способ приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине

Формула изобретения

Способ приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине путем смешивания цемента, глинопорошка, полиакриламида, воды и добавки, отличающийся тем, что вначале готовят водный раствор добавки путем введения последней в воду, затем при перемешивании добавляют в указанный водный раствор последовательно глинопорошок и цемент, смесь перемешивают не менее 30 мин и далее добавляют порошкообразный полиакриламид, причем в качестве добавки используют метасиликат натрия, а в качестве глинопорошка используют глинопорошок, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м³/т, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанный глинопорошок	60-80
цемент	15-20
указанная добавка	10-20
порошкообразный полиакриламид	0,005-0,01
вода	100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности, к составам для изоляции и предупреждения обвалообразований в интервалах неустойчивых пород зон поглощений, и может найти применение при строительстве скважин, при ремонтно-изоляционных работах, а также при капитальном ремонте скважин.

Известен ряд способов приготовления тампонажных растворов, в состав которых входят цемент, глинопорошок и добавки (Патенты РФ № 1502810, 1289994, 1601344).

Согласно способу, указанному в первом патенте, тампонажный раствор получают путем последовательного введения в глинистый раствор при перемешивании цемента, опилок, жидкого стекла и комплексного пенообразователя. Обеспечивается получение облегченного тампонажного раствора с приемлемыми структурно-механическими свойствами.

По патенту РФ № 1289994 сначала в одной емкости приготавливают, цементосодержащий раствор, для чего в емкость заливают необходимое количество воды, в нее вводят ПАВ и мочевиноформальдегидную смолу. Эти компоненты тщательно перемешивают до образования устойчивой пены. После этого в смесь вводят цемент и глинистый инертный заполнитель. В другой емкости готовят бентонитовый раствор путем введения в воду бентонитового глинопорошка и ПАВ в концентрированном виде. Полученные два раствора соединяют при повторном перемешивании. Технический результат заключается в снижении стоимости и материалоемкости приготовленного раствора за счет повышения пластичности затвердевшего пеноцементного камня.

По патенту РФ № 1601344 в отдельной емкости растворяют полиметиленмочевину, после 5 минутного перемешивания в раствор вводят бентонит и тщательно перемешивают. На полученном растворе затворяют цемент. Полученный тампонажный раствор обладает повышенной проникающей способностью при одновременной низкой плотности.

Однако все известные составы характеризуются следующими недостатками:

- недостаточными изоляционными свойствами ввиду невысокой емкости по глинопорошку (содержание глинопорошка в составах, приготовленных известными способами, составляет не выше 16 мас.ч), что при его использовании в промысловых условиях при наличии высокопроницаемых, кавернозных коллекторов не обеспечивает их полную изоляцию;

- кроме того, составы, полученные известными способами, не обеспечивают стабильный рост пластической прочности до момента отверждения, что подтверждается данными по свойствам, приведенными в описании известных патентов;

- реализация известных способов требует больших затрат времени и использование большого количества техники.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ приготовления тампонажного раствора (Патент РФ № 2211304), согласно которому производят механическое смешивание компонентов, взятых в следующем соотношении, масс.%: портландцемент - 38,70 - 44,10; глинопорошок - 4,90-16,60; полиакриламид гидролизованный - 0,80-1,00; кальцинированная сода - 0,01-0,05; сульфит-спиртовая барда - 0,06-0,07; вода - остальное. Тампонажный раствор, полученный предлагаемым способом, предназначен для проведения гидроизоляционно-укрепительных работ фундаментов и оснований строительных сооружений с применением буроинъекционной технологии. Указанный раствор обладает хорошей текучестью и высокой проникающей способностью.

Однако этот раствор характеризуется недостаточными изоляционными свойствами ввиду невысокой емкости по глинопорошку (содержание глинопорошка составляет не выше 16 мас.ч), что при его использовании в промысловых условиях при наличии высокопроницаемых коллекторов не обеспечивает их полную изоляцию. Кроме того, этими составами не обеспечиваются стабильный рост пластической прочности до момента отверждения.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении изоляционных свойств состава, приготовленного по предлагаемому способу, преимущественно, в высокопроницаемых кавернозных и трещиноватых коллекторах, за счет увеличения емкости состава по глинопорошку, при одновременном обеспечении у такого состава низких реологических свойств при закачке в скважину и стабильного роста его пластической прочности до момента отверждения.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом приготовления состава для изоляции зон поглощений в скважине путем смешивания цемента, глинопорошка, полиакриламида, воды и добавки, при этом новым является то, что вначале готовят водный раствор добавки путем введения последней в воду, затем при перемешивании добавляют в указанный водный раствор последовательно глинопорошок и цемент, смесь перемешивают не менее 30 мин и далее добавляют порошкообразный полиакриламид, причем в качестве добавки используют метасиликат натрия, а в качестве глинопорошка используют глинопорошок, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м ³/т, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

указанный глинопорошок	60-80
цемент	15-20
указанная добавка	10-20
порошкообразный полиакриламид	0,005-0,01
вода	100.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Благодаря определенному порядку ввода компонентов состава и их количественному соотношению, обеспечивается получение состава с низкими реологическими и высокими изолирующими свойствами за счет высокой концентрации в нем глинопорошка, так как в растворе метасиликата натрия гидратация глинопорошка, характеризующимся вышеуказанными свойствами, резко замедляется, что позволяет повысить его концентрацию до 80 мас.ч. без значительного повышения реологических свойств. Последующее введение полиакриламида (ПАА) приводит к флокуляции глинопорошка. Присутствие цемента в составе обеспечивает дальнейшее его отверждение с образованием камня.

Исследования показали, что изменение порядка ввода компонентов не обеспечивает получение состава с требуемыми свойствами.

При закачке состава, приготовленного предлагаемым способом, в пласт происходит взаимодействие солей Са⁺² , закачанных в изолируемый пласт в качестве буфера, и метасиликата натрия указанного состава с образованием силикатов кальция и флокуляцией глинопорошка с образованием жесткого тампона.

Предлагаемый способ был испытан в лабораторных и промысловых условиях. Для приготовления состава использовали следующие вещества:

- глинопорошок ПБН и ППН, обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с менее 5,0 м³/т, по ТУ 39-0147-001-105-93;

- глинопорошок ППБ обеспечивающий выход глинистого раствора вязкостью 20 мПа·с не менее 16 м³/т, по ТУ 39-0147-001-105-93;

- цемент ПЦТ II-50 или ПЦТ 1-G-CC-1, ГОСТ 1581-96;

- метасиликат натрия (Р-Сил), ТУ 2145-006-40912231-2003;

- полиакриламид порошкообразный, ТУ 2216-028-409223-2004;

- вода техническая.

Пример реализации предлагаемого способа.

В 500 мл технической воды растворяли 100 г реагента Р-Сил и постепенно добавляли 300 г ПБН, после чего ввели 100 г цемента ПЦТ II-50. Смесь перемешивали в течение 30 минут, затем добавляли 100 мг порошкообразного ПАА и еще раз перемешивали в течение 10 минут. В результате получили состав для изоляции со следующим соотношением компонентов, масс.ч: указанный глинопорошок - 60; цемент - 20; Р-Сил - 20; ПАА - 0,02; вода - 100.

Таким же образом осуществляли предлагаемый способ для приготовления составов для изоляции с другим компонентным содержанием.

В процессе лабораторных исследований, согласно ГОСТ 26798.1-2-96, устанавливали следующие свойства составов для изоляции, приготовленных предлагаемым и известным по прототипу способами:

- плотность, кг/м ³;

- пластическая вязкость, мПа·с;

- динамическое напряжение сдвига, дПа;

- фильтратоотдача за 30 мин при 0,7 МПа, мл;

- водоотделение, %;

- прочность на сжатие, МПа.

Данные об компонентном содержании исследуемых составов для изоляции, приготовленных предлагаемым и известным способами, приведены в таблице 1.

Данные о свойствах этих составов для изоляции, полученные в ходе исследований, приведены в таблице 2.

Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, показывают, что только при выполнении заявленного порядка ввода компонентов обеспечивается достижение поставленного технического результата (опыты 1-4), при изменении же порядка ввода (опыт 6) или при использовании глинопорошка другой марки (опыт 5) требуемые свойства состава не достигаются.

Состав, полученный по предлагаемому способу, был также использован в промысловых условиях на 25 скважин (таблица 3). Ниже приводим пример его реализации. Приготовление изоляционного состава на буровой проводили в следующем порядке. В УСО-20 набирали пресную техническую воду, затем засыпали Р-Сил, перемешивали 30-40 мин, засыпали глинопорошок, перемешивали 20-30 мин., после чего засыпали цемент и порошкообразный ПАА, Смесь перемешивали 10-15 мин и закачивали цементировочным агрегатом ЦА-320 через бурильные трубы до кровли зоны поглощения, закрывали затрубное пространство и задавливали состав в пласт. Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что при изоляции зон составом, полученным заявляемым способом, коэффициент приемистости снижается в 1,6-4,2 раза, что указывает на высокое качество изоляции.

Использование состава для изоляции, полученного предлагаемым способом, обеспечивает по сравнению с составами, приготовленными известными способами высокое качество изоляции за счет большой концентрации глинопорошка в составе и за счет одновременно хорошей проникающей способности в зону изоляции и низких реологических свойств с последующим отверждением в изолируемом пласте.

Таблица 1
№ состава	Компоненты состава для изоляции, приготовленного предлагаемым или известным способами, масс.ч.
	глинопорошок	цемент	Р-Сил	ПАА	Na2CO3	КССБ	вода
1	60	15	20	0,01	-	-	100
2	60	20	15	0,005	-	-	100
3	80	20	20	0,02	-	-	100
4	40	20	15	0,02	-	-	100
5	40	20	20	0,01	-	-	100
6	40	20	20	0,01	-	-	100
7	5	39	-	0,12	0,05	0,06	55,77
8	15	39	-	0,12	0,05	0,06	45,77
Примечания:
1) Составы 1, 3 приготовлены с использованием глинопорошка ПБН.
2) Составы 2, 4 приготовлены с использованием глинопорошка ППН.
3) Состав 5 приготовлен с использованием глинопорошка ППБ.
4) Состав 6 приготовлен по схеме: ПАА+ вода + Р-Сил + глинопорошок + цемент
5) Составы 7,8 приготовлены по известному способу.

Таблица 2
№ состава из табл.1	Свойства состава для изоляции
	плотность, кг/м3	пластическая вязкость, мПа·с	динамическое напряжение сдвига, дПа	фильтрато-отдача, мл	водоотделение, %	прочность на сжатие через 2 сут в пластовой воде, МПа
1	1380	20	132	31	0	0,60
2	1380	25	134	36	0	0,58
3	1400	27	135	28	0	0,68
4	1280	28	186	24	0	0,36
5	1280	не текуч	-	-	-	-
6	1240	не текуч	-	-	-	-
7	1423	85	192		2	не замер.
8	не текуч.
Примечания.
1) Составы 1-4 приготовлены по предлагаемому составу.
2) Составы 5-6 приготовлены с использованием глинопорошка ПБВ.
3) Составы 7-8 приготовлены по известному составу.

Таблица 3
Результаты применения состава, приготовленного предлагаемым способом для изоляции зон поглощения в промысловых условиях
Номер скв., месторождение	Коэф. приемист. зоны, м3 /ч·МПа	Глубина спуска OK, м	Объем изоляц. состава, м3	Плотн. изоляц. состава, кг/м3	Расход материалов, т				Коэф. приемист. после изоляц., м3/ч·МПа
					Р-Сил	ГП	цемент	ПАА, кг
209 Ножовское	0,28	1519	18	1,42	3,5	12	5,0	1,00	0,086
2127 Шагиртско-Гожанское	0,15	1082	5	1,40	1,0	4	1,0	0,02	0,090
320 Софьинское	0,20	400	12	1,38	2,0	6	2,2	0,80	0,080
2140 Павловское	0,18	950	9	1,38	1,8	5	2,0	0,30	0,090
149 Шагиртско-Гожанское	0,21	1340	6	1,36	1,2	4	1,2	0,10	0,050
4019 Ярино-Каменноложское	0,36	1493	6	1,38	1,2	4	1,2	0,10	0,080
319 Софьинское	0,18	400	12	1,36	2,0	6	2,2	0,50	0,100
69 Павловское	0,25	1370	6	1,42	1,2	4	1,2	0,30	0,100
Примечание - с использованием состава, приготовленного предлагаемым способом, изолировано более 25 зон поглощения промывочной жидкости, в том числе 18 высокопроницаемых кавернозных и трещиноватых.