Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины

Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции и ограничения водопритока в скважины путем восстановления нарушений герметичности в конструкции скважин, ликвидации заколонных и межколонных перетоков, изоляции обводнившихся пластов и пропластков тампонажными составами на основе полимерных материалов, отверждаемых в пластовых условиях.

Известны способы восстановления герметичности эксплуатационных колонн тампонажными материалами на основе отверждаемых в пластовых условиях синтетических смол (Блажевич В.А., Уметбаев В.А. и др. Тампонажные материалы для ремонтно-изоляционных работ в скважинах, Уфа, 1992 г., с.44-55).

Недостатком известных способов являются быстрые сроки отверждения составов, что усложняет технологию закачки и ограничивает область применения способов изоляции.

Известен способ изоляции водопритока в нефтяные и газовые скважины отверждаемым в пластовых условиях составом на основе фенолоформальдегидной смолы резольного типа и композиционного отвердителя, включающего формалин и гидроксид натрия (Патент RU 2215009, кл. E21B 33/138, 10.06.03).

Недостатком является использование в качестве одного из исходных компонентов формалина - токсичной жидкости с резким запахом, что создает определенные трудности при проведении работ на скважине.

Наиболее близким по технической сущности является способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину отверждаемой в пластовых условиях полимерной композиции, состоящей из ацетоноформальдегидной смолы, щелочных отвердителей и воды (Патент RU 2272905, кл. Е21B 43/32, 28.06.04).

Недостатком способа является неуправляемая экзотермическая реакция поликонденсации термореактивной ацетоноформальдегидной смолы в присутствии щелочных отвердителей. При приготовлении больших объемов полимерной композиции на скважине, особенно в теплое время года, период отверждения полимерной композиции, за счет саморазогрева, может резко сократиться, что создает повышенный риск аварийности проводимых работ.

Целью изобретения является разработка способа изоляции и ограничения водопритока в скважины отверждаемыми в пластовых условиях полимерными композициями на основе синтетических смол, исключающего использование токсичных реагентов и снижающего влияние экзотермического эффекта при приготовлении больших объемов (3-5 м³) композиции на промысле до безопасного уровня.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающем закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:

- смола ацетоноформальдегидная - 63,0,

- смола фенолоформальдегидная - 27,0,

- 2-40%-ный водный раствор щелочи - 10,0.

Для приготовления полимерной композиции используются пожаровзрывобезопасные, малотоксичные продукты.

Смола ацетоноформальдегидная, получаемая путем поликонденсации ацетона с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного формальдегида не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2228-006-48090685-2002.

Смола фенолоформальдегидная, получаемая путем поликонденсации фенола с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного фенола не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2257-075-26161597-2007.

Гидроокись натрия - NaOH, реагент 2-го класса опасности. Выпускается по ГОСТ 2262-79.

Использование в предлагаемом способе изоляции и ограничения водопритока в скважины указанной полимерной композиции позволяет снизить до безопасного уровня экзотермический эффект при приготовлении состава на промысле и обеспечивает универсальность предлагаемого способа для проведения различного вида ремонтно-изоляционных работ в диапазоне пластовых температур от 35°С до 90°С.

Для подтверждения возможности осуществления предлагаемого изобретения в лабораторных условиях были проведены эксперименты по оценке времени отверждения полимерной композиции при различных температурах, изучению экзотермического эффекта, определению прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала.

Время отверждения полимерной композиции определялось периодом времени от момента смешивания компонентов до момента потери подвижности при различных температурах.

Прочность отвержденных образцов определялась по ГОСТ 310.4-84 в соответствии с требованием ГОСТ 26798.2-85 по пределам прочности при изгибе и сжатии.

Адгезия отвержденной смолы с металлом (σ_м) определялась методом сдвига коаксиально расположенных цилиндров диаметром 25 и 50 мм и длиной 50 мм, в кольцевом пространстве которых отверждалась смола. При определении адгезии с цементным камнем (σ_ц) и породой (σ_п) вместо внутреннего металлического цилиндра использовались цилиндры из отвержденного цемента или искусственно сцементированного песчаника.

Экзотермический эффект оценивался степенью саморазогрева полимерной композиции при приготовлении и выдержке ее в течение часа в термоизоляционной ячейке.

Данные сведены в таблицах 1 и 2 и представлены на графике (см. чертеж). Проведенные испытания показали надежность и универсальность предлагаемого способа изоляции за счет высоких прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала, регулируемых сроков отверждения в указанном диапазоне температур и незначительного экзотермического эффекта при приготовлении полимерной композиции, не влияющего на сроки отверждения. Как показано на графике (см. чертеж), при максимальном содержании щелочи в полимерной композиции - 4%, разогрев ее, за счет экзотермического эффекта, составляет 35°С, а время отверждения при этой температуре - 4,5 часа (состав №.9, табл.1).

Реализацию предлагаемого способа на промысле осуществляют следующим образом.

Предварительно проводят геофизические исследования и определяют температуру пласта. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) устанавливают на 10-15 м выше верхних отверстий интервала перфорации, определяют приемистость пласта. В емкости готовят полимерную композицию в запланированном объеме и соотношении компонентов путем растворения в воде щелочи и дозировке сначала фенолоформальдегидной смолы, затем ацетоноформальдегидной. Производят перемешивание в течение 10-15 минут и закачивают в НКТ. Далее в НКТ закачивают продавочную жидкость в объеме, необходимом для полного вытеснения смеси из скважины в интервал изоляции, и закрывают скважину на реагирование.

Предлагаемый способ осуществляется с применением стандартного оборудования устья скважины и технических средств, применяемых при проведении ремонтно-изоляционных работ, и не требует дополнительной техники и оборудования. Кроме того, при его реализации используются малотоксичные реагенты, и существенно снижена вероятность аварийности проводимых работ, связанная с саморазогревом полимерной композиции на стадии смешения компонентов, приводящим к резкому сокращению времени отверждения.

По способу-прототипу полимерные композиции, содержащие в своем составе дополнительно щелочь, разогреваются в термоизоляционной ячейке до 60°С и выше в течение 20-30 минут и полностью теряют подвижность.

Таблица 1
№ состава	Полимерная композиция, об.%	Т, °С	Время отверждения, час-мин.
Смолы	Щелочь	Вода
1.	90	0,2	9,8	90	3-30
2.	90	0,5	9,5	80	3-40
3.	90	1,0	9,0	80	1-50
4.	90	1,5	8,5	60	4-20
5.	90	2,0	8,0	60	2-00
6.	90	3,5	6,5	40	4-10
7.	90	4,0	6,0	40	2-30
8.	90	3,8	6,2	35	5-00
9.	90	4,0	6,0	35	4-30

Таблица 2
№ состава из таблицы 1	Прочность, МПа	Адгезия, МПа
При изгибе	При сжатии	σм	σц	σп
1.	6,3	20,0	0,65	0,83	0,85
2.	7,1	23,3	0,72	0,73	0,77
4.	8,1	22,5	0,78	0,81	0,83
6.	6,6	24,1	0,86	0,92	0,95
9.	6,5	19,9	0,69	0,70	0,84

Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, отличающийся тем, что в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:

смола ацетонформальдегидная	63,0
смола фенолформальдегидная	27,0
2-40%-ный водный раствор щелочи	10,0