Результат интеллектуальной деятельности: Состав для изоляции водопритока в скважину

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в добывающих и нагнетательных скважинах, и предназначено для проведения водоизоляционных работ в скважинах.

Известен состав для изоляции водопритока в скважину (патент RU № 2673500, МПК E21B 33/138, C09K 8/508, опубл. 27.11.2018 в бюл. № 33), содержащий полиалюминия хлорид, кремнефтористый натрий, уксуснокислый натрий, воду пресную. При следующих соотношениях компонентов, мас. %:

полиалюминия хлорид 8–10

кремнефтористый натрий 1,6–2

уксуснокислый натрий 0,6–2

вода пресная остальное.

Недостатками состава являются многокомпонентность и низкая эффективность изоляции водопритока, связанная с низкими прочностными свойствами образующейся тампонирующей массы из-за низкой концентрации компонентов состава.

Известен состав для изоляции водопритока в скважину (патент RU № 2526039, МПК E21B 33/138, C09K 8/50, опубл. 20.08.2014 в бюл. № 23), содержащий реагент «Витам», силикат натрия, древесную муку и водный раствор полиалюминия хлорида. В качестве водного раствора полиалюминия хлорида состав содержит 10%-ный водный раствор полиалюминия хлорида. При следующих соотношениях компонентов, мас. %:

реагент «Витам» 17–59

силикат натрия 20–40

древесная мука 1–3

10%-ный раствор полиалюминия хлорида 20–40.

Недостатками состава являются многокомпонентность и низкая эффективность изоляции водопритока, связанная с низкими прочностными свойствами образующейся тампонирующей массы из-за присутствия в составе древесной муки, также древесная мука имеет нестабильные гранулометрические характеристики, ее набухшие частицы препятствуют проникновению состава в малопроницаемые поры обводненного коллектора.

Известен состав для изоляции водопритока в скважину (патент RU № 2618539, МПК E21B 33/138, C09K 8/46, 8/467, опубл. 04.05.2017 в бюл. № 13), содержащий суспензию гипсового ангидрита, жидкое стекло и синтетическое или базальтовое волокно.

Соотношение объемов суспензии молотого ангидрита и жидкого стекла 1:1. Количество синтетического или базальтового волокна 1–6 кг на 1 м³ суспензии гипсового ангидрита.

Недостатком состава является низкая эффективность изоляции водопритока, связанная с низкими прочностными свойствами образующейся тампонирующей массы из-за входящих в состав волокон, препятствующих проникновению состава в малопроницаемые поры обводненного коллектора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является состав для изоляции водопритока в скважину (патент RU № 2619778, МПК E21B 33/13, E21B 43/12, опубл. 18.05.2017 в бюл. № 14), содержащий водный раствор полиалюминия хлорида. В качестве водного раствора полиалюминия хлорида состав содержит 10%-ный водный раствор полиалюминия хлорида.

Недостатками состава являются узкий диапазон применения состава только для карбонатных коллекторов, а также низкая эффективность изоляции водопритока, связанная с низкими прочностными свойствами образующейся тампонирующей массы из-за низкой концентрации полиалюминия хлорида. А также время ожидания образования тампонирующей массы в пределах 168–180 ч является длительным.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности изоляции водопритока в скважину за счет получения однородной, плотной тампонирующей массы, образующейся при смешении компонентов состава и набирающей максимальную прочность с течением времени, а также расширение технологических возможностей использования состава.

Техническая задача решается составом для изоляции водопритока в скважину, содержащим водный раствор полиалюминия хлорида.

Новым является то, что в качестве водного раствора полиалюминия хлорида состав содержит 15–25%-ный водный раствор полиалюминия хлорида, состав дополнительно содержит суспензию гипсового ангидрита, при водо-твердом соотношении 0,9, при следующем соотношении компонентов мас. %:

15–25%-ный водный раствор полиалюминия хлорида 45–55

суспензия гипсового ангидрита 45–55.

Компоненты, применяемые в заявляемом составе:

- 15–25%-ный водный раствор полиалюминия хлорида представляет собой однородную жидкость от бесцветного до светло-желтого оттенка, получаемую из полиалюминия хлорида, представляющего собой порошок светло-желтого цвета с массовой долей оксида алюминия (Al2O3) не менее 30%, массовой долей не растворимого в воде остатка не более 0,5%;

- гипсовый ангидрит – порошок бело-серого цвета без запаха, представляет собой безводный сульфат кальция СаSO4. Это медленно твердеющее вяжущее, которое после затворения водой постепенно переходит в двуводный сульфат кальция (СаSО4·2Н2О), приобретая высокую конечную прочность. Степень помола характеризуется остатком на ситах с размерами ячеек 0,2 мм не более 15%;

- пресная вода.

Сущность изобретения состоит в создании состава для изоляции водопритока в скважину, обеспечивающего блокирование путей притока после закачивания в скважину. С момента смешения компонентов полученный состав мгновенно теряет подвижность, образуется тампонажный материал, имеющий однородную, прочную структуру. Суспензия гипсового ангидрита в присутствии 15–25%-ного водного раствора полиалюминия хлорида структурируется с образованием полигидроксиалюмо-кальциевого композита (тампонирующая масса), который обладает высокими структурно-механическими и изолирующими свойствами. Известно, что Суспензия гипсового ангидрита на воде отверждается длительно через 2–5 сут.

После перемешивания суспензии гипсового ангидрита и 15–25%-ного водного раствор полиалюминия хлорида образуется однородная, максимально плотную, прочную тампонирующая масса, набирающая максимальную прочность через 6 часов. Предлагаемый состав позволяет сократить время ожидания затвердевания состава после проведения изоляционных работ и как следствие снизить затраты на проведение изоляционных работ.

В лабораторных условиях состав для изоляции водопритока готовят следующим образом. При температуре 22±2°С в стеклянный стакан при перемешивании механической мешалкой наливают пресную воду 90 мл (90 мас. %), добавляют гипсовый ангидрит 100 г (100 мас. %), далее перемешивают 10 мин. Далее приготавливают при температуре 22±2°С в стеклянном стакане 20%-ный водный раствор полиалюминия хлорида, для этого в пресную воду 80 мл (80 мас. %) при перемешивании механической мешалкой добавляют полиалюминия хлорида 20 г (20 мас. %), затем перемешивают раствор 5 мин. При температуре 22±2°С в стеклянный стакан с суспензией гипсового ангидрита (45 мас. %) при перемешивании механической мешалкой приливают 20%-ный водный раствор полиалюминия хлорида (55 мас. %). Остальные опыты, представленные в таблице 1, проводят аналогичным образом.

Для выявления оптимального соотношения компонентов в составе были проведены опыты с разным соотношением компонентов в сравнении с наиболее близким аналогом. При этом проводили испытания прочности образующейся тампонирующей массы. Для оценки прочности измеряли статическое напряжение сдвига образующейся тампонирующей массы при температуре 22±2°С с использованием широметра по ГОСТ 33213-2014, результаты приведены в таблице 1.

Результаты исследований показали, что предлагаемый состав имеет высокие показатели прочности (от 1880 до 2560 Па) по сравнению с наиболее близким аналогом, что определено по величине статического напряжения сдвига. С учетом прочности образующейся тампонирующей массы был выбран оптимальный диапазон соотношения компонентов состава для изоляции водопритока в скважину (№ 1-5), мас. %:

15-25%-ный водный раствор полиалюминия хлорида 45-55

суспензия гипсового ангидрита 45-55.

Концентрация водного раствора полиалюминия хлорида оптимальна 15-25%, т.к. концентрация менее 15% ведет к снижению прочности тампонирующей массы до 901,5 Па, а концентрация более 25% влияет не значительно, но ведет к удорожанию состава.

При смешении гипсового ангидрита и пресной воды при разных соотношениях образуется стабильная суспензия, однако при увеличении содержания гипсового ангидрита более 90 мас. % вязкость суспензии может возрасти настолько, что её затруднительно будет прокачать в скважину с использованием типовой нефтепромысловой техники.

Применение суспензии гипсового ангидрита менее 45 мас. % и более 55 мас. % и 15-25%-ного водного раствора полиалюминия хлорида менее 45 мас. % и более 55 мас. % не оказывает положительного влияния (или незначительно) на результат образования тампонирующей массы (опыт 6-7), а ведет к снижению прочности до 921,5 Па или удорожанию состава.

Предлагаемый состав позволяет повысить эффективность изоляции водопритока в скважину за счет получения однородной, плотной тампонирующей массы, образующейся при смешении компонентов состава и набирающей максимальную прочность с течением времени, а также расширить технологические возможности использования состава.