Файл: Блажевич, В. А. Новые методы ограничения притока воды в нефтяные скважины.pdf

месторождений каждого нефтедобывающего района. Результаты этих исследований 'широко используют­ ся при применении водо-цементных суспензий для це­ ментирования эксплуатационных колонн и в изоляци­

онных работах.

Для повышения подвижности водо-цементных сус­ пензий проводились исследования по изучению воз­ можности использования для их приготовления тонко­ дисперсного цемента [74, 76], а также гидрофильной нефтяной эмульсии [74]. Эмульсионно-цементные сус­ пензии на основе гидрофильной нефтяной эмульсии обладают наименьшей водоотдачей. Цементный ка­ мень из таких суспензий образуется в результате гид­ ратации цемента за счет воды, входящей в состав эмульсии [74].

Как уже отмечалось, отличительной особенностью цементных суспензий на углеводородной основе явля­ ется их селективность — образование цементного камня лишь в условиях замещения дисперсионной среды суспензии (нефть, дизельное топливо, керосин) водой. Именно это свойство послужило основанием постановки исследований по изучению возможности их использования при исправлении некачественного цементного кольца [7, 50], при изоляции обводненных пластов, представленных слабосцементированными по­ родами [7], а также при создании водоизолирующих экранов-трещин [65, 74]. Наиболее широкое примене­ ние цементные суспензии на углеводородной основе нашли в условиях разработки нефтяных месторожде­ ний Азербайджана [7]. Последнему во многом способ­ ствовало наличие на этих месторождениях высоких пластовых температур, усложняющих изоляционные работы с использованием водных суспензий цемента.

Суспензии на основе синтетических смол прежде всего предназначены для применения в качестве изо­ ляционного материала в условиях пластов с высокой поглотительной способностью. Обладая отверждаю­ щимся фильтратом, такие суспензии позволяют повы­ сить качество работ и по разобщению пластов при первичном цементировании эксплуатационных колонн. В СССР проводились исследования по разработке рецептуры суспензий: маршалита, диатомита, слюды, графита, аминопласта и бентонитовых глин на основе

Кроме того, многие из методов изоляции, предло­ женных в патентной литературе, основаны на приме­ нении дефицитных и дорогих изоляционных материа­ лов, сложны в практическом осуществлении и вряд ли будут ^когда-либо попользованы. Это относится к ме­ тодам, основанным на получении закупоривающего осадка в результате смешения двух или нескольких химических реагентов в пласте при последовательной их закачке, или при взаимодействии химических реа­ гентов с пластовой водой, основанных на механизме иепоршневого вытеснения одной жидкости другой. В то же время во многих патентах эффективность при­ менения этих методов ставится под сомнение.

Методы изоляции, предусматривающие создание водоизолирующих экранов-пропластков, основаны на

самой закачки изолирующего реагента. Последнее исключает создание водоизолирующих экраиов-про- пластков планируемых размеров.

Таким образом, исходя из проведенного анализа патентов и литературных источников, современное со­ стояние разработки методов изоляции притока воды в нефтяные скважины (ограничения) может быть оха­ рактеризовано следующими основными положениями.

1. Методы ограничения притока воды в нефтяных, скважинах разрабатываются с учетом лишь общих представлений о механизме обводнения пласта и пу­ тей поступления воды в скважины.

Исходя из этого, изоляционные работы в скважинах проводятся без четкого представления характера обводнения пластов и путей поступления' воды в сква­ жины, без установления целесообразности проведения изоляционных работ в условиях разработки каждого конкретного пласта.

2. Разработка и применение многих методов изоля­ ции притока пластовых вод проводятся без ясного представления строения продуктивных пластов и ме­ ханизма изоляции притока воды в них с использова­ нием выбранных изоляционных материалов.

22

Так, в ряде случаев разработка методов изоляции проводится для нетрещиноватых коллекторов, в то время как фактически последние трещиноваты или же трещины образуются в процессе изоляционных работ. Часто выбранные для условий нетрещииоватых кол­ лекторов изоляционные материалы фильтруются в по­ ристую среду в ограниченных количествах или не фильтруются вообще .(например, некоторые полиме­ ры, коллоидные системы). В этих условиях закачка изоляционного материала в заданных объемах осуще­ ствляется лишь при давлении образования в пласте трещин.

Большое число разработанных и разрабатываемых методов изоляции основано на получении закупори­ вающих осадков в результате смешения изоляционных материалов в пластовой воде или между собой в по­ ристой среде, возможность которого окончательно не подтверждена.

Г л а в а II

ТАМПОНАЖНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ СЛАНЦЕВЫХ СМОЛ

§ 1. Требования к синтетическим смолам, используемым в качестве изоляционного материала, и методика их изучения

К синтетическим смолам, применяемым, в качестве изоляционного материала, предъявляются следующие требования.

1. Смолы должны быть растворимы в воде. Необ­ ходимость в специальных растворителях обусловлива­ ет целый ряд трудностей при применении таких смол в промысловых условиях (отмывка узлов насоса, об­ вязка устья, емкостей, труб и т. д.).

2. Приготовленные для закачки тампонажные сме­ си на основе смолы должны легко проникать в мелкие трещины цементного камня и в поры породы. Для этого они должны обладать малой вязкостью и не должны содержать взвешенных твердых частиц.

23

3.Смолы должны отверждаться в нейтральной или щелочной среде.

4.Время отверждения смолы при температуре пласта должно устанавливаться в зависимости от его параметров (проницаемость, пластовое давление, тем­

пература и т. д.) и времени, необходимого для подачи смолы на забой скважины.

5.Отвержденная смола должна обладать адгезией

споверхностями цементного камня, породы и метал­

ла эксплуатационной колонны.

Кроме того, смолы, применяемые в качестве ма­ териала для изоляционных работ, должны обладать низкой стоимостью, быть недефицитными, безопасны­ ми в обращении и в пожарном отношении и т. д. Спо­ соб приготовления тампонажных смесей должен отли­ чаться простотой и учитывать необходимость проведе­ ния изоляционных работ в любое время года.

Пригодность синтетических смол для использова­ ния в качестве изоляционного материала устанавли­ вается по результатам исследования их в лаборатор­ ных условиях. При этом определяются следующие показатели.

1. Вязкость исходной смолы и тампонажных-сме­ сей на ее основе.

Вязкость исходной смолы определяется на виско­ зиметре Оствальда-Пинкевича, смесей смолы с отвер­ дителей — на вискозиметре ВЗ-1. В первом случае определяется кинематическая вязкость в мм2/с, во втором — условная вязкость в секундах (время исте­ чения определенного объема смолы через отверстие диаметром 4 мм).

2. Время начала отверждения тампонажных смесей на основе смолы в зависимости от концентрации от­ вердителя и катализатора, температуры и степени раз­ бавления исходной смолы.

За время начала отверждения смеси принимается промежуток времени от начала смешения, смолы с от­ вердителей до потери текучести смеси, наблюдаемой визуально или путем замера вязкости смесей во вре­ мени. При определении времени начала отверждения тампонажных смесей на основе смолы для высоких температур (выше 40° С) временем смешения компо­ нентов при комнатной температуре можно пренебречь,

24

В этом случае время начала отверждения смеси оп­ ределяется с момента помещения ее в термостат.

При определении времени начала отверждения растворов смолы при температуре 20—40° С исходные продукты перемешиваются в течение 2—3 мин при комнатной температуре и затем помещаются в термо­ стат с заданной температурой (воздушный или водя­ ной) .

Для изучения условий отверждения растворов смо­ лы при температуре ниже 20° С исходные продукты предварительно охлаждаются до заданной темпера­ туры. Смешение их проводится в стаканчике, поме­ щенном в водяную баню при постоянном и энергич­ ном перемешивании в течение .20 мин (примерное время закачки тампонажных смесей в скважину). За­ тем смесь остается в термостате при строго заданной температуре.

Пробы с суспензиями на основе смол помещаются в водяную баню и перемешиваются с помощью меха­ нической мешалки вплоть до начала отверждения смеси во избежание осаждения твердой фазы и обес­ печения лучшего термостатнрования.

3. Фильтруемость растворов смолы через песчаник. Изучение фильтруемости смолы проводилось на об­ разцах песчаника длиной 50 мм и диаметром 40 мм (естественных или искусственных) при комнатной тем­ пературе (—20° С) и перепаде давления, рассчитан­ ном по формуле Дюпюи ( —1,3 МПа). Для фильтра­ ции использовались растворы смолы со временем от­

верждения 2—3 ч при 20° С.

4. Прочность отвержденной тампонажной смеси на разрыв и ее пластичность.

,5. Прочность сцепления отвержденной смолы с це­ ментным камнем, определяемая стандартным спосо­ бом: прочность на разрыв стандартных образцов (восьмерок), состоящих из двух половинок — цемент­ ного камня и синтетической смолы.

При выборе синтетических смол предварительно определяются основные показатели — растворимость, время отверждения, прочность отвержденной смолы. Весь комплекс исследований проводится лишь с теми смолами, которые удовлетворяют перечисленным ос­ новным требованиям.

-

§ 2. Смола ТСД-9 и тампонажные смеси на ее основе

Смола ТСД-9 является композицией водораство­ римых суммарных сланцевых фенолов, стабилизиро­ ванной спиртом и пластифицированной диэтиленгли­ колем.

Смола ТСД-9 является вязкой жидкостью темнокоричневого цвета, хорошо растворимой в спирте, в растворах щелочей и до соотношения Г: 3 — в воде. При дальнейшем разбавлении происходит расслоение смеси с выделением воды. Наличие минеральных со­ лей в воде, применяемой для разбавления смолы, резко снижает растворимость последней.

В нефтепродуктах смола не растворяется. Присут­ ствие же их в рабочих растворах на сроки отверж­ дения и качество отвержденной смолы влияния не оказывает.

Плотность смолы при температуре 20°С равна 1070—1140 кг/м3. Вязкость исходной смолы колеб­ лется в пределах 60—100 мм2/с при температуре 20°С. Температура замерзания исходной смолы ТСД-9 око­ ло — 50°С.

Смола отверждается как в щелочной, так и в нейт­ ральной среде.

В соответствии с ТУ 38-9-24-68 смола может хра­ ниться в течение года.

Изучение изоляционных свойств смолы проводи­ лось при различных температурах, соответствующих пластовым температурам нефтяных месторождений Башкирии и Татарии (20—40°С).

Для приготовления рабочих растворов смолы ис­ пользуются пресная вода и формалин (ГОСТ 1625—61). При необходимости вместо формалина мо­ жет быть использован параформ (параформальде­ гид), представляющий собой белый порошок. Пара­ форм предварительно должен быть растворен в воде.

Концентрация жидких компонентов тампонажных смесей выражается в объемных процентах от объема смеси, а твердых — в кг на 1 м3 смеси. Степень раз­ бавления характеризуется отношением объема исход­ ной смолы к объему смеси формалина и воды (или раствора катализатора — щелочи). Так, для приго­

26