СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ
PREPARATION METHOD OF BACKFILL COMPOUND FOR REPAIR INSULATION WORK

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для приготовления тампонажного состава для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах.
Известен способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в скважину изоляционного материала, содержащего карбамидоформальдегидную или ацетоноформальдегидную смолу, инициатор полимеризации, наполнитель, добавку, воду, продавку его и выдержку на время отверждения и набора прочности, причем изоляционный материал дополнительно содержит оксиэтилированные изононилфенолы, окси-этилированные моноалкилфенолы или их смесь, натуральный или синтетический каучук или их смесь. Закачку и продавку указанного материала осуществляют циклически (патент RU №2349731, МПК E21B 33/13, C09K 8/512, опубл. 27.08.2003, бюл. №24).
Указанный способ обладает рядом недостатков. Изоляционный состав технологически трудно приготовить на месте проведения работ ввиду его многокомпонентности, что требует наличия большого количества техники и оборудования. Кроме того, снижается эффективность изоляционных работ при циклическом закачивании изоляционного состава и продавочной жидкости, т.к. не исключено разбавление изоляционного состава продавочной жидкостью, в результате нарушается первоначальная концентрация изоляционного материала, уменьшается выход продукта поликонденсации, увеличивается время отверждения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому предложению является полимерный состав для изоляции водопритока и зон поглощения в скважине, содержащий ацетоноформальдегидную смолу, щелочной отвердитель, мочевину, воду. Полимерный состав готовят следующим образом: в ацетоноформальдегидную смолу, подогретую до 50-60°C, вводят мочевину, после охлаждения вводят воду и щелочной отвердитель. Состав перемешивают в течение 15 мин (а.с. №1040121, МПК E21B 33 /138, опубл. 07.09.1983, бюл. №33).
Недостатком известного способа является сложность регулирования сроков отверждения тампонажного состава по причине высокой экзотермичности процесса отверждения состава, т.к. при добавлении щелочного отвердителя в смолу происходит резкий рост температуры (до 70°C) реакционной массы тампонажного состава, что, в свою очередь, приводит к быстрому повышению значений реологических показателей состава до технологически не приемлемых для использования тампонажного состава по назначению (при приготовлении, закачке и продавке в скважину), к низким прочностным свойствам образующегося тампонажного камня. Кроме того, при приготовлении состава требуется нагрев ацетоноформальдегидной смолы до 50-60°C, что обуславливает ряд трудностей при приготовлении состава на промысле.
Техническими задачами предложения являются повышение эффективности и качества ремонтно-изоляционных работ за счет регулирования сроков отверждения тампонажного состава при одновременном снижении влияния экзотермического эффекта реакции при приготовлении, увеличение прочности отвержденного тампонажного материала.
Техническая задача решается предлагаемым способом приготовления тампонажного состава для ремонтно-изоляционных работ, включающим смешение ацетоноформальдегидной смолы с едким натром и водой.
Новым является то, что предварительно готовят водный раствор едкого натра путем перемешивания едкого натра с водой, делят водный раствор едкого натра на две равные порции, вводят в ацетоноформальдегидную смолу первую порцию водного раствора едкого натра, перемешивают полученную смесь до получения однородной массы, выдерживают 60-120 мин, затем при перемешивании вводят вторую порцию водного раствора едкого натра при следующем соотношении реагентов, % мас.:
ацетоноформальдегидная смола
80-95
едкий натр
1-2
вода
остальное.
Ацетоноформальдегидная смола - гомогенная жидкость от светлого до коричневого цвета по ТУ 2228-006-48090685-2002.
Натр едкий технический по ГОСТ 2263-79.
3
Вода плотностью 1000 кг/м.
Способ приготовления предлагаемого тампонажного состава в промысловых условиях осуществляют следующим образом: заблаговременно с использованием стандартной техники при капитальном ремонте скважин (с перемешивающим устройством) готовят водный раствор едкого натра, для этого перемешивают едкий натр с водой; делят водный раствор едкого натра на две равные порции; затем к ацетоноформальдегидной смоле с использованием перемешивающих устройств вводят первую порцию водного раствора едкого натра; смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы; далее смесь выдерживают 60-120 мин; затем вводят при перемешивании вторую порцию водного раствора едкого натра; далее смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы; после перемешивания закачивают тампонажный состав в скважину.
Отверждение ацетоноформальдегидной смолы сопровождается выделением тепла (экзотермическая реакция). Введение в ацетоноформальдегидную смолу водного раствора едкого натра порциями (в две порции) в равном количестве, выдержка смеси после введения первой порции водного раствора едкого натра позволяют уменьшить влияние экзотермического эффекта реакции и получить тампонажный камень в течение технологически необходимого времени для проведения ремонтно-изоляционных работ и, следовательно, исключить аварийные ситуации при приготовлении, закачивании и продавке тампонажного состава. Уменьшение времени выдержки смеси менее 60 мин не приводит к уменьшению влияния экзотермического эффекта реакции, а при увеличении времени выдержки смеси более 120 мин нецелесообразно с экономической точки зрения из-за увеличения стоимости ремонтных работ.
Исследования предлагаемого способа приготовления тампонажного состава для ремонтно-изоляционных работ осуществляют в лабораторных условиях при следующем соотношении реагентов, % мас.:
ацетоноформальдегидная смола
80-95
едкий натр
1-2
вода
остальное.
Пример конкретного выполнения 1.
3
Заблаговременно готовят водный раствор едкого натра путем разбавления едкого натра 2% мас. в воде плотностью 1000 кг/м 18% мас. Делят водный раствор едкого натра на две равные порции.
Затем к ацетоноформальдегидной смоле 80% мас. вводят первую порцию водного раствора едкого натра (едкий натр 1% мас., вода 9% мас.). Смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы в течение 10 мин и выдерживают 120 мин. Затем вводят при перемешивании вторую порцию водного раствора едкого натра (едкий натр 1% мас., вода 9% мас.) и перемешивают до получения однородной массы в течение 10 мин.
Время отверждения состава определяют визуально. В стеклянный стакан помещают приготовленный тампонажный состав согласно вышеприведенной последовательности. Стакан выдерживают в термостате. Отмечают время от начала введения второй порции водного раствора едкого натра в реакционную смесь тампонажного состава. Периодически наклоняя стакан, фиксируют время, когда мениск тампонажного состава перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем отверждения испытуемого тампонажного состава. Время отверждения определяют как среднюю арифметическую величину трех измерений. Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице.
Для определения эффективности способа приготовления тампонажного состава в лабораторных условиях замеряют температуру реакционной смеси во времени, так как процесс отверждения тампонажного состава сопровождается выделением тепла. С увеличением температуры тампонажного состава сокращаются сроки отверждения. Началом отсчета выбирают момент введения в ацетоноформальдегидную смолу первой порции водного раствора едкого натра.
Пример 2 производят аналогично примеру 1. Время выдержки смеси 60 минут.
Примеры 3-5 производят аналогично примеру 1.
Прочностные характеристики полученных тампонажных камней определяют по ГОСТ 26798.1-96.
Таблица
№п/п
Тампонажный состав, % мас.
температура тамп. состава, °C
Время отверждения в зависимости от объема приготавливаемого тампонажного состава, ч-мин
Прочность на сжатие, МПа, через 28 сут
Усадка через 28 сут
ацето-нофор-мальде-гидная смола
едкий натр
вода
мочевина
через 15 мин
через 60 мин
500 см<sup>3</sup>
2000 см<sup>3</sup>
1
80
2,0
18,0
-
23,6
31,0
2-30
2-10
15,43
Усадка ненаблюдается
2
85
2,0
13,0
-
25,0
29,0
1-30
1-15
16,52
3
85
1
14,0
-
22,1
24,4
7-00
6-45
12,21
4
90
1,5
8,5
-
24,4
28,5
2-00
1-40
15,56
5
95
1,0
4,0
-
22,5
25,2
5-50
5-20
13,74
по прототипу
6
55
1
38
6
35*
45,2*
2-15*
0-55*
0,89*
Усадка ненаблюдается
7
67
0,3
26,7
6
29*
37,1*
2-40*
1-10*
3,02*
8
80
1
13
6
57*
-
0-30*
0-05*
8,87*
Примечание: Значения со знаком (*) определены заявителем.
3
3
Из таблицы видно, что приготовление тампонажного состава в предлагаемой последовательности позволяет получить тампонажный состав с регулируемым временем отверждения от 1 ч 15 мин до 6 ч 45 мин. Порционный ввод водного раствора едкого натра в ацетоноформальдегидную смолу приводит к монотонному (постепенному) подъему температуры тампонажного состава в сравнении с тампонажным составом, приготовленным по прототипу, что позволяет в течение технологически необходимого времени приготовить тампонажный состав, закачать и продавить в скважину. Кроме того, незначительное изменение времени отверждения тампонажного состава при увеличении объема (с 500 см до 2000 см) приготавливаемого тампонажного состава свидетельствует о снижении влияния экзотермического эффекта реакции.
Содержание в тампонажном составе ацетоноформальдегидной смолы в количестве 80-95% мас. по сравнению с тампонажным составом, приготовленным по прототипу, приводит к образованию более прочного тампонажного камня. Прочность на сжатие через 28 сут хранения отвержденных образцов в пластовой воде составила 12,21÷16,52 МПа по сравнению с прототипом 0,89÷8,87 МПа. Исследование полученных тампонажных камней при их длительном хранении в пластовой воде показало, что изменения их размеров не произошло, т.е. нет усадки.
Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышение эффективности и качества ремонтно-изоляционных работ за счет регулирования сроков отверждения тампонажного состава при одновременном снижении влияния экзотермического эффекта реакции при приготовлении и увеличения прочности отвержденного тампонажного материала.