Способ изготовления тампонажного материала для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для проведения ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах. Техническим результатом изобретения является повышения долговечности и надежности слоя тампонажного материала, образовавшегося после отверждения на поверхности стенок обрабатываемой скважины. Способ изготовления тампонажного материала для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах включает расслоение фенолоформальдегидной смолы путем ее выдержки не менее суток до появления на ее поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. После чего в части верхнего слоя, содержащей 5-10% от объема указанной смолы, растворяют 0,1-1% негашеной извести от массы указанной смолы. Затем осуществляют перемешивание растворенной части верхнего слоя с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, в котором предварительно растворяют эпоксикарбазолилпропан в количестве 10-20% от массы исходной фенолоформальдегидной смолы, с последующим добавлением отвердителя. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для проведения ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ изготовления тампонажного материала для изоляции водопритоков в скважинах, примененный в патенте РФ №2340648, опубл. 10.12.2008 г., включающий отделение нижнего осевшего слой после расслоения фенолоформальдегидной смолы, добавление отвердителя и отделение верхнего слоя после указанного расслоения, в части которого, составляющей 5-10% от объема указанной смолы, растворено 0,1-1% негашеной извести от массы указанной смолы.

Недостатком тампонажного материала является то, что он обладает высокой вязкостью, высокой проникающей способностью и пригоден только для изоляционных работ при высокой приемистости скважины.

В изобретении решается задача повышения долговечности и надежности слоя тампонажного материала, образовавшегося после отверждения на поверхности стенок обрабатываемой скважины.

Задача решается тем, что в способе изготовления тампонажного материала для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах «Композиция «ТКГС», включающем отделение нижнего осевшего слоя после расслоения фенолоформальдегидной смолы, добавление отвердителя и отделение верхнего слоя после указанного расслоения, в части которого, составляющей 5-10% от объема указанной смолы, растворено 0,1-1% негашеной извести от массы указанной смолы, согласно предлагаемому изобретению дополнительно в нижнем слое растворяют эпоксикарбазолилпропан в количестве 10-20% от массы исходной фенолоформальдегидной смолы с последующим перемешиванием обоих слоев. Кроме того, тампонажный материал дополнительно содержит загуститель, наполнитель.

Изоляция водопритоков в скважине с помощью тампонажных материалов предусматривает необходимость создания надежного тампона (изоляции) в зоне водопритока в призабойной зоне скважины, в нарушениях сплошности обсадной колонны скважины. Существующие тампонажные материалы на основе фенолоформальдегидной смолы, как правило, обладают недостаточной эластичностью слоя, образующегося на стенках скважины после отверждения, что приводит к излишней хрупкости тампона. Кроме того, высокая кислотность и щелочность сред, прокачиваемых через скважину, также приводят к преждевременной деструкции и разрушению тампонажных материалов на основе фенолоформальдегидной смолы. Перечисленные факторы приводят к снижению прочности и разрушению химической структуры тампонажного слоя, что негативно сказывается на долговечности и надежности получаемой изоляции.

Известно, что модификация резольных смол моноэпоксидными соединениями позволяет существенно повысить кислото- и щелочестойкость, а также эластичность получаемой композиции по сравнению с исходной фенолоформальдегидной смолой [Ровкина Н.М., Тюкавкина Н.Г. Модификация фенолоформальдегидных смол резольного типа моноэпоксидами // Альманах современной науки и образования. - Грамота. - 2009. - №11 (30) в 2-х ч. Ч.I. С. 161-165].

Однако в предложенном изобретении решается задача повышения надежности и долговечности тампонирующего материала. Задача решается тампонажным материалом для ремонтно-изоляционных работ в скважине, включающим расслаивающуюся фенолоформальдегидную смолу и отвердитель. В качестве расслаивающейся фенолоформальдегидной смолы материал содержит фенолоформальдегидную смолу, модифицированную 1,2-эпокси-3-(9′карбазолил)-пропаном (эпоксикарбазолилпропан, ЭКП) в количестве 10-20% от массы фенолоформальдегидной смолы и негашеной известью (СаО) в количестве 0,1-1,0% от массы фенолоформальдегидной смолы. При этом для модификации используют как нижний, так и верхний слои, образующиеся при расслоении смолы. Эпоксикарбазолилпропан в количестве 10-20% от массы исходной нерасслоившейся смолы растворяют в нижнем слое, образующемся при расслоении смолы, в первой емкости. Часть верхнего слоя в объеме 5-10% от объема смолы сливают во вторую емкость, растворяют в ней негашеную известь в количестве 0,1-1,0% от массы нерасслоившейся смолы и перемешивают с содержимым первой емкости. Полученный продукт используют в качестве связующего при ремонтно-изоляционных работах в скважине, в частности при изоляции (тампонировании) водопритоков в призабойной зоне добывающей скважины, изоляции (тампонировании) зон поглощений в нагнетательной скважине, изоляции (тампонировании) мест нарушений обсадной колонны скважины и т.п. Для создания тампонирующего материала модифицированную фенолоформальдегидную смолу смешивают с отвердителем и закачивают в интервал изоляции.

Модифицированная фенолоформальдегидная смола обладает большей эластичностью и долговечностью, повышенной стойкостью к кислым и щелочным средам, воздействующим на тампон как со стороны прокачиваемых через скважину сред, так и со стороны укрепленных материалом грунтов.

Модифицированная фенолоформальдегидная смола - это однородная жидкость от красновато-коричневого до темно-вишневого цвета с вязкостью не более 55 мПа·с и массовой долей сухого остатка не менее 40%.

При определения компонентного и процентного состава тампонажного материала определяющим фактором служит температура и приемистость в зоне ремонта.

Границы температурного диапазона установлены в следующих пределах:

- в диапазоне от -5 до 80°С смола используется в композиции с отвердителем процесса в количестве 5-25%;

- в диапазоне от 80 до 110°С смола используется в композиции с 50%-ным отвердителем процесса в количестве 0-10%.

В качестве отвердителя может быть использован, например, раствор серной, соляной, п-толуолсульфокислоты, щавелевой кислоты.

При необходимости загущения материала вводят загустители, например водорастворимые полимеры типа полиакриламида, сополимера винилацетата и этилена, эфиры целлюлозы, например метилгидроксипропилцеллюлозу, оксиэтилцеллюлозу и т.п.

При необходимости снижения пенообразования материала вводят пеногасители типа полисилоксана.

При необходимости наполнения материала вводят наполнители типа кварцевого песка, древесной муки и пр.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. 200 кг фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3027Б выдерживают не менее 1 суток до появления на поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. Часть верхнего слоя после расслоения указанной смолы в объеме 5% от ее объема сливают в отдельную емкость. В течение 5 мин растворяют в этой части слоя 0,1% (0,2 кг) негашеной извести от массы фенолоформальдегидной смолы и перемешивают с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, предварительно смешанным в течение 5 мин с эпоксикарбазолилпропаном в количестве 20% (40 кг) от массы исходной фенолоформальдегидной смолы. Модифицированную фенолоформальдегидную смолу доставляют к скважине, смешивают с отвердителем - раствором соляной кислоты, и закачивают в интервал изоляции, создавая в призабойной зоне тампон.

Пример 2. 200 кг фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3027Б выдерживают не менее 1 суток до появления на поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. Часть верхнего слоя в объеме 7,5% от объема фенолоформальдегидной смолы сливают в отдельную емкость. В течение 7 мин растворяют в этой части слоя 0,5% (1 кг) негашеной извести от массы фенолоформальдегидной смолы и смешивают с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, предварительно смешанным в течение 7 мин с эпоксикарбазолилпропаном в количестве 15% (30 кг) от массы исходной фенолоформальдегидной смолы. Модифицированную фенолоформальдегидную смолу доставляют к скважине, смешивают с отвердителем - раствором серной кислоты, и закачивают в интервал изоляции, создавая в призабойной зоне тампон.

Пример 3. 200 кг фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3027Б выдерживают не менее 1 суток до появления на поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. Часть верхнего слоя в объеме 10% от объема фенолоформальдегидной смолы сливают в отдельную емкость. В течение 10 мин растворяют в этой части слоя 1% (2 кг) негашеной извести от массы фенолоформальдегидной смолы и смешивают с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, предварительно смешанным в течение 10 мин с эпоксикарбазолилпропаном в количестве 10% (10 кг) от массы исходной фенолоформальдегидной смолы. Модифицированную фенолоформальдегидную смолу доставляют к скважине, смешивают с отвердителем - раствором щавелевой кислоты, и закачивают в интервал изоляции, создавая в призабойной зоне тампон.

Пример 4. 200 кг фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3027Б выдерживают не менее 1 суток до появления на поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. Часть верхнего слоя в объеме 7% от объема фенолоформальдегидной смолы сливают в отдельную емкость. В течение 7 мин растворяют в этой части слоя 0,5% (1 кг) негашеной извести от массы фенолоформальдегидной смолы и смешивают с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, предварительно смешанным в течение 7 мин с эпоксикарбазолилпропаном в количестве 10% (10 кг) от массы исходной фенолоформальдегидной смолы. В модифицированную фенолоформальдегидную смолу вводят 100 кг кварцевого песка как наполнителя и доставляют к скважине, смешивают с отвердителем - раствором соляной кислоты, и закачивают в интервал изоляции, создавая в призабойной зоне тампон.

Пример 5. 200 кг фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3027Б выдерживают не менее 1 суток до появления на поверхности жидкого слоя с последующим отделение нижнего осевшего и верхнего слоев. Часть верхнего слоя в объеме 7,5% от объема фенолоформальдегидной смолы сливают в отдельную емкость. В течение 7 мин, растворяют в этой части слоя 0,5% (1 кг) негашеной извести от массы фенолоформальдегидной смолы и смешивают с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, предварительно смешанным в течение 7 мин с эпоксикарбазолилпропаном в количестве 15% (30 кг) от массы исходной фенолоформальдегидной смолы. В модифицированную фенолоформальдегидную смолу вводя 0,2 кг полиакриламида как загустителя, растворяют полиакриамид, доставляют к скважине, смешивают с отвердителем - раствором соляной кислоты, и закачивают в интервал изоляции, создавая в призабойной зоне тампон.

Тампонирующий материал по примерам 1-5 способен создавать надежный тампон при приемистости места изоляции более 500 м³/сут и более с сохранением прочности на протяжении 5-8 лет, тогда как материал по прототипу создает надежный тампон при приемистости места изоляции более 500 м³/сут и более с сохранением прочности на протяжении 3-4 лет.

Применение предложенного тампонажного материала позволит решить задачу повышения долговечности и надежности тампонажного материала и обеспечить создание прочной, эластичной и химически стойкой изоляции водопритоков с повышенной приемистостью.

1. Способ изготовления тампонажного материала для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий расслоение фенолоформальдегидной смолы путем ее выдержки не менее суток до появления на ее поверхности жидкого слоя с последующим отделением нижнего осевшего и верхнего слоев, после чего в части верхнего слоя, содержащей 5-10% от объема указанной смолы, растворяют 0,1-1% негашеной извести от массы указанной смолы, а затем осуществляют перемешивание растворенной части верхнего слоя с оставшейся частью верхнего слоя и нижним осевшим слоем, в котором предварительно растворяют эпоксикарбазолилпропан в количестве 10-20% от массы исходной фенолоформальдегидной смолы, с последующим добавлением отвердителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед добавлением отвердителя в тампонажный материал вводят загуститель.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед добавлением отвердителя в тампонажный материал вводят наполнитель.