Способ получения пеноцементного тампонажного материала
Патент 1633094
Авторы
Классы МПК
Способ получения пеноцементного тампонажного материала
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цельповышение проницаемости при одновременном сохранении прочности цементного камня. Волокнистый наполнитель последовательно замачивают в течение 0,5-2,0 ч в 0,8-1,0%-ном водном растворе полиакриламида, затем в течение 0,5-2,0 ч в жидком железном шламе - отходе йодобромного производства и высушивают до влажности 15%. Затем готовят раствор путем смешения наполнителя , тампонажного цемента, воды и ПАВ и аэрируют его. Используют жидкий железный шлам с плотностью 1600 - 1800 кг/м2. Цементный камень имеет проницаемость 2 табл. 0,5-10- 2 - 7-10 2 (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (11) (51)5 E 21 В 33/138
А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbrrHRM
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4612698/03 (22) 02.12.88 (46) 07.03.91. Вюп. V 9 (71) Туркменский государственный научно-исследовательский и нро ктный институт нефтяной промышленности (72) Н.B,Ðåçíèêîâ, А.И,Векметов, Е.Тюлисинов и P.À.Кутуев (53) 622,245.42 (088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР
1" 1137183, кл. Е 21 В 33/138, 1982.
Авторское свидетельство СССР
1224398, кл. Е 21 В 33/138, 1984. (54) СГ10СОВ П011УЧЕНИЯ ПЕНОЦЕ11ЕНТНОГО
ТЛИПОНАЖНОГО ИАТЕРИЛЛА (57) Изобретение относится к нефтеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к способам получения пеноцементных составов для крепления п,»:забойной зоны пласта, сложенной слабоцементированными коллекторами.
Цель изобретения — повышение проницаемости цементного камня при одновременном сохранении его прочности.
Способ осуществляют следующим образом.
Перед введением и тампонажный материал волокнистый наполнитель последовательно замачивают в 0,8-1,0%-ном водном растворе ПАЛ в течение 0,5
2,0 ч и в жидком шламе — отходе йодобромного производства в течение 0,52 ч и высушивают до влажности не ниже 157 °
2 газодобывающей промышленности. Цель— повышение проницаемости при одновременном сохранении прочности цементного камня, Волокнистый наполнитель последовательно замачивают в течение
0,5-2,0 ч в 0,8-1,07-ном водном растворе полиакриламида, затем в течение
0,5-2,0 ч в жидком железном шламе отходе йодобромного производства и высушивают до влажности 15%. Затем готовят раствор путем смешения наполнителя, тампонажного цемента, воды и
ПАВ и аэрируют его. Используют жидкий железный шпам с плотностью 1600
1800 кг/м . Цементный камень имеет проницаемость 0 5 ° 10 — 7.10 м2 .
2 табл.
Пример. В мерный стакан (400 мл) наливают 100 г 1,0%-ного водного раствора полиакриламида. Расчетное количество волокна 1% помещают в данный раствор и эамачивают 0,5 ч, затем это волокно погружают в другой мерный стакан и замачивают в
100 r жидкого железного шлама. После чего волокно извлекают из мерного стакана и высушивают до влажности не ниже 157. Высушивание волокна производится влажностью не ниже 15% потому, что ниже 157 образовавшаяся на поверхности волокна пленка становится хрупкой и ломкой. Затем 0,5 г сульфанола добавляют в воду затворения, тщательно перемешивают и растворяют портландцемент. В полученный раствор добавляют высушенное до влаж1633094 ности, 5r o волокно, тшател.,но и ремесп<вают.
Раствор переливают в ста<,ьной стакан емкостью 500 см" и с помощью мешалки аэрируют раствор в течение
30 мин со скоростью 1200 об./мин.
Затем вращение прекращают, вспененный раствор переливают в контейнер и погружают в водяную баню, где раст- 1р вор твердеет в течение 3-7 сут. После чего контейнер открывают, выдавливают пеноцементный камень. Определяют проницаемость, прочность на сжатие и др. Кратность и растекаемо"òü определяют после вспенивания раствора, Исследования физико-механических свойств пеноцементного камня проводят при температуре, приближенной к 2р скважинной (63 С).
В предложенном составе может быть использовано поверхностно-активное вещество типа сульфанол (НП-1, Ш1-2, HII-3,Б). 25
Проницаемость пеноцементного камня, армированного волокном, можно широко регулировать от 0,005 10 до
" "i0 "и>.
Железный шлам — отход йодобромного производства, образуется при гроизводстве брома на стадии восстановления бромного железа и представляет обой аморфную смесь солей и гидроокис железа темно коричневсго цвета с плотностью 1600-1800 кг/м" и рН
О, .5-0,2, содержащий Ге О э (522) и
Н О (487.) .
2+
Во;<ный раствор содержит: Са
2,0 г/л; CI 3,95 г/л; Вг 214 мг/л;
Ир 9,7 мг/л.
Физическая су щность явлений, происходящих при обработке волокна н растворе ПЛЛ и «слезным шламом, заключается в следующем. При погруже- 45 нии и перемешивании волокон в растворе ПАА на поверхности волокон образуется пленка„ полученная за < чет сил адсорбции и хемосорбции. Водный раствор IIAA принимается в пределах
0,8-17.. В пределах ПАА, равных 0,8
1, образуется равномерной толщины пленка, причем вязкость раствора позволяет сохранить образующуюся пленку до переноса ее и в другую ем55 кость и обработке железным шламом.
Для случая к< нцентрации ПАА в растворе менее 0,8". пленка непрочна и быстро разрушается, для онцентрации
) 17. высокая вязкость ПАА (400
500 спз) не позволяет обработать волокно.
Таким образом наиболее оптимален вариант 0,8-17.
Время выдержки в соответствующих растворах 0,5-2 ч также имеет существенное значение. В диапазоне 0,5-1 ч обработки волокна в растворе ПАА и железном шламе коэффициент прони<„ае-а мости находится в пределах 0,005-10
0,6 ° 10 м . Такой волокнистый пено-<2 цемент пригоден для ограничения водопритоков в скважину. В результате выдержки волокна в обоих растворах от 1 до 2 ч проницаемость находится в пределах 0,5 ° 10 — 7 О м . Этот диапазон выдержки может быть широко применен для крепления скважин, эксплуа:ирующих слабоцементированные коллекторы.
При обработке в диапазоне ñ 0,5 ч проницаемость близка или равна О, а при обработке в диапазоне > 2 ч прочность камня стремится к О.
При погружении волокна, например капронового, в жидкий железный шлам происходит сшивание молекул полимерной пленки за счет ионов Fe, Ca
+3 2 а вследствие повышенной кислотности рН 0,15-0,2 образуется двойной электрический слой между противоионами и свободными (не входящими в двойной электрический слой) ионами того же знака, находящимися в жидкости. Таким образом, обработанные волокна становятся электронейтральными.
В процессе твердения цементного или пеноцементного камня образуются гидросиликаты кальция и развиваются в цементном тесте в виде волокнистых частичек, длина которых примерно через 1 ч твердения составляет около
0,1 мкм, а диаметр 100-200 K. Длинные волокна гидросиликатов кальция создают пространственную связь, с помощью которой усиливается сцепление .между гидратными фазами.
Волокна гидросиликатов кальция обладают низкой поверхностной полярностью. Волокно, обработанное указанным способом и вводимое в пеноцементный раствор, становится нейтральным за счет равновесия зарядов в двойном электрическом слое на поверхности волокна. При конечном твердеции образуется прочный регулируемый в широком диапазоне проницаемости пеноцементный
163 3094 камень. 3а счет снижения полярности вводимых волокон., например капронового, значительно снижается поверхностное натяжение на границе между волокнами при окончании твердения пеноцементного раствора, а следовательно, увепичивается проницаемость капилляров образованных волокнами.
Таким образом, используя предлагаемый способ, можно получить пеноце— ментный камень с высокой прочностью, хорошим сцеплением с эксплуатационной колонной, стойкостью к агрессивным воздействиям и особенно важную физическую характеристику — проницаемость в широком диапазоне 0,005 10
- 2
7 ° 10 м .
В табл. 1 и 2 приводятся результаты экспериментальных (лабораторных) исследований способа пслучения пеноцементного тампонажного материала.
Рассмотрим процесс получения пеноцементного тампонажного материала на типовой скважине месторождения КотурТепе.
Диаметр эксплуатационной колонны
140 мм; искусственный забой 1633 м; интервал фильтра 1541 †15 м; пластовое давление 11,45 ИПа.
Количество ремонтов, осуществленных по промывке песчаной пробки до процесса крепления 5. Дебит нефти
5,4 т/сут; дебит воды 15,0 т/сут; дебит жидкости 20,4 т/сут; обводненность 747.
В цементировочном агрегате имеются две емкости по 3 м каждая. В первой емкости готовят 3 м 1".-ного водного раствора JIAA, во второй емкости—
3 мз жидкого железного шлама удельного веса / = 1700 кг/м .
Необходимое количество цемента для скважины 5 т. Воды для затворсния
3 м . В:Ц = 0,6. Принимают 3 волокна, к массе цемента, например, капронового. Погружают 150 кг капронового волокна в первую емкость, замачивают его 0,5 ч, затем это же волокно (150 кг) погружают в железный шлам и тоже замачивают 0,5 ч. После этого извлекают волокно на поверхность, высушивают его до 157 влажности и дочируют в емкость для приготовления цементного раствора. Туда же дозируют
0,5X ПАВ (сульфанол Б) к массе цемента, т. е. 25 кг, После тщательного перемешивания цементного раствора (В: Ц=
0,6), волокна и ПАВ невспененный
1о раствор с помощью другого цементировочного агрегата нагнетается в аэратор, одновременно туда подают сжатый воздух или природный газ от компрессора, в результате чего в аэраторе обРазуется волокнистый пеноцемент, который нагнетают в насосно-компрессорные трубы, затем — в пласт до полного насыщения.
Скважину оставляют в покое на
2 сут. После полного тьердения волокнистого пеноцемента скважину осваивают обычным способом.
Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит
25 регулировать проницаемость в широком диапазоне (0,05 10 -7 10 м ).
Создаваемый пеноцементный камень способствует снижению напряжения на скелет породы пласта, что приводит к увеличению долговечности работы закрепляющего материала в пласте и способствует увеличению прироста добычи нефти, Формул а изобретения
3.
Способ получения пеноцементного тампонажного материала, включающий смешивание тампонажного цемента с
4 водой поверхностно-активным вещестЭ вом и волокнистым наполнителем и последующую аэрацию, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения проницаемости цементного камня при сохранении его прочности, волокнистый наполнитель предварительно замачивают в течение 0,5-2,0 ч в
0,8-1,07-ном растворе полиакриламида, затем в течение 0,5-2,0 ч в жидком железном шламе — отходе йодобромного производства и высушивают.!
633094
И «Ефф О О л
В В В В В В В Ф В о» о» о м л
О О И О
В Ф 1
O 0 сп ф»О СЧ ф И
° a ° 1 1 Ф сч О О О - еч мЪ СО сч O O an cc
Ф В Ф В В В В
О «О- W Oo И еч
О О О
О OulOOO
° В 1 1 Ф и чеилфсч
О ООЬ О
В В Ф т Оосч
О О О ф
В В Ф ь
О О
В В с Ф
О О О ОООО сЧ
В В ° Ф ° ° В В
Ф О» ФОСЧ И»О
С»4 C»4 C»i » °
О ODD
° В ° ° сч юoaD
О
ОЬООО
В В В В В
М ОмЪ Т
СЧ С4 СЧ Се
«Ч
ul O O
В В
О ««С»
« 4
ul O D O an
° a a
О» с 4 с Ъ
С 4 СЧ СЧ ф ul
О сЧ
1 «
ul. СЧ
ЕЧ
СЧ
an с»
С»4 и л сч
С4 л
В °
«О ф О л
О»О сч Ф »О сЧ сч сч сп м сч ul ul О Ф со О и О ф С 4 СЧ
1 В *
СЧ
° В * В В
СЧ «Ъ СЧ сЧ
° ul и сч
СЧ СЧ О»О ОФИО»- И
Ф Ф В Ф В В
С 4 С Ъ « 4 CV м м ф М еЧ м
«Ч
С»4
«О И СЧ с 4
an м
1 Ф
»Офсчф О О
В ° В В ° В
-C4 ЕЧ СЧ «Ч с 4
an с Ъ
«О
«О и ф сч илф -еч со
° В В I В еч еч
C) саа
»»Ъ
\ 4 сч мъ 0 мъ О м ю О ul О мъ и ul М мЪ О И О» anul И
В ° «В Ф В В В В В 1 Ф * «В В 1
О сч О сч О О еч сч О О О О еч сч О О
»О»О»О»О О»О»О О О»О
1 1 a ° a ° ° * Ф 1 1 ° сч cv сч сч сч сч сч cv сч сч
ul an ul И И И И И И И
О О»О»О»О»О»О О
Ф В Ф В В В 1
СЧ «Ч «Ч сЧ СЧ С4 СЧ с»1
acl м ъ мъ ul мъ и мъ мъ
$ a5 а5 a3 a) a3 o,) a3 a o. o, 1 Ic! 1 а I l0 1 а 1 а 1 c4 1 а 1 и а 1 Г
e1а
О 4Ч I» и 1
1 1 C»C V uc V
В ф В ф
- a a
I H 1 4Ч 14Ч f Í 1-8 1 К ВЧ (И 1" и I» и 1 «» в ф о ф v co u ca. u cc ч ф о О u c u 1 v 1 и 1 1
aaI »ВС4 «ф «С4 «ф «ф ф4Ч фН ф о оD ао ooaD aoао аь а-см- а
° Ч I» М I» 1
Ф «4 1 0 ф4Ч ф
О О» ° О
И О ИЬИ
В В 1»
О «» 0 0
И мЪ О О
В В
О О
О О ООООО О
И И an
В В
О О О мЪ И
В В Ф
О»- О О
И мЪ
О О
И И И
В В
О О О
OO О
ООО с ъ с ъ с Ъ сч м<и»О л ф О\ О сч съ о ul»олфо» О
СЧ
Ф сЧ
«O ul
В
«Ч «Ч с 4 е ъ
« В
С»4 СЧ
О О
О О м м
Ф ф
О»
О с4
Ф
О
В м с
О
СЧ
В мЪ
D
Ф м
В с мЪ
С»4
Ф
СЧ
О
О
СЧ
С 4
В
Ю сч
ul мЪ
Ффм
В В
CaC C»i « ° е
an
О
1633094
t»
10 (E и
ОфеЧОО О OOO
В В В 1 В В ° ° В
Ое Ое Ое Ое Ф И О И ЕЧ
О О
* В еЪ Ф
О I0 е/\еч л ф ООО
1 В ° a 1 1 В В В В
° - ОЕ О ЕЕЪ е-ф ЕФЪОЪ Л
° е «
О СО ФООИО ООО
В В I В 1 В В В
N ЕЧ/Л ОЕЧ NOI0
/Ч а /Ч (:
l !
»е О
О е» е Ъ
ООИО а В °
»/ ео И О
О О О
В В В
О Ф Ве
ИИФИ
ФФЪ / Ъ И ео ео Л
К И ЕЧ
О О «еСЧ
В В ° В
В а а а
И е Ъ
И I/l
Е Ъ И / Ъ I0 Л Л Ф ° е Ъ N е
О а
/ФЪ
° * a ° 1
° * В *
Ф °
С0 еЧ И еч W
ФЪ ОЛФЛ
В В В 1 В
Ф
Ф
Ве 1 I 1
I/I
Ф N
/ Ъ И е0 Ф CFI
° В В В 1
I X
Оаjt Cl
l О
I X О хк хао
eaI eCI аC0 oIC0
1 l !
IC 0
lC 5 ео еО
1 В еч еч
И е/Ъ
IÎ ФО ео ео ео
В 1 1 * Ф
NеЧNNN
И е/Ъ И И И
1 I 1 а
О О О
О f» CI
Ю О I
acI cI
ВФ О Ю
Ока
IC к
1 1 1 еф РЪ Ю
О 1 Cf Кk
О CC С3 Э
kt IC 33 IC X
И О И
В а °
О еч О
Е ° В °
И И ИИ И I/I
В В В В а
О ООООО ей 01Е ф ВФ 1 О И К3
ИИО
В В а
О О °
01 К01 !
Ф v 5 о
9 5 CC lC Ý
Ic ICI- na
О ОООООООО ООООО
ЕФЪ ЕФЪ ЕФЪ Е Ъ Е Ъ ЕФЪ ЕФЪ Е Ъ ЕФЪ ЕФЪ
L aa
tI
ЕЧ ЕФЪ ФИЕОЛ ФОЕО
ЕЧ ЕЧ NЕЧЕЧЕЧN ЕЧ N ЕЪ и х
K !
О
Ц
О й
CI III й
CI Х
О а г
0 ВФ
О О
«!»
С1 0
Е й
2 I CC IC
Вб CI К О
5акocl о в эапц
Е» е/ ЕЕ C/
О N ЕЧ ЕЪ ео В
В В В В В 1 1
ФОЛОIOIC/IW
ЕФЪИЭCФÎIÎI
ЕФЪ ИОИОИ
В В 1 В а 1 1
О О О <Ч еч
$ g а
I l4 2 1 1 I I
М 1 1 г и й
О I 0 I I 1 I 1
"юй к а а, N Е Ъ
В * a
° °
О
О е!
CJ е Ъ И <
1633094
Т ° винца 2
Ноэфбициент проницаемости Н 10 м . ф
Прочность нв снатие после тверпенна в баке при t « 63 С, НПа р н/п
1 1.ОЬ Т 2,02
О 52 1 ° 02 Т 2 OI Э 02 Тэ 52
0 5« 30I (351
4,2
2,2
S 5
2,4
6,3
2,9
0,50
2,0
Оioot
0,007
0,3
0,1
0,7$
0,4
0,031
О ° 51
1,5
1,6
1,55
3,2
5,0 напр. напр.
0,01
0,02
0,015
0,02
О ° 040
О,Ь
1,1
1 ° 2
1,25
4,1
1,0 напр. напр. непр.
0,018
0,0068
0,009
0,018
0,038
0,8
О ° 92
l,08
1,95
2,1
2,08
2;7
0,8
0,06
0,01
0,6
2,Ь
4 ° 7
2,6
1,4
0,7
Непронир!аем
Непроницаем
0,05
0,01
0,0) 1,85
1,1
0,5
Непроницаем, Непроницаем, 0,02
0,05
О ° ol
Z8
29
2 5
1,8
2 ° 6
0,2!
0,30
О ° 18
0,lÝ
0,25
0,10
О ° 05
0,10
О ° 1Ь
О, 008
0,09
0,01
Составитель JI,Áåñòóæåâà
Редактор А.Шандор Техред М«Дидык Корректор И.Ыароши
Заказ 602 Тираж 362 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101
2
4
Ь
8
11
12
IЭ
14
16
17
I8
19
21
22
23
24
26
0,1
0,1
2 5
1,5
3,0
Э ° 92
3 ° 6
3,1
2,8
3,0
1,3
1,2
2 ° Э
2,1
1,85
1,62
1 ° 4
1,35
О ° 6
0,60
О ° 50
4,7
4,1
4,15
3,0
312
1,0
0,85
7,0
3,0
6 ° 2
5,9
5,0
5,1
S,4
6 ° О
1,72
1,8
3,2
3,1
2,8
2,6
2,2
2,0
0,8
0,71
О ° 68
5,4
5 2
4,7
4,2
3,8
0,9 0,85 О,б
0,92 0,87 О ° 7
6,5 6,8 2,8
2,7 2,6 1,4
58 45 318
5,6 4,0 3,18
5,1 3 ° 7 3,2
4,8 3,) 2,1
4,9 3,9 2,81
5,4 3,8 2,69
1,48 1,8 1,4
1,6 2,0 1,5
2,8 2,4 1,85
2,6 2,2 1,74
2,4 2 ° О t,82
2,! t ° 8 1,Э
1,8 1,6 1 ° 42
1 ° 6 1,4 1,22
0,71 0,84 0,52
0,65 0,78 0,58
0,58 0,71 0,63
4,9 5,2 4,6
4 ° 1 5 О 4 2
44 4 ° 9 4 ° 18
3,9 4 ° 7 2 ° 9
3,7 4,5 3,1
5,0I
34 5,1 $7
t,65 3,0 4 Э
Э,7 4,8 5 ° 2
2,7 ! 6
Непроницаем, Непроницаем, Оецроницаем.
Непроницаем, о ° ola
0,0!
Непроницаем.
Непроницаем.
0,011
0,04
0,9
0,98
1 ° 08
1 ° 8
2,0
Нерпы рверуни
1,4
1,3
0,1
0,0008
0,003
О ° 031
О ° 04
0,01
О, 0008
О, 003
0,035
0,8
0,9
0,5
0,021
0,08
1,0
I,1
1 ° 2
2,$
4,8 лись
2,1
I,Ь
0i2
0,001
О ° 005
О ° 048
2,0
4 $