Результат интеллектуальной деятельности: ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам селективной изоляции водопритоков в газовых и нефтяных скважинах, герметизации затрубного пространства, устранению межпластовых перетоков в скважинах с близкорасположенным газонефтеводяным контактом, в том числе в условиях низкопроницаемых коллекторов.

Известен состав для изоляции водоперетоков (В.С.Данюшевский и др. «Справочное руководство по тампонажным материалам». - М.: «Недра», 1987, стр.187), являющийся соляроцементной смесью, состоящей из цемента, дизельного топлива - 30-50%, ПАВ (крезола) - 0,5-1,0% и порошкообразного ускорителя (кальцинированная сода) - 6% Смесь можно получить путем частичной или полной замены цемента гипсом.

Недостатками данной смеси являются:

- невысокая прочность образуемого цементного камня;

- слабое замещение дизельного топлива водой.

Известен состав для селективной изоляции обводненных зон пласта по Ав.Св. СССР №857450 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

полимер из группы полиолефинов 40-70, полуводный сернокислый кальций 30-60.

Недостатками данного состава является:

узкая область использования и низкая эффективность изоляционных работ, обусловленные:

- недостаточно высокой проникающей способностью в каналы и поры изолирующего пласта из-за неудовлетворительных реологических свойств;

- невысокой седиментационной устойчивостью и прочностью создаваемой водоупорной перегородки.

Наиболее близкий по технологической сущности является тампонажный раствор «НЦР ХИМЕКО-ВМН» по патенту RU №2357999 при следующем содержании компонентов, масс.%: гидравлическое вяжущее - 70-85, поверхностно-активное вещество - ПАВ «АБР» - 0,1-0,2, ПАВ «Нефтенол ВКС-Н» - 0,1-0,3, углеводородная фаза - остальное. В качестве гидравлического вяжущего могут быть использованы тампонажный, портландцемент - ПЦТ-1, ПЦТ-2, гипс строительный. В качестве углеводородной фазы могут быть применены: дизельное топливо, очищенная (безводная) нефть, газоконденсат.

Недостатками данного тампонажного раствора являются:

- узкая область использования, обусловленная ограниченной проникающей способностью в низкопроницаемые коллекторы, что вытекает из соотношения гидравлического вяжущего и углеводородной фазы 70-85/30-15, табличных данных по плотности, растекаемости. Указанное соотношение и данные таблицы показывают, что использовано вяжущее с удельной поверхностью ~300 м²/кг, что ориентировочно соответствует размерам частиц 25-60 микрон, которые в низкопроницаемые коллекторы закачать невозможно;

- образование эмульсии при контакте с пластовыми водами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения и повышение надежности и эффективности тампонажных работ за счет улучшения технологических возможностей тампонажного раствора и повышенной фильтрующей способности в низкопроницаемые коллектора, микрозазоры и микротрещины.

Данный технический результат достигается решением задачи, направленной на создание тампонажного раствора с вяжущим, имеющем высокую удельную поверхность, который должен иметь частицы размером не более 2-4 микрон, что позволит изменить соотношение твердого вещества и жидкости в сторону преобладания жидкости, что увеличит его проникающую способность.

Жидкостью затворения (носителем) должна быть контрастная жидкость по отношению к пластовым водам, совместимая с нефтью, но в условиях водной среды должна быть максимально деэмульгирована добавляемым к раствору деэмульгатором, кроме того, в раствор могут быть добавлены активизаторы твердения вяжущего: сернокислый алюминий, сернокислое железо или углекислый калий.

Техническая задача решается тем, что тампонажный раствор избирательного действия, включает вяжущее, углеводородный носитель - дизельное топливо, деэмульгатор - сепарол, активизатор твердения - сульфат алюминия или сульфат железа или карбонат калия, а в качестве вяжущего - тонкомолотый цемент Микродур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что тампонажный раствор избирательного действия, содержащий вяжущее, углеводородный носитель - дизельное топливо, дополнительно содержит деэмульгатор-сепарол, активизатор твердения - сульфат алюминия или сульфат железа или карбонат калия, а в качестве вяжущего - тонкомолотый цемент Микродур.

Из известных тонкомолотых вяжущих наиболее эффективным является Микродур, получаемый на основе портландцемента.

В предлагаемом тампонажном растворе избирательного действия в качестве высоководопотребного тонкодисперсного вяжущего используют особотонкомолотые цементы, например, «Микродур». Вяжущее «Микродур» производится посредством воздушной сепарации пыли, образующейся при помоле цементного клинкера, технология его изготовления разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA - BAVGmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff» и защищена Европейским патентом. Диаметр зерен «Микродур» в 6-10 раз и более меньше частиц самого цементного клинкера. Благодаря малому размеру частиц (диаметр зерен ≤2-6 мкм), высокой удельной поверхности (20000-25000 см²/г) и плавно подобранному гранулометрическому составу растворы «Микродур» обладают текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном количестве жидкости затворения, что позволяет суспензии «Микродура» глубоко проникать в низкопроницаемую горную породу. Время истечения (условная вязкость) суспензии в возрасте до 3 часов колеблется от 28 до 30 сек.

В отличие от прототипа использование тонкодисперсного вяжущего Микродур позволяет полнее связать воду и уплотнить структуру камня и тем самым обеспечить его повышенную флюидоупорность и долговечность. Это обусловлено и тем, что тонкодисперсные вяжущие способны связывать воду во много раз больше, так как водотвердое отношение их может достигать 3,0-5,0 при удельной поверхности 15000-25000 см²/г против 0,3-0,5 обычных тампонажных цементов, имеющих удельную поверхность 3000-3500 см²/г.

При этом добавка вяжущего менее 33,83 масс.% резко снижает прочность образовываемого камня, добавка более 36,96 масс.% приводит к загустеванию состава.

В тампонажном растворе избирательного действия используют углеводородный носитель - дизельное топливо, что позволяет «Микродуру» и деэмульгатору-сепарол образовывать компактную легко прокачиваемую массу, которая в условиях взаимодействия с пластовыми водами значительно (в 1,2-1,5 раза) увеличивает свой объем. Добавка дизельного топлива менее 55,60 масс.% затрудняет продавку состава в пласт, при добавке более 62,84 масс.% разжижает состав и снижает способность его закрепиться в коллекторе пластов.

В качестве углеводородного носителя также могут быть применены: газоконденсат, очищенная (безводная) нефть.

В тампонажном растворе избирательного действия используют добавку деэмульгатора - сепарол. Добавка сепарола менее 0,2 масс.% не способствует отделению дизельного топлива в водной пластовой среде. При этом образуется непрочный органоминеральный камень. Добавка деэмульгатора более 2,35 масс.% приводит к преждевременному схватыванию изолирующего состава.

Используемый активизатор твердения необходим при пониженных температурах. При добавках его более 8,22 масс.% может привести закачиваемый состав в пласт к раннему загустеванию. В качестве активизатора твердения используют сульфат алюминия или сульфат железа или карбонат калия.

Приготовление тампонажного раствора избирательного действия осуществляется непосредственно на скважине. Тампонажный раствор избирательного действия готовится обычным способом с применением глиномешалки или агрегато-смесительной машины, например, АСМ-25, (УСО-20), в которых последовательно вводятся компоненты: дизельное топливо, деэмульгатор, вяжущее, активизатор твердения.

Определение основных свойств раствора и камня проводят в соответствии с ГОСТ 1581-96 «Цементы тампонажные» и ГОСТ 26798.1-96 «Методы испытаний». Определение плотности, растекаемости проводят при 22°C и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур испытания проводят при 70-90°C и атмосферном давлении, для условий АВПД при режимах температур до 120°C и давлении 60 МПа. Растекаемость определяют по конусу АзНИИ, плотность пикнометром, начало схватывания при добавках воды с помощью прибора Вика, прочность с помощью гидравлического пресса.

При проведении лабораторных исследований были использованы:

- водопроводная вода;

- Микродур;

- дизельное топливо;

- сепарол;

- активизатор твердения - сульфат алюминия, сульфат железа, карбонат калия.

Пример

Для приготовления тампонажного раствора избирательного действия (состав 12, табл.1) в дизельное топливо объемом 200 см³ (62,36 масс.%) последовательно перемешивания добавляется 2,6 г (2 см³) (0,96 масс.%) сепарола, 100 г (36,68 масс.%) Микродура. Состав перемешиваем 3 мин, после чего определяем растекаемость, плотность. Затем добавляем пластовую воду 100 см³, перемешивая состав 3 мин и замеряя растекаемость, сроки схватывания, отстой дизельного топлива, прочность через 2 суток.

Результаты испытания приведены в табл.1. Для состава 12 плотность раствора 1,18 г/см³, растекаемость 22 см, начало схватывания >8-00 часов, отстой - 45%, прочность - 4,08 кг/см² при 22°C.

Преимущества предлагаемого тампонажного раствора избирательного действия:

- расширение области применения и повышение эффективности тампонажных работ за счет улучшения технологических возможностей тампонажной смеси, упрощения ее приготовления в промысловых условиях и повышенной фильтрующей способности в низкопроницаемые коллектора, микрозазоры и микротрещины.

Экономический эффект от использования заявляемого тампонажного раствора будет определяться за счет повышения производительности ремонтируемых скважин.