Склад для селективної ізоляції припливу пластової води у свердловині

Склад для селективної ізоляції припливу пластової води у свердловині, що включає цемент і водний розчин гліколю, який відрізняється тим, що як водний розчин гліколю він містить 20-70% водний розчин гліколю з ряду етиленгліколь, діетиленгліколь, триетиленгліколь чи їх суміш, а також їх відпрацьовані аналоги, та додатково містить водонабрякаючий полімер при такому співвідношенні компонентів, мас. %: цемент 50-60 водний розчин гліколю 39,8-48,8 водонабрякаючий полімер 0,2-1,2. (19) (21) a200802941 (22) 06.03.2008 (24) 12.05.2009 (46) 12.05.2009, Бюл.№ 9, 2009 р. (72) ПОП ГРИГОРІЙ СТЕПАНОВИЧ, UA, БОДАЧІВСЬКА ЛАРИСА ЮРІЇВНА, UA, ШАБО МУАЙЕД ДЖОРДЖ (73) ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ НАН УКРАЇНИ, UA (56) UA 28307, U, 10.12.2007 UA 200603998, A, 25.10.2007 RU 2136844, C1, 10.09.1999 SU 697688, 15.11.1979 SU 1339233, A1, 23.09.1987 3 з установки абсорбційного зневоднювання природного газу. Вміст води в гліколі і концентрація полімеру в суспензії водного розчину гліколю з цементом задаються відповідно до практичних вимог, виходячи з експериментально встановлених результатів обводненості та необхідних обсягів накачування ізоляційного матеріалу. Як водонабрякаючі полімери (ВНП) використовують хімічно чи радіаційно зшиті полімери та співполімери акриламіду, акрилової кислоти чи її солей, N-моно-чи Ν,Ν-дизаміщених похідних акриламіду (Полікар - Київ, Поліпласт та АК-639 - Саратов, "Петросорб" - Санкт-Петербург тощо), які являють собою порошки білого кольору або подрібнену гелеподібну масу з жовтуватим чи голубуватим відтінком, густиною 1050-1060кг/м3. ВНП одержують відомими способами полімеризації вищевказаних мономерів у водних розчинах, емульсіях, суспензіях, використовуючи як ініціатор полімеризації окиснювально-відновні системи, наприклад, персульфат калію і метабісульфіт натрію, азоініціатори або шляхом гідролізу отриманих нейонних полімерів у присутності гідроксидів чи карбонатів лужних металів з наступною хімічною чи радіаційною зшивкою. Лабораторними дослідженнями встановлено, що запропоновані ВНП практично не розчиняються у воді (масова частка розчинної частини складає 0,01-0,2%), вуглеводнях (гексан, октан, декан, газоконденсат, дизельне паливо, нафта, нафтопродукти оливи) і багатьох інших органічних рідинах (кетон, етери, естери, спирти, ароматичні вуглеводні). Разом з тим у воді вони набрякають, зв'язуючи значні кількості розчинника. Ступінь водовбирання співполімерів, в залежності від марки полімера і мінералізації водної фази, складає від 100г до 2100г води на 1г полімеру, відповідно частки полімеру збільшуються в обсязі в сотні раз, заповнюючи поровий простір у цементному камені та створюючи в такий спосіб міцний і надійний бар'єр на шляху руху води в свердловину. Встановлено, що у використовуваних у прототипі 75-80%-вих водних розчинах гліколів (етиленгліколь, діетиленгліколь, триетиленгліколь чи їхні суміші та відпрацьовані аналоги) частки полімеру також не набрякають. Однак, при запропонованій концентрації води в гліколі понад 30%, полімер у вигляді порошку набрякає, внаслідок чого суміш ВНП, цементу і водного розчину гліколю тужавіють і затвердівають рівномірно по всьому об'єму. Таким чином, міцність і надійність створюваного водонепроникного екрану досягають зміною концентрації ВНП і води, які уводять в розчин гліколю. З метою здешевлення складів замість водного розчину гліколів можуть бути використані їх відпрацьовані аналоги з установки абсорбційного зневоднювання природного газу після очищення від механічних домішок і продуктів розкладання на фільтрах. Концентрація води і полімера в гліколі, а відтак і в суспензії цементу з водним розчином гліколю, задаються у відповідності з практичними вимогами, виходячи з експериментально встановлених термінів тужавіння полімер-гліколь-цементної су 86719 4 міші, результатів обводненості та необхідних обсягів помпування ізоляційного матеріалу. Склади із заданим терміном твердіння і міцності готують безпосередньо біля свердловини, на якій передбачається їх використання. Для цього попередньо подрібнений полімер змішують з водним розчином гліколю заданої концентрації, а після додають портландцемент в кількості 50-60% від загальної маси і суміш перемішують до однорідного стану. В лабораторних умовах проведені випробовування з приготування полімер-гліколь-цементних сумішей та встановленню їх часу тужавіння і міцності цементного каменю, отриманого при різних співвідношеннях цементу, гліколь і води з додаванням різних концентрацій ВНП. Визначення термінів тужавіння відомого і запропонованого складів здійснювали за допомогою приладу Віка за ГОСТ 310.3-76 [4]. Для цього кільце Віка встановлюють на металеву сітку і поміщають у циліндричну посудину, висота якого відповідає висоті кільця. Металеву сітку заповнюють вимірюваною сумішшю цементу з водним розчином гліколю з концентрацією 75-80мас.% без полімеру (відомий склад) і з використанням різних кількостей ВНП - 0,2-1,2% та водного розчину гліколю з концентрацією 70-20мас.% (пропоновані склади). Потім нижню частину посудини заповнюють піском і водою, моделюючи підошвенну воду, яку передбачають ізолювати, і через визначені проміжки часу, за глибиною занурення голки, що опускається із заданої висоти кільця у вимірюваний зразок, визначають початок і кінець тужавіння. Межу міцності цементного каменю визначали через 24год. Ефективність отриманих при цьому результатів пояснюється прикладами. Приклад 1 Відповідно до опису, приведеного у прототипі [Пат. РФ №2136844], готують суміш із 40г (40%) портландцементу і 60г (60%) розчину діетиленгліколю із вмістом води 20%. За допомогою приладу Віка визначають початок і кінець тужавіння. Для прикладу 1 вони виявилися рівними, початок 24год., кінець - не визначається через низьку в'язкість цементного розчину у самій верхній частині кільця впродовж понад 5 діб. Міцність зразків на згинання і стиснення через 24год виявилася рівною, відповідно, 0,09 і 0,3МПа. Приклад 2 У 39,8г розчину діетиленгліколю із вмістом прісної води 30% диспергують 0,2г водовбирного полімеру Поліпласт і перемішують впродовж 2 годин. До приготовленої дисперсії при постійному перемішуванні додають 60г портландцементу і, після отримання однорідної маси, визначають початок і кінець тужавіння. Для прикладу 2 вони виявилися рівними, початок тужавіння 16 годин, кінець тужавіння 60 годин. Міцність зразків на згинання і стиснення через 24 год виявилася рівною, відповідно, 0,61 і 2,1МПа. Результати зведені в таблиці. В цій же таблиці приведені приклади 3-13 аналогічного приготування інших складів для селективної водоізоляції і результати їх випробувань в граничних і оптимальних концентраціях компонентів. 5 Приведені приклади підтверджують, що на відміну від відомого, заявлений склад дозволяє регулювати терміни тужавіння водоізоляційної суміші, що складається з цементу, водного розчину гліколю і водонабрякаючого полімеру. При цьому забезпечується рівномірне затвердівання гліколь-полімер-цементної суміші і міцність цементного каменю по всьому об'єму (досліди 29), завдяки чому скорочується час проведення ремонтно-ізоляційних робіт, підвищується надійність і ефективність селективної водоізоляції. Аналіз результатів досліджень приведених в таблиці показав, що оптимальною концентрацією ВНП є концентрація від 0,2 до 1,2мас.%. При цьому вміст цементу в ізоляційній композиції змінюється в межах 50-60мас.%, а водного розчину гліколю з концентрацією 20-70мас.% в діапазоні 39,8 86719 6 48,8мас.% (№№ дослідів 2-9). При концентрації водовбирного полімеру менше 0,2мас.% (дослід №10) і концентрації гліколю понад 70% (дослід №12) кінець тужавіння цементного каменю визначається впродовж 5 діб, що неприйнятне як за тривалістю ремонтно-ізоляційних робіт, так і з позиції освоєння свердловин. Навпаки, при концентрації ВНП більше 1,2мас.% (дослід №11) і концентрації гліколю менше 20% (дослід №13) початок тужавіння цементного каменю складає всього, відповідно, 0,6 і 0,3 години. При цьому швидко погіршуються реологічні властивості і рухливість гліколь-ВНП-цементної суміші, що ускладнює прокачування і доставку її в свердловину. Наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійсненні заявленого складу. Таблиця Результати досліджень часу тужавіння та міцності цементного каменю відомих і запропонованих складів №№ прикладів 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Інгредієнти ізоляційного складу, Міцність через Гліколь Час тужавіння, год мас.% 24год, МПа Водний Конц., При При стиПортландцемент ВНП розчин Назва Початок Кінець мас.% згинанні сненні гликоля Відомий склад (прототип) не визнача50,0 50,0 ДЕГ 80 24 (кірка) 0,09 0,3 ється Пропоновані склади 60,0 0,2 39,8 ДЕГ 70 16,0 60 0,61 2,1 50,0 0,2 49,8 ДЕГ 50 19,0 64 0,73 3,0 50,0 1,0 49,0 ДЕГ 30 9,2 32 0,96 4,9 50,0 1,0 49,0 ЕГ 30 14,4 39 0,88 4,1 50,0 1,0 49,0 ТЕГ 30 10,5 34 0,90 4,6 відпр. 50,0 1,0 49,0 30 7,0 23 1,07 5,5 ДЕГ суміш 50,0 1,0 49,0 30 12,1 35 0,91 4,2 ЕГ+ДЕГ 60,0 1,2 38,8 ДЕГ 20 2,5 18 1,76 6,7 Теж сане визнача50,0 0,1 49,9 70 20,1 0,12 0,3 ме ється 60,0 1,5 38,5 "-" 20 0,6 2,6 0,77 2,7 не визнача50,0 0,2 49,8 "-" 75 24 0,12 0,4 ється 60,0 1,2 38,8 "-" 15 0,3 не тече 0,80 3,3 ЕГ - етиленгліколь, ДЕГ - діетиленгліколь, ТЕГ - триетиленгліколь Джерела інформації: 1. Пат. 5238064 США, Заявл. 03.04.92. Опубл. 24.08.93. 2. Пат. 2160822 РФ, МКИ6 Ε21В33/138. Состав для изоляции пластовых вод в нефтяных и газовых скважинах // В.М.Кучеровский, И.Е. Димитров, А.А. Акулыпин, Г.С. Поп и др. / Заявл. 24.04.98; Опубл. 20.12.2000. Бюл. №35. Комп’ютерна верстка О. Рябко 3. Пат. №2136844 РФ, МКИ6 Ε21В33/138, 43/32. Состав для изоляции притока пластовой воды в скважине // Говдун В.В./ Заявл. 21.05.97; Опубл. 10.09.99. Бюл. №25. 4. ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной пустоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601