Состав для ремонтных работ в скважинах

Состав для ремонтных работ в скважинах

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтно-водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известен состав для изоляции пластовых вод, ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков, включающий кремнийорганическую жидкость и спиртосодержащий раствор [Патент РФ №2032068, 1995].

Одним из недостатков этого состава является низкая эффективность и высокая стоимость работ при изоляции пластовых вод в суперколлекторах, когда расходы химреагентов для выполнения одной операции по изоляции воды в этих коллекторах многократно возрастают.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является состав для ремонтно-водоизоляционных работ в скважинах, включающий кремнийорганическую жидкость, поливиниловый спирт и алюмосиликатные микросферы [Патент РФ №2211306, 2003] при следующем соотношении компонентов, об.%:

гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость	50,0
водный раствор поливинилового спирта +
+ алюмосиликатные микросферы	50,0

Одним из недостатков этого состава является невозможность проведения работ по изоляции пластовых вод в низко- и среднепроницаемых коллекторах, т.к. геометрические размеры микросфер не позволяют закачать (задавить) состав в поровое пространство водонасыщенного коллектора.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности проведения ремонтно-водоизоляционных работ в скважинах, вскрывших продуктивные пласты любой проницаемости.

Технический результат при создании изобретения заключается в разработке ремонтно-водоизоляционного состава, обеспечивающего изоляцию воды в коллекторах любой проницаемости и их закрепление в прискважинной зоне пласта (ПЗП), а также ликвидацию межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что в известном ремонтно-водоизоляционном составе, включающем гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость, 10,0%-ный водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н и алюмосиликатные микросферы, в отличие от прототипа состав для ремонтных работ в скважинах содержит 2,0%-ный водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н, а вместо алюмосиликатных микросфер - смесь микродура-«U» с гипохлоритом кальция Са(ClO)₂ (микродур «U» + гипохлорит кальция).

Соотношение компонентов в составе, об.%:

2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н	50,0
смесь микродура «U» (48,0 об.%) с
гипохлоритом кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%)	50,0.

«Микродур» - это особо тонкодисперсное минеральное вяжущее вещество (ОТДВ) с гарантированно плавным изменением гранулометрического состава. ОТДВ микродур производится посредством воздушной сепарации пыли при помоле цементного клинкера. ОТДВ микродур в своей основе является гидравлическим минеральным вяжущим.

Технология изготовления микродура разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAU GmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff AG» (Германия) и защищена Европейским патентом.

Выпускается четыре основные марки микродура, различающиеся по гранулометрическому составу: «X»≤6 мкм; «U»≤9,5 мкм; «F»≤16 мкм; «S»≤24 мкм.

Благодаря малому размеру частиц и плавно подобранному гранулометрическому составу водная суспензия микродура обладает текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном водомикродурном отношении (В/М). Температурный режим при применении суспензий на основе микродура соответствует условиям применения обычных цементов. Микродур можно рассматривать как альтернативу жидкому стеклу и полимерным композициям (эпоксидной, карбомидной, фенолформальдегидной и др.). Стоимость суспензии на основе микродура соизмерима со стоимостью смол различных модификаций. Продукт отличается экологической чистотой.

Гипохлорит кальция (CaClO)₂ служит для придания более высоких вяжущих свойств составу, усиления закупоривающего и закрепляющего эффекта, увеличения адгезионных характеристик к породе и металлу обсадных колонн.

Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для ремонтных работ в скважинах отличается от известного тем, что вместо гидрофобизирующей кремнеорганической жидкости и 10,0%-ного водного раствора ПВС-В1Н он содержит 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н, а вместо алюмосиликатных микросфер содержит смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Са(ClO)₂.

В предлагаемом изобретении набор ингредиентов позволяет получить состав для ремонтных работ в скважинах с высокими технологическими параметрами при производстве работ по изоляции воды в коллекторах любой проницаемости, закреплении обводнившихся коллекторов в ПЗП, а также ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.

Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синэргетическое действие в данном составе позволяет за счет реакции полимеризации и отверждения в пластовых условиях образовывать закупоривающий поровое пространство водонасыщенного коллектора любой проницаемости материал, а также и в заколонном пространстве скважины при ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн.

Разработанный состав на основе водно-спиртовой суспензии микродура с гипохлоритом кальция можно применять для водоизоляции и крепления коллекторов любой проницаемости, а также для ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков и негерметичности эксплуатационных колонн, поскольку он закачивается в пласт (за колонну) в виде маловязкого раствора, а образование тампонажного материала происходит непосредственно в пласте (за колонной).

Лабораторные исследования заключались в определении возможности использования данных реагентов для получения твердого, закупоривающего поровое пространство коллектора, материала и его, коллектора, закрепления. Исследования проводили в два этапа. Первый этап включал определение времени образования и качества изолирующего материала. Результаты сведены в таблицу 1.

Для изучения водоизолирующей и закрепляющей способности при дальнейших исследованиях в условиях, приближенных к пластовым, был взят следующий состав, об.%:

2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н	50,0
смесь микродура «U» (48,0 об.%) с
гипохлоритом кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%)	50,0.

Причем соотношение между 2,0%-ным водным раствором ПВС-В1Н и смесью микродура с гипохлоритом кальция составляет 1:1.

Таблица 1Состав и результаты определения времени образования изолирующего материала
Состав рабочего раствора	Соотношение водный раствор ПВС: (микродур + гипохлорит кальция)	Начало отверждения/Окончание отверждения, час	Качественная характеристика образовавшегося изолирующего материала
7,5%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция)	2:1	5/48	Слабосцементированная масса средней прочности
5,0%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция)	2:1	4/48	Вязкопластичная масса средней прочности
2,5%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция)	1:1	4/48	Камнеобразный материал, средней прочности
2,0%-ный раствор ПВС-В1Н + (смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция)	1:1	4/48	Прочный камнеобразный материал

Для экспериментов готовили искусственные керны. Эксперимент проводили в определенной последовательности.

1. Подготовка искусственного керна (просеивание песка через сита определенных размеров, сжатие образца расчетным давлением, высушивание при t=105°C).

2. Насыщение образца моделью пластовой воды (С=16 г/л).

3. Прокачка на установке УИПК-1М через керн, в условиях, приближенных к пластовым, модели пластовой воды в количестве трех объемов порового пространства образца с замером проницаемости по воде по формуле:

где К - проницаемость, мд;

η - пересчетный коэффициент для каждого керна;

Q - расход, мл;

ΔР - перепад давления, кгс/см².

4. Закачка в керн через УИПК-1М состава на основе 2,0%-ного водного раствора ПВС-В1Н и смеси микродура «U» с гипохлоритом кальция [микродур «U»+Ca(ClO)₂] при их объемном соотношении 1:1 и выдержка на реакции в течение 36-48 часов.

5. Определение проницаемости по воде после обработки керна водоизолирующим составом.

Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2Изменение относительной проницаемости образцов кернов после обработки их составом для ремонтных работ
№ образца керна	Состав рабочего раствора, об.%	Проницаемость по воде, 1·10-3, мкм2	Коэффициент закупорки, доли ед.
до обработки, Кпр.1	после обработки, Кпр.2
1	2,0%-ный водный - 50,0;	49,2	5,6	0,886
2	раствор ПВС-В1Н	100,8	10,1	0,899
3	смесь микродура - 50,0. «U» (48,0 об.%) с	500,3	полная закупорка	-
4	гипохлоритом	800,7	Тоже	-
5	кальция Са(ClO)2 (2,0 об.%)	1000.0	-«-	-

Образец рыхлого песка, обработанный данным составом, был испытан на одноосное сжатие и разрушение. В нормальных условиях образец из отмытого в спирто-бензольной смеси и просушенного при температуре 105°C песка фракции 0,4-0,5 мм (по объему 80%) был смешан с составом для ремонтных работ (по объему 20%) и оставлен на 48 ч на прохождение реакции полимеризации и затвердевания.

Затем этот образец (цилиндр) с площадью 19,5 см² и высотой 4,0 см был подвергнут одноосному сжатию давлением. Адгезия к металлу составила 22,5 МПа. При давлении 17,7 МПа образец разрушился.

Приготовление состава для ремонтных работ в скважинах и технология работ на скважине заключается в следующем.

В одном чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания (гидропистолет, работа агрегата «на себя») готовят водный раствор поливинилового спирта заданной концентрации. Приготовление водного раствора ПВС-В1Н необходимо вести при температуре воды плюс 20-40°C.

В другом чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания готовят сухую смесь микродура с гипохлоритом кальция.

Затем в приготовленный 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н вводят небольшими порциями смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция и путем тщательного перемешивания до гомогенного состояния (гидропистолет, работа агрегата «на себя») готовят состав для ремонтных работ в скважинах.

При знакопеременных газодинамических и гидравлических нагрузках и температурных изменениях (при пуске, эксплуатации или остановке скважины) образующийся тампонажный материал будет (в меньшей степени) подвержен растрескиванию и разрушению (за счет добавки ПВС-В1Н), например при ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков, когда состав для ремонтных работ закачивается непосредственно за эксплуатационную колонну.

Скважину, в которой через перфорационные отверстия (или негерметичность эксплуатационной колонны) поступает вода, останавливают. После глушения и промывки скважины состав для ремонтных работ доводят до башмака НКТ (негерметичности эксплуатационной колонны). Закрывают затрубное пространство, продавливают состав в пласт (или за эксплуатационную колонну). По окончании продавки состава для ремонтных работ в пласт (или за эксплуатационную колонну) проводят обратную промывку с противодавлением в количестве 1,5-2,0 объемов НКТ, скважину закрывают и выдерживают для прохождения реакции полимеризации и отверждения компонентов состава в течение 48 ч. По истечении указанного срока скважину осваивают.

Расход состава для ремонтных работ в скважинах составляет 0,5-1,0 м³ на один метр эффективной толщины водонасыщенного пласта.

Предлагаемый состав для ремонтных работ в скважинах прост в приготовлении, технологичен.

Состав для ремонтных работ в скважинах, включающий водный раствор поливинилового спирта ПВС-В1Н, отличающийся тем, что он содержит 2,0%-ный водный раствор ПВС-В1Н и дополнительно смесь микродура «U» с гипохлоритом кальция Ca(ClO)₂ при следующем соотношении компонентов, об.%:

2,0%-ный водный раствор ПВС-В 1Н	50,0
смесь микродура «U» с
гипохлоритом кальция Ca(ClO)2	50,0
в том числе микродур «U»	48
Ca(ClO)2	2,0