Тампонажный раствор для изоляции водонасыщенных пластов Советский патент 1980 года по МПК E21B33/13 E21B33/138 

1

Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при бурении нефтяных н газовых скважин для селективной изоляции водопроявляющих и поглощающих пластов.

Известен тампонажный состав для.изоляции водонасыщенных пластов на полимерной основе I.

Недостатком известного состава является заполнение перового пространства без образования прочных химических связей с породой пласта, что снижает надежность и эффективность применення этого состава.

Известен тампонажный раствор для изоляции водонасыщенных пластов, включающий кремнийорганические соединения: силоксан и силан 2.

Недостатком укзанного раствора явлЖется низкая изолирующая способность в карбонатных породах, тал как выделяющаяся при гидролизе кислота приводит к снижению механических свойств породы.

Целью изобретения является повышение изолирующих свойств в карбонатных породах за счет сохранения механических свойств породы.

Достигается поставлениая цель тем, что в качестве силоксана используют i W-ди.гидроксиполидиорганосилоксан со степенью поликонденсации 8-50, а в качестве силана - органотриацетоксисилан, причем ком5 поненты взяты при следующих количественных соотношениях, вес. %: i, W-дигндроксиполидиорганосилоксан59,0-98,3

Органотриацетоксисилан 1,7-41,0.

10 Использование в качестве одного иЗ исходных реагентов олнгомера с различной степенью поликонденсацнн позволяет за счет увеличения числа атомов между функциональными группами практически полностью исключить образование циклических продуктов, не участвующих в образовании единой сшитой структуры. Этому же способствует отсутствие в системе хлористого водорода, активно вызывающего циклизацию, так как при гидролизе предлагаемого тампо2Q иажного раствора выделяется в небольшом количестве слабая уксусная кислота, в присутствии которой циклические продукты практически не образуются. В общем виде схему реакции и химическое строение получаемого тамионажного материала можно представить так:

RSLRi

HOf sL-Ol- sl-OH -CH,COO- st-OCOCHj-(, rooH

,

OCOCH

R.

Ri

ft. R-I «

- tV-Ol sL LO-SI ,

R. 0.

sit

где R, Ri, Rg - метил, этил, фенил, винил и другие алкильные и арильные радикалы.

Степень поликонденсации (п) олигомера варьируется в пределах 8-50. а, W-дигидроксиполидиорганоксилоксан вы различной степени поликонденсации являются товарным продуктом, выпускающимся крупнотоннажно в нашей стране и за рубежом.

Олигомеры представляют собой бесцветные, прозрачные, без запаха, в отличие от хлорсиланов, aбcJЛЮтнo не дымящие на воздухе маловязкие жидкости. Их вязкость (г) зависит от молекулярного веса и колеблется от 20-30 сП (при п 8-10) до 500-510 сП (при п 50-55), плотность dio 0,94-1,20.

В качестве сшивающих агентов предлагается использовать органотриацетоксисиланы общей формулы RSi (ОСОСН)з, где R-алкил или арил, которые добавляют к олигомерам в мольном соотнощении 1: : (0,5-1,5), по объему количество добавляемого органотриацетоксисилана составляет 1/3-1/30 часть от смеси.

Реакционная смесь представляет собой маловязкую, прозрачную, в отличие от ранее предложенных хлор- и органохлорсиланов, не гидролизующуюся на воздухе жидкость. Это делает работу с предлагаемым тампонажным раствором абсолютно безопасной. Выделяющаяся при гидролизе слабая уксусная кислота не способна вызвать активную коррозию контактирующих с ней поверхностей.

Предлагаемым тампонажным раствором насыщают обводненные продуктивные пласты и зоны поглощения промывочных жидкостей на водной основе, где под действием воды происходит гидролиз ацетатных групп в органотриацетоксисил.ане и дальнейшее взаимодействие гидроксильпых групп обоих компонентов (поликонденсация) с образованием полимера сшитой структуры. Выделяющаяся в небольшом количестве при гидролизе органотриацетоксисилана уксусная кислота является катализатором процесса поликонденсации. В зависимости от температуры (20-120°С) и содержания воды в пласте отверждение композиции протекает в течение 3-40 ч. Повышение температуры и содержания воды в пласте увеличивает скорость реакции сшивки. Во времени происходит еще большее упрочнение тампонажного материала вследствие углубления процесса поликонденсации во внутренних слоях полимера и образования химических связей между полимером и породой б ск от 5-10 до 30 кг/см2. Давление до 300-400 кг/см 2 практически не влияет на процесс поликонденсации. Тампонажный материал на основе олигомеров и органотриацетоксисиланов представляет собой полимер трехмерной структуры, не плавкий, не растворимый в органических растворителях и нефти, упругий и поддающийся Ьбратимым деформациям при релаксационных процессах в призабойной зоне пласта, обладает высокой адгезией к породам как силикатного, так и карбонатного состава, отличается высокими гидрофобными свойствами.

Тампонажный материал имеет предел прочности при растяжении 15-40 кг/см , относительное удлинение при разрыве 150- 500%, угол смачивания водой 100-130°. Исходные реагенты абсолютно инертны к оборудованию и безопасны в обращении, не замерзают при температуре минус 60°С, что позволит широко применять их даже в условиях Крайнего Севера.

Тампонажный раствор готовят обычным смешением указанных ингредиентов, взятых в определенных соотношениях.

Анализ примеров используемых пар олигомер-органотриацетоксисилан с различными радикалами, степенью полимеризации и их соотношением в тампонажном растворе позволяет выделить следующие соотношения компонентов, вес. /о:

о( W-дигидроксиполидиметилсилоксан64,9-97,2

Метилтриацетоксисилан 2,8-35,1 о( W-дигидроксиполидиметилсилоксан63,5-97,0

Этилтриацетоксисилан3,0-36,5

о( W-дигидроксиполидиметилсилоксан59,0-96,4

Фенилтриацетоксисилан 3,6-41,0 с( W-дигидроксиполивинилметилсилоксан68,1-97,6

Метилтриацетоксисилан 2,4-31,9 о( W-дигидроксиполивинилметилсилоксан66,8-97,4

Этилтриацетоксисилан2,6-33,2

d, W-дигидроксиполивинилметилсилоксан62,6-96,7

Фенилтриацетоксисилан 3,3-37,4 d, W-дигидроксиполидиэтилсилоксан71,7-97,9

Метилтриацетоксисилан 2,1-28,3 d, W-дигидроксиполидиэтилсилоксан70,4-97,8

Этилтриацетоксисилан2,2-29,6

01, W-дигидроксиполидиэтилсилоксан66,4-97,3

Фенилтриацетоксисилан 2,7-33,6 о( W-дигидроксиполиметилфенилсилоксан77,1-98,3

Метилтриацетоксисилан 1,7-22,9

d, Ш-дигилроксиполиметилфенилсилоксан75,9-98,3

Этилтриацетоксисилан1,7-24,1

G( W-дигидроксиполиметилфенилсилоксан72,3-98,0

Фенилтриацетоксисилан 2,0-27,7. Таким образом, для всех используемых олигомеров и органотриацетоксисиланов в там иона жном растворе предельным будет следующее соотношение, вес. %:. с( W-дигидроксиполидиорганосилоксан59,0-98,3

Органотриацетоксисилан 1,7-41,0 Изоляция водопроявляющих или поглощающих пластов предлагаемым тампонажным раствором может осуществляться путем закачки его в скважину и ожидания его отверждения, т. е. обычным способом.

Все указанные особенности тампонажного раствора и получаемого из него тампонажного материала делают их более удобными в работе и эксплуатации по сравнению с известными и открывают широкие перспективы применения в практике в качестве новой более технологичной, эффективной, экономичной гидрофобизярующей системы для селективной изоляции притока пластовых вод нефтяных и газовых скважин, а также изоляции зон поглощения.

Использование данного тампонажного раствора позволяет обеспечить безопасность

условий труда и способствует ликвидации коррозионной активности путем исключения хлорсодержащих соединений и улучшения механических свойств тампонажного материала.

Формула изобретения

Тампонажный раствор для изоляции водонасыщенных пластов, включающий кремнийорганические соединения: силоксан и силан, отличающийся тем, что, с целью по0вышения изолирующих свойств в карбонатных породах за счет сохранения механических свойств породы, в качестве силоксана используют 1, W-дигидроксиполидиорганосилоксан со степенью поликонденсации 8- 50, а в качестве силана - органотриацетоксисилан, причем компоненты взяты при следующих количественных соотношениях, вес. %;

оС W-дигидроксигюлидиорганосилоксан59,0-98,3

0

Органотриацетоксисилан 1,7-41,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

S № 355337, кл. Е 21 В 33/38, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2166996/22-03, 1975 (прототип).