Тампонажный состав для изоляции зон осложнений при бурении скважин

 

Изобретение относится к составам для изоляции поглощающих и проявляющих пластов, а также с возможным наличием в них агрессивных сероводородсодержащих пластовых вод. Цель изобретения - улучшение изоляционных свойств состава за счет снижения его вязкости, сокращения сроков образования тампонажного камня и исключения при этом его усадки при сохранении его устойчивости к растрескиванию, а также повышению его устойчивости к воздействию сероводородсодержащих пластовых вод. Состав включает, мас. ч: меламиноформальдегидная смола 100, сульфаминовая кислота 6,6 - 22,2

сульфат алюминия (кристаллогидрат) 3,0 - 17,7

вода 66,4 - 122,2. Изобретение позволяет повысить изоляционные свойства состава за счет снижения его вязкости, сокращения сроков образования тампонажного камня и исключения при этом его усадки, а также повысить его устойчивость к воздействию сероводородсодержащих пластовых вод. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P f-СГ1УБЛИК (si>s Е 21 В 33/138

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Ь

М

О

С)

О

СО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732713/03 (22) 22.08.89 (46) 15.08.91. Бюл.¹30 (71) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) В.Г.Татауров, Н.К.Нацибулина, Ю.И.Терентьев, О.А.Чугаева. А.С.Утробин и Н.И. Кобяков (53) 622.245.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 675168, кл, Е 21 В 33/138, 1978. (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к составам для изоляции поглощающих и проявляющих пластов, а также с возможным наличием в них агрессивных сероводородсодержащих

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к составам для изоляции поглощающих и проявляющих пластов, а также с возможным наличием в них агрессивных сероводородсодержащих пластовых вод, и может быть использовано в нефтяной, газовой и горно-геологической промышленности при бурении скважин на нефть, воду и газ, а также в строительстве для гидроизоляции грунтов.

Цель изобретения — улучшение изоляционных свойств состава за счет снижения его вязкости, сокращения сроков образования тампонажного камня при одновременном исключении его усадки и сохранении

его устойчивости к растрескиванию.

Тампонажный состав для изоляции зон осложнений при бурении скважин, включа„.. 5U„„1670098 А1 пластовых вод. Цель изобретения — улучшение изоляционных свойств состава эа счет снижение его вязкости. сокращения сроков образования тампонажного камня и исключения при этом его усадки при сохранении

его устойчивости к растрескиванию, а также повышению его устойчивости к воздействию сероводородсодержащих пластовых вод. Состав включает, мас.;(,: меламиноформальдегидная смола 100, сульфаминовая кислота 6,6 — 22,2: сульфат алюминия (кристаллогидрат) 3,0 — 17,7; вода 66,4 — 122.2.

Изобретение позволяет повысить изоляционные свойства состава эа счет снижения его вязкости, сокращения сроков образования тампонажного камня и исключения при этом его усадки. а также повысить его устойчивость к воздействию сероводородсодержащих пластовых вод. 1 табл. ющий аминоформальдегидную смолу, катализатор отверждения и воду, дополнительно содержит сульфат алюминия, в качестве аминоформальдегидной смолы состав содержит меламиноформальдегидную смолу, а в качестве катализатора отверждения— сульфаминовую кислоту при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

Меламиноформальдегидна я смола 100

Сульфаминовая кислота 6,6 — 22.2

Сульфат алюминия (кристаллогидрат) 3,0 — 17,7

Вода 66,4 -- 122,2

Благодаря качественному содержанию и количественному соотношению ингредиентов в данном составе, содержащем мела1670098

O миноформальдегидную смолу, сульфаминовую кислоту, сульфат алюминия и воду, впервые была выявлена воэможность получения состава с низкой вязкостью и коротким временем образования безусадочного камня, сохраняющего целостность (отсутствие трещин).

Добавление лишь одного сульфата алюминия к меламиноформальдегидной смоле не приводит к образованию камня или он образуется слишком длительное время, т,е. сульфат алюминия слабо активен как катализатор полимериэации в этом случае, Добавление в состав одной (без сульфата алюминия) сульфаминовой кислоты как катализатора полимериэации меламиноформальдегидной смолы, способствует образованию тампонажного камня в сравнительно короткие сроки, но образующийся камень имеет усадку или трещины, Это можно. по-видимому, объяснить следующим.

Меламин реагирует с формальдегидом, образуя метилолмеламины. В зависимости от условий реакции получаются продукты с различным числом метилольных групп: от моно- до гексаметилолмеламина:

Н,Н-О С-ХН, 6СН,О

ll

Форюггдггид

С !

NH непа ион

НОН,С..,СН,ОН г к \ /

С ноно сн он

/ексамеп илолмеааиин

Метилолмеламины конденсируются дальше через метилольные группы с выделением воды,, образуя олигомеры с различной молекулярной массой. В кислой среде происходит дальнейшая конденсация до образования твердого продукта. Но поскольку метилолмеламины имеют большое количество метилольных групп, то на первоначальной стадии т верден ия могут образовываться связи между олигомерами

55 через несколько метилольных групп и возможны даже в самом олигомере, Такие жесткие связи обуславливают, по-видимому, выталкивание воды иэ продукта (происходят отстой и усэдха) и создание внутренних напряжений и деформаций. При дальнеишем формировании гвердого продукта про. исходит некоторая перестройка, упорядочение связеи и выравнивание макромолекул (снятие напряжений), что приводит к разрыву первоначальных жестких связей. Внешне этот процесс проявляется в образовании трещин.

Добавки сульфата алюминия исключают эти отрицательные явления и позитивное воздействие этой соли, всроятно, обьясняетая следующим. рехвалентный катион алюминия, вступая во IIaaI4vl>действие с активными метилольнь.хи группами, несколько удлиняет связи как в самом олигомере. так и между ними. Поэтому конденсация проходит беэ образования внутренних напряжений и деформаций. Множественность активных метилольных групп способствуе1 образованию прочной сетчатой структуры полимера и вода прочно удерживается а этом межмолекулярном пространстве. Лапьнейшее формирование твердого продуктэ продолжается беэ разрыва связей, Для получения сгc ana в лабораторных условиях были исполу.эоаэ. ы следующие вещества: меламиноформал пегирнэя смоМС Р 100 С. cllny l4I4 порошох бе лого цвета; вязкость 50 -ного рас:вора при

20 С составляет 29 2 сП; сульфаминовая кислота (амидосульфокислотэ) — порошкообразное вещество ..елого цвela; сульфат алюминия (Alz/504)э 18НрΠ— крист,.ллическое вещество белого цвс-а; вода водопроводная жесткостью 5 мг-эхвг и.

Пример 1. Для получения состава в лабораторных условиях, .рали 100 г порошкообразнои меламиноформал,дегидной смолы, растворяли при перел . гивании (со скоростью 300 — 400 об/мин) а 122.2 г воды.

Затем в полученный расгнор ььодили 22.2 г сульфаминовои кислоты и 17.7 г сульфата алЮминия и перемешивали вручну;с в течение 3 — 5 мин. В результате получали состав со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.: меламиноформальдегидная смола

100; вода 122,2; сульфаминоеая кислота 22,2 и сульфат алюминия 17,7.

Пример 2. 100 г порошкообраэной меламиноформальдегидной смолы растворяли в 100 r воды при перемешивании. Затем в полученную смесь добавляли 12 г сульфаминовой кислоты и 3 г сульфата алюминия при перемешивании и получали со— -- 1ЧО %

h став со следующим соотно,.гением ингредиентов, мас.ч: меламиноформальдегидная смола 100, вода 100, сульфэминовая кислота 12 и сульфат ал оминия 3.

Аналогично получали другие составы с различным содержанием ингредиентов, Далее в ходе лабораторных игпытаний определяли при комнатной температуре (20 + 2 С) время желатинизации состава, время обоазования камня, динамическую вязкость состава, усадку и трещиноватость камня, Время желатинизации определяли по неподвижности мениска полимеризующейся смеси. Время образован.1ч камня определялось по прибору ВИКА.

Ди амическу.о вязкость состава оценивали с помощь о прибора Рео-вискометра Хепплера.

Величина усадки определялась пс разнице высот цилиндрического обоазц,". в момент образова:;ия камня и ч рез одни сутки: где h — первоначальнач высота образца

h> — высо а образца через одни сутки

Наличие трещин оценивали визуальным путем.

Для получения сравнительных результатов определяли динамическую вязкость и усадку известного состава при 20 + 2 Г, Данные об ингредиентном содержании составов и их свойствах приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый состав для изоляции зон осложнений при бурении скважин имеет необходимые сроки образования камня, низкую динамическую вязкость, причем образующийся иэ этого состава камень н:.: имеет усадки и трещиноватости при следующем содержании ингредиентов, мас.ч:

Меламиноформальдегидная смола 100

Сульфаминовая кислота 6,6 — 22,2

Сульфат алюминия (кристаллогидрат) 3,0 — 17.7

Вода 66,4 — 122,2

Указанные количественные значения ингредиентов являются граничными, так ка изменение их в большую или меньшую сторону не позволяет достичь поставленной цели.

55 13v, состав. содержащий мас. I: меламинг формальдегиднач гмола 100, сульфаминочая кислота 5. сульфат алюминия ? и вода 60 спонтанно желатиниэируется (см.таблицу, опыт 9) и для дальнеишей работы непригоден. А состав. содержащий мас.ч: меламиноформальдегидная смола

100, сульфаминовая кислота 25. сульфат алюминич 20 и вода 150, подвержен сильной усадке (см. таблицу, опыт 6).

Использование в составе отдельно сульфаминовой кислоты и сульфата алюминия е дает положительного эффекта. С введением в состав только одного сульфата алюминия происходит гелеобразование, но камень не образуется или обраэуетсч через длигельный период (опыты 2 и 3). Добавление же к составу только одной сульфаминсвой кислоты приводит к образованию камня, но наблюдаются усадочные явления и трещиноватость (опыты 1, 4 и 5).

Оптимальными значениями ингредиентов в составе являются следующие, мас.ч:

Меламиноформальдегидная смола 100

Сул ьфаминовач киглота 12 — 16

Сульфат алюминия (кристаллогидрат) 4

Вода 100

На основании проведенных лаборатооных исследований, данные о которых приведен выше. технические преимущества состава для изоляции эон осложнений при бурении скважин: динамическая вязкость состава в 4 — 14 раз ниже, чем у прототипа, что обеспечивает высокую технологичность в работе с этим составом. а также высокую проникающую способность его в мелкопоровые коллекторы изолируемых пластов, что способстгует созданию надежного изолирующего экрана; тампонажный состав обладает более короткими сроками образования камня а именно: от 1 ч 27 мин до б 4 32 мин, в то время как у прототипа этот срок составляет 8 — 10 ч, что в промысловых условиях может привести к размыву этого известного сос гава; у состава отсутствуют усадка и трещиноватость, в то время, как состав по прототипу имеет усадку, равную 3.2 ; состав устоичив в условиях сероводородной агрессии, так как в его составе отсутствует жегеэо, в результате взаимодействия которого с сероводородом тампонажный камень разрушается, как это происходит у прототипа. указанные технические преимущества состава благодаря ускорению образования камня, а также снижению динамической вязкости обеспечивают надежную иэоля1670098

3.0 — 17,7

66,4 — 122,2

3-14 Ые опреде"

150 0-29

100 ляетсм

То яе

45 Есть

0-5 Э с

4 100 4-30

1гг,г 0-30

100 0-47

Длм данного состаза

20 150 0-26

Be обра этется

>В-00

2-48

3-50

2 100

13

Ыет

Есть

Есть

З 100

4 100 22 2

5 100 12

45 Есть

Э-38

6 100

Зодоотделяетсм Есть

0 Нет

0 Нет

4-30

6-Зг з-21

0-36

1-OZ

0-ЗЗ

1эо

122,Z

122,2

17,7

17>7

4,4

100 22,2

8 100 гг 2

9 100 22,2

Нет

Нет

Нет

3-55

4-08

3-44

0-40

1-18

0-59

122, г

100

1З,З з

10 100 Z2,Z

11 100 8

Гг 100 8

Зодоотделяетсм Нет

1-58

13 100 4

Bez

Нет .Нет

Ыет

3-35

2-28

z-зз

4«00

0-35

0-48

0-40

1-10

100

17,7 з

14 100 8

15 100 12

16 100 1Z

17 100 6,6

Ber

Нет

Нет

Нет

Нет рбспбдбетсм

Нет

0

0

K4Neeh

3-1 7

З-28

3-20

3-06

Э-ог

З-08

2-27

0-39

0-ЗН

0-25

0-40

0-35

0-25

0-Зг

66,4

16

17,7

17э7

18 100 12

19 !00 12 го 100 12

21 100 - 16 гг 100 zo

23 100 24

24 100 22,2

Нет

Нет

Нет

2-00

1-27

2-00

2-45 иелбтянн

0-З7

0-27

0-Зо

0-55

Нгнояеяная

66,4

66,4

66,4

66,4

25 100 10

26 100 1З,Э

27 100 8

28 100 6,6

29 100 5

Нет цию зон поглощения и водопритоков в пористых и мелкопористых коллекторах.

При использовании состава может быть получен экономический эффект за счет: сокращения затрат времени на отверждение тампонажного состава; снижения затрат, связанных с транспортировкой и хранением, так как компоненты состава выпускаются в порошкообразном виде и тем самым не требуют специальных условий для их доставки, а также емкостей, утепленных складских помещений для их хранения; снижения затрат средств и времени на проведение работ, связанных с повторными заливками; снижения энергозатрат на доставку состава в изолируемый интервал.

Формула изобретения

Тампонажный состав для изоляции зон осложнений при бурении скважин, включающий аминоформальдегидную смолу, катализатор отверждения и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения изоляционных свойств состава эа счет снижения

5 его вязкости, сокращения сроков образования тампонажного камня при одновременном исключении его усадки и сохранении . его устойчивости к растрескиванию, он дополнительно содержит сульфат алюминия, в

10 качестве аминоформальдегидной смолы и катализатора отверждения он содержит соответственно меламиноформальдегидную смолу и сульфаминовую кислоту при следующем соотношении ингредиентов. мас,ч.;

15 Меламиноформальдегидная смола 100

Сульфаминовая кислота 6,6 — 22,2

Сульфат алюминия

20 (кристаллогидрат)

Вода

Не определяетсм

То яе

46

Не определяется

38

32

Be определяется

Be опреде ляется

То яе

З7

36

Ые определяется

49

97

З1

64

34

Не определяется эз

Э7

39, Зо ябцня состббб