Изоляционный материал-гидрозатвор
Владельцы патента RU 2268990:
Государственное унитарное предприятие "Башгеолцентр" Республики Башкортостан (ГУП "Башгеолцентр" РБ) (RU)
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к составам изоляционных материалов для крепления скважин и разобщения пластов. Технический результат - улучшение структурных свойств, повышение стабильности, снижение фильтрации изоляционного материала-гидрозатвора. Изоляционный материал-гидрозатвор, включающий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности и полиакриламид, дополнительно содержит гелеобразователь - жидкое стекло и полиэтиленполиамин - смесь диэтилентриамина, триэтилентетраамина и тетраэтиленпентаамина при следующем соотношении компонентов, мас.% от отработанного бурового раствора: полиакриламид 0,05-1,00, жидкое стекло 0,1-1,5, указанный полиэтиленполиамин 0,01-0,20. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, к составам материалов для крепления скважин и разобщения пластов.
При креплении скважин и разобщении пластов широко применяется способ цементирования скважин с использованием в качестве изоляционного материала тампонажного цемента. (Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. - М.: Недра, 1990).
Однако цемент недолговечен, разрушается из-за старения, под влиянием температуры, механических воздействий, пластовых вод и др. факторов. Он не обеспечивает качественную и длительную изоляцию скважин из-за образования в нем и на контактах с ним трещин по указанным выше причинам.
Наиболее близким аналогом изобретения является состав изоляционного материала - гидрозатвора, включающий отработанный буровой раствор определенной плотности, полиакриламид, феррохромлигносульфонат, КМЦ, ингибиторы коррозии и нейтрализаторы химреагентов-коррексит и ЖС-7. (Патент РФ №2186937, Е 21 В 33/138. Изоляционный материал-гидрозатвор).
Недостатком этого изоляционного материала-гидрозатвора являются сложный состав, низкие структурно-механические и изоляционные свойства, низкая седиментационная устойчивость и стабильность, повышенная фильтрация. Эти недостатки обусловлены тем, что полиакриламид является флокулянтом, поэтому осаждает твердую фазу, снижает стабильность, седиментационную устойчивость и изолирующие свойства гидрозатвора. Кроме того, ПАА и КМЦ подвержены деструкции, что приводит к потере их первоначальных свойств.
Задачей изобретения является улучшение структурных свойств, снижение фильтрации и повышение стабильности изоляционного материала-гидрозатвора.
Поставленная задача решается тем, что изоляционный материал-гидрозатвор, включающий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности и полиакриламид, дополнительно содержит гелеобразователь - жидкое стекло и полиэтиленполиамин - смесь диэтилентриамина, триэтилентетрамина и тетраэтиленпентаамина при следующем соотношении компонентов, мас.% от отработанного глинистого бурового раствора:
| полиакриламид | 0,05-1,00 |
| жидкое стекло | 0,1-1,5 |
| указанный полиэтиленполиамин | 0,01-0,20 |
Для получения изоляционного материала-гидрозатвора используют отработанный буровой раствор с плотностью, отвечающей требованиям «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности». При этом используется гидролизованный полиакриламид с молекулярной массой 1·10-6-1·10-7 различных марок DK-Drill, PDA-1030, Praestol и др., жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 и полиэтиленполиамин по ТУ 2413-357-00203447-99. Полиэтиленполиамин представляет собой смесь диэтилентриамина, триэтилентетраамина и тетраэтиленпентаамина, причем количественное содержание каждого из этих компонентов в смеси может меняться от 10 до 60 мас.%. Это жидкость хорошо растворимая в воде. Применяется в качестве отвердителя эпоксидных смол.
Из патентной и научно-технической литературы нам не известен изоляционный материал-гидрозатвор, содержащий совокупность указанных выше компонентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.
Введение в отработанный глинистый буровой раствор полиакриламида и жидкого стекла с полиэтиленполиамином превращает жидкий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности в гель с высокими структурно-механическими свойствами, с низким показателем фильтрации. При этом полиэтиленполиамин в щелочной среде сшивает макромолекулы полиакриламида в сетчатую структуру, которая служит каркасом новообразования, а жидкое стекло дополнительно структурирует отработанный буровой раствор в ячейках сшитой структуры полимера. Жидкое стекло и полиэтиленполиамин в данном случае являются гелеобразователями, одновременно они снижают коррозионную активность раствора, нейтрализуют его активные компоненты, повышают стойкость полимера к деструкции.
Из существующего уровня техники нам не известно, что компоненты, входящие в состав изоляционного материала-гидрозатвора в данном сочетании, обеспечивают указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
Пример. В 1 л отработанного глинистого бурового раствора плотностью 1050 кг/м3, условной вязкостью 23 с, водоотдачей 8 см3/30 мин и СНС 1/10, равным 5/8 дПа, при перемешивании вводят 10,5 г (1%) порошкообразного ПАА, 15,75 г (1,5%) жидкого стекла и 2,1 г (0,2%) полиэтиленполиамина (ПЭПА).
После перемешивания состав выдерживают 3 часа в ожидании гелеобразования. После гелеобразования определяют свойства изоляционного материала.
В таблице приведены составы и свойства изоляционного материала-гидрозатвора. Из данных таблицы следует, что вязкость, статическое напряжение сдвига и стабильность его выше, а водоотдача ниже, чем у составов по прототипу.
Более высокая вязкость и прочность структуры, стабильность и низкая водоотдача разработанного материала обеспечат более эффективную изоляцию пластов, долговременность действия гидрозатвора. Для повышения плотности в состав изоляционного материала могут быть введены минеральные наполнители - глина, мел, барит и т.п.
Изоляционный материал-гидрозатвор при строительстве скважин готовят в емкостях. Для этого в расчетном потребном количестве отработанного глинистого бурового раствора при перемешивании растворяют в заданном соотношении полиакриламид, жидкое стекло и полиэтиленполиамин. При необходимости повышения плотности в состав гидрозатвора вводятся минеральные наполнители - глина, мел, барит. Затем изоляционный материал закачивается в скважину. До гелеобразования в течение 3-х часов этот гидрозатвор сохраняет текучесть достаточную для перекачивания насосами. В скважине этот изоляционный материал из жидкого состояния переходит в гелеобразное, приобретает высокие структурно-механические, изолирующие свойства.
| Таблица | ||||||||||
| Состав | Содержание компонентов, % | Свойства растворов | Стабильность, % | |||||||
| Буровой глинистый раствор | Полиакриламид | Жидкое стекло | Полиэтиленполиамин | Плотность, г/см3 | Условная вязкость, с | Показатель фильтрации, см3/30 мин | Статическое напряжение сдвига, дПа | |||
| 1 мин | 10 мин | |||||||||
| Исходный | 100 | - | - | - | 1,05 | 23 | 8 | 5 | 8 | 0,3 |
| 1 | 100 | 0,05 | 0,1 | 0,01 | 1,05 | 25 | 7 | 10 | 15 | 0,2 |
| 2 | 100 | 0,1 | 0,2 | 0,05 | 1,05 | 35 | 5 | 28 | 33 | 0 |
| 3 | 100 | 0,3 | 0,5 | 0,1 | 1,06 | 180 | 4 | 110 | 141 | 0 |
| 4 | 100 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 1,06 | н/т | 3 | 162 | 124 | 0 |
| 5 | 100 | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,07 | н/т | 2 | 298 | 322 | 0 |
| Прототип | 100 | 0,01 | - | - | 1,05 | 23 | 8 | 6 | 8 | 3 |
| Прототип | 100 | 1,0 | - | - | 1,06 | н/т | 5 | 156 | 202 | 2 |
| н/т - не течет |
Изоляционный материал-гидрозатвор, включающий отработанный глинистый буровой раствор определенной плотности и полиакриламид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гелеобразователь - жидкое стекло и полиэтиленполиамин - смесь диэтилентриамина, триэтилентетраамина и тетраэтиленпентаамина при следующем соотношении компонентов, мас.% от отработанного бурового раствора:
| Полиакриламид | 0,05-1,00 |
| Жидкое стекло | 0,1-1,5 |
| Указанный полиэтиленполиамин | 0,01-0,20 |
