Состав для изоляции зон поглощения в скважинах Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к горной, а точнее к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано в бурении скважин для изоляции зон поглощения.

Известен тампонирующий состав, содержащий смолисто-масляные вещества, сульфокислоту и серную кислоту. Указанный состав по своим свойствам близок к истинным растворам, поэтому легко прокачивается в низкопроницаемые пласты. В условиях высоких температур (100°С и выше) через определенное время (около 5 час) после нагревания происходит образование твердого продукта (1).

Недостатком является большой расход используемого в качестве катализатора концентрированной серной кислоты,необходимость высокой температуры и длительная продолжительность образования твердого продукта и использование этого состава в низкопроницаемых пластах, что создает невозможность использования этого состава для изоляции зон интенсивного и катастрофического поглощения жидкости, а также

зон поглощения в скважинах с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) вследствие низкой плотности. Известен состав для получения гелевых систем на основе гидролизатов полиакрилонитрила с использованием персульфата калия (2).

Недостатком этого состава является низкий закупоривающий эффект тампонирующего материала, невозможность использования его в скважинах с АВПД вследствие низкой плотности и невозможность регулирования консистенцией получаемого материала.

Известен состав, включающий буровой раствор, гидролизованный полиакрилонит- рил и добавку (3) - прототип.

Недостатком этого состава являются: а) скоротечное образование закупоривающего материала, что создает возможность аварийной ситуации в . процессе технологической операции; б) отсутствие возможности получения пасты с регулируемыми физико-химическими свойствами и временем загустевания.

ч| 00 Ю

О

О CJ

Цель изобретения - повышение консистенции состава в интервале температур 50-200°С при различных аномальных давлениях. Поставленная цель достигается образованием под воздействием температуры пласта в зоне поглощения вязко-упругой смеси, состоящей из бурового глинистого раствора на водной основе, используемого при проводке скважины и в качестве гидро- лизата полиакрилонитрила 10%-ный водный раствор неполно омыленного ПАНа в щелочном растворе гидроксида натрия, а в качестве добавки - персульфата калия, или натрия, или аммония, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: глинистый буровой раствор на водной основе49-51 10%-ный водный раствор неполно омыленного полиакрилонитрила в растворе гидроксида натрия 48,2-49,8 персульфат аммония, или натрия, или калия 0,8-1,2 Процесс получения смеси с заданным временем загустевания и регулируемыми консистенцией и физико-химическими свойствами управляется температурой и концентрацией персульфатов.

Преимуществами заявляемого решения перед известными являются:

а)все компоненты смеси перемешиваются на поверхности (на устье скважины), при этом в течение длительного времени не происходит загущение смеси. Это исключает создание аварийных ситуаций с агрегатами;

б) смесь легко прокачивается и доставляется в зону поглощения при этом исключается загущение смеси при движении в колонне труб;

в) прй достижении зоны поглощения под воздействием температуры пласта образуется вязко-упругая резиноподобная масса. В ходе протекания реакции под воздействием температуры пласта образуется резиноподобная масса, увеличивается в объеме, что является дополнительным фактором плотного закрытия поровых каналов и трещин зоны поглощения;

г) процесс тампонирования зоны поглощения можно производить как через голый конец бурильных труб, так и в условиях компоновки низа бурильной колонны с долотом, т.е. через насадки породоразрушаю- щего инструмента;

д) представляется возможность создания тампонирующей смеси с заданным временем загустевания и регулируемыми физико-химическими свойствами для конкретных условий проведения работ по борьбе с поглощениями жидкости;

е) источником нагревания смеси является температура недр (пласта).

Для ускоренного получения вязко-упругой смеси необходимо создание температуры в широком диапазоне, 50°С и выше (до 200°С). Нижний предел температуры (50°С) ограничен тем, что образование вязко-упругой смеси заданной консистенции происходит как при этой температуре, так и при наличии температуры до 200°С. Верхний предел температуры (200°С) обусловлен термостойкостью гидролизата полиакрилонитрила. При этом источником нагревания смеси используется температура недр земли (пласта). Использование в качестве одного из компонентов вязко-упругой смеси бурового раствора, применяемого при бурении скважины в зоне поглощения, дает возможность получить смесь с необходимой плотностью, что является залогом безопасного проведения работ по ликвидации поглощений при различных аномальных

пластовых давлениях.

Таким образом, заявляемый состав соответствует критерию новизна.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области, позволило выявить признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия.

Изобретение осуществляется следующим образом.

П р и м е р 1. Готовят смесь, содержащую (мас.%):

буровой раствор51

гидролизат полиакрилонитрила48,2 персульфат аммония, или калия, или натрия 0,8

Смесь готовят в следующей последовательности. Буровой раствор с плотностью 2,00 г/см перемешивают с гидролизатом полиакрилонитрила в соотношении 1: в течение 10-15 минут, затем добавляют окислитель-персульфат калия, или натрия, или аммония. Реакционную смесь перемешивают в течение 15 минут до полного растворения окислителя. Параллельно с этими операциями производится подогрев указанного состава и при достижении температуры смеси 50°С и выше (до 200°С) смесь приобретает вязко-упругие свойства и превращается в гелесбразную упругую нетекучую массу. Плотность полученной массы 1,53 г/см , При необходимости, плотность

смеси можно увеличить добавлением утяжелителя.

Технологические показатели состава для изоляции зон поглощения в зависимости от содержания компонентов и температуры приведены в таблице 1.

В условиях буровой 1 м3 указанного состава приготавливается следующим образом: в 0,5 м бурового раствора, используемого для проводки скважины, добавляется 0,5 м3 10%-ного водного раствора неполно смыленного полиакрило- нитрила и перемешивается в течение 10-15 минут, после чего в смесь добавляется 10 кг персульфата калия, или натрия, или аммония и перемешивается в течение 15- 20 минут. При этом получается легко прокачиваемая смесь, плотность которой зависит от плотности исходного бурового раствора. При необходимости плотность получаемой смеси корректируется до требуемых величин. Полученная реакционная смесь закачивается в зону поглощения, где под

й

воздействием температуры пласта смесь приобретает вязко-упругие свойства и превращается в нетекучую упругую, резинопо- добную массу.

5Экономический эффект от реализации предлагаемого изобретения будет получен за счет снижения затрат времени и материалов на ликвидацию катастрофического поглощения.

10Консистенция смеси определялась на установке КЦ-3 при давлении 50 МПа. Под временем загустевания смеси подразумевается время достижения консистенции смеси, равной 35-40 Пз, при которой она

15 приобретает такое состояние, которое не перекачивается цементировочным агрегатом. При дальнейшем увеличении времени под действием температуры смесь приобретает еще большую консистенцию и стано- 20 вится вязко-упругой резиноподобной массой с последующим увеличением в объеме 2-3 раза, которая плотно закрывает по- ровые каналы и трещины зоны поглощения.

Состав получают путем смешения его ингредиентов на устье скважины. При попадании состава в зону с температурой от 50 до 200°С образуется вязко-упругая резино- подобная масса, увеличивающаяся в объеме в ходе протекания реакции между ингредиентами состава. В качестве ингредиентов используют, мас.%: глинистый буровой раствор на водной основе 49-51; 10%-ный водный раствор неполноомылен- ного полиакрилонитрила в растворе гидро- ксида натрия 48,2-49,8, персульфат щелочного металла или аммония 0,8-1,2. Табл. ел

Формула изобретения

Состав для изоляции зон поглощения в скважинах, включающий глинистый буровой раствор на водной основе, гидролизат полиакрилонитрила и добавку, отличающийся тем, что с целью повышения консистенции состава в интервале температур 50-200°С, он в качестве гидролизата полиакрилонитрила содержит 10%-ный водный раствор неполноомыленного полиакрилонитрила и растворе гидроксида натрия, а в

качестве добавки - персульфат щелочного металла или аммония при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: глинистый буровой раствор на водной основе49-51 10%-ный водный раствор неполноомыленного полиакрилонитрила в растворе гидроксида натрия 48,2-49,8; персульфат щелочного металла или аммония 0,8-1,2