Вспененный тампонажный состав
Владельцы патента RU 2255206:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет) (RU)
Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых, в частности к заканчиванию и ремонту нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин. Технический результат - снижение стоимости, возможность управления временем газовыделения для создания искусственного фильтра с заданными параметрами по проницаемости и прочности. Вспененный тампонажный состав, содержащий инициатор химической реакции, газовыделяющее вещество, наполнитель и воду, дополнительно содержит вяжущее в виде портландцемента и флегматизатор-выравниватель в виде сернокислого глинозема, причем в указанном составе в качестве инициатора химической реакции используют негашеную известь, в качестве газовыделяющего вещества применяют порошок алюминия, а в качестве наполнителя - натриевое стекло, причем соотношение компонентов задают в пределах, мас.%: портландцемент 60-65, известь негашеная 3,5-8,75, порошок алюминия 0,1-0,25, натриевое стекло 2-15,6, сернокислый глинозем 1-2,5, вода остальное. 1 табл.
Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых, в частности к заканчиванию и ремонту нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин.
Известен вязкоупругий состав для заканчивания и капитального ремонта скважин (патент РФ №2116433, МПК Е 21 В 33/138, Е 21 В 43/26, С 09 К 7/02). Состав содержит (мас.%) реагент на основе полисахаридов 1-3, гидрооксид щелочного металла 0,05-0,45, сульфат алюминия или меди 0,15-0,3, монопероксигидрат мочевины 0,1-0,2, вода - остальное. Недостатком данного состава является высокая стоимость ингредиентов и низкая фильтрационная проницаемость.
Известен способ заканчивания скважин с искусственным фильтром (заявка на изобретение РФ №2000132126, МПК Е 21 В 43/08). Способ включает спуск обсадной колонны в скважину с хвостовиком в продуктивный горизонт и прямое тампонирование этого интервала тампонажным материалом с проницаемыми каналами в камне, согласно изобретению тампонирование интервала хвостовика производят материалом, содержащим полимерообразующий компонент на основе крахмала, способный деструктурироваться со временем и образовывать проницаемые каналы в цементном камне. Недостатком данного состава является длительность процесса деструкции компонента на основе крахмала.
Известен вспененный тампонажный состав, принятый за прототип (патент РФ №2087673, МПК Е 21 В 33/138). Сущность: вспененный тампонажный состав, содержащий нитрит щелочного или щелочноземельного металла - нитрит натрия, газовыделяющее вещество - мочевину, инициатор химической реакции - кислоту, поверхностно-активное вещество - сульфанол НП-3 и воду, дополнительно содержит наполнитель - бентонитовую глину и водорастворимое полимерное соединение - полиакриламид, в качестве газовыделяющего вещества содержит мочевину или ее соль и их N, N’, N’’ - производные, аммиак или его соль, гидразин или его соль и их N, N’, N’’ - производные - мочевину, а в качестве инициатора химической реакции - любую кислоту или кислую соль - кислоту Льюиса - хлорид железа (III) при следующем соотношении компонентов, маc.%: нитрит щелочного или щелочноземельного металла 2,8-67,2; газовыделяющее вещество 1,2-29,2; инициатор химической реакции 0,2-34,2; наполнитель 0-30,0; поверхностно-активное вещество 0,1-1,5; водорастворимое полимерное соединение 0,1-1,5; вода - остальное. Недостатком данного способа является высокая стоимость используемых реагентов и неуправляемость реакции газовыделения.
Техническим результатом изобретения является снижение стоимости используемых реагентов и возможность управления временем газовыделения для создания искусственного фильтра с заданными параметрами по проницаемости и прочности.
Технический результат достигается тем, что вспененный тампонажный состав, содержащий инициатор химической реакции, газовыделяющее вещество, наполнитель и воду, согласно изобретению дополнительно содержит вяжущее в виде портландцемента и флегматизатор-выравниватель в виде сернокислого глинозема, причем в качестве инициатора химической реакции используют негашеную известь, в качестве газовыделяющего вещества применяют порошок алюминия, а в качестве наполнителя добавляют натриевое стекло, причем соотношение компонентов задают в пределах, мас.%:
Портландцемент 60-65.
Известь негашеная 3,5-8,75.
Порошок алюминия 0,1-0,25.
Натриевое стекло 2-15,6.
Сернокислый глинозем 1-2,5.
Вода остальное.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит снизить стоимость используемых реагентов и управлять скоростью газовыделения для создания искусственного фильтра с заданными параметрами по проницаемости и прочности.
Массовое соотношение реагентов (негашеной извести, порошка алюминия и сернокислого глинозема) принимают из условия обеспечения равенства времени отверждения тампонажного состава и окончания протекания реакции вида: 3Ca(OH)2+2Al=3CaO·Al2О3+3H2 (определяемое отсутствием выделений газа). Для замедления времени протекания реакции в раствор добавляют флегматизатор-выравниватель (сернокислый глинозем), который позволяет управлять скоростью протекания реакции.
Состав для крепления коллектора и заполнения каркаса фильтра в скважине приготавливают следующим образом: смешивают в сухом виде в необходимых пропорциях все компоненты.
Соотношение компонентов задают в пределах, мас.%:
Портландцемент 60-65.
Известь негашеная 3,5-8,75.
Порошок алюминия 0,1-0,25.
Натриевое стекло 2-15,6.
Сернокислый глинозем 1-2,5.
Затем при постоянном перемешивании добавляют воду.
Границы добавления в состав различных ингредиентов выбирают по необходимой прочности и проницаемости скважинного фильтра. Например, водопроницаемость нефтяного пласта, как правило, лежит в интервале от 180 до 240 мкм, поэтому создание и использование фильтров с проницаемостью выше или ниже указанного интервала нерационально. Прочность задают исходя из давления на каркас фильтра, которое можно компенсировать материалом с прочностью 4,8-5,9 МПа. Для придания составу пластичности, необходимой для предотвращения разделения твердой и жидкой фаз тампонажного состава, в него добавляют наполнитель в виде натриевого стекла. Для управления скоростью протекания реакции, а следовательно, скоростью газовыделения в состав добавляют флегматизатор-выравниватель реакции - сернокислый глинозем, обеспечивающий уменьшение скорости протекания реакции и создающий благоприятные условия для доставки состава на заданную глубину.
Примеры вспененного тампонажного состава приведены в таблице.
| Таблица | |||||||
| Вспененный тампонажный состав, мас.% | Проницаемость, мкм | Прочность при сжатии, МПа | |||||
| Портландцемент марки М300 | Известь негашеная | Порошок алюминия | Натриевое стекло | Сернокислый глинозем | Вода | ||
| 58 | 1,75 | 0,05 | 20,56 | 0,5 | 19,14 | 150 | 4,5 |
| 60 | 3,5 | 0,1 | 15,6 | 1 | 19,8 | 180 | 4,8 |
| 63 | 5,25 | 0,15 | 9,31 | 1,5 | 20,79 | 210 | 5,2 |
| 65 | 8,75 | 0,25 | 2,05 | 2,5 | 21,45 | 240 | 5,9 |
| 66 | 9,25 | 0,35 | 0,62 | 2 | 21,78 | 250 | 6,1 |
Вспененный тампонажный состав используют следующим образом: нефтеносный пласт вскрывают скважиной. Опускают в скважину насосно-компрессорную трубу, к нижней части которой присоединяют трубу заданного диаметра, необходимого для формирования проницаемого тампонажного камня определенной толщины с заданной прочностью и проницаемостью. Затем проводят тампонирование скважины. Необходимый объем состава (определяемый по объему заколонного пространства) нагнетают по внутренней части насосно-компрессорной трубы, затем устанавливают тампонажную пробку для разделения состава и продавочной жидкости. Достижение пробки до конца обсадной колонны определяют по увеличению давления на оголовке скважины. После подачи в скважину необходимого количества раствора для перекрытия интервала нефтяного пласта тампонирование прекращают. Время подачи состава на необходимый интервал тампонирования принимают исходя из времени протекания реакции. Реакция, протекающая непосредственно в зазоре между заколонным пространством, приводит к образованию фильтра из вспененного тампонажного материала с необходимыми свойствами по прочности и проницаемости. После выдержки для набора прочности каркаса фильтра в течение необходимого времени, зависящего от температуры скважины и от количества цемента, насосно-компрессорную трубу с трубой заданного диаметра на конце вынимают.
Применение данного вспененного тампонажного состава для крепления коллектора и заполнения каркаса фильтра в скважине обеспечивает следующие преимущества:
- снижение стоимости используемых реагентов;
- позволяет получить искусственный фильтр с заданными свойствами по проницаемости и прочности;
- повысить устойчивость коллектора;
- увеличить нефтеотдачу коллектора.
Вспененный тампонажный состав, содержащий инициатор химической реакции, газовыделяющее вещество, наполнитель и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вяжущее в виде портландцемента и флегматизатор-выравниватель в виде серно-кислого глинозема, причем в качестве инициатора химической реакции используют негашеную известь, в качестве газовыделяющего вещества применяют порошок алюминия, а в качестве наполнителя добавляют натриевое стекло, причем соотношение компонентов задают в пределах, мас.%:
Портландцемент 60-65
Известь негашеная 3,5-8,75
Порошок алюминия 0,1-0,25
Натриевое стекло 2-15,6
Серно-кислый глинозем 1-2,5
Вода Остальное
