герметизирующая композиция, включающая сшиваемый материал и пониженное количество цемента, для проницаемой зоны скважины

Формула изобретения

1. Герметизирующая композиция для технического обслуживания ствола скважины, включающая: сшиваемый материал, отвердитель, добавку, препятствующую водопоглощению, воду и цемент:

где добавка, препятствующая водопоглощению, состоит из:

полимерной добавки, препятствующей водопоглощению, в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 3% по массе герметизирующей композиции, материала в форме частиц в диапазоне от более 55% до примерно 70% по массе герметизирующей композиции или их комбинации; и где герметизирующая композиция содержит цемент в диапазоне от примерно 0% до примерно 50% по массе герметизирующей композиции и имеет время гелеобразования в диапазоне от примерно 4 до примерно 12 ч.

2. Герметизирующая композиция по п.1, в которой сшиваемый материал включает воднорастворимый сополимер некислого этилен-ненасыщенного полярного мономера и сополимеризуемого этилен-ненасыщенного сложного эфира; воднорастворимый терполимер или тетрополимер этилен-ненасыщенного полярного мономера, этилен-ненасыщенного сложного эфира и мономера, выбранного из акриламид-2-метилпропан сульфоновой кислоты, N-винилпирролидона или обоих, или их комбинации, и в котором отвердитель включает полиалкиленимин, полифункциональный алифатический амин, арилалкиламин, гетероарилалкиламин или их комбинации.

3. Герметизирующая композиция по п.1, в которой сшиваемый материал включает воднорастворимый гидрокси-ненасыщенный карбонильный мономер, воднорастворимый винильный мономер или их комбинации, и в котором отвердитель включает азо-соединение, свободнорадикальный инициатор, мультифункциональный винильный мономер или их комбинации.

4. Герметизирующая композиция по п.1, в которой сшиваемый материал включает 2-гидроксиэтилакрилатный мономер и отвердитель включает азо-соединение.

5. Герметизирующая композиция по п.1, в которой сшиваемый материал включает сополимер акриламида и трет-бутилакрилата и отвердитель включает полиэтиленимин.

6. Герметизирующая композиция по п.2, в которой количество сшиваемого материала, присутствующего в герметизирующей композиции, находится в диапазоне от примерно 1% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции и количество отвердителя находится в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции.

7. Герметизирующая композиция по п.4, в которой количество сшиваемого материала, присутствующего в герметизирующей композиции, находится в диапазоне от примерно 1% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции и количество отвердителя может находиться в диапазоне от примерно 0,05% до примерно 2% по массе герметизирующей композиции.

8. Герметизирующая композиция по п.1, в которой количестве воды, присутствующей в герметизирующей композиции, находится в диапазоне от примерно 25% до примерно 75% по массе герметизирующей композиции.

9. Герметизирующая композиция по п.1, в которой добавка, препятствующая водопоглощению, включает полимерную добавку 0,4-3% по массе герметизирующей композиции, материал в форме частиц 56-66% или их комбинации.

10. Герметизирующая композиция по п.1, в которой добавка, препятствующая водопоглощению, включает природные полисахариды, производные полисахаридов, галактоманнановые камеди, гуаровую смолу, производные гуаровой смолы, биополимеры, модифицированную целлюлозу, сополимер акриламид-2-метилпропансульфоната и N,N-диметилакриламида, и материал в форме частиц, включающий кварцевую муку, микрокремнезем, силикат натрия, сверхчистый песок, оксиды железа, оксиды марганца, барит, карбонат кальция, измельченную скорлупу орехов, измельченную древесину, измельченные стержни кукурузных початков, слюду, керамику, измельченные покрышки, измельченное стекло, измельченный буровой шлам или их комбинации.

11. Герметизирующая композиция по п.1, которая включает цемент, где добавка, препятствующая водопоглощению, включает сополимер акриламид-2-метилпропансульфоната и N,N-диметилакриламида и материал в форме частиц, включающий кварцевую муку, микрокремнезем, силикат натрия, сверхчистый песок, оксиды железа, оксиды марганца, барит, карбонат кальция, измельченную скорлупу орехов, измельченную древесину, измельченные стержни кукурузных початков, слюду, керамику, измельченные покрышки, измельченное стекло, измельченный буровой шлам или их комбинации.

12. Герметизирующая композиция по п.1, которая дополнительно включает стабилизатор неустойчивых глин для ингибирования повреждения подземного пласта, через который проходит ствол скважины.

13. Герметизирующая композиция по п.1, которая включает формиатное соединение для уменьшения времени гелеобразования сшиваемого материала.

14. Герметизирующая композиция по п.13, в которой формиатное соединение включает формиат аммония, формиат лития, формиат натрия, формиат калия, формиат рубидия, формиат цезия, формиат франция или их комбинации.

15. Герметизирующая композиция по п.1, которая дополнительно включает замедлитель гелеобразования, включающий химическое соединение, которое способно ацетилировать органический амин при гидролизе, термическом разложении или их комбинации с получением одной или нескольких кислот в указанной композиции.

16. Герметизирующая композиция по п.1, в которой замедлитель гелеобразования включает по крайней мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из ангидридов, сложных эфиров, амидов и полиамидов, имидов, поликислот и их солей.

17. Герметизирующая композиция по п.1, которая дополнительно включает латекс, содержащий стирол/бутадиен сополимер, суспендированный в воде.

18. Способ получения герметизирующей композиции, включающий:

(а) комбинирование сшиваемого материала, отвердителя, добавки, препятствующей водопоглощению, и воды, где добавка, препятствующая водопоглощению, включает полимерную добавку, препятствующую водопоглощению, в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 3% по массе герметизирующей композиции и материал в форме частиц в диапазоне от более 55% до примерно 70% по массе герметизирующей композиции; и

(б) контролирование количества цемента в герметизирующей композиции таким образом, чтобы герметизирующая композиция имела время гелеобразования от 4 до 12 ч при воздействии температуры окружающей среды в стволе скважины.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к изолированию подземных пластов и, более конкретно, к способам закупорки проницаемой зоны в стволе скважины использованием герметизирующей композиции, включающей сшиваемый материал и пониженное содержание цемента.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ПО ИЗОБРЕТЕНИЮ

Технологический способ, известный как исправительный тампонаж или ремонтное цементирование, представляет собой стандартные процедуры в нефтяной промышленности. Тампонаж большей частью проводят при использовании бурового оборудования или установки для ремонта скважин и при использовании трубопроводов с резьбой или бурильной трубы. Исправительный тампонаж наиболее часто проводят для устранения протечек в пластах скважины и для восстановления герметичности ствола скважины, повышения уровня или восстановления цементного кольца за креплением для поддержания или защиты пластов скважины, модификации динамики добычи или контура нагнетания скважины путем герметизации нежелательных эксплутационных зон или зон поглощения, или ремонта первоначально плохо выполненной работы по цементированию перед освоением скважины. Исправительный тампонаж в сочетании с колтюбингом представлял собой стандартный технологический способ восстановления для перекрывания нежелательного поступления газа или воды. Цемент способен заполнять перфорационное отверстие в обсадной колонне и прилегающей породе, неперфорированные каналы и/или неперфорированные каверны и, таким образом, цемент способен обеспечить блокировку поступления у ствола скважины. Поступление из выбранных зон затем может быть восстановлено путем реперфорации указанных зон. К сожалению, цемент имеет ограничения, поскольку он не проникает в пористую породу. Из-за циклических изменений давления горных пород и температуры в ходе последовательных стадий добычи и остановки скважины часто развиваются микроскопические каналы вдоль поверхности раздела цемента и пористой породы.

Полимерные гели также используются для перекрывания нежелательного поступления газа или воды и могут вводиться путем закачивания, или могут селективно вводиться при использовании колтюбинга. Основное отличие от исправительного тампонажа состоит в том, что полимерные гели обеспечивают глубокую блокировку путем проникновения в пористую среду и сшивания in situ. In situ характеристики указанных гелей могут изменяться от текучих гелей до «звенящих» гелей (ringing gels) путем регулирования концентрации полимера, молекулярной массы полимера и/или типа отвердителя. Ограничение применения гелей состоит в том, что они могут не обладать механическими характеристиками, достаточными для обеспечения сопротивления потоку в отсутствии пористой среды, например, в таких областях, как пустоты и неперфорированные каверны (полости, пустоты).

Логическим решением для ограничений, указанных выше, является комбинация полимерных гелей с цементным тампонажем для эффективной блокировки поступления через пористую среду, перфорационные отверстия в обсадной колонне, пустоты и/или неперфорированные каверны. Указанную комбинацию обычно проводят последовательно: сначала в пласт помещают полимерный гель и обработку завершают конечной порцией цемента для тампонажа перфорационного отверстия в обсадной колонне и любых пустот и неперфорированных каверн. Недостаток последовательной комбинации обработки может состоять в том, что глубина проникновения полимера в пористую среду превышает глубину, на которую могут проникать скважинные перфораторы и, следовательно, может производиться полное закупоривание.

Другой подход комбинирования исправительного тампонажа и способа полимерного геля для перекрывания нежелательного поступления газа или воды состоит в использовании полимерного геля в качестве «воды для смешивания» для цементного раствора. Ограниченное и контролируемое протекания геля в пористую среду в ходе тампонажа делает возможной контролируемую глубину проникновения. В публикации заявки на патент США 2003/0224946 А1, включенной здесь во всей своей полноте в качестве ссылки, описаны композиции, которые могут быть использованы в указанном гель-цементном способе. Одна из композиций включает сшиваемый материал, например H₂ ZERO полимер, продаваемый Halliburton Energy Services of Duncan, Oklahoma, для улучшения прочности композиции при ее отверждении, так что она может выдерживать давления, создаваемые текучими средами в подземных пластах. Однако из-за щелочности цемента, который обычно имеет рН, превышающий 12, время гелеобразования цементной композиции при относительно высоких температурах в стволе скважины может быть неприемлемо малым. Время гелеобразования представляет собой период времени от начального смешивания компонентов в цементной композиции до момента образования геля. В указанный момент вязкость цементной композиции настолько высока, что она более не поддается перекачиванию насосом, и, таким образом, она не достигает зоны проницаемости, где предполагается ее применение. Таким образом, существует необходимость в уменьшении времени гелеобразования таких герметизирующий тампонирующих композиций, таким образом, обеспечивая, чтобы они могли должным образом доставляться в проницаемые зоны скважины для предотвращения поступления текучих сред из пласта в ствол скважины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описывается герметизирующая композиция, включающая сшиваемый материал, отвердитель, добавку, препятствующую водопоглощению, воду и цемент, присутствующий в количестве в диапазоне от примерно 0% до примерно 50% по массе от герметизирующей композиции. Дополнительно здесь описывается способ получения герметизирующей композиции, включающий комбинирование сшиваемого материала, отвердителя, добавки, препятствующей водопоглощению, воды и цемента, и контроля количества цемента в герметизирующей композиции, таким образом, чтобы герметизирующая композиция имела время гелеобразования, превышающее или равное примерно 4 часа при воздействии температуры окружающей среды в стволе скважины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему испытательной камеры из нержавеющей стали, используемой в примерах.

Фиг.2 представляет собой принципиальную схему испытательной системы, включающей камеру с фигуры 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПЕРДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Герметизирующие композиции для закупоривания проницаемых зон в стволе скважины включают по крайней мере один сшиваемый материал, по крайней мере одну добавку, препятствующую водопоглощению, воду и пониженное количество цемента по сравнению с обычной цементной композицией, содержащей те же компоненты за исключением цемента, например цементной композицией, описанной в публикации заявки на патент США 2003/0224946 А1, поданной 4 июня 2002, включенной здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. Количество цемента в герметизирующих композициях значительно уменьшают для увеличения времени гелеобразования герметизирующих композиций до превышающего или равного примерно 4 часа при воздействии на композицию температуры окружающей среды в стволе скважины. В одном из вариантов осуществления время гелеобразования находится в диапазоне от примерно 4 часов до примерно 12 часов, в качестве альтернативы, от примерно 4 до примерно 8 часов, в качестве альтернативы, от примерно 4 до примерно 6 часов. В частности, количество цемента, присутствующего в герметизирующей композиции, может находиться в диапазоне от примерно 0% до примерно 50% по массе герметизирующей композиции. Таким образом, в одном из вариантов осуществления рассматриваются герметизирующие композиции, не содержащие цемент. Время гелеобразования, как используется здесь, определяют как период времени от начального смешивания компонентов герметизирующей композиции до момента образования геля. Дополнительно, как используется здесь, гель определяют как сшиваемую полимерную сетку, набухающую в жидкой среде.

В вариантах осуществления, включающих цемент, в герметизирующих композициях может использоваться любой пригодный цемент, известный в данной области техники. Пример пригодного цемента включает гидравлический цемент, который включает кальций, алюминий, кремний, кислород и/или серу и который застывает и затвердевает путем взаимодействия с водой. Примеры гидравлического цемента включают, но не ограничиваются перечисленным, портланд-цемент, пуццолановый цемент, гипсоцемент, цемент с высоким содержанием глинозема, кремнеземистый цемент, цемент с высокой щелочностью или их комбинации. Предпочтительные гидравлические цементы представляют собой портланд-цементы типов, описанных в спецификации 10 Американского Института нефтепродуктов (API), 5 издание, 1 июля 1990, которая во всей своей полноте включена здесь в качестве ссылки. Цемент может быть, например, класса A, B, C, G или Н портланд-цемента. Другой пример пригодного цемента представляет собой сверхчистый цемент, например MICRODUR RU сверхчистый цемент, доступный от Dyckerhoff GmBH, Lengerich, Germany.

Примеры пригодных сшиваемых материалов включают, но не ограничиваются перечисленным, водорастворимый сополимер некислого этилен-ненасыщенного полярного мономера и сополимеризуемого этилен-ненасыщенного сложного эфира, терполимер или тетрополимер этилен-ненасыщенного полярного мономера, этилен-ненасыщенного сложного эфира и мономера, выбранного из акриламид-2-метилпропан сульфоновой кислоты, N-винилпирролидона или обоих, или их комбинации. Герметизирующие композиции могут также включать по крайней мере один отвердитель, который определяется здесь как материал, способный сшивать подобные сополимеры с образованием геля. Отвердитель может, например, представлять собой органический отвердитель, такой как полиалкиленимин, полифункциональный алифатический амин, арилалкиламин и гетероарилалкиламин. Количество сшиваемого материала, присутствующего в герметизирующей композиции, может находиться в диапазоне от примерно 1% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции. Количество отвердителя может находиться в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 5% по массе герметизирующих композиций. Описание таких сополимеров и отвердителей может быть найдено в патентах США № № 5836392, 6192986 и 6196317, каждый из которых включен здесь в качестве ссылки во всей своей полноте. В одном из вариантов осуществления сшиваемый материал представляет собой сополимер акриламида и третбутилакрилата, и отвердитель представляет собой полиэтиленимин. Указанные материалы представляют собой коммерчески доступные в единой H₂ZERO системе, продаваемой Halliburton Energy Services of Duncan, Oklahoma.

Дополнительные примеры пригодных сшиваемых материалов включают, но не ограничиваются перечисленным, самосшивающиеся водорастворимые гидрокси-ненасыщенные карбонильные мономеры и водорастворимые винильные мономеры. Указанные мономеры могут использоваться в комбинации с отвердителем, например пригодным инициатором, таким как азо-соединение, которое активируется температурой в диапазоне температур. Инициатор определяют как соединение, способное образовывать свободные радикалы, которые инициируют полимеризацию самосшивающихся мономеров. Дополнительно винильные мономеры могут также использоваться в комбинации с отвердителями, такими как мультифункциональные винильные мономеры. Количество сшиваемого материала, присутствующего в герметизирующей композиции, может находиться в диапазоне от примерно 1% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции. Количество отвердителя может находиться в диапазоне от примерно 0,05% до примерно 2% по массе герметизирующих композиций. Описание таких сшиваемых материалов и инициаторов может быть найдено в патентах США № № 5358051 и 5335726, каждый из которых включен здесь в качестве ссылки во всей своей полноте. В одном из вариантов осуществления сшиваемый материал представляет собой 2-гидроксиэтилакрилатный мономер, и используемые с ним инициаторы представляют собой различные азо-соединения. Указанные материалы представляют собой коммерчески доступные в единой PERMSEAL системе, продаваемой Halliburton Energy Services.

Вода, используемая в герметизирующих композициях, может представлять собой пресную или соленую воду, например ненасыщенный водный раствор соли или насыщенный водный раствор соли, такой как рассол или морская вода. Количество воды, присутствующее в герметизирующих композициях, представляет собой достаточное для получения закачиваемой суспензии. В одном из вариантов осуществления количество воды может составлять в диапазоне от примерно 25% до примерно 75% по массе герметизирующей композиции.

Могут использоваться любые пригодные добавки, препятствующие водопоглощению, известные в данной области техники, например полимерные добавки, препятствующие водопоглощению, добавки, препятствующие водопоглощению, в форме частиц или их комбинация. Примеры пригодных добавок, препятствующих водопоглощению, описаны в патентах США № № 5340860, 6626992, 6182758, каждая из которых включена здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. В одном из вариантов осуществления и в особенности в варианте осуществления, в котором герметизирующая композиция включает цемент, добавки, препятствующие водопоглощению, включаемые в герметизирующие композиции, представляют собой сополимер акриламид-2-метилпропансульфоната и N,N-диметилакриламида, например добавка, препятствующая водопоглощению, HALAD-344, также продаваемая Halliburton Energy Services, и порошок, такой как кварцевая мука, микрокремнезем, силикат натрия, сверхчистый песок, оксиды железа, оксиды марганца, барит, карбонат кальция, измельченная скорлупа орехов, измельченная древесина, измельченные стержни кукурузных початков, слюда, керамика, измельченные покрышки, измельченное стекло, измельченный буровой шлам и т.д., или их смеси. В одном из вариантов осуществления и в особенности в варианте осуществления, в котором герметизирующая композиция не включает цемент, добавки, препятствующие водопоглощению, включаемые в герметизирующие композиции, могут включать, например, природные полисахариды и/или производные полисахаридов, такие как галактоманнановые камеди (гуаровая смола, производные гуаровой смолы и т.д.), биополимеры, модифицированные целлюлозы или их комбинации, дополнительно к или вместо добавок, препятствующие водопоглощению, перечисленные в предыдущем предложении. Порошок предпочтительно имеет размер частиц от 0,5 до 150 микрон. Пригодный коммерчески доступный порошок представляет собой кварцевую муку SSA-1, продаваемую Halliburton Energy Services. В вариантах осуществления, включающих полимерные добавки, препятствующие водопоглощению, в форме частиц или их комбинации, количество добавки, препятствующей водопоглощению, в форме частиц в герметизирующей композиции может быть в диапазоне от примерно 30 до примерно 70% по массе герметизирующей композиции и количество полимерной добавки, препятствующей водопоглощению, присутствующей в герметизирующей композиции, может составлять в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 3% по массе герметизирующей композиции.

Более того, герметизирующие композиции могут включать один или несколько замедлителей гелеобразования. Количество замедлителя гелеобразования, присутствующего в герметизирующей композиции, может составлять в диапазоне от примерно 0% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции. Пригодный замедлитель гелеобразования доступен от Halliburton Energy Services под торговой маркой FDP-S727-04.

В одном из вариантов осуществления замедлитель гелеобразования может представлять собой формиатное соединение, например водорастворимый формиат, для того, чтобы вносить вклад в уменьшение времени гелеобразования сшиваемого материала, как описано в публикации заявки на патент США 2004/0035580, поданной 5 июня 2002 года и включенной здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. Количество формиатного соединения, присутствующего в герметизирующей композиции, составляет в диапазоне от примерно 0% до примерно 5% по массе герметизирующей композиции. Примеры пригодных водорастворимых формиатов включают формиат аммония, формиат лития, формиат натрия, формиат калия, формиат рубидия, формиат цезия, формиат франция и их комбинации.

Более того, герметизирующие композиции могут включать замедлитель гелеобразования, как описано в публикации заявки на патент США 10/875649, поданной 24 июня 2004 года и включенной здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. В одном из вариантов осуществления замедлитель гелеобразования включает химическое соединение, которое способно ацетилировать органический амин и/или при медленном гидролизе или термическом разложении продуцировать одну или несколько кислот в герметизирующей композиции. Соединения замедляют сшивание герметизирующей композиции при повышенных температурах, т.е. температурах выше примерно 200°F, в течение времени, достаточного для доставки герметизирующей композиции в подземный пласт или в зону, в которой необходимо понизить проницаемость. Примеры химических соединений, замедлителей гелеобразования, которые способны ацетилировать органический амин и/или медленно гидролизоваться, или термически разлагаться с получением одной или нескольких кислот, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются перечисленным, ангидриды, такие как уксусный или пропионовый ангидрид, сложные эфиры, такие как полилактат, амиды, такие как белки и полиамиды, имиды, такие как полисукцинимид, поликислоты, такие как полиаспарагиновая кислота, полиглутаминовые кислоты и их соли. Из перечисленных предпочтительны полисукцинимид или полиаспарагиновая кислота. Полисукцинимид гидролизуется или термически разрушается в воде с образованием иминодиянтарной кислоты, полиаспарагиновой кислоты или аспарагиновой кислоты.

Герметизирующие композиции могут необязательно включать латекс, включающий стирол/бутадиен сополимер, суспендированный в воде с получением водной эмульсии. Примеры пригодных латексов описаны в патенте США № 5688844, который включен здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. В одном из вариантов осуществления латекс стирол/бутадиен сополимер представляет собой эмульсию LATEX 2000, продаваемую Halliburton Energy Services. Массовое соотношение стирола к бутадиену в эмульсии LATEX 2000 составляет примерно 25:75, и количество сополимера в эмульсии LATEX 2000 составляет примерно 50% по массе водной эмульсии. Дополнительно герметизирующие композиции могут необязательно включать стабилизатор, такой как С₁₅ спирт, этоксилированный 40 моль этиленоксида, который коммерчески доступен от Halliburton Energy Services под торговой маркой стабилизатор 434С.

Как понятно специалисту в данной области техники, к герметизирующим композициям для улучшения или изменения их свойств могут добавляться дополнительные добавки. Примеры таких добавок включают, но не ограничиваются перечисленным, набор замедлителей схватывания, набор ускорителей схватывания, диспергирующие агенты, агенты, контролирующие снижение прочности, агенты, изменяющие вязкость, и агенты, обрабатывающие пласт. Герметизирующие композиции могут дополнительно включать стабилизатор неустойчивых глин для ингибирования повреждения подземного пласта в ходе закачивания. Количество и тип стабилизатора неустойчивых глин может быть подходящим образом выбрано специалистом в данной области техники.

Способы использования указанных выше цементных композиций в первую очередь включают получение композиций. Композиции могут быть получены путем комбинирования всех компонентов в любом порядке и интенсивного перемешивания компонентов способом, известным специалисту в данной области техники. В одном из вариантов осуществления сначала объединяют сшиваемый материал, воду и цемент, если присутствует, с последующим добавлением добавок, препятствующих водопоглощению, и любых других добавок. В одном из вариантов осуществления цементные композиции получают непосредственно перед использованием для гарантии того, что они не будут образовывать гель до момента достижения проницаемых зон в стволе скважины.

Затем указанные выше герметизирующие композиции могут быть помещены в проницаемые зоны для улучшения изоляции зон подземных пластов, через которые проходит ствол скважины. Как используется здесь, проницаемая зона определяется как область в стволе скважины, через которую может нежелательно проникать текучая среда, где проницаемая зона может присутствовать в трубопроводе, расположенном в стволе скважины, в цементной колонне, расположенной в кольцевом пространстве ствола скважины между трубопроводом и стеной ствола скважины, микрозазоре между цементной колонной и трубопроводом, микрозазоре между цементной колонной и стенкой ствола скважины или их комбинации. Примеры таких проницаемых зон включают перфорации, такие как образованные скважинными перфораторами, трещины, разломы, изломы, прожилки, каналы притока флюидов, пустоты, прожилки с высокой проницаемостью, затрубные пустоты или их комбинации.

В одном из вариантов осуществления технологический способ исправительного тампонажа применяют для усиления композиции по крайней мере в одной проницаемой зоне. Как было отмечено выше, герметизирующая композиция имеет время гелеобразования более или равное 4 часам, например в диапазоне от примерно 4 часов до примерно 12 часов при воздействии температуры окружающей среды в стволе скважины. Температура окружающей среды в стволе скважины обычно находится в диапазоне от примерно 50°С до примерно 175°С. По существу, композиция остается поддающейся перекачке насосом в течение достаточного периода времени, для того чтобы ее можно было доставить в проницаемую зону, несмотря на то, что она подвергается воздействию относительно высоких температур. После помещения в проницаемую зону герметизирующую композицию оставляют схватываться в твердую массу, таким образом закупоривая проницаемую зону, так что текучие среды, например вода, наиболее вероятно не смогут проникать через проницаемую зону в подземный пласт. Таким образом, герметизирующая композиция эффективно герметизирует подземные пласты от внешних загрязнителей.

ПРИМЕРЫ

Фильтрационные свойства жидкости измеряли в системе 5, разработанной заявителями, как показано на фигурах 1 и 2. Камера из нержавеющей стали 10 имеет корпус 15, расположенный между верхним кожухом 20 и нижним кожухом 25. В верхнем кожухе располагаются температурный сенсор 22, заливное отверстие 24 и напорное отверстие 27. Корпус 15 имеет центральную камеру 30, содержащую колонку породы 32, расположенную на металлическом фильтре 40. Колонка породы 32 моделирует проницаемость глубинного пласта. Резиновые уплотнительные кольца 45 обеспечивают герметичное уплотнение между колонкой породы 32 и верхним кожухом 20, и нижним кожухом 25. Резервуар с текучей средой 35, содержащий герметизирующую композицию 37 и жидкость 39, расположен над колонкой породы 32. Герметизирующую композицию 37 помещают в резервуар 35 через заливное отверстие 24 с последующим заполнением жидкостью 39. Жидкость 39 нагнетают под давлением посредством напорного отверстия 27 при использовании насоса 50, как показано на фигуре 2. Стальная камера 10 может быть помещена в термокамеру 55, и для моделирования условий в скважине может быть использована комбинация тепла и давления, обеспечиваемые термокамерой 55 и насосом 50. Герметизирующая композиция 37, проникающая в колонку породы 32, выходит из стальной камеры 10 через выходное отверстие 60 в нижнем кожухе 25 и может быть собрана и оценена при использовании весов 65. Систему можно контролировать и регистрировать данные при помощи компьютера 70.

Изолирующие характеристики герметизирующей композиции измеряли при использовании системы, как показано на фигурах 1 и 2. Стальную камеру 10 помещали в термокамеру, и она могла функционировать при 130°С и 200 бар. Поглощение жидкости измеряли для колонки породы 32, которая представляла собой песчаник с проницаемостью в диапазоне от 200 до 1000 мД. В колонке породы бурили небольшое отверстие (внутренний диаметр 8 мм) для моделирования перфорации. Цементную суспензию, т.е. герметизирующую композицию 37, выдержанную при 80°С, заливали через заливное отверстие 24, при этом камера находилась при 80°С. Прикладывали давление прокачивания до 80 бар при давлении набухания 10 бар. Жидкие среды собирали из выходного отверстия 60 и регистрировали поглощение жидкости с течением времени. API поглощение жидкости (мл/30 минут) рассчитывали с поправкой на площадь перфорации.

При контролируемой прокачке отфильтровавшаяся в пласт жидкость проникала в породу примерно на 2 см. Затем температуры термокамеры повышали до требуемого значения, при этом поддерживали абсолютное давление 10 бар. Герметик оставляли отвердевать в течение от 24 до 48 часов. После отвердевания давление с обратной стороны (обратный поток) постепенно увеличивали и поток отслеживали. Давление увеличивали до достижения максимального установленного рабочего давления (200 бар) или до момента, когда насосы не могли поддерживать давление с наблюдаемым потоком.

Эксперимент		#1	#2	#3
Композиция
Пресная вода	мас./мас.%	22,3%	19,9%	19,9%
HZ-10	мас./мас.%	13,2%	11,9%	11,9%
HZ-20	мас./мас.%	0,9%	1,0%	1,0%
KCl	мас./мас.%	0,5%	0,4%	0,4%
FDP-S727-04	мас./мас.%	0,2%	0,2%	0,2%
HALAD-344	мас./мас.%	0,4%	0,4%	0,4%
SSA-1	мас./мас.%	56,3%	59,6%	66,2%
Цемент класса G	мас./мас.%	6,3%	6,6%	-
Результаты
Температура	°С	150	150	150
Начальная проницаемость	мД	266	750	750
Максимальное давление прокачивания	бар	60	60	60
Максимальное давление набухания	бар	140	180	180
К конечное/К начальное	%	0,1%	0,002%	0,012%

Хотя предпочтительные варианты осуществления изобретения были продемонстрированы и описаны, специалист в данной области техники может вносить в них модификации без отклонения от объема и основных положений изобретения. Описанные здесь варианты осуществления представлены здесь исключительно в качестве примеров и не должны рассматриваться как ограничивающие. Возможно множество изменений и модификаций изложенного здесь изобретения, и они входят в объем изобретения. Использование термина «необязательно» по отношению к любому элементу пункта формулы изобретения подразумевает, что рассматриваемый элемент представляет собой необходимый или, в качестве альтернативы, не представляет собой необходимый. Обе возможности входят в объем изобретения.

Таким образом, объем охраны патента не ограничивается представленным выше описанием, но ограничивается изложенными ниже пунктами формулы изобретения, указанный объем включает все эквиваленты объектов формулы изобретения. Каждый и любой из пунктов формулы изобретения включен в спецификацию в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Таким образом, пункты формулы изобретения представляют собой дополнительное описание и представляют собой дополнения к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения. Обсуждение ссылки в описании предшествующего уровня техники не означает признания, что она относится к предшествующему уровню техники, особенно в случае любой ссылки, которая имеет дату публикации после даты приоритета настоящей заявки. Описание всех указанных здесь патентов, заявок на патент и публикаций, таким образом, включено здесь в качестве ссылки в той степени, что они обеспечивают детали, касающиеся примеров, процедур или другие детали, которые являются дополнительными по отношению к деталям, изложенным здесь.