Способ приготовления состава для ликвидации заколонных перетоков в скважине

Способ приготовления состава для ликвидации заколонных перетоков в скважине

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для ликвидации заколонных перетоков в скважине.

Известен способ приготовления изолирующего состава (патент RU №2501935, МПК Е21В 29/10, опубл. 20.12.2013, Бюл. №35), в котором микроцемент смешивают с пресной водой плотностью 1000 кг/м при массовом соотношении 2:3 соответственно.

Недостатком известного способа является быстрое отверждение состава, что может вызвать технологические затруднения при приготовлении изолирующего состава и проведении изоляционных работ.

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления состава на основе микроцемента с использованием добавки - пластификатора Glenium-51 (Сторчак В.А., Мелехин А.А. Разработка составов тампонажных смесей на основе микроцементов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2011. - №8. - С. 51-53).

Недостатком известного способа приготовления состава является короткое время отверждения состава - 2,5 ч, что может привести к его преждевременному отверждению, вследствие чего создается риск аварийности при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважине.

Технической задачей изобретения является повышение технологичности и эффективности ликвидации заколонных перетоков в скважине за счет увеличения прочности и расширения диапазона времени отверждения состава на основе микроцемента.

Техническая задача решается способом приготовления состава для ликвидации заколонных перетоков в скважине, включающим перемешивание микроцемента и добавок.

Новым является то, что в качестве микроцемента используют тампонажный портландцемент с удельной поверхностью 800 или 900 м²/кг, в качестве добавок для приготовления состава используют водорастворимый полимер акриламида, сополимер виниламида и n-винилового лактама, олефинсульфонат и полиэтиленгликоль при водоцементном отношении 0,75-1,2, предварительно готовят жидкость затворения микроцемента растворением в воде при перемешивании перечисленных добавок, затем в полученную жидкость затворения добавляют микроцемент при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

тампонажный портландцемент с удельной
поверхностью800 или 900 м2/кг	100
водорастворимый полимер акриламида	0,01-0,02
сополимер виниламида и n-винилового лактама	1,0-2,5
олефинсульфонат	0,01-1,0
полиэтиленгликоль	0,05-0,15
вода	75-120

Ниже представлены реагенты, применяемые в заявляемом способе:

- в качестве микроцемента используют портландцемент тампонажный по ГОСТ 1581-96, дополнительно тонко молотый, с удельной поверхностью 800 или 900 м²/кг;

- в качестве противоосадочного реагента используют водорастворимый полимер акриламида (C₃H₅NO))n молекулярной массы 5,5·10⁵ с насыпной плотностью 910 кг/м³, устойчивый к высокой температуре (21-121°C), мелкодисперсный порошок светло-коричневого цвета. Позволяет получить однородную структуру состава и предотвращает осаждение микроцемента за счет увеличения вязкости и придания раствору седиментационной устойчивости;

- в качестве понизителя водоотдачи используют сополимер виниламида и n-винилового лактама, быстрорастворимый порошок белого цвета. Содержание сухого остатка - 90-99%. Показатель активности ионов водорода 1%-ного водного раствора pH 6,5. Увеличивает прочность цементного камня при сжатии;

- в качестве пластификатора используют олефинсульфонат - продукт конденсации сульфоната и ароматического углеводорода, мелкодисперсный порошок коричневого цвета. Насыпная плотность - 1360 кг/м³. Добавляется в состав с целью улучшения его реологических характеристик;

- в качестве пеногасителя используют полиэтиленгликоль, бесцветная жидкость с легким запахом, без содержания спирта. Содержание гидроксид-иона - 28 мг/г. Вязкость при 20°C - в пределах 450-550 мм²/с. Плотность - 1000 кг/м³. Предотвращает образование пузырьков, разрушает и удаляет образовавшиеся пузырьки воздуха.

Известно, что у тампонажного портландцемента с удельной поверхностью 800 или 900 м²/кг реакции взаимодействия с водой протекают быстрее, чем у тампонажного цемента. Для применения состава на основе тампонажного портландцемента в ремонтно-изоляционных работах необходимо увеличивать сроки его схватывания, что может негативно сказаться на прочностных характеристиках отвержденного цементного камня.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что по предлагаемому способу готовят состав для ликвидации заколонных перетоков в скважине, который включает добавки, позволяющие увеличивать сроки его схватывания, а также регулировать такие качества раствора тампонажного портландцемента, как водоотдача, растекаемость, плотность и время отверждения при сохранении прочностных характеристик отвержденного цементного камня. Состав по предлагаемому способу готовится непосредственно на скважине, легко закачивается в зону нарушения, имеет достаточное для закачивания время отверждения и необходимые свойства отвержденного камня. Благодаря малому размеру цементных частиц состав проникает в микротрещины пород и малопроницаемые пласты.

Технологические и прочностные характеристики приготавливаемого состава по предлагаемому способу исследовали в лабораторных условиях по стандартным методикам, результаты исследований представлены в таблице. В стакане объемом 3 л приготовили жидкость затворения тампонажного портландцемента: в 1600 г воды для водоцементного отношения (В/Ц) 1 при механическом перемешивании в течение 30 мин растворяли 0,32 г (0,02 мас. ч.) водорастворимого полимера акриламида, далее добавляли 32 г (1,5 мас. ч.) сополимера виниламида и n-винилового лактама и перемешивали еще в течение 30 мин до полного растворения. К полученному раствору добавляли 1,6 г (0,1 мас. ч.) полиэтиленгликоля и 14,4 г (0,9 мас. ч.) олефинсульфоната и перемешивали в течение 15 мин. После растворения перечисленных добавок в жидкость затворения добавляли 1600 г (100 мас. ч.) тампонажного портландцемента и перемешивали в течение 30 мин (опыт №1, таблица). Определяли плотность, растекаемость, водоотдачу, время отверждения и прочность на сжатие через 7 суток, результаты испытаний представлены в таблице. Прочность на сжатие через 7 суток у состава по предлагаемому способу выше: при В/Ц=0,75-1,2 находится в пределах 10,2-24,04 МПа, тогда как у наиболее близкого аналога при В/Ц=0,7-1 находится в пределах 8-17 МПа (без олефинсульфоната) и 6-12 МПа (с олефинсульфонатом). Тампонажный портландцемент в заявленном способе имеет удельную поверхность 800 или 900 м²/кг, тогда как наиболее близкий аналог - 650 м²/кг. Это свидетельствует о меньшем размере частиц тампонажного портландцемента в заявленном способе, а также его лучшей проникающей способности по сравнению с наиболее близким аналогом. Благодаря очень мелким частицам тампонажного портландцемента состав по заявленному способу проникает в микротрещины твердых пород и мелкозернистых грунтов, обеспечивая водонепроницаемость, прочность и долговечность, что повышает его изолирующую способность и, соответственно, эффективность. Время отверждения полученного состава в два раза больше, чем у наиболее близкого аналога, что повышает технологичность предлагаемого способа.

На основании полученных результатов оптимальными являются опыты №1-2, 5-7 с В/Ц в пределах 0,75-1,2, которые показали растекаемость, при которой составы хорошо прокачиваются по насосно-компрессорным трубам (НКТ), имеют оптимальное время отверждения и хорошие прочностные характеристики. В опыте №3 растекаемость состава больше 250 мм и он дает усадку при отверждении. Опыты №4 и №8 показали растекаемость, не позволяющую прокачивать составы по НКТ - 160 и 170 мм соответственно, поэтому эти составы были исключены из оптимального диапазона.

На основании полученных результатов был выбран состав с оптимальным интервалом содержания добавок, при котором он имеет необходимые технологические характеристики при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

тампонажный портландцемент с удельной
поверхностью 800 или 900 м2/кг	100
водорастворимый полимер акриламида	0,01 -0,02
сополимер виниламида и n-винилового лактама	1,0-2,5
олефинсульфонат	0,01-1,0
полиэтиленгликоль	0,05-0,15
вода	75-120.

Пример осуществления предлагаемого способа (опыт №1, таблица). Предлагаемый способ применили для ликвидации заколонного перетока на скважине с текущим забоем 1781,6 м и интервалом перфорации 1758,8-1760,8; 1761,8-1762,4; 1768-1769 м. Разбуриваемый пакер спустили на НКТ и посадили на глубину 1766 м. Загрузили в бункер агрегата УНБ-125×50 СО 2,7 т тампонажного портландцемента (100 мас. ч.). В смесительную емкость УНБ-125×50 СО набрали 2,7 м³ (100 мас. ч.) воды. В воду при постоянной циркуляции добавили постепенно небольшими порциями 0,54 кг (0,02 мас. ч.) водорастворимый полимер акриламида, после его растворения небольшими порциями добавили 40,5 кг (1,5 мас. ч.) сополимера виниламида и n-винилового лактама, после его растворения постепенно небольшими порциями добавили 24,3 кг (0,9 мас. ч.) олефинсульфоната, перемешивали 10 мин, затем постепенно небольшими порциями добавили 2,7 кг (0,1 мас. ч.) полиэтиленгликоля и мешали до полного растворения. В приготовленную в смесительной емкости УНБ-125×50 СО жидкость затворения постепенно подавали из бункера 2,7 т (100 мас. ч.) тампонажного портландцемента и перемешивали до выравнивания плотности. Объем полученного состава на основе тампонажного портландцемента составил 3,50 м³ с плотностью 1600 кг/м³. Закачали в НКТ 3,50 м³ полученного состава, 1,0 м³ воды, 4,1 м³ технологической жидкости. Подняли посадочное устройство пакера на глубину 1764 м. С расхаживанием инструмента при подъеме провели контрольную обратную промывку раствора тампонажного портландцемента до чистой воды в объеме 8,0 м³. Подняли посадочное устройство пакера на 73 мм НКТ из скважины. Оставили скважину для отверждения раствора тампонажного портландцемента в течение 48 ч. Далее скважину освоили и пустили в эксплуатацию. В результате проведенных работ обводненность скважины снизилась на 30%. Остальные примеры осуществляются аналогично и приведены в таблице.

Таким образом, предложение обеспечивает повышение технологичности и эффективности ликвидации заколонных перетоков в скважине за счет увеличения прочности и расширения диапазона времени отверждения состава на основе тампонажного портландцемента.

Способ приготовления состава для ликвидации заколонных перетоков в скважине, включающий перемешивание микроцемента и добавок, отличающийся тем, что в качестве микроцемента используют тампонажный портландцемент с удельной поверхностью 800 или 900 м²/кг, в качестве добавок для приготовления состава используют водорастворимый полимер акриламида, сополимер виниламида и n-винилового лактама, олефинсульфонат и полиэтиленгликоль при водоцементном отношении 0,75-1,2, предварительно готовят жидкость затворения микроцемента растворением в воде при перемешивании перечисленных добавок, затем в полученную жидкость затворения добавляют микроцемент при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

тампонажный портландцемент с удельной
поверхностью 800 или 900 м2/кг	100
водорастворимый полимер акриламида	0,01-0,02
сополимер виниламида и n-винилового лактама	1,0-2,5
олефинсульфонат	0,01-1,0
полиэтиленгликоль	0,05-0,15
вода	75-120