Способ получения пеноцементного тампонажного материала

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цельповышение проницаемости при одновременном сохранении прочности цементного камня. Волокнистый наполнитель последовательно замачивают в течение 0,5-2,0 ч в 0,8-1,0%-ном водном растворе полиакриламида, затем в течение 0,5-2,0 ч в жидком железном шламе - отходе йодобромного производства и высушивают до влажности 15%. Затем готовят раствор путем смешения наполнителя , тампонажного цемента, воды и ПАВ и аэрируют его. Используют жидкий железный шлам с плотностью 1600 - 1800 кг/м2. Цементный камень имеет проницаемость 2 табл. 0,5-10- 2 - 7-10 2 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (51)5 E 21 В 33/138

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbrrHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4612698/03 (22) 02.12.88 (46) 07.03.91. Вюп. V 9 (71) Туркменский государственный научно-исследовательский и нро ктный институт нефтяной промышленности (72) Н.B,Ðåçíèêîâ, А.И,Векметов, Е.Тюлисинов и P.À.Кутуев (53) 622,245.42 (088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

1" 1137183, кл. Е 21 В 33/138, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1224398, кл. Е 21 В 33/138, 1984. (54) СГ10СОВ П011УЧЕНИЯ ПЕНОЦЕ11ЕНТНОГО

ТЛИПОНАЖНОГО ИАТЕРИЛЛА (57) Изобретение относится к нефтеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к способам получения пеноцементных составов для крепления п,»:забойной зоны пласта, сложенной слабоцементированными коллекторами.

Цель изобретения — повышение проницаемости цементного камня при одновременном сохранении его прочности.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед введением и тампонажный материал волокнистый наполнитель последовательно замачивают в 0,8-1,0%-ном водном растворе ПАЛ в течение 0,5

2,0 ч и в жидком шламе — отходе йодобромного производства в течение 0,52 ч и высушивают до влажности не ниже 157 °

2 газодобывающей промышленности. Цель— повышение проницаемости при одновременном сохранении прочности цементного камня, Волокнистый наполнитель последовательно замачивают в течение

0,5-2,0 ч в 0,8-1,07-ном водном растворе полиакриламида, затем в течение

0,5-2,0 ч в жидком железном шламе отходе йодобромного производства и высушивают до влажности 15%. Затем готовят раствор путем смешения наполнителя, тампонажного цемента, воды и

ПАВ и аэрируют его. Используют жидкий железный шпам с плотностью 1600

1800 кг/м . Цементный камень имеет проницаемость 0 5 ° 10 — 7.10 м2 .

2 табл.

Пример. В мерный стакан (400 мл) наливают 100 г 1,0%-ного водного раствора полиакриламида. Расчетное количество волокна 1% помещают в данный раствор и эамачивают 0,5 ч, затем это волокно погружают в другой мерный стакан и замачивают в

100 r жидкого железного шлама. После чего волокно извлекают из мерного стакана и высушивают до влажности не ниже 157. Высушивание волокна производится влажностью не ниже 15% потому, что ниже 157 образовавшаяся на поверхности волокна пленка становится хрупкой и ломкой. Затем 0,5 г сульфанола добавляют в воду затворения, тщательно перемешивают и растворяют портландцемент. В полученный раствор добавляют высушенное до влаж1633094 ности, 5r o волокно, тшател.,но и ремесп<вают.

Раствор переливают в ста<,ьной стакан емкостью 500 см" и с помощью мешалки аэрируют раствор в течение

30 мин со скоростью 1200 об./мин.

Затем вращение прекращают, вспененный раствор переливают в контейнер и погружают в водяную баню, где раст- 1р вор твердеет в течение 3-7 сут. После чего контейнер открывают, выдавливают пеноцементный камень. Определяют проницаемость, прочность на сжатие и др. Кратность и растекаемо"òü определяют после вспенивания раствора, Исследования физико-механических свойств пеноцементного камня проводят при температуре, приближенной к 2р скважинной (63 С).

В предложенном составе может быть использовано поверхностно-активное вещество типа сульфанол (НП-1, Ш1-2, HII-3,Б). 25

Проницаемость пеноцементного камня, армированного волокном, можно широко регулировать от 0,005 10 до

" "i0 "и>.

Железный шлам — отход йодобромного производства, образуется при гроизводстве брома на стадии восстановления бромного железа и представляет обой аморфную смесь солей и гидроокис железа темно коричневсго цвета с плотностью 1600-1800 кг/м" и рН

О, .5-0,2, содержащий Ге О э (522) и

Н О (487.) .

2+

Во;<ный раствор содержит: Са

2,0 г/л; CI 3,95 г/л; Вг 214 мг/л;

Ир 9,7 мг/л.

Физическая су щность явлений, происходящих при обработке волокна н растворе ПЛЛ и «слезным шламом, заключается в следующем. При погруже- 45 нии и перемешивании волокон в растворе ПАА на поверхности волокон образуется пленка„ полученная за < чет сил адсорбции и хемосорбции. Водный раствор IIAA принимается в пределах

0,8-17.. В пределах ПАА, равных 0,8

1, образуется равномерной толщины пленка, причем вязкость раствора позволяет сохранить образующуюся пленку до переноса ее и в другую ем55 кость и обработке железным шламом.

Для случая к< нцентрации ПАА в растворе менее 0,8". пленка непрочна и быстро разрушается, для онцентрации

) 17. высокая вязкость ПАА (400

500 спз) не позволяет обработать волокно.

Таким образом наиболее оптимален вариант 0,8-17.

Время выдержки в соответствующих растворах 0,5-2 ч также имеет существенное значение. В диапазоне 0,5-1 ч обработки волокна в растворе ПАА и железном шламе коэффициент прони<„ае-а мости находится в пределах 0,005-10

0,6 ° 10 м . Такой волокнистый пено-<2 цемент пригоден для ограничения водопритоков в скважину. В результате выдержки волокна в обоих растворах от 1 до 2 ч проницаемость находится в пределах 0,5 ° 10 — 7 О м . Этот диапазон выдержки может быть широко применен для крепления скважин, эксплуа:ирующих слабоцементированные коллекторы.

При обработке в диапазоне ñ 0,5 ч проницаемость близка или равна О, а при обработке в диапазоне > 2 ч прочность камня стремится к О.

При погружении волокна, например капронового, в жидкий железный шлам происходит сшивание молекул полимерной пленки за счет ионов Fe, Ca

+3 2 а вследствие повышенной кислотности рН 0,15-0,2 образуется двойной электрический слой между противоионами и свободными (не входящими в двойной электрический слой) ионами того же знака, находящимися в жидкости. Таким образом, обработанные волокна становятся электронейтральными.

В процессе твердения цементного или пеноцементного камня образуются гидросиликаты кальция и развиваются в цементном тесте в виде волокнистых частичек, длина которых примерно через 1 ч твердения составляет около

0,1 мкм, а диаметр 100-200 K. Длинные волокна гидросиликатов кальция создают пространственную связь, с помощью которой усиливается сцепление .между гидратными фазами.

Волокна гидросиликатов кальция обладают низкой поверхностной полярностью. Волокно, обработанное указанным способом и вводимое в пеноцементный раствор, становится нейтральным за счет равновесия зарядов в двойном электрическом слое на поверхности волокна. При конечном твердеции образуется прочный регулируемый в широком диапазоне проницаемости пеноцементный

163 3094 камень. 3а счет снижения полярности вводимых волокон., например капронового, значительно снижается поверхностное натяжение на границе между волокнами при окончании твердения пеноцементного раствора, а следовательно, увепичивается проницаемость капилляров образованных волокнами.

Таким образом, используя предлагаемый способ, можно получить пеноце— ментный камень с высокой прочностью, хорошим сцеплением с эксплуатационной колонной, стойкостью к агрессивным воздействиям и особенно важную физическую характеристику — проницаемость в широком диапазоне 0,005 10

- 2

7 ° 10 м .

В табл. 1 и 2 приводятся результаты экспериментальных (лабораторных) исследований способа пслучения пеноцементного тампонажного материала.

Рассмотрим процесс получения пеноцементного тампонажного материала на типовой скважине месторождения КотурТепе.

Диаметр эксплуатационной колонны

140 мм; искусственный забой 1633 м; интервал фильтра 1541 †15 м; пластовое давление 11,45 ИПа.

Количество ремонтов, осуществленных по промывке песчаной пробки до процесса крепления 5. Дебит нефти

5,4 т/сут; дебит воды 15,0 т/сут; дебит жидкости 20,4 т/сут; обводненность 747.

В цементировочном агрегате имеются две емкости по 3 м каждая. В первой емкости готовят 3 м 1".-ного водного раствора JIAA, во второй емкости—

3 мз жидкого железного шлама удельного веса / = 1700 кг/м .

Необходимое количество цемента для скважины 5 т. Воды для затворсния

3 м . В:Ц = 0,6. Принимают 3 волокна, к массе цемента, например, капронового. Погружают 150 кг капронового волокна в первую емкость, замачивают его 0,5 ч, затем это же волокно (150 кг) погружают в железный шлам и тоже замачивают 0,5 ч. После этого извлекают волокно на поверхность, высушивают его до 157 влажности и дочируют в емкость для приготовления цементного раствора. Туда же дозируют

0,5X ПАВ (сульфанол Б) к массе цемента, т. е. 25 кг, После тщательного перемешивания цементного раствора (В: Ц=

0,6), волокна и ПАВ невспененный

1о раствор с помощью другого цементировочного агрегата нагнетается в аэратор, одновременно туда подают сжатый воздух или природный газ от компрессора, в результате чего в аэраторе обРазуется волокнистый пеноцемент, который нагнетают в насосно-компрессорные трубы, затем — в пласт до полного насыщения.

Скважину оставляют в покое на

2 сут. После полного тьердения волокнистого пеноцемента скважину осваивают обычным способом.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит

25 регулировать проницаемость в широком диапазоне (0,05 10 -7 10 м ).

Создаваемый пеноцементный камень способствует снижению напряжения на скелет породы пласта, что приводит к увеличению долговечности работы закрепляющего материала в пласте и способствует увеличению прироста добычи нефти, Формул а изобретения

3.

Способ получения пеноцементного тампонажного материала, включающий смешивание тампонажного цемента с

4 водой поверхностно-активным вещестЭ вом и волокнистым наполнителем и последующую аэрацию, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения проницаемости цементного камня при сохранении его прочности, волокнистый наполнитель предварительно замачивают в течение 0,5-2,0 ч в

0,8-1,07-ном растворе полиакриламида, затем в течение 0,5-2,0 ч в жидком железном шламе — отходе йодобромного производства и высушивают.!

633094

И «Ефф О О л

В В В В В В В Ф В о» о» о м л

О О И О

В Ф 1

O 0 сп ф»О СЧ ф И

° a ° 1 1 Ф сч О О О - еч мЪ СО сч O O an cc

Ф В Ф В В В В

О «О- W Oo И еч

О О О

О OulOOO

° В 1 1 Ф и чеилфсч

О ООЬ О

В В Ф т Оосч

О О О ф

В В Ф ь

О О

В В с Ф

О О О ОООО сЧ

В В ° Ф ° ° В В

Ф О» ФОСЧ И»О

С»4 C»4 C»i » °

О ODD

° В ° ° сч юoaD

О

ОЬООО

В В В В В

М ОмЪ Т

СЧ С4 СЧ Се

«Ч

ul O O

В В

О ««С»

« 4

ul O D O an

° a a

О» с 4 с Ъ

С 4 СЧ СЧ ф ul

О сЧ

1 «

ul. СЧ

ЕЧ

СЧ

an с»

С»4 и л сч

С4 л

В °

«О ф О л

О»О сч Ф »О сЧ сч сч сп м сч ul ul О Ф со О и О ф С 4 СЧ

1 В *

СЧ

° В * В В

СЧ «Ъ СЧ сЧ

° ul и сч

СЧ СЧ О»О ОФИО»- И

Ф Ф В Ф В В

С 4 С Ъ « 4 CV м м ф М еЧ м

«Ч

С»4

«О И СЧ с 4

an м

1 Ф

»Офсчф О О

В ° В В ° В

-C4 ЕЧ СЧ «Ч с 4

an с Ъ

«О

«О и ф сч илф -еч со

° В В I В еч еч

C) саа

»»Ъ

\ 4 сч мъ 0 мъ О м ю О ul О мъ и ul М мЪ О И О» anul И

В ° «В Ф В В В В В 1 Ф * «В В 1

О сч О сч О О еч сч О О О О еч сч О О

»О»О»О»О О»О»О О О»О

1 1 a ° a ° ° * Ф 1 1 ° сч cv сч сч сч сч сч cv сч сч

ul an ul И И И И И И И

О О»О»О»О»О»О О

Ф В Ф В В В 1

СЧ «Ч «Ч сЧ СЧ С4 СЧ с»1

acl м ъ мъ ul мъ и мъ мъ

$ a5 а5 a3 a) a3 o,) a3 a o. o, 1 Ic! 1 а I l0 1 а 1 а 1 c4 1 а 1 и а 1 Г

e1а

О 4Ч I» и 1

1 1 C»C V uc V

В ф В ф

- a a

I H 1 4Ч 14Ч f Í 1-8 1 К ВЧ (И 1" и I» и 1 «» в ф о ф v co u ca. u cc ч ф о О u c u 1 v 1 и 1 1

aaI »ВС4 «ф «С4 «ф «ф ф4Ч фН ф о оD ао ooaD aoао аь а-см- а

° Ч I» М I» 1

Ф «4 1 0 ф4Ч ф

О О» ° О

И О ИЬИ

В В 1»

О «» 0 0

И мЪ О О

В В

О О

О О ООООО О

И И an

В В

О О О мЪ И

В В Ф

О»- О О

И мЪ

О О

И И И

В В

О О О

OO О

ООО с ъ с ъ с Ъ сч м<и»О л ф О\ О сч съ о ul»олфо» О

СЧ

Ф сЧ

«O ul

В

«Ч «Ч с 4 е ъ

« В

С»4 СЧ

О О

О О м м

Ф ф

О»

О с4

Ф

О

В м с

О

СЧ

В мЪ

D

Ф м

В с мЪ

С»4

Ф

СЧ

О

О

СЧ

С 4

В

Ю сч

ul мЪ

Ффм

В В

CaC C»i « ° е

an

О

1633094

t»

10 (E и

ОфеЧОО О OOO

В В В 1 В В ° ° В

Ое Ое Ое Ое Ф И О И ЕЧ

О О

* В еЪ Ф

О I0 е/\еч л ф ООО

1 В ° a 1 1 В В В В

° - ОЕ О ЕЕЪ е-ф ЕФЪОЪ Л

° е «

О СО ФООИО ООО

В В I В 1 В В В

N ЕЧ/Л ОЕЧ NOI0

/Ч а /Ч (:

l !

»е О

О е» е Ъ

ООИО а В °

»/ ео И О

О О О

В В В

О Ф Ве

ИИФИ

ФФЪ / Ъ И ео ео Л

К И ЕЧ

О О «еСЧ

В В ° В

В а а а

И е Ъ

И I/l

Е Ъ И / Ъ I0 Л Л Ф ° е Ъ N е

О а

/ФЪ

° * a ° 1

° * В *

Ф °

С0 еЧ И еч W

ФЪ ОЛФЛ

В В В 1 В

Ф

Ф

Ве 1 I 1

I/I

Ф N

/ Ъ И е0 Ф CFI

° В В В 1

I X

Оаjt Cl

l О

I X О хк хао

eaI eCI аC0 oIC0

1 l !

IC 0

lC 5 ео еО

1 В еч еч

И е/Ъ

IÎ ФО ео ео ео

В 1 1 * Ф

NеЧNNN

И е/Ъ И И И

1 I 1 а

О О О

О f» CI

Ю О I

acI cI

ВФ О Ю

Ока

IC к

1 1 1 еф РЪ Ю

О 1 Cf Кk

О CC С3 Э

kt IC 33 IC X

И О И

В а °

О еч О

Е ° В °

И И ИИ И I/I

В В В В а

О ООООО ей 01Е ф ВФ 1 О И К3

ИИО

В В а

О О °

01 К01 !

Ф v 5 о

9 5 CC lC Ý

Ic ICI- na

О ОООООООО ООООО

ЕФЪ ЕФЪ ЕФЪ Е Ъ Е Ъ ЕФЪ ЕФЪ Е Ъ ЕФЪ ЕФЪ

L aa

tI

ЕЧ ЕФЪ ФИЕОЛ ФОЕО

ЕЧ ЕЧ NЕЧЕЧЕЧN ЕЧ N ЕЪ и х

K !

О

Ц

О й

CI III й

CI Х

О а г

0 ВФ

О О

«!»

С1 0

Е й

2 I CC IC

Вб CI К О

5акocl о в эапц

Е» е/ ЕЕ C/

О N ЕЧ ЕЪ ео В

В В В В В 1 1

ФОЛОIOIC/IW

ЕФЪИЭCФÎIÎI

ЕФЪ ИОИОИ

В В 1 В а 1 1

О О О <Ч еч

$ g а

I l4 2 1 1 I I

М 1 1 г и й

О I 0 I I 1 I 1

"юй к а а, N Е Ъ

В * a

° °

О

О е!

CJ е Ъ И <

1633094

Т ° винца 2

Ноэфбициент проницаемости Н 10 м . ф

Прочность нв снатие после тверпенна в баке при t « 63 С, НПа р н/п

1 1.ОЬ Т 2,02

О 52 1 ° 02 Т 2 OI Э 02 Тэ 52

0 5« 30I (351

4,2

2,2

S 5

2,4

6,3

2,9

0,50

2,0

Оioot

0,007

0,3

0,1

0,7$

0,4

0,031

О ° 51

1,5

1,6

1,55

3,2

5,0 напр. напр.

0,01

0,02

0,015

0,02

О ° 040

О,Ь

1,1

1 ° 2

1,25

4,1

1,0 напр. напр. непр.

0,018

0,0068

0,009

0,018

0,038

0,8

О ° 92

l,08

1,95

2,1

2,08

2;7

0,8

0,06

0,01

0,6

2,Ь

4 ° 7

2,6

1,4

0,7

Непронир!аем

Непроницаем

0,05

0,01

0,0) 1,85

1,1

0,5

Непроницаем, Непроницаем, 0,02

0,05

О ° ol

Z8

29

2 5

1,8

2 ° 6

0,2!

0,30

О ° 18

0,lÝ

0,25

0,10

О ° 05

0,10

О ° 1Ь

О, 008

0,09

0,01

Составитель JI,Áåñòóæåâà

Редактор А.Шандор Техред М«Дидык Корректор И.Ыароши

Заказ 602 Тираж 362 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

2

4

Ь

8

11

12

IЭ

14

16

17

I8

19

21

22

23

24

26

0,1

0,1

2 5

1,5

3,0

Э ° 92

3 ° 6

3,1

2,8

3,0

1,3

1,2

2 ° Э

2,1

1,85

1,62

1 ° 4

1,35

О ° 6

0,60

О ° 50

4,7

4,1

4,15

3,0

312

1,0

0,85

7,0

3,0

6 ° 2

5,9

5,0

5,1

S,4

6 ° О

1,72

1,8

3,2

3,1

2,8

2,6

2,2

2,0

0,8

0,71

О ° 68

5,4

5 2

4,7

4,2

3,8

0,9 0,85 О,б

0,92 0,87 О ° 7

6,5 6,8 2,8

2,7 2,6 1,4

58 45 318

5,6 4,0 3,18

5,1 3 ° 7 3,2

4,8 3,) 2,1

4,9 3,9 2,81

5,4 3,8 2,69

1,48 1,8 1,4

1,6 2,0 1,5

2,8 2,4 1,85

2,6 2,2 1,74

2,4 2 ° О t,82

2,! t ° 8 1,Э

1,8 1,6 1 ° 42

1 ° 6 1,4 1,22

0,71 0,84 0,52

0,65 0,78 0,58

0,58 0,71 0,63

4,9 5,2 4,6

4 ° 1 5 О 4 2

44 4 ° 9 4 ° 18

3,9 4 ° 7 2 ° 9

3,7 4,5 3,1

5,0I

34 5,1 $7

t,65 3,0 4 Э

Э,7 4,8 5 ° 2

2,7 ! 6

Непроницаем, Непроницаем, Оецроницаем.

Непроницаем, о ° ola

0,0!

Непроницаем.

Непроницаем.

0,011

0,04

0,9

0,98

1 ° 08

1 ° 8

2,0

Нерпы рверуни

1,4

1,3

0,1

0,0008

0,003

О ° 031

О ° 04

0,01

О, 0008

О, 003

0,035

0,8

0,9

0,5

0,021

0,08

1,0

I,1

1 ° 2

2,$

4,8 лись

2,1

I,Ь

0i2

0,001

О ° 005

О ° 048

2,0

4 $