СОСТАВ ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНАХ
COMPOSITION FOR REMEDIAL CEMENTING IN WELLS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтным водоизоляционным работам в нефтяных и газовых скважинах.
Известен состав для изоляции пластовых вод, ликвидации межпластовых (заколонных) перетоков, включающий кремнийорганическую жидкость и спиртосодержащий раствор [Патент РФ №2032068, 1995].
Одним из недостатков этого состава является низкая эффективность и высокая стоимость работ при изоляции пластовых вод в суперколлекторах, когда расходы химреагентов для выполнения одной операции по изоляции воды в этих коллекторах многократно возрастают.
4
Известен состав для изоляции пластовых вод в нефтяных и газовых скважинах, включающий раствор унифлока, медный купорос (CuSO) и раствор этилсиликата (ЭТС-32) [патент РФ №2196877, 2003].
Одним из недостатков этого состава является недостаточные адгезия и прочность образующегося при отверждении материала.
Известен состав для ремонтно-водоизоляционных работ в скважинах, включающий кремнийорганическую жидкость, поливиниловый спирт и алюмосиликатные микросферы [Патент РФ №2211306, 2003].
Одним из недостатков этого состава является невозможность проведения работ по изоляции пластовых вод в низко- и среднепроницаемых коллекторах, т.к. геометрические размеры микросфер не позволяют закачать (задавить) состав в поровое пространство водонасыщенного коллектора.
Известен состав для ремонтно-водоизоляционньгх работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий жидкое стекло, кремнефтористый натрий и гашеную известь [Патент РФ №2242606, 2004].
Одним из недостатков этого состава является недостаточная прочность на сжатие (разрушение) и изгиб, что ограничивает его применение при ликвидации заколонных перетоков (наращивание цементного кольца за эксплуатационной колонной).
Известен состав для ремонтных работ в скважинах, включающий гидрофобную кремнийорганическую жидкость, этилсиликат и диатомит [Патент РФ №2529080, 2014 г.].
Недостатками этого состава являются низкая адгезия по отношению к породе и металлу обсадной колонны, а также недостаточная прочность на сжатие (растяжение) и изгиб. Отсюда - ограничение применения при ликвидации заколонных перетоков (наращивании цементного кольца за эксплуатационной колонной), установке водоизоляционных экранов и др.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ изоляции водопритока, в котором изоляционный состав включает в себя микродур, сульфацелл, этиленгликоль и воду [Патент 2456431,2012 г.].
Одним из недостатков способа, при использовании в нем вышеназванного состава, является его низкая гидрофобизирующая (селективная) характеристика. В частности, при проведении ремонтно-изоляционных работа (РИР) по ограничению (ликвидации) притока подошвенной воды (конуса) путем установки изоляционного экрана в плоскости ВНК существует большая вероятность загрязнения (тампонирования) части продуктивного пласта.
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности проведения водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах.
Технический результат при создании изобретения заключается в разработке состава для ремонтно-изоляционных работ в скважинах, обеспечивающего изоляцию воды в коллекторах любой проницаемости и их закрепление в прискважинной зоне пласта (ПЗП), а также ликвидацию межпластовых (заколонных) перетоков, ликвидацию подошвенной воды (конуса), ремонт эксплуатационных колонн.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном водоизоляционном составе, включающем микродур RU, сульфацелл, этиленгликоль и воду, в отличие от прототипа состав для ремонтно-изоляционных работ в скважинах содержит микродур U, полифункциональный модификатор PFM-ISO, суперпластификатор F-10 и воду при водоцементном отношении 1 при следующем соотношении компонентов, мас. %: микродур U 48,75-49,05, полифункциональный модификатор PFM-ISO 1,0-1,2%, суперпластификатор F-10 0,9-1,3%, вода - остальное.
Микродур - это особо тонкое минеральное вяжущее вещество с гарантированно плавным изменением гранулометрического состава.
Технология изготовления микродура разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAU GmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff AG» (Германия) и защищена Европейским патентом.
Согласно европейской классификации микроцементом считается цемент с размером частиц менее 20 мкм. Известны марки Spinor (Франция), Микроцемент СТ (Финляндия), микродур RU (ООО Дюккер Хофф, г. Сухой лог - Россия), Интрацем (РФ, РХТУ имени Д.И. Менделеева). Наиболее распространенной маркой микроцемента является Microdur (Германия, Дюккерхоф). Microdur - это продукт воздушной сепарации пыли при помоле клинкерных цементов с марками до «600». Microdur отличается высокой степенью дисперсности и относится к особо тонкодисперсным вяжущим (ОТДВ). Выпускается 4 марки Microdur: S, F, U, X, отличающихся по размерам частиц (таблица 1).
Микродур по сравнению с наиболее распространенным вяжущим цементом обладает рядом преимуществ: оптимальное (по времени) затвердевание, высокая водоудерживающая способность, благодаря малому размеру частиц и плавно подобранному гранулометрическому составу суспензия «Микродур» обладает текучестью, сравнимой с текучестью воды. Проникающая способность суспензии сопоставима с бездисперсными вяжущими, что позволит закачку тампонажного материала на основе микродура в радиальные каналы без каких-либо затруднений. Преимуществом микродура является также экологическая и санитарная безопасность.
Основные характеристики ОТДВ «Микродур» марки R-U представлены на таблице 2 [Стандарт организации СТО 17466563-001-2011 «Рекомендации по инъекционному закреплению грунтов с применением особо тонкодисперсного минерального вяжущего (ОТДВ) «Микродур» Правила проектирования и производства работ», Москва, 2011 г.].
Таблица 2 - Основные характеристики ОТДВ «Микродур» марки R-U
В практике все шире внедряются комплексные добавки, изменяющие сразу несколько параметров тампонажных смесей. Однако использование готового комплекса не всегда может обеспечить оптимальные дозировки входящих в комплекс добавок, поэтому для грамотного применения следует четко знать его состав (кроме комплексов с однонаправленным действием добавок).
В качестве водоредуцирующих добавок используются пластифицирующие добавки.
Полифункциональный модификатор «PFM-ISO» - это комплексный продукт на основе полиметилененнафталинсульфонатов натрия, стабилизирующих веществ с гидрофобизирующими компонентами, обспечивающий повышенные требования по прочности и долговечности получающегося цементного (микродурного) камня. Не содержит веществ, вызывающих коррозию оборудования [http://souztechmet.ru/polifunkcionalnyy-modifikator-sht, дата публикации 19.10.2007 г.].
Гидрофобизирующий полифункциональный модификатор «PFM-ISO» повышает пластичность цементного (микродурного) камня без снижения его прочностных характеристик (показателей) [http://souztechmet.ru/polifunkcionalnyy-modifikator-sht, дата публикации 19.10.2007 г.].
Гидрофобизирующий полифункциональный модификатор «PFM-ISO» разработан и выпускается компанией «Штайнберг».
Технические характеристики гидрофобизирующего полифункционального модификатора «PFM-ISO» представлены в таблице 3 [http://souztechmet.ru/polifunkcionalnyy-modifikator-sht, дата публикации 19.10.2007 г.].
Пластифицирующие добавки способны увеличить подвижность тампонажных смесей («разжижать» их) без изменения расхода воды.
Помимо увеличения подвижности бетонных смесей суперпластификаторы могут использоваться в растворах с целью: повышения прочности, морозостойкости, непроницаемости, сокращения сроков тепловлажностной обработки (полное или частичное сохранение расхода цемента при сокращении расхода воды); сокращение расхода цемента (сохранение подвижности бетонной смеси и В/Ц с уменьшенным расходом воды).
Суперпластификатор «F-10» - это продукт на основе конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, не содержит веществ, вызывающих коррозию, обладает стабилизирующим действием [http://betonidobavki.ru/products/superplastificiruyushchie/superplastifikator-shataynberg-f-10. дата публикации 12.06.2009 г.].
Суперпластификатор «F-10» разработан и выпускается кампанией «Штайнберг» [http:/betonidobavki.ru/products/superplastificiruyushchie/superplastifikator-shtaynberg-f-10, дата публикации 12.06.2009 г.].
Технические характеристики «F-10» представлены в таблице 4.
Суперпластификатор «F-10» позволяет получать при оптимальных дозировках высокопластифицированные растворы, при минимальном значении вода/цемент, позволяя значительно долго сохранить подвижность и однородность бетонных смесей. Повышенная степень гидратации цемента при меньшем В/Ц за счет диспергирующего действия позволяет достигать значительные значения ранней прочности, повышая прочность конечную (марочную) [http://betonidobavki.ru/products/superplastificiruyushchie/seperplastifikator-shataynberg-f-10. дата публикации 12.06.2009 г.].
В предлагаемом изобретении набор ингредиентов позволяет получить состав для ремонтно-изоляционных работ в скважинах с высокими технологическими параметрами при производстве следующих видов работ:
- изоляция воды в коллекторах любой проницаемости;
- крепление слабосцементированных коллекторов в ПЗП;
- ликвидация заколонных перетоков;
- ликвидация притоков подошвенной воды (конуса);
- ремонт эксплуатационных колонн.
Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие в данном составе позволяет за счет реакции и отверждения в пластовых условиях образовывать прочный камнеобразный материал.
Разработанный состав можно применять для водоизоляции и крепления коллекторов любой проницаемости, поскольку он закачивается в пласт в виде маловязкого раствора, а образование тампонажного материала происходит непосредственно в пласте, для наращивания цементного кольца в заколонном пространстве скважины, ремонта эксплуатационных колонн и др.
Лабораторные исследования заключались в определении возможности использования данных реагентов для получения твердого, закупоривающего поровое пространство коллектора, материала и его, коллектора, закрепления.
Исследования проводили в три этапа. Первый этап включал определение времени образования и качества изолирующего материала. Результаты сведены в таблицу 5.
Вторым этапом работ являлось исследование кинематической вязкости и статического напряжения сдвига тампонажных растворов. Результаты исследований представлены в таблице 6.
Третьим этапом работ являлось исследование образовавшегося тампонажного камня на сжатие через 2, 7, 28 суток твердения. Результаты исследований представлены в таблице 7.
Наиболее оптимальная дозировка полифункционального модификатора PFM-ISO в % от массы цемента - 1,0-1,2.
Наиболее оптимальная дозировка суперпластификатора F-10 в % от массы цемента - 0,9-1,3.