Тампонажный состав для добывающих скважин

 

Изобретение относится к тампонажным составам, применяющимся для локальной герметизации затрубного и межколонного пространства. Технический результат - долговременная защита добывающих скважин от заколонных и межколонных перетоков жидкостей и газов. Тампонажный состав для добывающих скважин содержит уретановый предполимер и воду. Новым является то, что он дополнительно содержит углеводородный растворитель из ряда С₃-С₁₆ - 50-25 мас.ч., аминоспирт из ряда С₂-С₄ - 2,5-5,5 мас.ч., нейтральный мелкодисперсный порошок - 6-9 мас.ч., а вода - 3-5 мас.ч., а в качестве уретанового полимера используют полиуретановый клей марки ВИЛАД-17 - 30-60 мас.ч. 4 табл.

Изобретение относится к тампонажным составам с изменяющимися реологическими свойствами, переходящими из жидкого в высокоэластичное состояние, применяющиеся для локальной герметизации затрубного и межколонного пространства (метан-металл, бетон-металл, бетон-бетон).

Известна двухкомпонентная герметизирующая композиция на основе тиокола и эпоксидной смолы, состоящая из основного состава и отвердителя [1].

Недостатком этого состава является наличие двух компонентов, что значительно затруднит процесс тампонирования скважин, кроме того, присутствие эпоксидной смолы с течением времени приводит к старению полимерного герметика (вследствие вибрационных и динамических нагрузок и, как следствие, приводит к разрушению цементного моста и возникновению нежелательных перетоков добываемого продукта.

Известна однокомпонентная порошковая композиция, содержащая толуолендиизоционат с диэтиленгликолем в качестве добавки в нейтральные окислы металлов, частично опыленный сополимер окиси этилена с винилацетатом и аэросилом /2/.

Недостатком данного состава является необходимость применения специальной ожижающей среды, неравномерностью физико-механических характеристик отвержденного состава (вследствие неравномерности смешивания - нестабильная прочность тампонажного состава по длине колонны), а также слабое противодействие отвержденного состава вибрационным и динамическим нагрузкам.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является расширяющийся тампонажный состав, содержащий портландцемент, хлористый кальций, уретановый предполимер и воду, в котором уретановый предполимер является продуктом совместной полимеризации тулуолендиизоцианата с полипропиленгликолем и полиэтиленгликолем и обладающий способностью к расширению в течение 2-х суток, со степенью расширения 0,8 - 8,1%.

Недостатком известного состава является присутствие одновременно ингибитора - замедлителя реакции-хлорида кальция и катализатора ускорителя-воды, по сути двух взаимоисключающих реагентов, вследствие чего лишь небольшая часть введенного полимера отверждается. Кроме того, смешение полимера с цементом в больших количествах приводит к тому, что за длительный период отверждения - 2 суток, отверждается цемент, а полимер, получивший возможность отверждения, всплывает, образуя не цельное связующее, а отдельные конгломераты, вкрапленные в цемент, не выполняющие своей основной функции пластификатора, вследствие чего это приводит к недолговечной защите от межколонных перетоков добываемого продукта, не обеспечивая надежного сцепления бетонных и металлических поверхностей. Следует отметить, что этот состав непригоден для локальной герметизации дефектов заколонного пространства вследствие невысокой текучести и слабой проникающей способности в трещины.

Целью настоящего изобретения является долговременная защита добывающих скважин от заколонных и межколонных перетоков жидкостей и газов на локализованных участках с полным заполнением и скреплением различного типа трещин.

Поставлена цель достигается тем, что в известном тампонажном составе для добывающих скважин, содержащем уретановый предполимер и воду, согласно изобретению состав дополнительно содержит углеводородный растворитель из ряда C₃-C₁₆, одноатомный первичный спирт из ряда C₁-C₅, аминоспирт из ряда C₂-C₄, нейтральный мелкодисперсный порошок, а в качестве предполимера - полиуретановый клей марки ВИЛАД-17, при следующем соотношении компонентов, мас.ч: Полиуретановый клей марки ВИЛАД-17 - 30 - 60 Углеводородный растворитель из ряда C₃-C₁₆ - 50 - 25 Однокомпонентный первичный спирт из ряда C₁-C₅ - 1,5 - 3,5 Аминоспирт из ряда C₂-C₄ - 2,5 - 5,5 Нейтральный мелкодисперсный порошок - 6 - 9 Вода - 3 - 5 В предлагаемом составе в качестве уретанового предполимера используют полиуретановый клей марки ВИЛАД-17, продукт совместной полимеризации толуилендиизоционата с полиоксипропилекгликолем [4]. ВИЛАД-17 вибростойкий, водостойкий, сохраняет эластичность в течение длительного времени, стойкий к действию нефтепродуктов, истиранию и антикоррозионный, можно использовать при любой температуре.

В качестве стабилизирующих добавок применяют углеводородный растворитель из ряда C₃-C₁₆; одноатомные спирты из ряда C₁-C₅, предназначенные для обеспечения максимально возможного проникновения ВИЛАД-17 в поры и трещины бетона и увеличения адгезии с металлической поверхностью; аминоспирты из ряда C₂-C₄, которые предназначены для придания полимерному покрытию большой прочности и ускорения процесса отверждения.

В качестве наполнителя - нейтральный мелкодисперсный порошок, который вводится для придания структурной жесткости полимера.

Отвреждение состава происходит в присутствии воды, введенной непосредственно в состав перед закачкой или же подаваемой в скважину после закачки состава на герметизируемый участок колонны.

Подобрано оптимальное соотношение компонентов тампонажного состава.

Пример реализации состава. Были приготовлены 5 вариантов состава. Для получения стабильного состава его в течение 3 - 4 ч прогревали при 46 - 60^oC с последующим медленным охлаждением в течение не менее 1,5 ч, так как если менее этого времени, то начинается потеря седиментационной устойчивости.

Характеристики состава и результаты испытаний представлены в табл. 1 - 4.

Из приведенных таблиц видно, что период отверждения в зависимости от температуры в скважине составляет 2 - 12 ч, степень расширения отвержденного состава составляет 12 - 20%. Состав работоспособен в любых средах.

Предлагаемый тампонажный состав позволяет обеспечить долговременную защиту от заколонных и межколонных перетоков газов и жидкостей за счет полного заполнения и закрепления различного типа трещин.

Состав может быть использован для стойкого изоляционного покрытия бетонных и металлических поверхностей емкостей, предназначенных для хранения нефтепродуктов, солонованных вод и агрессивных жидкостей.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1439116, C 09 K 3/10, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1435592, 1989.

3. Авторское свидетельство СССР N 1537797, E 21 B 33/138, 1990 (прототип).

4. Полиуретановые клеи и компаунды. Каталог. - Черкассы: НПО "Полимерсинтез", 1991, с. 4 и 6.

Формула изобретения

Тампонажный состав для добывающих скважин, содержащий полиуретановый предполимер и воду, отличающийся тем, что состав дополнительного содержит углеводородный растворитель из ряда C₃ - C₁₆, одноатомный первичный спирт из ряда C₁ - C₅, аминоспирт из ряда C₂ - C₄, нейтральный мелкодисперсный порошок, а в качестве полиуретанового предполимера - полиуретановый клей марки ВИЛАД-17 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиуретановый клей марки ВИЛАД-17 - 30 - 60
Углеводородный растворитель из ряда C₃ - C₁₆ - 25 - 50
Одноатомный первичный спирт из ряда C₁ - C₅ - 1,5 - 3,5
Аминоспирт из ряда C₂ - C₄ - 2,5 - 5,5
Нейтральный мелкодисперсный порошок - 6 - 9
Вода - 3 - 5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2