способ изоляции и ограничения водопритока в скважины

Формула изобретения

Способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, отличающийся тем, что в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:

смола ацетонформальдегидная	63,0
смола фенолформальдегидная	27,0
2-40%-ный водный раствор щелочи	10,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции и ограничения водопритока в скважины путем восстановления нарушений герметичности в конструкции скважин, ликвидации заколонных и межколонных перетоков, изоляции обводнившихся пластов и пропластков тампонажными составами на основе полимерных материалов, отверждаемых в пластовых условиях.

Известны способы восстановления герметичности эксплуатационных колонн тампонажными материалами на основе отверждаемых в пластовых условиях синтетических смол (Блажевич В.А., Уметбаев В.А. и др. Тампонажные материалы для ремонтно-изоляционных работ в скважинах, Уфа, 1992 г., с.44-55).

Недостатком известных способов являются быстрые сроки отверждения составов, что усложняет технологию закачки и ограничивает область применения способов изоляции.

Известен способ изоляции водопритока в нефтяные и газовые скважины отверждаемым в пластовых условиях составом на основе фенолоформальдегидной смолы резольного типа и композиционного отвердителя, включающего формалин и гидроксид натрия (Патент RU 2215009, кл. E21B 33/138, 10.06.03).

Недостатком является использование в качестве одного из исходных компонентов формалина - токсичной жидкости с резким запахом, что создает определенные трудности при проведении работ на скважине.

Наиболее близким по технической сущности является способ изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающий закачку в нагнетательную или добывающую скважину отверждаемой в пластовых условиях полимерной композиции, состоящей из ацетоноформальдегидной смолы, щелочных отвердителей и воды (Патент RU 2272905, кл. Е21B 43/32, 28.06.04).

Недостатком способа является неуправляемая экзотермическая реакция поликонденсации термореактивной ацетоноформальдегидной смолы в присутствии щелочных отвердителей. При приготовлении больших объемов полимерной композиции на скважине, особенно в теплое время года, период отверждения полимерной композиции, за счет саморазогрева, может резко сократиться, что создает повышенный риск аварийности проводимых работ.

Целью изобретения является разработка способа изоляции и ограничения водопритока в скважины отверждаемыми в пластовых условиях полимерными композициями на основе синтетических смол, исключающего использование токсичных реагентов и снижающего влияние экзотермического эффекта при приготовлении больших объемов (3-5 м³) композиции на промысле до безопасного уровня.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изоляции и ограничения водопритока в скважины, включающем закачку в нагнетательную или добывающую скважину изоляционного материала на основе отверждаемого в пластовых условиях полимера, продавку его в пласт и выдержку на период отверждения и набора прочности, в качестве указанного материала используют полимерную композицию следующего состава, об.%:

- смола ацетоноформальдегидная - 63,0,

- смола фенолоформальдегидная - 27,0,

- 2-40%-ный водный раствор щелочи - 10,0.

Для приготовления полимерной композиции используются пожаровзрывобезопасные, малотоксичные продукты.

Смола ацетоноформальдегидная, получаемая путем поликонденсации ацетона с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного формальдегида не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2228-006-48090685-2002.

Смола фенолоформальдегидная, получаемая путем поликонденсации фенола с формальдегидом, представляет собой негорючую, невзрывоопасную вязкую жидкость. Токсичность продукта определяется содержанием остаточного фенола не более 1,5%. Выпускается по ТУ 2257-075-26161597-2007.

Гидроокись натрия - NaOH, реагент 2-го класса опасности. Выпускается по ГОСТ 2262-79.

Использование в предлагаемом способе изоляции и ограничения водопритока в скважины указанной полимерной композиции позволяет снизить до безопасного уровня экзотермический эффект при приготовлении состава на промысле и обеспечивает универсальность предлагаемого способа для проведения различного вида ремонтно-изоляционных работ в диапазоне пластовых температур от 35°С до 90°С.

Для подтверждения возможности осуществления предлагаемого изобретения в лабораторных условиях были проведены эксперименты по оценке времени отверждения полимерной композиции при различных температурах, изучению экзотермического эффекта, определению прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала.

Время отверждения полимерной композиции определялось периодом времени от момента смешивания компонентов до момента потери подвижности при различных температурах.

Прочность отвержденных образцов определялась по ГОСТ 310.4-84 в соответствии с требованием ГОСТ 26798.2-85 по пределам прочности при изгибе и сжатии.

Адгезия отвержденной смолы с металлом ( _м) определялась методом сдвига коаксиально расположенных цилиндров диаметром 25 и 50 мм и длиной 50 мм, в кольцевом пространстве которых отверждалась смола. При определении адгезии с цементным камнем ( _ц) и породой ( _п) вместо внутреннего металлического цилиндра использовались цилиндры из отвержденного цемента или искусственно сцементированного песчаника.

Экзотермический эффект оценивался степенью саморазогрева полимерной композиции при приготовлении и выдержке ее в течение часа в термоизоляционной ячейке.

Данные сведены в таблицах 1 и 2 и представлены на графике (см. чертеж). Проведенные испытания показали надежность и универсальность предлагаемого способа изоляции за счет высоких прочностных и адгезионных свойств отвержденного полимерного материала, регулируемых сроков отверждения в указанном диапазоне температур и незначительного экзотермического эффекта при приготовлении полимерной композиции, не влияющего на сроки отверждения. Как показано на графике (см. чертеж), при максимальном содержании щелочи в полимерной композиции - 4%, разогрев ее, за счет экзотермического эффекта, составляет 35°С, а время отверждения при этой температуре - 4,5 часа (состав № .9, табл.1).

Реализацию предлагаемого способа на промысле осуществляют следующим образом.

Предварительно проводят геофизические исследования и определяют температуру пласта. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) устанавливают на 10-15 м выше верхних отверстий интервала перфорации, определяют приемистость пласта. В емкости готовят полимерную композицию в запланированном объеме и соотношении компонентов путем растворения в воде щелочи и дозировке сначала фенолоформальдегидной смолы, затем ацетоноформальдегидной. Производят перемешивание в течение 10-15 минут и закачивают в НКТ. Далее в НКТ закачивают продавочную жидкость в объеме, необходимом для полного вытеснения смеси из скважины в интервал изоляции, и закрывают скважину на реагирование.

Предлагаемый способ осуществляется с применением стандартного оборудования устья скважины и технических средств, применяемых при проведении ремонтно-изоляционных работ, и не требует дополнительной техники и оборудования. Кроме того, при его реализации используются малотоксичные реагенты, и существенно снижена вероятность аварийности проводимых работ, связанная с саморазогревом полимерной композиции на стадии смешения компонентов, приводящим к резкому сокращению времени отверждения.

По способу-прототипу полимерные композиции, содержащие в своем составе дополнительно щелочь, разогреваются в термоизоляционной ячейке до 60°С и выше в течение 20-30 минут и полностью теряют подвижность.

Таблица 1
№ состава	Полимерная композиция, об.%	Т, °С	Время отверждения, час-мин.
Смолы	Щелочь	Вода
1.	90	0,2	9,8	90	3-30
2.	90	0,5	9,5	80	3-40
3.	90	1,0	9,0	80	1-50
4.	90	1,5	8,5	60	4-20
5.	90	2,0	8,0	60	2-00
6.	90	3,5	6,5	40	4-10
7.	90	4,0	6,0	40	2-30
8.	90	3,8	6,2	35	5-00
9.	90	4,0	6,0	35	4-30

Таблица 2
№ состава из таблицы 1	Прочность, МПа	Адгезия, МПа
При изгибе	При сжатии	м	ц	п
1.	6,3	20,0	0,65	0,83	0,85
2.	7,1	23,3	0,72	0,73	0,77
4.	8,1	22,5	0,78	0,81	0,83
6.	6,6	24,1	0,86	0,92	0,95
9.	6,5	19,9	0,69	0,70	0,84