ТАМПОНИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ
BACKFILL COMPOSITION FOR REMEDIAL CEMENTING

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к тампонирующим составам для проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине.
Известен битумосодержащий реагент для повышения нефтеотдачи пластов и ограничения водопритоков в нефтяные скважины и способ обработки нефтяного пласта [патент RU №2230900, МПК Е21В 43/32. Опубл. 10.10.2003 г.]. Реагент для повышения нефтеотдачи пластов включает битумную эмульсию, представляющую собой дисперсию битума в водном растворе и ПАВ, который содержит в качестве указанной дисперсии тонкую дисперсию битума с температурой плавления 35-135°С в 1%-ном водном растворе NaOH или HCI, а ПАВ - катионоактивные, анионоактивные или неионогенные - в качестве эмульгатора, и дополнительно хлористый кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный битум 30,0-80,0; указанный эмульгатор 0,15-5,0; хлористый кальций 0,05-0,5; 1%-ный водный раствор NaOH или HCI остальное. В способе обработки нефтяного пласта, включающем закачку в пласт указанного битумосодержащего реагента или его смеси с углеводородным растворителем и/или минеральным порошком, в качестве углеводородного растворителя используют нефть или кубовые остатки производства этилбензола и стирола - смолу "КОРЭ", а в качестве минерального порошка бентонитовую глину. Недостатком битумосодержащего реагента для повышения нефтеотдачи пластов и способа обработки нефтяного пласта является то, что для приготовления битумосодержащего реагента необходим предварительный подогрев водного раствора NaOH, нефтенола и хлористого кальция до температуры 80-90°С, а также подогрев битума до температуры 150-170°С, что сложно осуществить при приготовлении битумосодержащего реагента в промысловых условиях на скважине.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изоляции зон водопритока в скважине [патент RU №2283422, МПК Е21В 33/138, С09К 8/82, С09К 8/84. Опубл. 10.09.2006 г. Бюл. №25]. Способ предусматривает использование для изоляции зон водопритока в скважине обратной эмульсии на основе водной дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной среды и тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте. Тампонажный состав закачивают последовательным чередованием с каждой порцией обратной эмульсии, в обратную эмульсию при ее приготовлении вводят кремнийорганическую жидкость «Силор» в количестве 5-10% от объема углеводородной дисперсионной среды, а в качестве тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран в пласте, используют состав, содержащий 82-92 об.% кремнийорганической жидкости «Силор» и 8-15 об.% 8%-ного раствора соляной кислоты. Обратная эмульсия по прототипу содержит 4-6 об.% кремнийорганической жидкости «Силор», 74-76 об.% нефти и 20 об.% воды. Недостатком данного способа является сложность его реализации, так как для проведения ремонтно-изоляционных работ необходимо приготовить и последовательно закачать в скважину два разных тампонажных состава - высоковязкую эмульсию, содержащую кремнийорганическую жидкость «Силор», и армирующий состав, представляющий собой смесь кремнийорганической жидкости «Силор» с раствором соляной кислоты. При реализации способа используется большое количество кремнийорганической жидкости «Силор», стоимость которой выше стоимости большинства других реагентов, используемых при ремонтно-изоляционных работах. Кроме того, эффект от применения способа ограничен интервалом времени до одного года, по истечении этого времени используемая при реализации способа эмульсия расслаивается и теряет свои тампонирующие свойства.
Технической задачей изобретения является повышение изолирующей способности состава для ремонтно-изоляционных работ, продление эффекта от их проведения при одновременном снижении стоимости ремонта и расхода дорогостоящих реагентов.
Задача решается использованием тампонирующего состава для ремонтно-изоляционных работ в скважине, содержащего кремнийорганическую жидкость «Силор».
Новым является то, что состав дополнительно содержит битум природный и муку древесную при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Битум природный
23,5-42,4
Кремнийорганическая жидкость «Силор»
1,8-4,5
Мука древесная
0,5-5,0
Вода техническая
55,3-67,0
3
Битум природный добывают на месторождениях высоковязких нефтей и битумов различными методами, например парогазовым, паротепловым, методом внутрипластового горения и др. Битум природный представляет собой сложную смесь углеводородов, в его состав входят и смолисто-асфальтеновые фракции, обладающие свойствами поверхностно-активных веществ. В составе, например, может быть использован битум природный Мордово-Кармальского месторождения (Республика Татарстан). При температуре 20°С динамическая вязкость битума природного Мордово-Кармальского месторождения изменяется от 360-370 мПа·с для Южного купола месторождения, до 1340-4200 мПа·с для Северного купола месторождения. Плотность битума природного Мордово-Кармальского месторождения изменяется от 935-937 кг/м для Южного купола месторождения, до 947-949 кг/м для Северного купола месторождения. Массовая доля асфальтенов битума природного Мордово-Кармальского месторождения изменяется от 2,7 мас.%, для Северного купола месторождения, до 6,6 мас.%, для Южного купола месторождения.
Кремнийорганическую жидкость «Силор», выпускаемую по ТУ 2229-052-05766761-2003, получают химической деструкцией силиконовых вулканизатов. Кремнийорганическая жидкость «Силор» содержит смесь олигомерных этоксисиланов и твердые продукты, в том числе активные и неактивные наполнители, пигменты, модификаторы и другие ингредиенты резиновых смесей и герметизирующих материалов.
Мука древесная по ГОСТ 16361-87 представляет собой волокнистый, набухающий в воде природный материал, получаемый при механическом размельчении древесины.
3
3
В качестве воды технической может быть использована вода плотностью от 1000 кг/м до 1190 кг/м, например пластовая минерализованная вода, содержащаяся в водоносных горизонтах месторождений нефти и газа, сточная вода, а также водные растворы солей, например хлористого кальция.
Тампонирующий состав готовят следующим образом. В природный битум первоначально вводят кремнийорганическую жидкость «Силор», механической мешалкой при 700 об/мин перемешивают до получения однородной смеси. Затем в полученную смесь при постоянном перемешивании небольшими порциями вводят муку древесную. Далее добавляют воду техническую и интенсивно перемешивают до получения обратной эмульсии с вязкостью, необходимой для проведения ремонтно-изоляционных работ. Увеличение времени и интенсивности перемешивания способствует получению эмульсии с большей вязкостью. Необходимую величину вязкости эмульсии для проведения ремонтно-изоляционных работ определяют в зависимости от геолого-технических условий на скважине подлежащей ремонту.
Полученная обратная эмульсия содержит в качестве дисперсионной среды природный битум с мукой древесной, а в качестве дисперсной фазы - воду техническую. Кремнийорганическую жидкость «Силор» вводят в битум природный в качестве эмульгатора и стабилизатора.
Эффект ограничения притока воды от применения предлагаемого тампонирующего состава в начальный период после закачивания в изолируемый пласт достигается за счет высокой вязкости обратной эмульсии. В более поздний период времени древесная мука, содержащаяся в эмульсии, набухает при контактировании с водой технической и армирует гидроизоляционный экран из эмульсии в пласте по всему объему, чем создает дополнительный тампонирующий эффект. Даже после расслоения высоковязкой эмульсии в пласте по истечении времени ее стабильности эффект от применения состава для ремонтно-изоляционных работ сохраняется еще продолжительное время за счет тампонирующего эффекта, создаваемого разбухшей в воде технической древесной мукой.
В отличие от содержащейся в прототипе нефти предлагаемый состав содержит природный битум. В природном битуме содержание смолисто-асфальтеновых фракций, обладающих свойствами поверхностно-активных веществ, больше, чем в нефти. Одновременное использование эмульгирующих свойств кремнийорганической жидкости «Силор» и эмульгирующих свойств смолисто-асфальтеновых фракций природного битума позволяет увеличить вязкость эмульсии. Более высокое, в сравнении с нефтью, содержание в используемом природном битуме смолисто-асфальтеновых фракций, обладающих свойствами поверхностно-активных веществ, также обеспечивает более высокую стабильность эмульсии. Кроме того, в предлагаемом составе, в отличие от прототипа, дорогостоящая кремнийорганическая жидкость «Силор» используется только в качестве эмульгатора и стабилизатора эмульсии и не используется в качестве основного компонента тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран из эмульсии в пласте, что позволяет снизить стоимость ремонтно-изоляционных работ.
Общепринятым критерием стабильности гидрофобных эмульсий является электрическая стабильность, измеряемая на приборе ИГЭР-1 согласно ТУ 39-156-76. В таблице приводится сравнение электрической стабильности предлагаемого тампонирующего состава с электрической стабильностью состава, используемого в способе по прототипу. Из данных, приведенных в таблице, следует, что электрическая стабильность предлагаемого состава на 20-30% выше, чем у прототипа. Более высокая стабильность предлагаемого тампонирующего состава обеспечивает более длительный эффект от проведения ремонтно-изоляционных работ.
С целью подтверждения возможности использования предлагаемого тампонирующего состава для ремонтно-изоляционных работ были проведены модельные испытания. Испытания изолирующей способности были проведены на моделях пласта длиной 30 см и 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 модели пласта, наполненные кварцевым песком, прокачивали воду, проводили замер ее расхода и по формуле Дарси определяли исходную проницаемость моделей. Далее в модели пласта закачивали предлагаемый тампонирующий состав или состав, используемый в способе по прототипу в объеме, равном поровому объему модели пласта. Модель оставляли на 36 часов с целью структурирования эмульсии. После этого проводили прокачку воды, определяли проницаемость по формуле Дарси и вычисляли коэффициент изоляции через 2 суток, 6 месяцев, 1 год и 1,5 года, который характеризует степень закупоривания пор, снижение проницаемости модели и является мерой результативности изоляционных работ.В таблице представлены результаты исследования водоизолирующей способности предлагаемого тампонирующего состава и состава, используемого в способе по прототипу, из которых следует, что при использовании в заявленном составе 5 мас.%, кремнийорганической жидкости «Силор» образуется очень вязкая эмульсия, которая непригодна для применения в ремонтно-изоляционных работах из-за невозможности прокачивания ее насосом цементировочного агрегата, а при использовании 1,4 мас.%, кремнийорганической жидкости «Силор» эмульсия не образуется, вследствие чего оптимальными являются составы 2-5.
Представленные в таблице результаты свидетельствуют, что через 1 год коэффициент изоляции при использовании заявленного тампонирующего состава выше коэффициента изоляции, чем при использовании состава, используемого в способе по прототипу, через 1,5 года заявленный состав сохраняет свои тампонирующие свойства, тогда как состав по прототипу расслаивается и становится непригодным для изоляционных работ. Таким образом, очевидно, что заявленный состав по длительности эффекта превосходит состав, используемый по прототипу, и может успешно использоваться для ремонтно-изоляционных работ.
Пример приготовления тампонирующего состава в лабораторных условиях. В стеклянном стакане объемом 1000 мл механической мешалкой со скоростью 700 об/мин перемешивали в течение 5 мин 310,9 г (33 мас.%) природного битума Мордово-Кармальского месторождения и 36 г (3,6 мас.%) кремнийорганической жидкости «Силор». В полученный раствор насыпали 10 г (1 мас.%) муки древесной и продолжали перемешивание в течение 15 мин, затем добавляли 643,1 г (62,4 мас.%) пластовой воды плотностью 1180 кг/м и перемешивали в течение 30 мин. Электрическая стабильность полученной эмульсии, замеренная на приборе ИГЭР-1, составила 220 В. Данные замеров электрической стабильности представлены в таблице.
В промысловых условиях тампонирующий состав готовят на специальных стационарных установках для приготовления гидрофобных эмульсий, либо непосредственно на скважине с использованием цементировочных агрегатов ЦА-320М, емкости и диспергатора. В емкость набирают природный битум и кремнийорганическую жидкость «Силор», перемешивают насосом цементировочного агрегата до получения однородной смеси. Затем в емкость при постоянном перемешивании небольшими порциями вводят древесную муку. Далее один цементировочный агрегат отбирает из емкости смесь природного битума, кремнийорганической жидкости «Силор» и древесной муки и подает ее в диспергатор. Одновременно второй цементировочный агрегат подает в диспергатор воду техническую. Из диспергатора полученная эмульсия снова подается в емкость. Далее один цементировочный агрегат отбирает эмульсию со дна емкости и повторно подает ее в диспергатор. Одновременно второй цементировочный агрегат отбирает эмульсию из верхней части емкости и подает ее в диспергатор. Перемешивание продолжается до получения эмульсии с вязкостью, необходимой для проведения ремонтно-изоляционных работ. Принцип приготовления эмульсии и конструкция диспергатора общеизвестны и описаны в литературе [патент RU №2304711, МПК Е21В 43/27. Опубл. 20.08.2007 г., патент RU №2143539, МПК Е21В 21/06. Опубл. 27.12.1999 г.].
Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышение изолирующей способности состава для ремонтно-изоляционных работ, продление эффекта от их проведения при одновременном снижении стоимости ремонта и расхода дорогостоящих реагентов.
Продление эффекта от проведения ремонтно-изоляционных работ достигается увеличением стабильности предлагаемого тампонирующего состава и сохранением последним тампонирующих свойств даже после расслоения высоковязкой эмульсии в пласте по истечении времени ее стабильности за счет тампонирующего эффекта, создаваемого разбухшей в воде древесной мукой. Снижение стоимости ремонтно-изоляционных работ достигается уменьшением содержания в тампонирующем составе дорогостоящей кремнийорганической жидкости «Силор». Уменьшение содержания в тампонирующем составе дорогостоящей кремнийорганической жидкости «Силор», в свою очередь, достигается за счет отказа от использования тампонажного состава, армирующего гидроизоляционный экран из эмульсии в пласте, основным компонентом которого является кремнийорганическая жидкость «Силор».