Утверждаемые буровые растворы для тампонажных работ в скважинах

Модификация цементов добавками макромолекулярных со­единений улучшает качество цементного раствора и камня, од­нако основные их недостатки сохраняются. В литературе и среди специалистов-нефтяников давно дебатируется вопрос о возможности использования в качестве тампонажных мате­риалов обработанных соответствующим образом глинистых рас- творов. Однако техническое решение этой проблемы сопряжено со значительными трудностями.

Для отверждения глинистых растворов в них необходимо ввести такие вещества, которые были бы способны в резуль­тате физических и химических превращений образовать про­странственную надмолекулярную структуру, в ячейках которой заключался бы глинистый раствор. Анализ возможных путей отверждения глинистых растворов приводит к тому, что самым реальным способом является способ формирования сетки. Трех­мерный полимер может быть получен за счет реакций полиме­ризации, поликонденсации или вулканизации.

В настоящее время у нас в стране ведутся работы по отвер­ждению глинистых растворов макромолекулярными соедине­ниями. Результаты выполненных исследований позволяют считать, что эта проблема в принципе решена, т. е. можно пре­вратить глинистый раствор в тампонажньш камень в условиях затрубного пространства скважин.

При поли конденсации фенолов и альдегидов в присутствии катализаторов образуются макромолекулярные продукты ли­нейного или разветвленного строения. Для отверждения глини­стых растворов представляют интерес те случаи, когда образу­ются трехмерные продукты, так называемые резиты. Характер образования последних обусловлен особенностями строения фе­нолов и альдегидов, механизмом действия катализаторов и фи­зическими процессами, сопровождающими химическую ре­акцию.

Тампонажные составы ТСД-9 и ФРЭС первоначально пред­назначались для закрепления призабойной зоны скважины. Ра­боты ВНИИКРнефти показали, что эти составы можно приме­нять для всех видов изоляционных работ в скважинах в каче­стве отверждающих агентов для буровых растворов. Эти составы содержат сланцевые суммарные алкилрезорцины, под­щелоченные водным раствором едкого натра и стабилизирован­ные спиртами и гликолями. Для образования твердого тела на основе воды смесь должна содержать 20—30 % ТС-10 или 30— 40% ТСД-9, 25—70 % формалина (к фенолам), остальное- вода.

Измерение времени загустевания растворов на консистомет­рах КЦ-5 и КЦ-4 показывает, что их консистенция в течение определенного времени остается неизменной, а затем жидкая система быстро переходит в твердое тело. Время загустевания растворов зависит от состава и температуры, прочность обра­зующегося камня — также от этих факторов и колеблется в пределах: сх_сж = 0,5-ь 1,2 МПа, а_ИЗг=1-^2 МПа.

Ввод в глинистый раствор, обработанный УЩР, состава ТСД-9 приводит к образованию малоподвижной массы. Лишь при смешении примерно равных объемов ТСД-9 и глинистого раствора плотностью 1180 кг/м³ удается получить легкопрока- чиваемую смесь.

Состав ТС-10 не вызывает загустевания глинистого рас­твора, вследствие чего удается подобрать рецептуры с содержа­нием глинистого раствора до 70 % общего объема его смеси с ТС-10. Предварительные опыты, выполненные с ТС-10, пока­зали, что рецептуры тампонажных растворов характеризуются хорошими технологическими, физико-механическими и химиче­скими свойствами.

Во многих районах страны вода, на которой затворяют гли­нистые растворы, содержит значительное количество полива­лентных солей. В некоторых случаях карбонатная жесткость доходит до (80-Н00) 10^³ моль/л. Результаты исследований свидетельствуют о том, что составы, содержащие ТС-10, фор­малин и глинистый раствор, не могут быть использованы при температуре выше 40 °С. В связи с этим представляло интерес испытать вместо формальдегида в свободном виде связанный формальдегид— уротропин (продукт взаимодействия формаль­дегида с аммиаком), а также менее реакционноспособный аль­дегид— фурфурол, дающий термостойкие поликонденсаты.

При определенном соотношении ТС-10, глинистого раствора, формалина, уротропина или фурфурола можно подобрать тех­нологически приемлемые составы для температуры 40—80 °С. В качестве наполнителя применяли глинистый раствор плот­ностью 1180—1200 кг/м³, вязкостью 35 с по СПВ-5, водоотда­чей 5,3—6 см³ за 30 мин по ВМ-6, СНС = 5,8/10 Па, Предел прочности пластмассовых образцов при изгибе через 2 сут со­ставлял 1—2 МПа.

Исследования глинистых растворов другой плотности пока­зали, что с ее повышением прочность образцов увеличивается ввиду снижения содержания жидкой фазы в смеси. Фильтрато- отделение составов превышает водоотдачу исходногд бурового раствора на 30—60 %, однако фильтрат поликонденсируется в твердую пластмассу. Проницаемость образцов, полученных из растворов любых составов при различных режимах, во всех случаях оставалась низкой и не превышала (0,14-0,2) 10~³ мкм². Вследствие небольшой плотности формалина (1070— 1100 кг/м³) и ТС-10 (1160 кг/м³) плотность отвержденного глинистого раствора оказывается несколько меньше его исходной плот­ности.

В пресной воде наблюдалось незначительное набухание об­разцов, а в высокоагрессивном по отношению к цементному камню растворе сернокислого натрия размеры образцов прак­тически не изменялись при хранении в течение 30 мес. Размеры образцов резко уменьшались в растворе хлористого магния в первые недели их хранения, что можно объяснить дополни­тельным соединением макромолекул ионами магния по ОН- группам фенольных колец. Это подтверждается сравнительно высокой прочностью образцов, хранившихся в этом растворе. Прочность образцов, хранящихся в дистиллированной воде и растворе сернокислого натрия, практически не менялась.

По имеющимся данным можно заключить, что разработанные составы с успехом можно применять при изоляционных работах в интервалах, не содержащих отложений поливалентных солей. Если в отверждаемый глинистый раствор вести 3-5% натриевых солей высших жирных кислот, то влияние поливалентных катионов подавляется. Образцы, содержащие такую добавку, сохранялись в кипящих насыщенных растворах хлористого магния и хлористого кальция в течении 48ч, линейные размеры их ен изменились, прочность образцов при этом увеличилась на 30-50%.

В результате изучения процессов отверждения глинистых растворов алкилрезорцинами и альдегидами установлены следующие закономерности.

1.Плотность отверждаемого глинистого раствора (ОГР) равна или несколько ниже плотности исходного глинистого раствора, что обеспечивает подъем тампонажного раствора практически на любую высоту от башмака колонны.

2.Фильтроотдача ОГР близка к водоотдаче исходного глинистого раствора, при этом фильтрат способен поликонденсироваться с образованием твердого тела, что при его проникновении в глинистую корку и породу обеспечивает монолитную связь тампонирующего состава со стенками скважины.

3.Время загустевания регулируется подбором соответствующих соотношений компонентов.

4.ОГР характеризуется высокой седиментационной устойчивостью и отсутствием контракционных процессов в период твердения.

5.Прочность тампонажного камня зависит от плотности глинистого раствора и растет с ней, достигая предела прочности при изгибе =5-7МПа для раствора плотностью 1600-1800кг/

6.Водогазопроницаемость камня менее мк

7.Шлам камня инертен к глинистому раствору.

Поиск по сайту: