Изоляционный материал-гидрозатвор

Изоляционный материал-гидрозатвор

Реферат

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, к составам материалов для крепления скважин и разобщения пластов.

При креплении скважин и разобщении пластов широко применяется способ цементирования скважин с использованием в качестве изоляционного материала тампонажного цемента. (Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. - М.: Недра, 1990).

Однако цемент недолговечен, разрушается из-за старения, под влиянием температуры, механических воздействий, пластовых вод и др. факторов. Он не обеспечивает качественную и длительную изоляцию скважин из-за образования в нем и на контактах с ним трещин по указанным выше причинам.

Наиболее близким аналогом изобретения является состав изоляционного материала - гидрозатвора, включающий отработанный буровой раствор определенной плотности, полиакриламид, феррохромлигносульфонат, КМЦ, ингибиторы коррозии и нейтрализаторы химреагентов-коррексит и ЖС-7. (Патент РФ №2186937, Е 21 В 33/138. Изоляционный материал-гидрозатвор).

Недостатком этого изоляционного материала-гидрозатвора являются сложный состав, низкие структурно-механические и изоляционные свойства, низкая седиментационная устойчивость и стабильность, повышенная фильтрация. Эти недостатки обусловлены тем, что полиакриламид является флокулянтом, поэтому осаждает твердую фазу, снижает стабильность, седиментационную устойчивость и изолирующие свойства гидрозатвора. Кроме того, ПАА и КМЦ подвержены деструкции, что приводит к потере их первоначальных свойств.

Задачей изобретения является улучшение структурных свойств, снижение фильтрации и повышение стабильности изоляционного материала-гидрозатвора.

Поставленная задача решается тем, что изоляционный материал-гидрозатвор, включающий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности и полиакриламид, дополнительно содержит гелеобразователь - жидкое стекло и полиэтиленполиамин - смесь диэтилентриамина, триэтилентетрамина и тетраэтиленпентаамина при следующем соотношении компонентов, мас.% от отработанного глинистого бурового раствора:

полиакриламид	0,05-1,00
жидкое стекло	0,1-1,5
указанный полиэтиленполиамин	0,01-0,20

Для получения изоляционного материала-гидрозатвора используют отработанный буровой раствор с плотностью, отвечающей требованиям «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности». При этом используется гидролизованный полиакриламид с молекулярной массой 1·10^-6-1·10^-7 различных марок DK-Drill, PDA-1030, Praestol и др., жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 и полиэтиленполиамин по ТУ 2413-357-00203447-99. Полиэтиленполиамин представляет собой смесь диэтилентриамина, триэтилентетраамина и тетраэтиленпентаамина, причем количественное содержание каждого из этих компонентов в смеси может меняться от 10 до 60 мас.%. Это жидкость хорошо растворимая в воде. Применяется в качестве отвердителя эпоксидных смол.

Из патентной и научно-технической литературы нам не известен изоляционный материал-гидрозатвор, содержащий совокупность указанных выше компонентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Введение в отработанный глинистый буровой раствор полиакриламида и жидкого стекла с полиэтиленполиамином превращает жидкий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности в гель с высокими структурно-механическими свойствами, с низким показателем фильтрации. При этом полиэтиленполиамин в щелочной среде сшивает макромолекулы полиакриламида в сетчатую структуру, которая служит каркасом новообразования, а жидкое стекло дополнительно структурирует отработанный буровой раствор в ячейках сшитой структуры полимера. Жидкое стекло и полиэтиленполиамин в данном случае являются гелеобразователями, одновременно они снижают коррозионную активность раствора, нейтрализуют его активные компоненты, повышают стойкость полимера к деструкции.

Из существующего уровня техники нам не известно, что компоненты, входящие в состав изоляционного материала-гидрозатвора в данном сочетании, обеспечивают указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Пример. В 1 л отработанного глинистого бурового раствора плотностью 1050 кг/м³, условной вязкостью 23 с, водоотдачей 8 см³/30 мин и СНС 1/10, равным 5/8 дПа, при перемешивании вводят 10,5 г (1%) порошкообразного ПАА, 15,75 г (1,5%) жидкого стекла и 2,1 г (0,2%) полиэтиленполиамина (ПЭПА).

После перемешивания состав выдерживают 3 часа в ожидании гелеобразования. После гелеобразования определяют свойства изоляционного материала.

В таблице приведены составы и свойства изоляционного материала-гидрозатвора. Из данных таблицы следует, что вязкость, статическое напряжение сдвига и стабильность его выше, а водоотдача ниже, чем у составов по прототипу.

Более высокая вязкость и прочность структуры, стабильность и низкая водоотдача разработанного материала обеспечат более эффективную изоляцию пластов, долговременность действия гидрозатвора. Для повышения плотности в состав изоляционного материала могут быть введены минеральные наполнители - глина, мел, барит и т.п.

Изоляционный материал-гидрозатвор при строительстве скважин готовят в емкостях. Для этого в расчетном потребном количестве отработанного глинистого бурового раствора при перемешивании растворяют в заданном соотношении полиакриламид, жидкое стекло и полиэтиленполиамин. При необходимости повышения плотности в состав гидрозатвора вводятся минеральные наполнители - глина, мел, барит. Затем изоляционный материал закачивается в скважину. До гелеобразования в течение 3-х часов этот гидрозатвор сохраняет текучесть достаточную для перекачивания насосами. В скважине этот изоляционный материал из жидкого состояния переходит в гелеобразное, приобретает высокие структурно-механические, изолирующие свойства.

Таблица
Состав	Содержание компонентов, %	Свойства растворов	Стабильность, %
Буровой глинистый раствор	Полиакриламид	Жидкое стекло	Полиэтиленполиамин	Плотность, г/см3	Условная вязкость, с	Показатель фильтрации, см3/30 мин	Статическое напряжение сдвига, дПа
1 мин	10 мин
Исходный	100	-	-	-	1,05	23	8	5	8	0,3
1	100	0,05	0,1	0,01	1,05	25	7	10	15	0,2
2	100	0,1	0,2	0,05	1,05	35	5	28	33	0
3	100	0,3	0,5	0,1	1,06	180	4	110	141	0
4	100	0,5	1,0	0,5	1,06	н/т	3	162	124	0
5	100	1,0	1,5	1,0	1,07	н/т	2	298	322	0
Прототип	100	0,01	-	-	1,05	23	8	6	8	3
Прототип	100	1,0	-	-	1,06	н/т	5	156	202	2
н/т - не течет

Изоляционный материал-гидрозатвор, включающий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности и полиакриламид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гелеобразователь - жидкое стекло и полиэтиленполиамин - смесь диэтилентриамина, триэтилентетраамина и тетраэтиленпентаамина при следующем соотношении компонентов, мас.% от отработанного бурового раствора:

Полиакриламид	0,05-1,00
Жидкое стекло	0,1-1,5
Указанный полиэтиленполиамин	0,01-0,20