Состав для изоляции водопритока в скважину

Состав для изоляции водопритока в скважину

Реферат

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к водоизоляционным составам на основе кремнийорганических соединений, и может использоваться для изоляции водопритока в добывающие скважины и изменения профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известен тампонажный состав для изоляции притока пластовых вод в нефтяных скважинах (пат. РФ №1202309, МПК Е21В 33/13, опубл. Бюл. №25, 10.09.1999 г.), включающий полифункциональное алкоксисодержащее кремнийорганическое соединение, кристаллогидраты металлов 4-8 групп и полярный растворитель из ряда спиртов, сложных эфиров, кетонов, причем кристаллогидрат и растворитель взяты в количестве 30-300 и 5-100 масс.ч. соответственно, в расчете на 100 масс.ч. указанного кремнийорганического соединения.

Указанный состав обладает рядом недостатков. Содержание в составе активных катализаторов отверждения, которыми являются кристаллогидраты, не позволяет создавать композиции с регулируемым временем отверждения и ускоряет процессы гидролиза и поликонденсации кремнийорганического соединения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому составу является состав для тампонирования водопроявляющих скважин (пат. РФ №2066734, МПК Е21В 33/138, опубл. Бюл. №26, 20.09.1996 г.), содержащий алкиловый эфир кремнийорганического соединения (АЭКОС) 30-99% масс. и полярный растворитель (ПР) 1-70% масс. В качестве АЭКОС используют тетраэтоксисилан или этилсиликат-32 или этилсиликат-40 или смолку этилсиликатов, в качестве ПР - одноатомный и/или двухатомный спирт, и/или сложный эфир, и/или кетон. АЭКОС и ПР перемешивают, поставляют на промысел в виде одноупаковочной композиции. В качестве гидролизующего компонента используется пластовая вода, которая находится в порах пласта.

Известный состав предназначен для высоких пластовых температур, что обусловлено отсутствием катализатора реакции поликонденсации. Более эффективно гидролиз протекает при температуре 60°С и выше. В условиях же низких температур (20-40°С) бескаталитический процесс вызывает слишком медленное протекание реакции гидролиза алкоксигрупп с последующей поликонденсацией образующихся силанолов.

Малая скорость отверждения тампонажного состава приводит к его уходу из зоны тампонирования и неудовлетворительным результатам при выполнении водоизоляционных работ. Кроме того, отсутствие катализатора обуславливает более низкие прочностные характеристики отвержденного состава по сравнению с составами, содержащими катализатор.

Технической задачей предложения является получение тампонажного состава на основе кремнийорганического соединения, способного отверждаться водой при температуре 20-40°С, имеющего плавно регулируемые сроки отверждения и обеспечивающего повышение эффективности изоляции водопритока за счет увеличения прочности тампонирующего материала.

Задача решается предлагаемым составом, включающим кремнийорганическое соединение - продукт 119-296, катализатор отверждения - хлорид титана (IV), полигликоли и пластовую девонскую воду.

Новым является то, что дополнительно состав содержит олигофенилэтоксисилоксан (ОФЭС) при следующих соотношениях компонентов, % масс.:

Продукт 119-296	40,5-61,5
Полигликоли	20,0-30,0
ОФЭС	15,0-25,0
TiCl4	3,5-4,5,

причем пластовая девонская вода взята в соотношении 1:1 к массе остальных реагентов состава.

Суть предлагаемого технического решения состоит в том, что компоненты состава кремнийорганический продукт 119-296 и олигофенилэтоксисилоксан (ОФЭС) - продукт гидролитической этерификации кубовых остатков фенилтрихлорсилана - участвуют в гидролизе при смешивании их с водой в требуемом диапазоне температур. Полигликоли способствуют совмещению состава с водой, a TiCl₄ выполняет роль катализатора процесса гидролиза и поликонденсации.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно улучшить технологические свойства состава за счет содержания в нем ОФЭС, который способствует увеличению прочности отвержденного состава, вследствие участия в процессе гидролиза этокси- и феноксигрупп ОФЭС. Наличие этих групп приводит также к сокращению длительности образования силанолов, в результате чего отверждение проходит при температуре в диапазоне 20-40°С и поддается регулированию.

Исследования предлагаемого и известного составов для изоляции водопритоков в скважине осуществляли в лабораторных условиях. Время отверждения составов определяли следующим образом. В три стеклянных стакана объемом 250 мл помещали компоненты состава (200 г) и тщательно перемешивали. Отмечали время от начала помещения стаканов со смесью в термостат, в котором поддерживали температуру 25°С. Время, через которое смесь начинает течь непрерывной струей с конца стеклянной палочки после ее окунания в смесь, принято за время начала отверждения. Периодически наклоняя стаканы, фиксируют время, когда мениск смеси перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем конца отверждения испытуемой смеси. Время начала и конца отверждения определяют как среднюю арифметическую величину трех измерений. Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице.

Пример приготовления состава. В стеклянный стакан объемом 250 мл наливали 50 г (50% масс.) продукта 119-296, 20 г (20% масс.) ОФЭС, 4 г (4% масс.) TiCl₄, 26 г (26% масс.) полигликолей, добавляли 100 г воды и перемешивали в течение 1 минуты до образования однородного раствора. Время отверждения составило 6 ч.

По результатам, представленным в таблице, видно, что увеличение в составе количества катализатора TiCl₄ более 4,5% ведет к сокращению времени отверждения до 1,5 ч, а уменьшение его менее 3,5% - к увеличению времени отверждения до 40 ч, что делает такие составы непригодными для их использования в изоляционных работах.

На основании данных таблицы были выбраны оптимальные составы при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Продукт 119-296	40,5-61,5
ОФЭС	15,0-25,0
TiCl4	3,5-4,5
Полигликоли	20,0-30,0,

причем пластовая девонская вода в соотношении 1:1 к массе остальных реагентов состава.

Водоизолирующую способность предлагаемых составов исследовали при 25°С на моделях пласта длиной 30 см и с внутренним диаметром 2,7 см, заполненных кварцевым песком фракции 0,2-0,3 мм, которые позволяют моделировать закачку реагентов в пласт и вести непрерывный контроль за их расходом по схеме: «скважина-пласт» и «пласт-скважина». Первоначально через модель пласта, наполненную кварцевым песком, прокачивали воду, проводили замер расхода и по формуле Дарси определяли исходную проницаемость модели. Далее через модель прокачивали тампонажный состав. Модель оставляли на 24 ч с целью структурирования тампонажного состава. После этого проводили прокачку воды, определяли проницаемость и вычисляли коэффициент изоляции, который характеризует степень снижения проницаемости модели и является мерой эффективности водоизоляционных работ:

где: K_из - коээффициент изоляции;

K₀ - коэффициент проницаемости до закупорки модели пласта, мкм²;

K₁ - коэффициент проницаемости после закупорки модели пласта, мкм².

Результаты исследования водоизолирующей способности предлагаемых составов в водонасыщенной модели представлены в таблице.

Таблица
Результаты лабораторных и модельных испытаний заявляемого состава и прототипа при 25°C
№	Кол-во продукта 119-296, г	Кол-во ОФЭС, г	Кол-во TiCl4, г	Кол-во полигликолей, г	Кол-во пластовой девон. воды, г	Время отверждения состава, чмин	Коэффициент изоляции составов через 24 ч, %
Начало	Конец
1	36,0	27,0	5,0	32,0	100	100	120	98,0
2	40,5	25,0	4,5	30,0	100	200	330	99,1
3	45,0	23,0	4,2	27,8	100	330	530	98,2
4	50,0	20,0	4,0	26,0	100	400	600	99,5
5	55,5	18,0	3,8	22,7	100	430	600	97,5,
6	61,5	15.0	3.5	20,0	100	500	700	97,0
7	65,0	13,0	3,0	19,0	100	1000	1400	85,5
Состав по прототипу	2800	4000	66,0

Из представленных в таблице результатов видно, что коэффициент изоляции в водонасыщенной модели с применением предложенного состава через 24 ч составил 97-99,5%, тогда как у прототипа коэффициент изоляции водонасыщенной модели составил 66%, что доказывает лучшую изолирующую способность предложенного состава. По времени конечного отверждения оптимальными являются составы №2-6, имеющие время конечного отверждения от 3,5 до 7 ч. Время отверждения состава №1 может быть недостаточным для закачки его в скважину, а у состава №7 время отверждения увеличивается до 14 ч, что делает такие составы не пригодными для их использования в изоляционных работах.

Пластическую прочность состава по предложению и прототипа определяли по методу конического пластомера П.А.Ребиндера (Справочное руководство по тампонажным материалам: Учебное пособие/ Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. - М.: Недра, 1987. с.336-339). Установили, что увеличение в составе содержания ОФЭС приводит к увеличению пластической прочности получаемой тампонирующей массы, которая увеличивается с 0,15 МПа (5 масс.ч. ОФЭС) до 0,5 МПа (15 масс.ч. ОФЭС) и 0,7 МПа (25 масс.ч. ОФЭС). При дальнейшем увеличении ОФЭС пластическая прочность изменяется незначительно, поэтому в составе его содержится от 15 до 25 масс.ч. Пластическая прочность состава по прототипу составила 0,15 МПа, а состава по предложению 0,5-0,7 МПа, что подтверждает выполнение технической задачи предложения - увеличение прочности тампонирующего материала.

Таким образом, предлагаемый состав для изоляции водопритока в скважину способен отверждаться водой, имеет плавно регулируемые сроки отверждения и обеспечивает повышение эффективности изоляции водопритока за счет увеличения прочности тампонирующего материала, что позволяет увеличить межремонтный период работы скважины и сэкономить материальные средства на повторный ремонт в 1,5 раза.

Состав для изоляции водопритока в скважину, включающий кремнийорганическое соединение - продукт 119-296, катализатор отверждения - хлорид титана (IV), полигликоли и пластовую девонскую воду, отличающийся тем, что дополнительно состав содержит олигофенилэтоксисилоксан - ОФЭС при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Продукт 119-296	40,5-61,5
Полигликоли	20,0-30,0
ОФЭС	15,0-25,0
TiCl4	3,5-4,5,

причем пластовая девонская вода взята в соотношении 1:1 к массе остальных реагентов состава.