Патент на изобретение №2256775
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ПОЛОГИХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
(57) Реферат:
Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано в процессе крепления пологих и горизонтальных скважин. Тампонажный состав , содержащий тампонажный цемент, реагент-стабилизатор, минеральную добавку и воду, в качестве минеральной добавки состав содержит хлористый натрий или хлористый калий, при следующем содержании компонентов, мас.ч.: тампонажный цемент 100, реагент-стабилизатор 0,2-1,2, минеральная добавка 2,0-3,0, вода 40-50. В качестве реагента-стабилизатора, устойчивого к полиминеральной агрессии, тампонажный состав может содержать Сульфацелл С или комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК. Тампонажный состав с Сульфацеллом С дополнительно содержит пеногаситель. Технический результат – качественное крепление пологих и горизонтальных скважин и разобщение пластов за счет подавления процесса седиментации и предотвращение связанного с ним осаждения твердой фазы на нижнюю стенку ствола и образования канала у верхней стенки путем повышения седиментационной устойчивости раствора до уровня, при котором значения параметра СР – степени релаксации напряжения – не превышают 79%, а также сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов и защита приствольной зоны от загрязнения фильтратом тампонажного раствора за счет снижения его водоотдачи при сохранении нормальных технологических параметров раствора, обеспечивающих его закачку в скважину и продавку в затрубное пространство. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано в процессе крепления пологих и горизонтальных скважин. Известны рецептуры тампонажных составов для цементирования наклонных скважин, включающие поливиниловый спирт (ПВС) и пеногаситель [1], полиэтиленоксид (ПЭО) или комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК и хлористый кальций [2]. Недостатком таких тампонажных составов является то, что они не обладают достаточной седиментационной устойчивостью (коэффициент водоотстоя по ГОСТ 26798.1-2001 достигает 3,2%, величина степени релаксации напряжений (СР) по [3] – до 90%) и не предотвращают образование канала у верхней стенки ствола, что создает опасность заколонных проявлений и межпластовых перетоков. Наиболее близким к заявляемому составу по совокупности существенных признаков является тампонажный состав, содержащий тампонажный цемент, полиэтиленоксид (ПЭО), хлористый кальций, конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ) и воду при следующем соотношении компонентов (на 100 мас. ч. цемента): Тампонажный цемент 100 ПЭО 0,1 CaCl2 2,0 КССБ до 0,15 Вода 50, имеющий высокую седиментационную устойчивость (коэффициент водоотстоя по ГОСТ 26798.1-2001 равен 0) [2]. Недостатком этого состава является высокая водоотдача (18% к объему жидкости затворения через 1 мин [2], 198 см3/30 мин по прибору “Baroid”) и высокие значения СР (91-100%), что предопределяет низкое качество разобщения пластов в пологих стволах вследствие седиментации твердой фазы и загрязнение приствольной зоны продуктивного пласта фильтратом цементного раствора. Задачей данного изобретения является комплексное решение проблемы качественного крепления пологих и горизонтальных скважин и разобщения пластов за счет подавления процесса седиментации и предотвращения связанного с ним осаждения твердой фазы на нижнюю стенку ствола и образования канала у верхней стенки путем повышения седиментационной устойчивости раствора до уровня, при котором значения параметра СР не превышают 79%, а также сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов и защиты приствольной зоны от загрязнения фильтратом тампонажного раствора за счет снижения его водоотдачи при сохранении нормальных технологических параметров раствора, обеспечивающих его закачку в скважину и продавку в затрубное пространство. Поставленная задача решается тем, что тампонажный состав включает реагент-стабилизатор, минеральную добавку и воду. Новым является то, что состав содержит реагент-стабилизатор, устойчивый к полиминеральной агрессии, а в качестве минеральной добавки он содержит хлористый натрий или хлористый калий, при следующем соотношении компонентов мас.ч.: Тампонажный цемент 100 Реагент-стабилизатор 0,2-1,2 Минеральная добавка 2,0-3,0 Вода 40-50 В качестве реагента-стабилизатора тампонажный состав может содержать Сульфацелл С или комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК. Тампонажный состав с Сульфацеллом С дополнительно содержит пеногаситель. Совокупность реагента-стабилизатора, устойчивого к полиминеральной агрессии, и минеральных добавок, не оказывающих в пределах их содержания в тампонажном составе отрицательного влияния на водоотдачу и одновременно усиливающих действие реагента-стабилизатора на степень релаксации напряжений, придает тампонажному составу новое свойство – сочетание повышенной седиментационной устойчивости и изолирующей способности, обусловленной соблюдением требований по величине параметра СР, с низкой водоотдачей. Это позволяет полностью подавить процесс седиментации, предотвратить развитие связанных с ним осложнений и обеспечить качественное крепление пологих и горизонтальных стволов и разобщение пластов при минимальном загрязнении продуктивного пласта фильтратом тампонажного раствора и ухудшении его коллекторских свойств. Синергетический эффект взаимодействия реагентов-стабилизаторов, устойчивых к полиминеральной агрессии, и минеральных добавок проявляется в усилении стабилизирующего действия, например, Сульфацелла С или реагента КРК, снижении величины СР и получении технологических показателей цементного раствора, которые не достигаются при использовании таких реагентов-стабилизаторов и минеральных добавок порознь. Реагент Сульфацелл С – водорастворимая оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) – представляет собой волокнистый порошок белого или кремового цвета, содержащий до 96% ОЭЦ со степенью полимеризации до 1100 и степенью оксиэтилирования до 1,5. Хорошо растворяется в воде, образуя растворы различной вязкости. Серийно выпускается ЗАО “Полицелл” (ТУ 6-55-221-1210-91). Комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК представляет собой композицию, включающую понизитель водоотдачи, пластификатор и пеногаситель. Разработан и выпускается ОАО НПО “Бурение” по ТУ 39-00147001-192-99. Предлагаемые тампонажные составы готовят следующим образом. Предварительно готовят раствор реагента-стабилизатора, концентрация которого заведомо превышает концентрацию жидкости затворения. Рекомендуемая концентрация – 4-5%. Для ускорения растворения допускается подогревать раствор до 45°С. По массе навески тампонажного цемента рассчитывают необходимые количества раствора реагента-стабилизатора, минеральной добавки и воды. Минеральную добавку растворяют в воде и полученный раствор смешивают с раствором реагента-стабилизатора. В готовую жидкость затворения вводят расчетное количество пеногасителя (если он входит в рецептуру состава). Цементный раствор готовят на лабораторной мешалке согласно ГОСТ 26798.0-2001. В промысловых условиях для приготовления состава необходимо использовать гидроворонку и осреднительную емкость при температуре воды не более 40-45°С. Основные показатели тампонажного раствора – плотность, растекаемость, коэффициент водоотстоя, прочность – определяются в соответствии с ГОСТ 26798.1-2001. Во всех примерах, представленных в таблице (рецептуры 5-11), величина коэффициента водоотстоя равна 0. Водоотдача определяется на приборе “Baroid” при Перед определением реологических параметров и степени релаксации приготовленный раствор термостатируют в консистометре КЦ-5 при непрерывном перемешивании в течение 2 ч при температуре испытания, равной 75°С (см. табл.). Реологические параметры и степень релаксации определяют на многоскоростном реометре Baroid или Fann с применением стакана, снабженного рубашкой, при непрерывной циркуляции горячей воды, обеспечиваемой термостатом U-1. Степень релаксации определяют согласно известной методике [3], после определения статического напряжения сдвига (СНС) через 1 и 10 мин. Время загустевания растворов определяют на консистометре КЦ-3 при давлении 30-35 МПа и температуре 75°С, сроки схватывания определяются на установке УС-1 при тех же температуре и давлении. Для определения седиментационной устойчивости раствор после термостатирования в КЦ-5 заливают доверху в стеклянную трубку длиной 50-60 см и внутренним диаметром 35 мм. Оба конца трубки тщательно герметизируются, после чего ее помещают в отрезок толстостенной стеклянной трубы, оборудованный затворами для циркуляции горячей воды от термостата U-1, и термостатируют при температуре 75°С в горизонтальном положении до начала схватывания раствора в трубке, наблюдая за образованием канала в ее верхней части. У составов, приведенных в таблице (рецептуры 5-11), образование канала при испытании не зафиксировано. Для проведения лабораторных исследований были приготовлены тампонажные составы с компонентными составами, приведенными в таблице. Составы по прототипу проверяли на образование канала: рецептуры 1-3 – при 40°С с предварительным термостатированием в консистометре КЦ-5 в течение 40 мин, рецептура 4 – при 75°С по изложенной выше методике. Во всех случаях в горизонтальной трубке отмечено образование канала у верхней стенки менее чем через 10 мин после заливки раствора. Пример 1. Для приготовления тампонажного состава взяли 12 г Сульфацелла С, растворенного в 228 г воды и 20 г хлористого натрия, растворенного в 190 г воды. Растворы перемешивали в течение 5 мин до получения однородного состава, затем добавили 0,5 г пеногасителя, например, трибутилфосфата (ТБФ), после чего продолжали перемешивание в течение 3 мин. Полученной жидкостью затворили 1000 г цемента в соответствии с ГОСТ 26798.0 – 2001. Исследования проведены согласно описанным выше методикам, рабочая температура при термостатировании и определении степени релаксации составляла 75°С, давление при определении времени загустевания и сроков схватывания – 35 МПа. Результаты приведены в таблице, рецептура 5. Пример 2. Для приготовления тампонажного состава взяли 8 г Сульфацелла С, растворенного в 152 г воды и 30 г хлористого калия, растворенного в 210 г воды. Растворы перемешивали в течение 5 мин до получения однородного состава, затем добавили 0,5 г пеногасителя, например, трибутилфосфата (ТБФ), после чего продолжали перемешивание в течение 3 мин. Полученной жидкостью затворили 1000 г цемента в соответствии с ГОСТ 26798.0-2001. Исследования проведены по способу, указанному в примере 1. Результаты приведены в таблице, рецептура 6. Пример 3. Для приготовления тампонажного состава взяли 12 г реагента КРК-75, растворенного в 228 г воды и 20 г хлористого натрия, растворенного в 240 г воды. Растворы перемешивали в течение 5 мин до получения однородного состава, затем полученной жидкостью затворили 1000 г цемента в соответствии с ГОСТ 26798.0 – 2001. Исследования проведены по способу, указанному в примере 1. Результаты приведены в таблице, рецептура 7. Пример 4. Для приготовления тампонажного состава взяли 8 г реагента КРК-75, растворенного в 152 г воды и 30 г хлористого калия, растворенного в 260 г воды. Растворы перемешивали в течение 5 мин до получения однородного состава, затем полученной жидкостью затворили 1000 г цемента в соответствии с ГОСТ 26798.0-2001. Исследования проведены по способу, указанному в примере 1. Результаты приведены в таблице, рецептура 8. Анализ таблицы показывает, что составы по прототипу (рецептуры 1-4) значительно уступают заявляемым составам по степени релаксации напряжений, а рецептуры 1-3 – и по водоотдаче, что предопределяет негативный результат опытов на горизонтальных трубках. Содержание реагентов-стабилизаторов 0,2-1,2% для Сульфацелла и КРК-75 является оптимальным. При снижении их содержания увеличиваются водоотдача и СР, что снижает изолирующую способность составов и защиту пласта от загрязнения фильтратом. При увеличении содержания выше 1,2% раствор загущается и становится труднопрокачиваемым. Предлагаемое техническое решение обеспечивает высокое качество крепления скважин и разобщения пластов в пологих и горизонтальных скважинах, а также защиту продуктивного пласта от загрязнения фильтратом и сохранение его коллекторских свойств в интервале забойных температур от 30 до 90°С. Использованные источники 1. Барановский В.Д., Булатов А.И., Крылов В.И. Крепление и цементирование наклонных скважин. – М., Недра. -1983.- Стр.135. 2. Гилязов Р.М. Бурение нефтяных скважин с боковыми стволами. – М., Недра. – 2002. – Стр.229. 3. Пеньков А.И., Рябоконь С.А. Требования к свойствам и критерии оценки качества буровых растворов, обеспечивающих надлежащую подготовку ствола к креплению скважин. – Труды ОАО НПО “Бурение”. – 2000. – вып.5. – Стр.18-26.
Формула изобретения
1. Тампонажный состав, содержащий тампонажный цемент, реагент-стабилизатор, минеральную добавку и воду, отличающийся тем, что состав содержит реагент-стабилизатор, устойчивый к полиминеральной агрессии, а в качестве минеральной добавки он содержит хлористый натрий NaCL или хлористый калий KCL при следующем содержании компонентов , мас.ч.: Тампонажный цемент 100 Реагент-стабилизатор 0,2-1,2 NaCL или KCL 2,0-3,0 Вода 40-50 2. Тампонажный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента-стабилизатора, устойчивого к полиминеральной агрессии, содержит комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК. 3. Тампонажный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента-стабилизатора, устойчивого к полиминеральной агрессии, он содержит Сульфацелл С и дополнительно содержит пеногаситель.
|
||||||||||||||||||||||||||
Р=0,7 МПа с применением фирменных фильтров Baroid или Fann.