RU2150571C1

RU2150571C1 - Gel-like composition for insulation of formation water in borehole

Info

Publication number: RU2150571C1
Application number: RU98117723A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Курочкин; В.Н. Лобанова; Р.С. Нурмухаметов; Г.Ф. Кандаурова; Р.Х. Галимов; Я.З. Хасанов; А.Н. Правдюк; А.Л. Маркелов; Р.С. Хисамов; Э.И. Сулейманов; А.А. Жабин
Original assignee: ОАО НПО "Буровая техника"; Зао "Геотех"
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-06-10

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: composition contains, %: liquid glass, 90-97; structure former (powder water-swelling polymer), 3-10; and water, 0-10. EFFECT: increased plugging capability with regard to medium and coarse- fissure rocks due to considerably increased yield of coagulated gel-like paste when in contact with formation water. 1 tbl

Description

Изобретение относится к ремонтно-изоляционным работам в скважинах, а именно к тампонажным материалам для изоляции водоносных пластов от нефтяных, а также перетоков пластовых вод по затрубному пространству в обводившихся нефтяных или газовых скважинах. The invention relates to repair and insulation work in wells, and in particular to cementing materials for isolating aquifers from oil, as well as overflow of produced water through the annulus in encircled oil or gas wells.

Известен состав на основе жидкого стекла [1] со следующим соотношением компонентов, мас. ч.:
Cапропель - 1
Жидкое стекло - 0,64 - 2,84
Глинопорошок - 0,03 - 0,91
Вода - 6,14 - 2,22
Компоненты сапропель и глинопорошок в этом составе играют роль загустителей жидкого стекла. Они отбирают воду из жидкого стекла, кроме того, они как наполнители служат материалом для перекрытия каналов в пористой или трещиноватой породе. Наличие твердой фазы в составе ограничивает область его применения. Состав может быть использован только для промытых пород при законтурном заводнении или трещиноватых пород. В мелкопористых этот состав будет образовывать на мощности проникнуть составу в глубь пласта.A known composition based on liquid glass [1] with the following ratio of components, wt. hours:
Sapropel - 1
Liquid glass - 0.64 - 2.84
Clay powder - 0.03 - 0.91
Water - 6.14 - 2.22
The components of sapropel and clay powder in this composition play the role of thickeners of water glass. They take water from liquid glass, in addition, they serve as fillers as a material for blocking channels in a porous or fractured rock. The presence of a solid phase in the composition limits its scope. The composition can only be used for washed rocks in case of sidewalk or fractured rocks. In finely porous, this composition will form at power to penetrate the composition deep into the reservoir.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гелеобразующий состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий жидкое стекло, структурообразотель и воду [2]. В качестве структурообразователя предлагается смесь двух полимеров: гипана и нитролигнина при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 7 - 10
Гипан - 1,0 - 2,5
Нитролигнин - 5,0 - 7,0
Вода - Остальное
Однако состав имеет существенный недостаток. Он не может быть применен при изоляции пластовых вод в скважинах, где изолируемые пласты представлены средне- и крупнопористыми породами, т.к. состав до начала гелеобразования является истинным водным раствором, его вязкость незначительно отличается от вязкости воды, он уходит далеко в глубь пласта и поэтому не может закупорить крупные каналы.The closest technical solution adopted for the prototype is a gel-forming composition for isolating formation water in a well containing liquid glass, structure-forming agent and water [2]. As a builder, a mixture of two polymers is proposed: hypane and nitrolignin in the following ratio of components, wt.%:
Liquid glass - 7 - 10
Gipan - 1.0 - 2.5
Nitrolignin - 5.0 - 7.0
Water - Else
However, the composition has a significant drawback. It cannot be used for isolation of formation water in wells, where isolated formations are represented by medium and large-porous rocks, because the composition before gelation is a true aqueous solution, its viscosity is slightly different from the viscosity of the water, it goes far into the reservoir and therefore cannot clog large channels.

Задача изобретения - повышение закупоривающей способности средне- и крупнотрещиноватых пород за счет значительного увеличения выхода скоагулированной гелеобразной массы при контакте с пластовой водой. The objective of the invention is to increase the sealing ability of medium and coarse-grained rocks due to a significant increase in the yield of coagulated gel-like mass in contact with formation water.

Поставленная задача достигается тем, что в тампонажном составе для изоляции пластовых вод в скважине, включающем жидкое стекло, структурообразователь и воду, в качестве структурообразователя используется порошкообразный водонабухающий полимер B-615 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 90 - 97
Порошкообразный водонабухающий полимер B-615 - 3 - 10
Вода - 0 - 10
Водонабухающий полимер на основе акриламида B-615 обладает высокой водопоглотительной способностью и изготавливается в соответствии с требованиями ТУ 6-02-00209912-59-96. Полимер B-615 в зависимости от областей применения выпускаемой в виде порошка различных марок. Водонабухающий полимер марки B-615 имеет водопоглощение в дистиллированной воде 600 г/г (600 г воды поглощается 1 г ВНП).The task is achieved by the fact that in the grouting composition for isolating formation water in the well, including liquid glass, a structurant and water, a powdered water-swellable polymer B-615 is used as a builder in the following ratio of components, wt.%:
Liquid glass - 90 - 97
Powdered water-swellable polymer B-615 - 3 - 10
Water - 0 - 10
The water-swelling polymer based on acrylamide B-615 has a high water absorption capacity and is manufactured in accordance with the requirements of TU 6-02-00209912-59-96. Polymer B-615, depending on the application, is available in the form of powder of various grades. Water-swelling polymer brand B-615 has a water absorption in distilled water of 600 g / g (600 g of water is absorbed by 1 g of GNP).

Полимер ВНП B-615 по гигиеническим показателям допускается к производству с целью реализации на территории России в качестве флокулянта для обработки сточных вод, очистки питьевой воды и др. According to hygienic indicators, GNP polymer B-615 is allowed for production with the goal of being sold in Russia as a flocculant for wastewater treatment, drinking water treatment, etc.

Частицы ВНП B-615 представляют собой единые макромолекулы, "сшиты" из молекулярных цепочек. Цепочки и связи между ними образуют упругую сетку, которая в сухом геле или частично наполненном водой скручена и плотно упакована в небольшом объеме крупинок. ВНП В-615 представляет собой двухкомпонентный полимер. Одна его составляющая "отвечает" за набухание, другая - за некоторую жесткость набухшего геля. Particles of GNP B-615 are single macromolecules that are “crosslinked” from molecular chains. The chains and bonds between them form an elastic network, which is twisted and tightly packed in a small volume of grains in a dry gel or partially filled with water. GNP B-615 is a two-component polymer. One of its components is “responsible” for swelling, the other for some rigidity of the swollen gel.

Осмотическое давление является водопоглотительным механизмом ВНП. Osmotic pressure is a water-absorbing mechanism of GNP.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

При использовании заявляемого состава увеличивается его закупоривающая способность за счет повышения вязкости. When using the inventive composition increases its clogging ability by increasing the viscosity.

Повышение вязкости состава происходит вследствие процесса адсорбции воды, имеющейся в жидком стекле, поверхностью частиц водонабухающего полимера при одновременном водопоглощении или за счет осмотического давления в системе жидкое стекло - водонабухающий полимер. The increase in the viscosity of the composition occurs due to the process of adsorption of water present in the liquid glass by the surface of the particles of the water-swelling polymer with simultaneous water absorption or due to the osmotic pressure in the liquid glass-water-swelling polymer system.

В разбавленном жидком стекле в большой степени самостоятельно существуют катионы Na и мономерные анионы кремневой кислоты (SiO₂).In diluted liquid glass, Na cations and monomeric silicic acid anions (SiO ₂ ) exist to a large extent on their own.

Повышение концентрации приводит к тому, что анионы образуют полимерные цепочки, построенные из традиционных для силикатов кремнекислородных тетраэдров. Между ними - гидроксилы. An increase in the concentration leads to the fact that the anions form polymer chains built from silicon-oxygen tetrahedra, which are traditional for silicates. Between them are hydroxyls.

При повышении концентрации жидкого стекла вязкость состава быстро растет. Остаточная вода в нем оказывается химически связанной. With increasing concentration of liquid glass, the viscosity of the composition increases rapidly. The residual water in it is chemically bound.

В результате реакции создается сначала жесткая гелевая структура, а затем она переходит в нерастворимые комплексные соединения, в объеме которых находятся водонабухающие частицы ВНП. As a result of the reaction, a rigid gel structure is created first, and then it becomes insoluble complex compounds, in the volume of which there are water-swelling GNP particles.

Введение водонабухающего полимера в раствор жидкого стекла многократно увеличивает концентрацию жидкого стекла и его вязкость, а с увеличением концентрации плотность геля возрастает. При этом многократно увеличивается в объеме полимер, который находится внутри гелеобразной массы. The introduction of a water-swellable polymer into a liquid glass solution greatly increases the concentration of liquid glass and its viscosity, and with increasing concentration, the density of the gel increases. At the same time, the polymer, which is inside the gel-like mass, increases many times in the volume.

Состав готовят следующим образом. В жидкое стекло вводится водонабухающий полимер и сразу закачивается в скважину. Жидкое стекло предварительно можно разбавить водой до 10%, если имеется технологическая необходимость. The composition is prepared as follows. A water-swellable polymer is introduced into the liquid glass and is immediately pumped into the well. Liquid glass can be previously diluted with water up to 10%, if there is a technological need.

В таблице приведены характеристики известного и предлагаемого гелеобразующих составов. The table shows the characteristics of the known and proposed gelling compositions.

Свойства растворов оценивались следующим образом. The properties of the solutions were evaluated as follows.

Растворы с разливочным содержанием компонентов приготавливались указанным выше способом. Затем через каждый час жидкое стекло отделялось (сливалось) от водонабухающего полимера и на ротационном вискозиметре Роботрон определялась вязкость оставшегося жидкого стекла и отдельно замерялся вес набухающего полимера на электронных весах. После определения вязкости и веса полимер снова помещался в жидкое стекло для дальнейших наблюдений. Через 3 ч загущенные (гелеобразные) составы заливались 5%-ным раствором хлористого кальция в соотношении 1:1. Через несколько минут взвешивались получившиеся скоагулированные массы. Solutions with a casting content of the components were prepared as described above. Then, every hour, the liquid glass was separated (merged) from the water-swelling polymer and the viscosity of the remaining liquid glass was determined on a Robotron rotational viscometer and the weight of the swelling polymer on an electronic balance was separately measured. After determining the viscosity and weight, the polymer was again placed in liquid glass for further observations. After 3 hours, the thickened (gel-like) formulations were poured with a 5% solution of calcium chloride in a ratio of 1: 1. After a few minutes, the resulting coagulated masses were weighed.

Преимуществом заявленного состава по сравнению с известным является повышение закупорившейся способности в крупных и среднетрещиноватых породах благодаря повышенной вязкости в 2 - 3 раза и увеличению в объеме (весе) частиц геля из ВНП. The advantage of the claimed composition compared to the known one is to increase the clogged ability in large and medium-fractured rocks due to the increased viscosity by 2 to 3 times and an increase in the volume (weight) of gel particles from GNP.

Источники информации
1. Авторское свидетельствао 1229314, E 21 B 33/138 "Тампонажная паста для ликвидации поглощения" (Гомельское отд. Бел. геологического института).Sources of information
1. Copyright certificate 1229314, E 21 B 33/138 "Grouting paste for elimination of absorption" (Gomel department of the Bel. Geological Institute).

2. Авторское свидетельство 1321805, E 21 B 33/138 "Гелеобразующий состав для изоляции пластовых вод в скважине" (Коми филиал ВНИИ природных газов). 2. Copyright certificate 1321805, E 21 B 33/138 "Gel-forming composition for isolation of produced water in a well" (Komi branch of the All-Russian Research Institute of Natural Gases).

Claims

A gel-like composition for isolating produced water in a well containing liquid glass, water and a structure-forming agent, characterized in that the composition as a structure-forming agent contains a powdery water-swelling polymer B-615 in the following ratio of components, wt.%:
Liquid glass - 90 - 97
Powdered water-swelling polymer B-615 - 3 - 10
Water - 0 - 10sh