ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ
BACK FILLING COMPOSITION

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к тампонажным составам, предназначенным для изоляции зон поглощения и проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине.
Известен состав для изоляции пластовых вод в скважине (Патент РФ №2137905, кл. Е21В 33/138, опубл. 1999 г.), содержащий в мас.%: метасиликат натрия 4,0-10,0; продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 1,0% свободной щелочи из расчета на сухой остаток (в пересчете на активную основу) 0,5-3,0; оксиэтилцеллюлоза 0,1-0,45 и вода - остальное. Указанный состав предназначен к использованию для изоляции зон поглощения или ограничения водопритока в процессе бурения и ремонта скважин, для создания водонепроницаемого экрана при разобщении водонасыщенных и нефтегазонасыщенных пластов, ликвидации заколонных перетоков и выравнивания профилей приемистости нагнетательных скважин, а также для снижения проницаемости фильтрационной корки и зоны кольматации перед цементированием ствола скважины.
Однако указанный известный состав не обеспечивает создание экрана с высокой пластической прочностью. Кроме того, из-за высокой начальной вязкости этот состав характеризуется низкой селективностью, легко проникает как в водопромытые зоны, так и в низкопроницаемые нефтенасыщенные участки ПЗП и кольматирует их, что может привести к снижению нефтедобычи.
Также известен состав для изоляции поглощающих пластов в скважине (Патент РФ №2211913, кл. Е21В 33/138, опубл. 2003 г.), содержащий водный раствор соляной кислоты 10-15%-ной концентрации и органическую добавку - продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 0,1% свободной щелочи из расчета на сухой остаток. Указанный известный состав закачивают в скважину одновременно-раздельно в виде двух потоков.
Недостатком указанного известного состава являются технологические сложности применения, связанные с необходимостью одновременной дозировки двух потоков. Кроме того, одним из потоков является коррозионно-активный компонент - кислота, что требует применения дополнительных мер по антикоррозионной защите. Вместе с этим, образующаяся в результате реакции компонентов тампонажная масса создает экран с низкой пластической прочностью, особенно при повышенных температурах, что не обеспечивает надежную изоляцию.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков и назначению является нетвердеющий тампонажный состав (Патент РФ №2120539, кл. Е21В 33/138, опубл. 1998 г.), содержащий в мас.ч.: глинопорошок 70-80, метасиликат натрия 8-25, полиакриламид 0,001-0,005 и воду - 100. Он предназначен для ликвидации зон поглощения бурового раствора, а также для ремонтно-изоляционных работ и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах.
Основными недостатками указанного известного тампонажного состава являются следующие:
- недостаточная изоляционная эффективность ввиду недостаточной величины пластической прочности твердеющей тампонажной массы;
- необходимость приготовления состава с ограниченной подвижностью в начальный момент для получения высокой прочности при его отверждении.
Технический результат, достигаемый предлагаемым тампонажным составом, заключается в увеличении его изоляционной эффективности за счет повышения величины пластической прочности образующегося тампонажного камня и сохранения этого значения в течение длительного времени при одновременном сохранении хорошей подвижности и прокачиваемости состава в начальный период времени.
Указанный технический результат достигается предлагаемым тампонажным составом, содержащим глинопорошок, метасиликат натрия, полиакриламид и воду, при этом согласно изобретению он дополнительно содержит пластификатор - продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 0,1% свободной щелочи из расчета на сухой остаток, или продукт на основе омыленных гидроксидом калия или смесью гидроксида калия и гидроксида натрия кубовых остатков от производства жирных кислот растительного и/или животного происхождения с титром от 5 до 65 и с содержанием остаточной щелочи не менее 0,05% по сухому остатку при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Глинопорошок
60-90
Метасиликат натрия
5-30
Полиакриламид
0,01-0,5
Указанный пластификатор
1-10
Вода
80-150.
Указанный технический результат достигается за счет следующего. Увеличенное, по сравнению с прототипом, содержание полиакриламида обеспечивает образование более разветвленной и прочной коагуляционной структуры с повышенной пластической прочностью, нарастающей со временем. А присутствие в качестве пластификатора указанных веществ в заявленных количествах способствует приготовлению предлагаемого тампонажного состава, характеризующегося низкой вязкостью и легкой прокачиваемостью в начальный период. Таким образом, использование в комбинации повышенного содержания ПАА и пластификатора заявляемого вида привело к неочевидному эффекту - состав обладает легкой прокачиваемостью и низкой вязкостью в начальный период времени и высокой (выше, чем в прототипе) пластической прочностью после отверждения.
Предлагаемый тампонажный состав был приготовлен и испытан в лабораторных условиях. Для его приготовления были использованы следующие вещества:
- глинопорошок альметьевский, ОСТ 39-202-86;
- метасиликат натрия (натриевая соль метакремниевой кислоты), представляющий собой мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, ТУ 6-18-161-82;
- полиакриламид (ПАА) марки Праестол 2540Н;
- пластификатор:
- продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 0,1% свободной щелочи из расчета на сухой остаток (далее Реагент-1), паста коричневого цвета выпускается по ТУ 2432-002-12064382-97;
- продукт на основе омыленных гидроксидом калия или смесью гидроксида калия и гидроксида натрия кубовых остатков от производства жирных кислот растительного и/или животного происхождения с титром от 5 до 65 и с содержанием остаточной щелочи не менее 0,05% по сухому остатку (далее Реагент-2), по ТУ 2432-057-53501222-2006, представляет собой пасту темно-коричневого цвета;
- Вода техническая пресная.
Предлагаемый тампонажный состав готовили следующим образом.
В емкость оборудованную рамной мешалкой при постоянном перемешивании последовательно загружали 100 г воды, 80 г глинопорошка, 5 г пластификатора Реагент-1, 10 г метасиликата натрия и 0,05 г полиакриламида (ПАА). Полученную массу перемешивали в течение 0,5 ч. На этом приготовление тампонажного состава заканчивалось. В результате был получен тампонажный состав со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.: глинопорошок 80; метасиликат натрия 10; полиакриламид 0,05; пластификатор Реагент-1 5; вода 100.
Тампонажные составы с другим содержанием ингредиентов получали аналогичным образом.
В ходе лабораторных испытаний через разные промежутки времени от момента приготовления тампонажного состава измеряли следующие свойства:
- относительную вязкость (использовали воронку с соплом диаметром 5,4 мм, объемом 140 мл);
- пластическую прочность (использовали пластометр Ребиндера).
Определение проводили по стандартным методикам.
Данные, полученные в ходе испытаний, приведены в таблице.
Данные о содержании ингредиентов в исследованных тампонажных составах приведены в таблице 1.
Таблица 1
№№состава
Ингредиенты, мас.ч.
Глинопорошок
Метасиликат натрия
ПАА
Пластификатор
Вода
1 (прототип)
80
10
0,001
-
100
2 (прототип)
80
35
0,002
-
100
3
80
10
0,05
5 Реагент-1
100
4
60
30
0,01
1 Реагент-1
105
5
90
5
0,5
10 Реагент-1
105
6
90
30
0,07
2,5 Реагент-2
150
7
60
5
0,01
1Реагент-2
80
В составах 3-5 Реагент-1 содержит 30% сухого остатка, 1,9 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и 0,1% свободной щелочи из расчета на сухой остаток. В составах 6, 7 Реагент-2 - продукт на основе омыленных гидроксидом калия кубовых остатков от производства жирных кислот растительного и животного происхождения с титром 15 и с содержанием остаточной щелочи 0,05% по сухому остатку.
Данные о свойствах предлагаемого и известного тампонажных составов приведены в таблице 2.
Таблица 2
№№ состава из табл.1
Условная вязкость, с
Пластическая прочность кПа, через время
Начальный момент
3 часа
24 часа
3 суток
1 (прототип)
43
0,44
7,6
107,5
351
2 (прототип)
52
0,49
7,8
107,5
351
3
52
0,51
-
452
-
4
57
0,5
-
390
-
5
59
0,62
-
967
-
6
49
0,5
-
488
-
7
44
0,4
9,8
375
-
Данные, приведенные в таблице 2, показывают следующее:
- одновременное введение повышенного содержания ПАА и указанного вида пластификатора обеспечивает увеличение пластической прочности состава уже через сутки в 3,4-9 раз, при этом условная вязкость у предлагаемого состава изменяется незначительно по сравнению с прототипом, увеличиваясь в среднем на ~10%, что гарантирует хорошую прокачиваемость заявляемого тампонажного состава в начальный момент времени;
- выход за границы заявляемой рецептуры приводит к ухудшению характеристик состава. В этом случае либо резко растет условная вязкость, либо падает пластическая прочность.
Таким образом, использование особых ингредиентов для приготовления заявляемого состава в указанном их количественном соотношении приводит к неочевидному эффекту - предлагаемый тампонажный состав обладает легкой прокачиваемостью (низкой условной вязкостью) в начальный период времени и высокой (в 3,4-9 раз выше, чем в прототипе) пластической прочностью уже после первых суток отверждения, что обеспечивает его технологичность и повышенные изоляционные свойства.