Способ разобщения пластов в скважине и вязкоупругий состав Советский патент 1987 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к креплению скважин, а именно к процессу цементирования обсадных колонн и установ- ке цементных мостов.

Цель изобретения - получение герметичной крепи, предотвращающей флщи доперетоки в зацементированном эа- трубном,пространстве, и обеспечение термодинамической устойчивости вязко упругого состава.

На фиг. 1 приведен пример использования нетвердеющего состава для герметизации определенных .участков при установке цементного моста , на фиг. 2 - то же, при цементировании затрубного пространства (а - нетвердеющий состав, б - непроницаемые пласты; в - флюидосодержащие пласты; г - цементный камень д - промывочная жидкость); на фиг. 3 - схема рабочей камеры экспериментальной установки, на которой испытывают предлагаемый способ разобщения пластов.

Камера содержит цилиндрический корпус 1, крышку 2, входной 3 и выходной 4 патрубки, 5 и 6 - краны, втулку 7, иммитирующую обсадную колонну, порции тампонажного раствора-камня 8 и 9, пленка глинистого раствора 10, ВУС 11, дно 12.

Пример. В процессе закачки цементного раствора в скважину (как при цементировании обсадных колонн, так и при установке цементных мостов между отдельными порциями цемента закачивают порцию вязкоупругой жидкости (табл. 1 п.2), причем этот состав оказывается внутри столба цементного раствора и место его расположения выбирается так, чтобы он оказался 40 тав на основе водных растворов соли

трехвалентного хрома и полиакрилами- да, смешанных в соотношениях 1:5-30.

В табл. 1 приведены термодинамически устойчивые вязкоупругие соста вы и их свойства.

Так, для получения состава 1 смешали 1000 мл Дзержинского ПАА с условной вязкостью 220 с по СПВ-5 и

против непроницаемого пласта, разделяющего разнонапорные на участке с центрированной колонной. При установке цементного моста часть состава располагается внутри моста, а часть - 45 под ним (фиг. 1). Последнее также предотвращает гравитационное перемещение цементного раствора с заданного интервала. После затвердевания

цементного раствора, в случае образо-50 Смесь перемешали на ме5 ;анической вания флюидопроводящих каналов и перепада давлений, состав деформируется и самоуплотняется, предотвращая флюидоперетоки. В случае образования каналов,Например,между тампонажным кам-55 и был оставлен на хранение в гер- нем и стенками обсадных труб или стенка- метично закрытом эксикаторе. Через ми обсадных труб и стенками скважины, давление флюидов в которых не может быть больше пластоврго, возникает

20 мл 10%-ного растворе. Cr(SO)

мешалке с турбинкой, в результате чего ее объем за счет 1 азирования увеличился на 50 мл. Через 5 мин раствор приобрел вязкоупругие свойст4, 8, 12 и 16 мес. опр€;деляли водо- отделение. Для получения состава 6 этот состав газировали С1шьнее, увеперепад давлений, напраншенный от состава в канал. Под действием этого перепада давлений состав расширяется в канал и за счет своих вязкоупругих сил кольматирует его, предотвращая флюидоперетоки.

Лабораторные испытания способа проводят на приборе, схема рабочей камеры которого изображена на фиг.З, На внутренние поверхности корпуса и дна камеры наносят пленку необработанного глинистого раствора. Затем в камеру между двумя порциями раствора портландцемента помещают вязкоупругий

состав. В одних случаях его предварительно газируют, в других нет. Массы вязкоупругих составов, как и порций цементного раствора, во всех случаях берут одинаковыми. Затвердение

цементного раствора происходит в течение 24 ч при давлении 4 кг/см без подпитки водой. Затем давление сбрасывают и определяют герметичность системы. Для этого через нее продавливают воду. В случае, когда нетвердеющий состав не аэрирован, система оказывается негерметичной из-за образовавшихся в глинистой пленке трещин и неспособности состава закупорить

их. Вода проникает по трещинам по всей длине камеры при давлении О - О,1 кг/см. Когда же аэрируют нетвердеющий состав, вода проникает через систему при давлениях, превышающих

4 кг/см, несмотря на аналогичные

трещинообразования в глинистой пленке. В качестве нетвердеющего тампонажного материала используют термодинамически устойчивьй вязкоупругий сострехвалентного хрома и полиакрилами- да, смешанных в соотношениях 1:5-30.

В табл. 1 приведены термодинамически устойчивые вязкоупругие составы и их свойства.

Так, для получения состава 1 смешали 1000 мл Дзержинского ПАА с условной вязкостью 220 с по СПВ-5 и

Смесь перемешали на ме5 ;анической и был оставлен на хранение в г метично закрытом эксикаторе. Чере

20 мл 10%-ного растворе. Cr(SO)

Смесь перемешали на ме5 ;анической и был оставлен на хранение в гер- метично закрытом эксикаторе. Через

мешалке с турбинкой, в результате чего ее объем за счет 1 азирования увеличился на 50 мл. Через 5 мин раствор приобрел вязкоупругие свойстСмесь перемешали на ме5 ;анической и был оставлен на хранение в гер- метично закрытом эксикаторе. Через

4, 8, 12 и 16 мес. опр€;деляли водо- отделение. Для получения состава 6 этот состав газировали С1шьнее, увеличивая интенсивность перемешивания. Для получения состава 7 взяты 1000м 0,82%-ного японского полиакриламида СПД-20 и смешаны с 15 мл 20%-ного раствора сернокислого хрома,

Результаты приведены в табл. 1 и свидетельствуют,что предлагаемая рецептура ВУС обладает очень малым водоотделе- нием в течение длительного времени и отсутствием синерезиса и, следова- тельно, термодинамически стабильна. Температурный интервал применения состава 0-100 С. Нижний предел обусловлен температурой замерзания состава, верхний - температурой, при ко торой происходит снижение упругих свойств состава приблизительно в два раза по сравнению с их значениями при 20°С. Об упругих свойствах можно судить по величине нормальных напряжений ,, представленных в табл (номера составов и содержание ингредиентов соответствует табл, 1).

Проведены опыты по изучению гер- метичности системы, включающей сжатьщ аэрированный ВУС, помещенный в замкнутую полость. Последняя соединена с каналами.

Результаты исследований изолирую- щей способности различных термодинамически устойчивых вязкоупругих составов (согласно табл. 1) приведены в табл. 3.

Согласно приведенным примерам (табл. 3) положительный эффект возрастает при увеличении газосодержания в составе от 5 до 30 об.%. Учитывая, что предлагаемый способ наиболее целесообразно применять в скважинах глубиной до 2000 м, для обеспечения в скважине указанного газоосдержания на поверхности состав необходимо газировать со степенью газирования от 10 до 60.

Из данных табл. 1-3 следует, что известный состав в предлагаемом способе использовать нельзя, так как он термодинамически неустойчив и через несколько часов после цементиро- вания саморазрушается (табл. 1) и. не может препятствовать флюидопере- току (табл. 31, а его структурно-механические характеристики недостаточны даже для того, чтобы препятство- 55 жит от 5 до 30 мае.ч. полиакриламида.

вать всплытию .. Ь- , ci-jo, не говоря уже о сдерживании перепадов давлений, поскольку минимальная разрывная прочность ВУСов, при которой не происходит всплытие пузырьков газа диаметром до 10 мм, составляет около 0,8 кПа.

Пример приготовления ВУС. В 1 м технической воды растворяют ПАА в количестве 300 кг до получения раствора с условной вязкостью по СПВ-5 180-200 с. В раствор вводят азотнокислый хром в виде 20%-ного раств.рра в объеме 5 л и перемешиваю Производят закачку состава в скважину после первой порции цементного раствора с одновременной аэрацией.

Формула изобретени

1. Способ разобщения пластов в скважине, включающий последовательную закачку твердеющего тампонажно- го материала с нетвердеющим, отличающийся тем, что, с целью получения герметичной крепи, предотвращающей флюидоперетоки в зацементированном затрубном пространстве, нетвердеющий тампонажный материал располагают против непроницаемых пластов, причем в качестве нетвердеющего материала используют термодинамически устойчивый вязкоуп- ругий состав.

2.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что термодинамически устойчивый вязкоупругий состав аэрируют со степенью аэрирования 20-60.

3.Вязкоупругий состав, вклю 1аю- щий полиакриламид, гелеобразователь и воду, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его термодинамической устойчивости, в качестве гелеобразователя используют соль трехвалентного хрома при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Полиакриламид 0,8-10,0 Соль трехвалентного хрома Вода

4.Состав по п. 3,

0,03-1,0 Остальное отличающийся тем, что на 1 мае.ч. соли трехвалентного хрома он содер20100

3,2 2,11,8 1,6 2,43,2 1,2 3,2 3,5

t,6 1,1 0,9 0,8 -0,61,6 0,6 1,3 1,7

Таблица 1

Таблица 3

известный состав, содержащий, мас.%г ПАА 2,6J (NH)iCrj,,4; Ыа,,4; барит 5,2; 0,1; и вода 91,3.

известный состав, содержащий, мас.%: ПАА 5,0.; 0,-8; Na,,S 1,2; барит 12,9; HCI 0,i; вода 80.

Изобретение относится к области крепления скважин и предназначено для прУцесса цементирования обсадных колонн и для установки цементных мостов. Цель изобретения - получение герметичной крепи, предотвращающей флюидоперетоки в зацементированном затрубном пространстве. Способ включает, последовательную закачку твердеющего тампонажного материала с нетвердеющим. Нетвердеющий материал располагают против непроницаемых пластов. В качестве нетвердеющего материала используют термодинамически устойчивый вязкоупругий состав. Его аэрируют со степенью аэрирования 20-60. Вязкоупругий состав выполнен на основе водных растворов соли трехвалентного хрома (СТХ) и полиакрила- мида, смешанных в соотношениях 1:5- 30. Соотношение ингредиентов з составе следукицее, мас.%: полиакриламид 0,8-10,0; СТХ О,03-1,о; вода - остальное. Использование в качестве гелеобразователя СТХ обеспечивает термодинамическую устойчивость состава. При установке цементного моста часть состава располагается внутри моста, а часть - под ним. Это предотвращает гравитационное перемещение цементного раствора с заданного интервала. В случае образования флюи- допроводящих каналов и перепада давлений состав деформируется и самоуплотняется, предотвращая флюидоперетоки. 2 с. и 2 з.п. фт-лы, 3 ил, 3 табл. (О СЛ г СО со О5

Фиг. 1

Фиг. 2

фиг.З