат кальция0,4-10,3 ВодаОстальное 3. Состав для крепления коллектора и / или заполнения каркаса фильтра в скважине, содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, отличающийс я тем, что, с целью снижения проницаемости при температуре ниже 00°С и восстаиовления проницаемости при воздействии на пласт термическими методами, он содержит в качестве добавки дисперсный поливииняхлорид и i щлакопесчаную цементную смесь (ШПЦС-200) (Л при следующем соотнощении компонентов,мас.%. Портландцемент для горячих скважин22,9-35,5 ШПЦС-20022,9-35,5 Дисперсный поливинилхлорид 3,1-22,9 ВодаОстальиое 4. Состав для крепления коллектора и / или заполнения каркаса фильтра в скважиие, to содержащий портландцемент для горячих скважин, добавку и воду, отличающийо с я тем, что, с целью снижения протщаемос4 ти при температуре ниже 100 С и восстанов ления проницаемости при воздействии ялшасг термическими методами, он содержит в качестве добавки дисперсный поливинилхлорнд, щлакопесчаную цементную смесь (ШПЦС-200),; карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, м&с. % . Портландцемент для горячих скважин25,7-ЗЗД) Дисперсный поливинилхлорид 2,9-12,1 иШЦС-20025,7-33,0 Карбонат кальция23- 9,7 ВодаОстальное