RU2721616C1 - Composition for sealing voids in rock - Google Patents

Composition for sealing voids in rock Download PDF

Info

Publication number
RU2721616C1
RU2721616C1 RU2019136836A RU2019136836A RU2721616C1 RU 2721616 C1 RU2721616 C1 RU 2721616C1 RU 2019136836 A RU2019136836 A RU 2019136836A RU 2019136836 A RU2019136836 A RU 2019136836A RU 2721616 C1 RU2721616 C1 RU 2721616C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
composition
reagent
dispersion medium
fibers
Prior art date
Application number
RU2019136836A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимур Александрович Финк
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО"
Priority to RU2019136836A priority Critical patent/RU2721616C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721616C1 publication Critical patent/RU2721616C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/502Oil-based compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/5045Compositions based on water or polar solvents containing inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/514Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds of natural origin, e.g. polysaccharides, cellulose
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/138Plastering the borehole wall; Injecting into the formation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, in particular, to blocking compositions, which make it possible to isolate and disconnect zones of absorption of process liquids during drilling and well fixation in intervals of intensive movement of formation water. Composition contains a reagent dispersed in a dispersion medium containing 35–75 wt% of diatomite earth, 20–60 wt% of ground cellulose fibrous material, 2–15 wt% of chopped fiber with fiber length in range of 2 mm to 18 mm.
EFFECT: high degree of insulating properties of the disclosed composition when isolating absorption intervals of borehole fluids in porous, cavernous, fractured rocks.
4 cl, 3 tbl, 10 ex

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к блокирующим составам, позволяющим изолировать и разобщать зоны поглощений технологических жидкостей при бурении и креплении скважин в интервалах интенсивного движения пластовых вод.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to blocking compositions, allowing to isolate and disconnect the absorption zones of process fluids while drilling and fixing wells in the intervals of intense movement of formation water.

Природные ресурсы, такие как нефть и газ, находящиеся в подземном пласте или зоне, обычно извлекаются путем бурения ствола скважины. Скважина бурится при циркуляции в ней бурового раствора. Буровой раствор обычно циркулирует вниз через внутреннюю часть бурильной трубы и вверх через кольцевое пространство, которое расположено между внешней частью трубы и стенками ствола скважины.Natural resources, such as oil and gas, located in a subterranean formation or zone, are usually extracted by drilling a wellbore. A well is drilled while circulating drilling fluid in it. Mud usually circulates down through the inside of the drill pipe and up through the annular space that is located between the outside of the pipe and the walls of the borehole.

Часто при бурении ствола скважины встречаются одна или несколько проницаемых зон. Проницаемыми зонами могут быть, например, слабоконсолидированные пласты, пустоты, естественные трещины или индуцированные трещины, которые возникают, когда слабые зоны имеют градиенты трещин, превышающие гидростатическое давление бурового раствора или цементного раствора. Во время операции бурения проницаемая или трещиноватая зоны могут привести к потере бурового раствора. Буровой раствор течет в зоны поглощения, а не возвращается на поверхность, что приводит к потерям бурового раствора. В некоторых случаях происходит падение статического уровня в скважине, что приводит к падению давления на открытый пласт и потенциально может привести к катастрофической потере контроля над скважиной.Often when drilling a wellbore, one or more permeable zones are encountered. Permeable zones can be, for example, weakly consolidated formations, voids, natural cracks or induced cracks that occur when weak zones have crack gradients exceeding the hydrostatic pressure of the drilling fluid or cement slurry. During a drilling operation, permeable or fractured zones may result in loss of drilling fluid. Drilling fluid flows into the absorption zone, and does not return to the surface, which leads to loss of drilling fluid. In some cases, there is a drop in the static level in the well, which leads to a drop in pressure on the open formation and can potentially lead to a catastrophic loss of control over the well.

На текущий момент можно выделить несколько типов ликвидации поглощений бурового раствора: кольматирующие составы с использованием фракций различного размера; полимерсшиваемые составы, золи; отверждаемые составы.At present, several types of liquidation of mud losses can be distinguished: mud formulations using fractions of various sizes; polymersible compositions, sols; curable compositions.

Хотя существует множество материалов и композиций, которые были предложены для предотвращения потери циркуляции, по-прежнему существует потребность в еще более универсальных и более совершенных композициях и способах предотвращения, а также уменьшения потери циркуляции.Although there are many materials and compositions that have been proposed to prevent loss of circulation, there is still a need for even more versatile and more advanced compositions and methods for preventing and reducing loss of circulation.

Известен блокирующий состав для изоляции зон поглощений при бурении и капитальном ремонте скважин (см. патент RU 2670298 С1 от 22.10.2018), содержащий 0,6-1,0 мас. % водорастворимого анионного высокомолекулярного полиакриламида (ПАА), 7,0-7,4 мас. % хризотила (волокнистый минерал класса силикатов) в качестве наполнителя и воду.Known blocking composition for isolating absorption zones during drilling and workover (see patent RU 2670298 C1 of 10.22.2018), containing 0.6-1.0 wt. % water-soluble anionic high molecular weight polyacrylamide (PAA), 7.0-7.4 wt. % chrysotile (a fibrous mineral of the class of silicates) as a filler and water.

Недостатком известного состава является использование для закупорки трещин только хризотрила. Это делает состав узконаправленным, то есть закупоривать будут только небольшие трещины.A disadvantage of the known composition is the use for choking cracks only chrysotril. This makes the composition narrowly focused, that is, only small cracks will clog.

Известен тампонажный состав для изоляции зон интенсивного поглощения (см. патент RU 2542063 С1 от 20.02.2015), включающий портландцемент, полуводный гипс, глину, пенообразователь и воду, хлорид кальция, гидроксиэтилцеллюлозу и инертную добавку, при этом в качестве глины состав содержит палыгорскитовый, или монтмориллонитовый, или каолиновый термомеханически активированный глинопорошок, в качестве пенообразователя - анионактивное или амфотерное поверхностно-активное вещество ПАВ, в качестве инертной добавки содержит фибру полипропиленовую, или асбестовое волокно, или мраморную муку.A well-known grouting composition for isolating areas of intense absorption (see patent RU 2542063 C1 of 02.20.2015), including Portland cement, semi-aquatic gypsum, clay, foaming agent and water, calcium chloride, hydroxyethyl cellulose and an inert additive, while the composition contains palygorskite as clay, or montmorillonite, or kaolin thermomechanically activated clay powder, as an foaming agent - anionic or amphoteric surfactant surfactant, as an inert additive contains polypropylene fiber, or asbestos fiber, or marble flour.

Недостатком известного состава является использование в качестве наполнителей мелкодисперсных порошков и волокон одного вида. Данный состав может быть использован только для закупорки узкого диапазона трещин. Кроме того, в состав входят такие компоненты, как гипс и цемент, что создает технологические трудности при использовании, а именно риск перехода состава в непрокачиваемое состояние через неопределенное время.A disadvantage of the known composition is the use of fine powders and fibers of the same type as fillers. This composition can only be used to block a narrow range of cracks. In addition, the composition includes components such as gypsum and cement, which creates technological difficulties in use, namely the risk of the composition becoming un pumpable after an indefinite time.

Известна суспензия для предотвращения поглощения бурового раствора (см. патент ЕР 2398866 В1 от 04.03.2015), включающая базовую жидкость, от 1,4 г/дм3 до 28 г/дм3 (от 0,5 до 10 ppb) по меньшей мере одной волокнистой структуры, по меньшей мере один утяжелитель и множество частиц силиката кальция. В качестве базовой жидкости используют воду или маслянистую жидкость. В качестве волокнистой структуры - целлюлозные или синтетические волокна. Синтетическая волокнистая структура при это может содержать полиэфир, акрил, полиамид, полиолефин, полиарамид, полиуретан, виниловый полимер, стеклянные волокна, углеродные волокна, регенерированную целлюлозу (вискозу) или их смеси. Силикат кальция может быть в виде CaSiO3, CaSiO4, Ca2SiO4, Ca3SiO7, Са3(Si3O9) и Ca4(H2Si4O13) с различным процентным содержанием кристаллизационной воды, и может быть как природным, так и синтетическим. Природные минералы силиката кальция известны под различными названиями, включая ларнит, гиллебрандит, фошагит, афвиллит, фошалласит, геллебекаит, граммит, столовый шпат, волластонит, ксоналтит, ксонотлит, эаклит и пектолит кальция. Предпочтительным силикатом кальция в известном изобретении является валостонит. Дополнительно суспензия может содержать мостиковый агент.Known suspension to prevent absorption of drilling fluid (see patent EP 2398866 B1 dated 03/04/2015), comprising a base fluid of 1.4 g / dm 3 to 28 g / dm 3 (0.5 to 10 ppb) of at least one fibrous structure, at least one weighting agent and many particles of calcium silicate. As the base fluid, water or an oily liquid is used. As the fibrous structure - cellulose or synthetic fibers. The synthetic fiber structure may contain polyester, acrylic, polyamide, polyolefin, polyaramide, polyurethane, vinyl polymer, glass fibers, carbon fibers, regenerated cellulose (viscose), or mixtures thereof. Calcium silicate can be in the form of CaSiO 3 , CaSiO 4 , Ca 2 SiO 4 , Ca 3 SiO 7 , Ca 3 (Si 3 O 9 ) and Ca 4 (H 2 Si 4 O 13 ) with different percentage of crystallization water, and may to be both natural and synthetic. Natural calcium silicate minerals are known under various names, including larnite, gillebrandite, foshagit, afvillit, foshallasit, gellebaite, grammit, table spar, wollastonite, xonaltite, xonotlite, eaclite and calcium pectolite. Valostonite is the preferred calcium silicate in the known invention. Additionally, the suspension may contain a bridging agent.

Недостатком известной суспензии является использование в качестве наполнителей мелкодисперсных порошков и волокон одного вида, что позволит кольматировать только мелкие трещины.A disadvantage of the known suspension is the use of finely dispersed powders and fibers of the same type as fillers, which allows only small cracks to clog.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является поглощающая композиция для герметизации трещин (патент US 8739872 В1 от 03.06.2014), содержащая:The closest in essence and the technical result achieved is an absorbent composition for sealing cracks (patent US 8739872 B1 from 06/03/2014), containing:

- материал в виде частиц, содержащий от 45 до 60 мас. % частиц диатомитозой земли, от 5 до 15 мас. % графитового материала, от 5 до 15 мас. % скорлупы молотых орехов и от 5 до 15 мас. % измельченного волокнистого целлюлозного материала;- material in the form of particles containing from 45 to 60 wt. % particles of diatomaceous earth, from 5 to 15 wt. % graphite material, from 5 to 15 wt. % shell nuts and from 5 to 15 wt. % pulverized fibrous cellulosic material;

- волокнистый материал - от 5 до 15 мас. % синтетических рубленых волокон;- fibrous material - from 5 to 15 wt. % synthetic chopped fibers;

- не содержащий цемента отверждаемый состав - от 10 до 20 мас. % полугидрата сульфата кальция и от 2 до 12 мас. % метасиликата натрия.- cement-free curable composition - from 10 to 20 wt. % hemihydrate of calcium sulfate and from 2 to 12 wt. % sodium metasilicate.

В качестве скорлупы молотого ореха используют скорлупу грецкого ореха, скорлупу арахиса, скорлупу миндаля, скорлупу кешью, скорлупу бразильских орехов, скорлупу каштанов, скорлупу фисташковых орехов и скорлупу пекана. В качестве синтетических рубленых волокон - полипропиленовые волокна, вискозные волокна, углеродные волокна, карбидокремниевые волокна, стекловолоконные волокна, акриловые полиэфирные волокна, полиамидные волокна, ароматические полиамидные волокна, полиолефиновые волокна, полиуретановые волокна, поливинилхлоридные волокна и волокна поливинилового спирта. Синтетические рубленые волокна имеют среднюю длину от около 0,5 до 13 мм. Известная композиция эффективно герметизирует поры и останавливает потери бурового раствора из-за больших трещин, таких как те, которые имеют размер около 200 микрон или более, и в некоторых вариантах осуществления трещины, имеющие размер около 200 микрон до около 4000 микрон, и в других вариантах осуществления трещины, имеющие размер от около 500 микрон до около 2500 микрон, в то же время демонстрируя устойчивость к высоким температурам, таким как в некоторых вариантах от около 70°F(20°C) до около 400°F(204°C) и в других вариантах от около 150°F до около 250°F.The walnut shells used are walnut shells, peanut shells, almond shells, cashew nutshells, Brazil nutshells, chestnutshells, pistachio nutshells and pecanshells. Synthetic chopped fibers are polypropylene fibers, viscose fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, fiberglass fibers, acrylic polyester fibers, polyamide fibers, aromatic polyamide fibers, polyolefin fibers, polyurethane fibers, polyvinyl chloride fibers and polyvinyl alcohol fibers. Synthetic chopped fibers have an average length of about 0.5 to 13 mm. The known composition effectively seals pores and stops the loss of drilling fluid due to large cracks, such as those having a size of about 200 microns or more, and in some embodiments, the implementation of cracks having a size of about 200 microns to about 4000 microns, and in other embodiments cracking, having a size of from about 500 microns to about 2500 microns, while at the same time demonstrating resistance to high temperatures, such as in some embodiments from about 70 ° F (20 ° C) to about 400 ° F (204 ° C) and in other embodiments, from about 150 ° F to about 250 ° F.

Основным недостатком данной композиции является невозможность кольматирования трещин с размером более 4000 микрон (4 миллиметра). Это накладывает ограничения на применения состава в интервалах с наличием поглощающих трещин широкой раскрытости, в частности на месторождениях республики Татарстан, Самарской и Оренбургской области.The main disadvantage of this composition is the impossibility of clogging cracks with a size of more than 4000 microns (4 millimeters). This imposes restrictions on the use of the composition in the intervals with the presence of absorbing cracks of wide openness, in particular in the fields of the Republic of Tatarstan, Samara and Orenburg region.

Задачей изобретения является создание состава для герметизации пустот в породе, способный надежно кольматировать трещины от 2 до 10 мм без закачки большого объема кольматирующей пачки.The objective of the invention is to provide a composition for sealing voids in the rock, able to reliably clog cracks from 2 to 10 mm without injecting a large volume of the clogging pack.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении степени изолирующих свойств предлагаемого состава при изоляции интервалов поглощения скважинных жидкостей в пористых, кавернозных, трещиноватых породах.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the degree of insulating properties of the proposed composition when isolating the intervals of absorption of well fluids in porous, cavernous, fractured rocks.

Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что получают состав для герметизации пустот в породе, содержащий диспергируемый в дисперсионной среде реагент, содержащий диатомитовую землю, измельченный волокнистый целлюлозный материал, рубленое волокно с длиной волокна в диапазоне от 2 мм до 18 мм, при следующем соотношении компонентов, % мас:The task and the specified technical result is achieved by the fact that get a composition for sealing voids in the rock containing dispersible in a dispersion medium reagent containing diatomaceous earth, chopped fibrous cellulosic material, chopped fiber with a fiber length in the range from 2 mm to 18 mm, with the following the ratio of components,% wt:

Диатомитовая земляDiatomaceous earth 35-7535-75 Измельченный волокнистый целлюлозный материалGround fibrous cellulosic material 20-6020-60 Рубленное волокно (фибра) с длиной волокна в диапазонеChopped fiber (fiber) with a fiber length in the range от 2 мм до 18 мм from 2 mm to 18 mm 2-152-15

Содержание реагента в дисперсионной среде составляет от 18 до 35% массовых.The content of the reagent in the dispersion medium is from 18 to 35% mass.

Для приготовления заявленного состава для герметизации пустот в породе используют следующие материалы.The following materials are used to prepare the claimed composition for sealing voids in the rock.

Диатомитовая земля. Представляет собой легкий порошкообразный минерал белого, серого и желтоватого цвета, состоящий из микроскопических кремнеземнистых панцирей водорослей (диатомей). Диатомовая земля и измельченный волокнистый целлюлозный материал являются дисперсными материалами и обеспечивают быструю дефлюидизацию составов. Фибра увеличивает прочность на сдвиг полученной в зоне поглощения толстой фильтрационной корки.Diatomaceous earth. It is a light powdery mineral of white, gray and yellowish color, consisting of microscopic siliceous shells of algae (diatoms). Diatomaceous earth and ground fibrous cellulosic material are dispersed materials and provide rapid defluidization of the compositions. The fiber increases the shear strength obtained in the absorption zone of the thick filter cake.

В качестве фибры может быть использована стальная фибра, флексабитая фибра, кордная фибра, шелковая фибра, стекловолоконная фибра, полипропиленая фибра, нейлоновая фибра, дедероновая фибра, базальтовая фибра, дакроновое фибра, вискозная фибра, капроновая фибра, люрексная фибра, парарамидная фибра, или комбинированная нить на их основе с длиной волокна от 2 до 18 мм. Наиболее предпочтительными являются стальная фибра, люрексная фибра, парарамидная фибра, флексабитовая фибра и базальтовая фибра.As the fiber can be used steel fiber, flexit fiber, cord fiber, silk fiber, fiberglass fiber, polypropylene fiber, nylon fiber, dederon fiber, basalt fiber, dacron fiber, viscose fiber, fiber fiber, nylon fiber, fiber yarn based on them with a fiber length of 2 to 18 mm. Most preferred are steel fiber, lurex fiber, pararamide fiber, flexabit fiber and basalt fiber.

Армирование состава при помощи фибры. Основной принцип действия состава - удаление избыточной жидкости из состава в породу вокруг поглощающего интервала и формирование плотной корки в зоне поглощения. При этом после проведения операции по ликвидации поглощения сформированная корка может быть размыта потоком бурового раствора в процессе бурения и повторного возникновения поглощения бурового раствора. Использование фибры в составе позволяет предотвратить вымыв полученной корки из зоны поглощения потоком бурового раствора, значительно повысить устойчивость полученной корки к перепадам давления.Reinforcing composition with fiber. The main principle of the composition is the removal of excess fluid from the composition into the rock around the absorption interval and the formation of a dense crust in the absorption zone. Moreover, after the operation to eliminate the absorption formed crust can be washed out by the flow of the drilling fluid during drilling and the re-occurrence of absorption of the drilling fluid. The use of fiber in the composition allows to prevent the washout of the resulting crust from the absorption zone by the mud flow, significantly increase the resistance of the obtained crust to pressure drops.

Жидкость-носитель для состава с быстрой фильтрацией может быть водой, базовым маслом или раствором соли. В соответствии с некоторыми вариантами реагент добавляют к жидкости-носителю в количестве примерно до 300 кг/м3. Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, состав можно приготовить путем добавления барита, соли, карбоната кальция или других обычных утяжелителей в жидкость для достижения желаемой плотности.The carrier fluid for the fast filtration formulation may be water, a base oil, or a salt solution. In some embodiments, the reagent is added to the carrier fluid in an amount up to about 300 kg / m3. In addition, in accordance with some variants of implementation, the composition can be prepared by adding barite, salt, calcium carbonate or other conventional weighting agents in the liquid to achieve the desired density.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения улучшенный состав для закупоривания трещин включает дисперсный материал для быстрого обезвоживания жидкой композиции, волокнистый материал для увеличения прочности на сдвиг получаемого в трещине уплотненного состава.In accordance with some variants of implementation of the present invention, an improved composition for plugging cracks includes dispersed material for the rapid dehydration of the liquid composition, fibrous material to increase the shear strength of the compacted composition obtained in the crack.

Отличительной способностью разработанного состава является надежное кольматирование трещин от 2 до 10 мм без закачки большого объема кольматирующей пачки, в отличие от стандартных составов с быстрой фильтрацией.A distinctive ability of the developed composition is the reliable clumping of cracks from 2 to 10 mm without injecting a large volume of the clogging bundle, in contrast to standard compositions with fast filtration.

Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет подобранной смеси наполнителей, с использованием ряда новых материалов, таких, как стальная, флексабитовая, параарамидная фибра. При использовании предлагаемого состава благодаря синергетическому эффекту его компонентов обеспечивается максимальное кольматирование разноразмерных пустот в породе (раскрытость трещин от 2 мм и выше).The achievement of the specified technical result is ensured by a selected mixture of fillers, using a number of new materials, such as steel, flexabit, para-aramid fiber. When using the proposed composition due to the synergistic effect of its components, maximum colmatization of different sized voids in the rock is ensured (crack opening from 2 mm and above).

Далее будет приведен наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения, который тем не менее, не ограничивает другие возможные варианты осуществления явным образом следующие из материалов заявки и понятные специалисту.Next will be given the most preferred embodiment of the invention, which, however, does not limit other possible embodiments explicitly following from the materials of the application and understood by a specialist.

На заводе-изготовителе проводят изготовление реагента. Непосредственно на объекте проведения работ из реагента готовят состав для герметизации пустот в породе, используя в качестве дисперсионной среды минеральное масло, рассол или пресную воду (далее по тексту - флюид).At the factory, reagent is manufactured. Directly at the work site, a reagent is prepared from the reagent to seal the voids in the rock using mineral oil, brine or fresh water (hereinafter referred to as fluid) as a dispersion medium.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления реагент для приготовления состава для герметизации пустот в породе включает в себя комбинацию нескольких материалов для получения композиции, которая позволяет помещать твердую, неподвижную массу в трещину пласта, чтобы предотвратить потерю циркуляции бурового раствора, в которой композиция не может быть выдавлена из трещины полностью или частично из-за колебаний давления.In accordance with some embodiments, the reagent for preparing the composition for sealing voids in the rock includes a combination of several materials to obtain a composition that allows you to put a solid, stationary mass in the fracture of the formation to prevent loss of circulation of the drilling fluid, in which the composition cannot be squeezed out from the crack in whole or in part due to pressure fluctuations.

Состав для герметизации пустот в породе приобретает как прочность на сжатие, так и прочность на сдвиг, когда материал дефлюидизирован в зоне поглощения.The composition for sealing voids in the rock acquires both compressive strength and shear strength when the material is defluidized in the absorption zone.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения состав эффективно останавливает потери бурового раствора из больших трещин, имеющие размер около 2000 микрон, и в то же время демонстрируя устойчивость к низким/высоким температурам, таким как от около 0°С до около плюс 180°С.In accordance with some embodiments of the present invention, the composition effectively stops drilling fluid loss from large fractures having a size of about 2000 microns, while at the same time demonstrating resistance to low / high temperatures, such as from about 0 ° C to about plus 180 ° C. .

Реагент для приготовления состава для герметизации пустот в породе получают простым смешиванием ингредиентов. Содержание компонентов представлено в процентах от веса сухой композиции. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения реагент для приготовления состава для герметизации пустот в породе включает следующие компоненты: около 35-75% по массе диатомовой земли, около 20-60% по массе измельченного волокнистого целлюлозного материала, около 2-15% по массе рубленых волокон (фибра) с длиной волокна в диапазоне от 2 мм до 18 мм.A reagent for preparing a composition for sealing voids in a rock is obtained by simply mixing the ingredients. The content of the components is presented as a percentage of the weight of the dry composition. In accordance with some variants of implementation of the present invention, the reagent for the preparation of a composition for sealing voids in the rock includes the following components: about 35-75% by weight of diatomaceous earth, about 20-60% by weight of crushed fibrous cellulosic material, about 2-15% by weight chopped fibers (fiber) with fiber lengths ranging from 2 mm to 18 mm.

Для приготовления реагента используют следующие ингредиенты:The following ingredients are used to prepare the reagent:

1. Базальтовая фибра - например, коммерчески доступный материал от компании «Sudaglass Fiber Technology».1. Basalt fiber — for example, commercially available material from Sudaglass Fiber Technology.

2. Стальная фибра - например, коммерчески доступный материал от компании «VULKAN HAREX STEELFIBER INC».2. Steel fiber — for example, commercially available material from VULKAN HAREX STEELFIBER INC.

3. Параарамидная фибра - например, коммерчески доступный материал от компании «Teijin Aramid».3. Para-aramid fiber - for example, commercially available material from Teijin Aramid.

4. Полипропиленовая фибра - например, коммерчески доступный материал от компании «Арт-пласт».4. Polypropylene fiber - for example, commercially available material from the company "Art-plast".

5. Измельченный волокнистый целлюлозный материал - например, древесная мука согласно ГОСТ 16361-87 «Мука древесная».5. Shredded fibrous cellulosic material - for example, wood flour in accordance with GOST 16361-87 “Wood flour”.

6. Диатомитовая земля - например, коммерчески доступный материал «CLARCEL» компании «Chemviron».6. Diatomaceous earth - for example, the commercially available CLARCEL material from Chemviron.

Для приготовления состава из реагента в качестве дисперсионной среды используют следующие ингредиенты:The following ingredients are used as a dispersion medium to prepare the composition from the reagent:

1. Техническая вода, предоставляемая на объекте проведения работ в широком диапазоне минерализации (от пресного до соленасыщенного раствора).1. Industrial water provided at the work site in a wide range of mineralization (from fresh to saline solution).

2. Минеральное масло - например, коммерчески доступный материал «Rosneft Drilltec В2» от компании ООО «РН-Смазочные материалы».2. Mineral oil — for example, the commercially available Rosneft Drilltec B2 material from RN-Lubricants LLC.

При этом концентрация реагента в жидкости-носителе (дисперсионной среде) составляет от 18 до 35%. Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, состав можно приготовить путем добавления барита, соли, карбоната кальция или других обычных утяжелителей в жидкость для достижения желаемой плотности.The concentration of the reagent in the carrier fluid (dispersion medium) is from 18 to 35%. In addition, in accordance with some variants of implementation, the composition can be prepared by adding barite, salt, calcium carbonate or other conventional weighting agents in the liquid to achieve the desired density.

После того, как состав закачали в зону поглощения, давление сжатия с поверхности приводит к тому, что состав быстро теряет жидкость в проницаемый пласт или в проницаемую сеть трещин. Образовавшаяся неподвижная масса приобретает как прочность на сжатие, так и прочность на сдвиг, и будучи на месте в трещиноватой зоне перекрывает ее. Фильтрационная корка быстро превращается в жесткую герметизирующую массу, которая практически непроницаема для всего бурового раствора, так что минимальное количество последующих буровых или обрабатывающих жидкостей проходит в трещину.After the composition has been pumped into the absorption zone, the compression pressure from the surface causes the composition to quickly lose fluid into the permeable formation or into the permeable network of cracks. The resulting fixed mass acquires both compressive and shear strength, and being in place in the fractured zone overlaps it. The filter cake quickly turns into a rigid sealant, which is practically impervious to the entire drilling fluid, so that the minimum amount of subsequent drilling or processing fluids passes into the crack.

Следующие примеры иллюстрируют композиции реагента и способы, описанные выше.The following examples illustrate reagent compositions and methods described above.

В таблице 1 приведены данные о содержании компонентов в исследованных составах.

Figure 00000001
Table 1 shows data on the content of components in the investigated compositions.
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Приготовленные составы готовят на различных типах жидкостей. В таблице 2 приведены данные по использованию состава при приготовлении кольматирующей пачки с использованием воды или минерального масла (где Пример №0 - прототип).The prepared formulations are prepared on various types of liquids. Table 2 shows the data on the use of the composition in the preparation of a colmatizing pack using water or mineral oil (where Example No. 0 is a prototype).

Figure 00000003
Figure 00000003

Время дефлюидизации при перепаде давления 100 psi получают путем заливки состава в объеме 300 мл в стандартную ячейку низкотемпературного фильтр-пресса без использования фильтровальной бумаги (только базовая металлическая сетка). Для оценки максимального размера закупориваемых трещин используют тестер проницаемости с набором перфорированных дисков (с отверстиями круглого сечения диаметром 2, 3, 5 и 10 мм, с щелевидными отверстиями длиной 27 мм и шириной 1,5; 2,5; 3 и 5 мм). Перепад давления в процессе определения кольматирующей способности составлял 1000 psi. Объем состава для определения кольматирующей способности - 450 мл, отверстие считают закольматированным при начале истечения прозрачного фильтрата.A defluidization time at a pressure drop of 100 psi is obtained by pouring the composition in a volume of 300 ml into a standard cell of a low-temperature filter press without using filter paper (only base metal mesh). To assess the maximum size of plugged cracks, a permeability tester with a set of perforated disks (with round holes with a diameter of 2, 3, 5, and 10 mm, with slit-shaped holes with a length of 27 mm and a width of 1.5; 2.5; 3 and 5 mm) is used. The pressure drop during the determination of the clogging ability was 1000 psi. The volume of the composition for determining the clogging ability is 450 ml, the hole is considered to be colmated at the beginning of the expiration of the transparent filtrate.

Полученные кольматирующие характеристики приведены в таблице 3.

Figure 00000004
The resulting colmatizing characteristics are shown in table 3.
Figure 00000004

Пример 1Example 1

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Базовая рецептура без использования фибры. Благодаря отсутствию в составе фибры допускается к закачке через компоновку низа бурильной колонны с наличием телесистемы, долота. Состав показывает высокую скорость фильтратоотдачи, однако кольматирует только щелевидное отверстие с шириной 1,5 мм, при этом демонстрирует вытекание большого количества состава до момента кольматации.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Basic recipe without fiber. Due to the absence of fiber in the composition, it is allowed to be pumped through the layout of the bottom of the drill string with the presence of a telesystem, a bit. The composition shows a high filtration rate, however, only a slit-like opening with a width of 1.5 mm is clogged, while it demonstrates the leakage of a large amount of the composition until the moment of colmatization.

Пример 2Example 2

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Базовая рецептура с использованием базальтовой фибры. Благодаря наличию базальтовой фибры состав способен кольматировать отверстия как щелевидной формы, так и круглого сечения с раскрытостью до 3 мм.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Basic recipe using basalt fiber. Due to the presence of basalt fiber, the composition is able to clog holes of both a slit-like shape and a circular cross section with an openness of up to 3 mm.

Пример 3Example 3

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Рецептура с использованием базальтовой фибры длиной 12 мм. Благодаря этому достигается кольматирующая способность - состав способен кольматировать отверстия как щелевидной формы, так и круглого сечения с раскрытостью до 5 мм.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Formulation using basalt fiber 12 mm long. Thanks to this, a colmatizing ability is achieved - the composition is able to clog openings of both a slit-like shape and a circular cross-section with an openness of up to 5 mm.

Пример 4Example 4

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Рецептура с использованием фибры с комбинированием базальтовой фибры различной длины, повышенной доли диатомитовой земли. Благодаря этому достигается высокая кольматирующая способность - самые крупные отверстия (круглого сечения 10 мм и щелевидной формы шириной 5 мм) при минимальных значениях потери состава перед кольматированием отверстий.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. A recipe using fiber with a combination of basalt fiber of various lengths, an increased proportion of diatomaceous earth. Due to this, a high colmatizing ability is achieved - the largest holes (round cross-section 10 mm and slit-shaped 5 mm wide) with minimal loss of composition before the clogging of the holes.

Пример 5Example 5

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Рецептура с использованием базальтовой фибры длиной 18 мм. Благодаря этому достигается кольматирующая способность - самое крупное отверстие круглого сечения 10 мм, однако при оценке кольматирующей способности на отверстиях щелевидной формы кольматирование получено только для ширины 1,5; 2,5; 3 мм. Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Formulation using basalt fiber 18 mm long. Thanks to this, the clogging ability is achieved - the largest hole of circular cross section 10 mm, however, when evaluating the clogging ability on slit-shaped holes, clogging was obtained only for a width of 1.5; 2.5; 3 mm.

Пример 6Example 6

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Рецептура с использованием стальной фибры длиной 12 мм. Стальная фибра является самым жестким волокном из представленных. Благодаря этому достигается кольматирующая способность - самые крупные отверстия (круглого сечения 10 мм и щелевидной формы шириной 5 мм). Однако в сравнении с примером 4, где использованы более гибкие типы волокон, для достижения кольматирующего эффекта через отверстия необходимо прокачать существенно больше состава.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Formulation using steel fiber 12 mm long. Steel fiber is the toughest fiber available. Thanks to this, the clogging ability is achieved - the largest holes (circular cross section 10 mm and slit-shaped 5 mm wide). However, in comparison with example 4, where more flexible types of fibers were used, to achieve a colding effect through the holes, it is necessary to pump substantially more composition.

Пример 7Example 7

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Рецептура с использованием параарамидной фибры длиной 12 мм. Благодаря этому достигается кольматирующая способность - самое крупное отверстие щелевидной формы 5 мм, однако при оценке кольматирующей способности на отверстиях круглого сечения кольматирование получено только для ширины 2; 3; 5 мм, что связано с использованием только одного типа гибкой фибрыFresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Recipe using para-aramid fiber 12 mm long. Due to this, the colmatizing ability is achieved - the largest hole is slit-shaped, 5 mm; however, when evaluating the colmatizing ability at round holes, colmatting is obtained only for a width of 2; 3; 5 mm, which is associated with the use of only one type of flexible fiber

Пример 8Example 8

В качестве дисперсионной среды для реагента используют минеральное масло. Рецептура с использованием фибры различного типа с комбинированием базальтовой и параарамидной фибры различной длины. Благодаря этому достигается кольматирующая способность - самые крупные отверстия (круглого сечения 10 мм и щелевидной формы шириной 5 мм) при минимальных значениях потери состава перед кольматированием отверстий. При этом расход состава перед кольматированием трещин в сравнении с примером 4, где в качестве среды для диспергирования реагента использовалась пресная вода, выше.Mineral oil is used as a dispersion medium for the reagent. Formulation using fibers of various types with a combination of basalt and para-aramid fibers of various lengths. Thanks to this, the clogging ability is achieved - the largest holes (circular cross-section 10 mm and slit-shaped 5 mm wide) with minimal loss of composition before the clogging of the holes. In this case, the composition consumption before clogging cracks in comparison with example 4, where fresh water was used as a medium for dispersing the reagent, is higher.

Пример 9Example 9

В качестве дисперсионной среды для реагента используют пресную воду. Базовая рецептура с использованием полипропиленовой фибры длиной 12 мм. Благодаря наличию полипропиленовой фибры состав способен кольматировать отверстия как щелевидной формы, так и круглого сечения с раскрытостью до 3 мм.Fresh water is used as a dispersion medium for the reagent. Basic formulation using polypropylene fiber 12 mm long. Due to the presence of polypropylene fiber, the composition is able to clog openings of both a slit-like shape and a circular cross section with an openness of up to 3 mm.

Пример 10Example 10

Рецептура реагента идентична рецептуре реагента из примера 4, однако использованы другие пропорции при непосредственном приготовлении состава, в частности уменьшена концентрация реагента с 30% до 20% массовых. При этом достигается такая же эффективность состава при кольматировании трещин при оценке размера отверстий. Однако количество состава, необходимое для кольматации несколько больше.The formulation of the reagent is identical to the formulation of the reagent from example 4, however, other proportions were used in the direct preparation of the composition, in particular, the concentration of the reagent was reduced from 30% to 20% by weight. This achieves the same effectiveness of the composition when collating cracks when assessing the size of the holes. However, the amount of composition required for colmatization is slightly larger.

Claims (5)

1. Состав для герметизации пустот в породе, содержащий диспергируемый в дисперсионной среде реагент, содержащий диатомитовую землю, измельченный волокнистый целлюлозный материал, рубленое волокно с длиной волокна в диапазоне от 2 мм до 18 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Composition for sealing voids in the rock, containing a dispersant dispersible in a dispersion medium, containing diatomaceous earth, ground fibrous cellulosic material, chopped fiber with a fiber length in the range from 2 mm to 18 mm, in the following ratio, wt.%: Диатомитовая земляDiatomaceous earth 35-7535-75 Измельченный волокнистый целлюлозный материалGround fibrous cellulosic material 20-6020-60 Рубленое волокно (фибра) с длиной волокна в диапазонеChopped fiber (fiber) with a fiber length in the range от 2 мм до 18 ммfrom 2 mm to 18 mm 2-152-15
2. Состав по п. 1, в котором в качестве дисперсионной среды используют воду, минерализованную воду или масло.2. The composition according to p. 1, in which as the dispersion medium using water, saline water or oil. 3. Состав по п. 1, в котором содержание реагента в дисперсионной среде составляет от 18 до 35 мас.%3. The composition according to p. 1, in which the content of the reagent in the dispersion medium is from 18 to 35 wt.% 4. Состав по п. 1, в котором в качестве рубленого волокна с длиной волокна в диапазоне от 2 мм до 18 мм используют параарамидную фибру, базальтовую фибру, стальную фибру.4. The composition according to p. 1, in which as a chopped fiber with a fiber length in the range from 2 mm to 18 mm use para-aramid fiber, basalt fiber, steel fiber.
RU2019136836A 2019-11-15 2019-11-15 Composition for sealing voids in rock RU2721616C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136836A RU2721616C1 (en) 2019-11-15 2019-11-15 Composition for sealing voids in rock

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136836A RU2721616C1 (en) 2019-11-15 2019-11-15 Composition for sealing voids in rock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721616C1 true RU2721616C1 (en) 2020-05-21

Family

ID=70803156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136836A RU2721616C1 (en) 2019-11-15 2019-11-15 Composition for sealing voids in rock

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721616C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281309C2 (en) * 2002-12-15 2006-08-10 Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) Fiber-reinforced grouting mortar
RU2009128732A (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Уфанефтепроект" (RU) CEMENT LAMBAR LIGHTED REINFORCED
US8739872B1 (en) * 2013-03-01 2014-06-03 Halliburton Energy Services, Inc. Lost circulation composition for fracture sealing
RU2529080C1 (en) * 2013-06-04 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Selective composition for repair and isolation in oil and gas wells
RU2657065C2 (en) * 2014-04-15 2018-06-08 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Composition for well treatment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281309C2 (en) * 2002-12-15 2006-08-10 Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) Fiber-reinforced grouting mortar
RU2009128732A (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Уфанефтепроект" (RU) CEMENT LAMBAR LIGHTED REINFORCED
US8739872B1 (en) * 2013-03-01 2014-06-03 Halliburton Energy Services, Inc. Lost circulation composition for fracture sealing
RU2529080C1 (en) * 2013-06-04 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Selective composition for repair and isolation in oil and gas wells
RU2657065C2 (en) * 2014-04-15 2018-06-08 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Composition for well treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2398866B1 (en) Defluidizing lost circulation pills
CA2517093C (en) Compositions and methods of cementing in subterranean formations using a swelling agent to inhibit the influx of water into a cement slurry
US7229492B2 (en) Cement compositions comprising improved lost circulation materials and methods of use in subterranean formations
US4498995A (en) Lost circulation drilling fluid
US4460052A (en) Prevention of lost circulation of drilling muds
US7954549B2 (en) Methods of using colloidal silica based gels
US3955993A (en) Method and composition for stabilizing incompetent oil-containing formations
AU2014384679B2 (en) Protein-based fibrous bridging material and process and system for treating a wellbore
GB2532529B (en) Wellbore fluid containing granular hemicellulose material
US6235809B1 (en) Multi-functional additive for use in well cementing
US20150292279A1 (en) Method of Stopping Lost Circulation
EP1284248A1 (en) Low density, fibre-reinforced cement composition
AU2013379755B2 (en) Lost circulation composition for fracture sealing
EA026418B1 (en) Engineered fibers for well treatments
US20130043026A1 (en) Compositions And Methods For Servicing Subterranean Wells
US11434410B2 (en) Methods of making and using a wellbore servicing fluid for controlling losses in permeable zones
EP2586754A1 (en) Compositions and methods for completing subterranean wells
CN109021945A (en) Bridging materials and preparation method thereof and sealing agent and leakage-stop liquid and its application
US10253239B2 (en) Enhanced wellbore strengthening solution
CA2875616A1 (en) Methods of using oil-based wellbore cement compositions
WO2014008193A1 (en) Enhanced wellbore strengthening solution
RU2721616C1 (en) Composition for sealing voids in rock
WO2020264289A1 (en) Well treatment methods
RU2823955C1 (en) Method of cementing casing string in well
US8978761B2 (en) Hydrated sheet silicate minerals for reducing permeability in a well

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200826

Effective date: 20200826