Тампонажные растворы для изоляции зон поглощений

17.11.2020

Тампонажные растворы, используемые для изоляции зон поглощения промывочной жидкости, должны обладать рядом специфических свойств: а) удовлетворительной подвижностью на период транспортирования от дневной поверхности до зоны поглощения; б) возможно меньшей плотностью; в) способностью при растекании по трещинам зоны быстро загустевать и превращаться в практически непроницаемое безусадочное твердое тело, имеющее хорошую адгезию с породами; г) не растекаться далеко от скважины по кавернам и не разжижаться существенно пластовой водой, а с момента поступления в каверну превращаться в малоподвижное тело с большим углом естественного откоса и возможно быстрее затвердевать без усадки.

Очень важную роль играет интенсивность роста прочности структуры, образующейся в тампонажном растворе. Чем быстрее она увеличивается с момента поступления раствора в зону поглощения, тем больше сопротивление растеканию последнего по трещинам и, следовательно, больше вероятность успешного закрытия их.

Разработано большое число тампонажных растворов и паст для изоляции поглощений различной интенсивности. Рассмотрим некоторые из них.

Пеноцементные растворы. Существенно уменьшить давление на поглощающий пласт можно при использовании пеноцементных растворов с большой степенью аэрации. Такие растворы получают в два приема. Сначала в воде растворяют пенообразующее ПАВ (например, сульфонол) и на этой воде приготовляют раствор из портландского или другого цемента. Затем в скважину через специальный смеситель, установленный в напорном трубопроводе обвязки устья, одновременно закачивают цементный раствор и воздух в нужной пропорции, при которой соблюдается равновесие давлений. В период загустевания и схватывания часть воздуха из пеноцементного раствора выделяется. Поэтому важно выбрать ПАВ так, чтобы достигалось возможно более тонкое диспергирование пузырьков воздуха, равномерное распределение их в объеме и высокая устойчивость пены.

Быстросхватывающиеся смеси БСС. Исходным вяжущим для приготовления БСС служат тампонажные портландцементы, высокопрочный и строительный гипсы. Наиболее распространены БСС на основе портландцементов. Их приготовляют обычно из тампонажного портландцемента с добавлением до 6—8% от массы вяжущего таких ускорителей схватывания, как CaCl2, либо 10—20% глиноземистого (или гипсоглиноземистого) цемента. Плотность таких БСС обычно равна 1800—1900 кг/м3. БСС пониженной плотности можно получить добавлением к базовому цементу не менее 5—8% бентонита, а также Na2CO3 и ускорителя схватывания при соответствующем увеличении относительного водосодержания либо из смеси портладцемента и гипса в соотношении примерно 1:1, в последнем случае в раствор приходится вводить замедлитель схватывания.

Облегченные тампонажные растворы с короткими сроками схватывания приготовляют также из смеси портландцемента с глинопорошком в соотношении примерно 7:3 по массе при относительном водосодержании 0,9—1,2 с добавкой в качестве ускорителя схватывания сернокислого глинозема. Оптимальную добавку глинозема выбирают с учетом температуры и глубины зоны поглощения. Так, по данным ВолгоградНИПИ, эта добавка составляет от 3—6% при температуре 20—40°С и небольшой глубине зоны до 0,5—1% при температуре 70—90°С и глубине зоны поглощения 3000—3500 м.

Тампонажные растворы на углеводородной основе. Углеводородные жидкости инертны по отношению к таким материалам, как цементы, гипс, бентонит: при отсутствии воды эти материалы не гидратируют. Для изоляции зон поглощения применяют два типа растворов на углеводородной основе: а) безводные соляро-бентонитовые суспензии с содержанием примерно от 2 до 2 т бентонита на 1 м3 дизельного топлива; б) эмульсии с относительно небольшим количеством воды (соляро-цементные, соляро-гипсовые, соляро-цементно-бентонитовые и т. п.). Эмульсии готовят путем смешивания водной суспензии цемента (гипса) с суспензией цемента (бентонита) в дизельном топливе.

Тампонажные растворы на углеводородной основе транспортируют до зоны поглощения между двумя порциями дизельного топлива, которые предотвращают перемешивание раствора с промывочной жидкостью на водной основе (или с водой). В зоне поглощения тампонажный раствор перемешивается с пластовой водой (или с водной промывочной жидкостью); при этом вода вытесняет углеводородную жидкость с поверхности частиц цемента (бентонита, гипса); последние интенсивно гидратируют, и раствор превращается в малоподвижную пасту, прочность структуры которой быстро возрастает во времени. Чтобы сделать процессы отмыва поверхности частиц от углеводородной жидкости водой и гидратации более интенсивными, в тампонажный раствор можно вводить также реагенты для регулирования сроков загустевания и схватывания. Целесообразно также в качестве промывочной и продавочной жидкостей при транспортировании таких тампонажных растворов использовать воду.

Тампонажные растворы на основе полимеров. Для изоляции зон поглощений все более широко применяются некоторые виды полимеров (формальдегидные ТСД-9 и TC-10, гексарезорциновые и другие смолы, фенолоспирты, гипан, метас, полиакриламид ПАА). Разработано несколько способов их использования.

A. В виде водных растворов смолы с отвердителем. В результате химических реакций между компонентами такие растворы со временем превращаются в упругую резиноподобную массу, которую иногда называют вязкоупругой системой ВУС. Если ВУС задавить в трещины зоны поглощения, она может играть роль сальника, самоуплотняющегося под действием перепада давлений. В качестве отвердителя в таких растворах обычно используют формалин или параформ.

Б. В виде водных суспензий полимеров с базовым цементом, или с гипсом, или с бентонитом. Интенсивность роста прочности структуры в таких суспензиях очень сильно зависит от состава полимера, концентрации отвердителя, от состава и свойств твердой добавки (цемент, гипс, бентонит), относительного водосодержания и температуры окружающей среды. Так, полимерцементные растворы на базе смол ТСД-9 можно использовать при температуре от 20 до 50°С, на базе смол ТС-10 — от 50 до 70°С, а смол ТСКГС — от 70 до 90°С; полимершлаковые растворы на основе фенолоспирта ФС рекомендуются для температур от 70 до 110°С. Срок начала схватывания, например, полимерцементного раствора, содержащего 15 см3 смолы ФР-12 и 35 см3 воды на 100 г портландцемента, при температуре 70°С сокращается с 2 до 0,6 ч в случае увеличения концентрации параформа с 2 до 3% от массы вяжущего.

B. В виде практически нерастекающихся паст с короткими сроками схватывания. Такие пасты могут быть получены, например путем смешивания водного раствора метаса с водной суспензией портландцемента, обработанной СаСl2, либо смешиванием двух цементных суспензий, одна из которых приготовлена на водном растворе ПАА, а другая — на водном растворе CaCl2. Смешивание осуществляется при закачивании обоих растворов в колонну бурильных труб для транспортирования в зону поглощения.

Эффективность изоляции зон поглощения существенно повышается, если в тампонажный раствор при приготовлении добавлять некоторое количество гранулярных или волокнистых наполнителей, способных образовывать в трещинах породы закупоривающие мостики (резиновую крошку, ореховую скорлупу, кордное волокно, слюду-чешуйку, измельченные отходы реактопластов, древесные опилки и т. п.). Вид закупоривающего наполнителя выбирают с учетом ширины трещин в поглощающем пласте. Например, гранулированная ореховая скорлупа способна закупоривать трещины шириной примерно до 6 мм.

Существенный недостаток многих рассмотренных тампонажных растворов заключается в том, что во время транспортирования до зоны поглощения и в самой зоне они в значительной мере перемешиваются с промывочной жидкостью и с пластовой водой, при этом их изоляционная способность сильно ухудшается. В наименьшей степени этот недостаток присущ, по-видимому, ВУС и полимерцементным пастам. Поскольку пасты к тому же почти не растекаются, их целесообразно использовать для изоляции зон интенсивного поглощения в сильно трещиноватых и кавернозных породах.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна