Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2469064

(19)

RU

(11)

2469064

(13)

C1

(51) МПК C09K8/506 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.12.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011126467/03, 27.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.06.2011

(45) Опубликовано: 10.12.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2244804 С1, 20.01.2005. RU 2359003 С1, 20.06.2005. RU 2071549 С1, 10.01.1997. ЕР 903461 А1, 24.03.1999. US 2010036017 А1, 11.02.2010. US 2002002579 A1, 21.02.2002. US 7662755 B2, 10.02.2010. WO 2005002385 A1, 29.12.2005.

Адрес для переписки:

423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М. Джалиля, 32, "ТатНИПИнефть", Сектор создания и развития промышленной собственности

(72) Автор(ы):

Кадыров Рамзис Рахимович (RU),

Хасанова Дильбархон Келамединовна (RU),

Сахапова Альфия Камилевна (RU),

Филиппов Валерий Михайлович (RU),

Степанова Алевтина Николаевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНУ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к водоизоляционным составам на основе кремнийорганических соединений, и может использоваться для изоляции водопритока в добывающие скважины и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин. Состав для изоляции водопритока в скважину включает кубовые остатки фенилтрихлорсилана (ФТХС) и кремнийорганическое соединение - продукт 119-296. Дополнительно состав содержит полигликоли при следующем соотношении компонентов, об.%: кремнийорганический продукт 119-296 70,0-76,5, кубовые остатки ФТХС 3,5-10,0, полигликоли 20,0, а также пластовую девонскую воду в соотношении от 0,5:1 до 1:1 с составом для изоляции водопритока. Технический результат - улучшение технологических свойств состава за счет упрощения процесса его приготовления, повышение изолирующей способности состава и снижение его коррозионной активности, увеличение межремонтного период работы скважины. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в скважину с применением кремнийорганических соединений, может использоваться для изоляции водопритока в добывающих скважинах и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Известен состав для тампонирования водопроявляющих скважин (пат. RU 2066734, МПК Е21В 33/138, опубл. 20.09.1996 г.), содержащий алкиловый эфир кремнийорганического соединения (АЭКОС) и полярный растворитель (ПР). В качестве АЭКОС используют тетраэтоксисилан или этилсиликат-32, или этилсиликат-40, или смолку этилсиликатов, в качестве ПР - одноатомный и/или двухатомный спирт, и/или сложный эфир, и/или кетон. АЭКОС и ПР перемешивают, поставляют на промысел в виде одноупаковочной композиции. В качестве гидролизующего компонента используется пластовая вода, оставшаяся в порах пласта после прохождения закачиваемого пласта. Состав гелирует в интервале температур до 300°С.

Недостатком состава является отсутствие катализатора реакции поликонденсации, вследствие чего он предназначен для высоких пластовых температур - эффективно гидролиз протекает при температуре 60°С и выше. В условиях же низких температур (20-40°С) слишком медленное протекание реакции гидролиза алкоксигрупп и малая скорость отверждения тампонажного состава приводят к его уходу из зоны тампонирования и неудовлетворительным результатам при выполнении водоизоляционных работ. Кроме того, отсутствие катализатора обуславливает более низкие прочностные характеристики отвержденного состава по сравнению с составами, содержащими катализатор.

Известен состав для изоляции водопритоков (пат. RU 2174588, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.10.2001 г., бюл. 28), включающий кремнийорганическое соединение, хлорид металла и гликоль. В качестве кремнийорганического соединения он содержит этилсиликат-32 или этилсиликат-40, тетраэтоксисилан или смолку этилсиликатов, а в качестве хлорида металла - хлорид металла III-VIII группы.

Недостатком состава является высокое содержание хлорида - до 10 мас.%, что вызывает коррозию металла эксплуатационной колонны и насосно-компрессорных труб (НКТ).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тампонажный состав (пат. RU 2244804, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.01.2005 г., бюл. 2), включающий продукт гидролитической этерификации хлорсодержащих кубовых остатков фенилтрихлорсилана водным раствором спирта в присутствии этилового эфира ортокремниевой кислоты и дополнительно кубовые остатки фенилтрихлорсилана (ФТХС).

Недостатком состава является сложность (многостадийность) его приготовления: необходимо предварительное проведение гидролитической этерификации кубовых остатков фенилтрихлорсилана строго эквивалентным числом водно-спиртовой смеси с объемной долей спирта 90-93%, после чего необходимо удаление хлористого водорода до массовой доли остаточного хлора 0,2-2% и после охлаждения - добавление хлорсодержащих кубовых остатков ФТХС для достижения массовой доли хлор-иона в составе 4,0-8,0%. Высокое содержание хлор-иона - 4,0-8,0% также является недостатком состава, так как ведет к коррозии металла НКТ и эксплуатационной колонны.

Технической задачей предложения является улучшение технологических свойств состава за счет упрощения процесса его приготовления, улучшение изолирующей способности состава и снижение его коррозионной активности.

Задача решается предлагаемым составом для изоляции водопритока в скважину, включающим кубовые остатки фенилтрихлорсилана (ФТХС) и кремнийорганическое соединение - продукт 119-296.

Новым является то, что дополнительно состав содержит полигликоли при следующем соотношении компонентов, об.%:

Кремнийорганический продукт 119-296

70,0-76,5

Кубовые остатки ФТХС

3,5-10,0

Полигликоли

20,0,

а также пластовую девонскую воду (ПДВ) в соотношении от 0,5:1 до 1:1 с составом для изоляции водопритока.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Кремнийорганический продукт 119-296, кубовые остатки ФТХС и полигликоли перемешивают и получают предлагаемый состав, при этом из процесса исключаются стадии десорбции хлористого водорода, охлаждения до 60°С и повторного добавления кубовых остатков ФТХС, то есть состав готовится в одну стадию. При смешивании состава с ПДВ происходит гидролиз с образованием геля, который с течением времени уплотняется и отверждается. Полигликоли в составе способствуют регулируемому гелеобразованию и совмещению состава с ПДВ.

Используемые в предлагаемом составе реагенты:

- Кремнийорганический продукт 119-296 (ТУ 6-00-05763441-45-92);

- хлорсодержащие кубовые остатки (ФТХС), которые образуются в процессе производства фенилтрихлорсилана;

- полигликоли (ТУ 2422-079-05766801-98) представляют собой смесь триэтиленгликоля, тетраэтиленгликоля, пентаэтиленгликоля.

ПДВ - пластовая девонская вода плотностью 1180 кг/м 3 , получаемая из водозаборной скважины.

Пример приготовления состава.

В реакционную трехгорлую колбу рабочим объемом 1 л, снабженную термометром, капельной воронкой и механической мешалкой, наливают 0,765 л (76,5 об.%) кремнийорганического продукта 119-296 и медленно добавляют 0,035 л (3,5 об.%) кубовых остатков ФТХС, регулируя скорость дозирования по температуре, которая не должна превышать 30°С. После перемешивания механической мешалкой в течение 1 ч в реакционную смесь при той же температуре добавляют 0,2 л (20 об.%) полигликолей и перемешивают в течение 3 ч. Полученный состав представляет собой однородную маловязкую жидкость, причем массовая доля хлор-иона в нем не превышает 3%, что гораздо ниже, чем у прототипа.

Время отверждения полученного состава определяют следующим образом. В 3 стеклянных стакана наливают состав, приливают ПДВ и тщательно перемешивают, затем помещают стаканы в термостат. Отмечают время от начала помещения стаканов со смесью в термостат, в котором поддерживают температуру 25°С. Время, через которое смесь начинает течь непрерывной струей с конца стеклянной палочки, после ее окунания в смесь, принято за время начала отверждения. Периодически наклоняя стаканы, фиксируют время, когда мениск смеси перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем конца отверждения состава. Время начала и конца отверждения определяют как среднюю арифметическую величину трех измерений. Результаты испытаний приведены в таблице.

По результатам, представленным в таблице, видно, что увеличение в составе количества кубовых остатков ФТХС более 10 об.% ведет к сокращению времени отверждения до 1 ч 20 мин, а уменьшение его менее 3,5 об.% - к увеличению времени отверждения более 20 ч, что делает такие составы непригодными для их использования в изоляционных работах.

При подборе оптимальных рецептур состава опытным путем было установлено, что с уменьшением в составе количества полигликолей менее 20 об.% сокращается количество пластовой девонской воды, которое может совмещаться с составом без расслоения, а увеличение количества полигликолей более 20 об.% ведет к увеличению вязкости состава при хранении за счет частичной этерификации кубовых остатков ФТХС полигликолями.

На основании данных таблицы были выбраны оптимальные составы ( 2-6) при следующем соотношении компонентов, об.%:

Кремнийорганический продукт 119-296

70,0-76,5

Кубовые остатки ФТХС

3,5-10,0

Полигликоли

20,0.

Перед закачкой в скважину в состав добавляют пластовую девонскую воду (ПДВ) в соотношении от 0,5:1 до 1:1 с предлагаемым составом.

Водоизолирующую способность предлагаемых составов исследуют при 25°С на моделях пласта длиной 30 см и внутренним диаметром 2,7 см, заполненных кварцевым песком фракции 0,2-0,3 мм, которые позволяют моделировать закачку реагентов в пласт и вести непрерывный контроль за их расходом по схеме: «скважина-пласт» и «пласт-скважина». Первоначально через модель пласта, наполненную кварцевым песком, прокачивают воду, проводят замер расхода и по формуле Дарси определяют исходную проницаемость модели. Далее через модель прокачивают предлагаемый состав. Модель оставляют на 24 ч с целью структурирования состава. После этого проводят прокачку воды, определяют проницаемость и вычисляют коэффициент изоляции, который характеризует степень снижения проницаемости модели и является мерой эффективности водоизоляционных работ, по формуле:

где К из - коээффициент изоляции;

К 0 - коэффициент проницаемости до закупорки модели пласта, мкм 2 ;

K 1 - коэффициент проницаемости после закупорки модели пласта, мкм 2 .

Результаты исследования водоизолирующей способности предлагаемых составов в водонасыщенной модели представлены в таблице.

Из представленных в таблице результатов видно, что по времени конечного отверждения оптимальными являются составы 2-6, имеющие время конечного отверждения от 2 ч 40 мин до 13 ч. Время отверждения состава 1 может быть недостаточным для закачки его в скважину, а у состава 7 время отверждения увеличивается до 21 ч, что делает такие составы непригодными для их использования в изоляционных работах. Коэффициент изоляции в водонасыщенной модели с применением предлагаемого состава (кроме состава 7) уже через 24 ч составил 97-99%, такой результат достигается составом по прототипу только через 36 ч.

Таблица

Результаты лабораторных и модельных испытаний предлагаемого состава при 25°С

Содержание состава, об.%

Соотношение ПДВ с компонентами состава

Время отверждения состава, ч мин

Коэффициент изоляции составов через 24 ч, %

Скорость коррозии, г/м 2 ·ч

Кол-во продукта 119-296

Кол-во кубовых остатков ФТХС

Кол-во полигликолей

Начало

Конец

1

68,0

12,0

20

0,3:1

1 00

1 20

99,0

0,42

2

70,0

10,0

20

0,5:1

2 00

2 40

99,0

0,40

3

72,0

8,0

20

0,6:1

2 20

3 00

98,2

0,39

4

73,5

6,5

20

0,8:1

4 00

6 00

97,5

0,37

5

74,5

5,5

20

0,9:1

6 30

8 00

97,5

0,36

6

76,5

3,5

20

1:1

10 00

13 00

97,0

0,35

7

78,0

2,0

20

1,2:1

16 00

21 00

88,5

0,32

Состав по прототипу

-

0,60

В лабораторных условиях определяли коррозионную активность полученного состава и состава по прототипу. Стальные пластинки (марки Ст3), протертые спиртом и фильтровальной бумагой, высушивали в сушильном шкафу при температуре 40°С в течение 15 мин, затем взвешивали на аналитических весах с точностью до четвертого знака и опускали в исследуемые составы на 24 ч. Через 24 ч пластины вынимали, промывали дистиллированной водой, протирали спиртом и фильтровальной бумагой и высушивали в сушильном шкафу в течение 15 мин при температуре 40°С, далее взвешивали с точностью до четвертого знака.

Скорость коррозии определяли по формуле:

V=(m 1 -m 2 )/S·t,

где V - скорость коррозии, г/м 2 ·ч;

m 1 - масса пластины до опыта, г;

m 2 - масса пластины после опыта, г;

S - площадь пластины, м 2 ;

t - время, ч.

В таблице представлены результаты исследования коррозионной активности предлагаемого состава и состава по прототипу, из которых следует вывод, что предлагаемый состав обладает меньшей коррозионной активностью, чем состав по прототипу.

Состав для изоляции водопритока в скважину перед закачкой в обводненный пласт перемешивают на дневной поверхности с пластовой девонской водой в соотношении от 0,5:1 до 1:1 с перечисленными компонентами состава, а после закачки выдерживают его на время отверждения в течение 24 ч и пускают скважину в эксплуатацию.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - улучшение технологических свойств состава за счет упрощения процесса его приготовления, улучшение изолирующей способности состава и снижение его коррозионной активности, что в совокупности повышает качество ремонтных работ и увеличивает межремонтный период работы скважины.

Формула изобретения

Состав для изоляции водопритока в скважину, включающий кубовые остатки ФТХС и кремнийорганическое соединение - продукт 119-296, отличающийся тем, что дополнительно состав содержит полигликоли при следующем соотношении компонентов, об.%:

Кремнийорганический продукт 119-296

70,0-76,5

Кубовые остатки ФТХС

3,5-10,0

Полигликоли

20,0

а также пластовую девонскую воду в соотношении от 0,5:1 до 1:1 с составом для изоляции водопритока.