Тампонажная смесь на основе фенолформальдегидных смол (тсд-10, тсд-9)

Представляют собой водные растворы фенолформальдегидных смол, где в качестве отвердителя используются: формальдегид, пароформ или уротропин.

Вязкость данных смесей, приближающаяся к вязкости воды, обуславливает хорошую проникающую способность приготовленного на их основе тампонажного раствора. Это дает возможность их использования при тампонировании стесненных зазоров и насыщении пористых сред.

Высокие изолирующие свойства имеют цементно-полимерные растворы, состоящие из цемента и указанных выше смол и отвердителей (применяются до температуры 80 ⁰С).

Отверждаемые глинистые растворы (ОГР).

ОГР получают введением в глинистый раствор фенолформальдегидных смол с отвердителями. В качестве отвердителя применяют формалин, параформ, минеральные кислоты. В процессе перемешивания состава в среде глинистого раствора при реакции поликонденсации формируется полимерная пространственная сетка, в которой глинистый раствор играет роль наполнителя. Раствор и его фильтрат заполняет изолируемую полость и превращается в пластмассу, а твердая фаза, кольматируя каналы перетоков, твердеет и герметизирует их. После отверждения состав дает довольно прочный тампонажный камень. Предназначается для изоляции зон поглощений при температурах от 15 до 80 ⁰С.

Базовые рецептуры ОГР

Наименование	Глинистый раствор, м3	Смола ТС-10, м3	Формалин, м3
ОГР-1-40	0,65	0,25	0,1
Время загустевания	200С - 6 часов; 300С - 3-30 часа; 400С - 1-30 часа.
ОГР-1-60	0,53	0,25	0,1
Время загустевания	500С - 5 часов; 600С - 2-30 часа.

ОГР обладает рядом преимуществ:

- высокая коррозионная стойкость к термосолевой агрессии и водогазопроницаемость при сравнительно высокой механической прочности тампонажного камня;

- способность обеспечивать монолитную связь тампонажного камня со стенками скважины при наличии на стенках даже рыхлых фильтрационных корок;

- низкая плотность, что облегчает технологию работ и уменьшает расход смеси при тампонировании.

- наличие наполнителя повышает деформативность пластмассы и уменьшает усадочные явления в камне.

- высокая седиментационная устойчивость

Недостатком является токсичность фенолов и отвердителей.

Гидрофобный тампонажный материал (ГТМ)

При длительной эксплуатации скважин нарушается герметичность обсадных колонн, появляются локальные очаги миграции газа по затрубному пространству скважин. При нарушении целостности колонн в нагнетательных скважинах существенно снижается их эффективность.

В последние годы ВНИИБТ, г.Москва разработаны новые технологические схемы и составы для изоляции водоносных пластов, каналов перетока флюидов по затрубному пространству и составы для изоляции нарушений в резьбовых соединениях обсадных колонн. Они применимы для изоляции нарушений крепи как в интервалах продуктивной толщи, так и в других интервалах по всему геологическому разрезу скважин.

Проведенные в течение ряда лет поисковые работы ВНИИБТ позволили создать новый вид полимерного состава, который гидрофобен как в жидком виде, так и в отвердевшем состоянии.

Состав представляет собой алкилрезорциновую эпоксифенольную смолу (АЭФС), поставляемую в металлических бочках вместимостью 200 л. комплектно с отвердителем полиэтиленполиамином (ПЭПА).

Представляет собой гидрофобный тампонажный материал ГТМ-3 – однородная темно-коричневая жидкость без осадка. Отличительная способность ГТМ-3:

- его гидрофобность в исходном и отверждаемом состоянии;

- способность отверждаться в пресной и пластовых водах, нефти, органических жидкостях (бензол, ацетон, толуол и т.д.) при температуре в пределах от -5 до +80 ⁰С;

- в отвердевшем состоянии нефте- и водонерастворим;

- нулевая водоотдача;

- малые исходные вязкость и плотность;

- хорошая способность проникать в наиболее проницаемые и трещиноватые участки изолируемого пласта, являющиеся путями поступления пластовой воды в скважину;

- коагуляция при смешивании с пресной или пластовой водой с образованием отверждающейся высоковязкой, малотекучей, упругопластичной массы;

- легко регулируемая плотность (в пределах 1050 – 1650 кг/м³) раствора за счет хорошего совмещения, как с активными, так и инертными наполнителями (цемент, песок);

- переход в желеобразное состояние после ввода отвердителя для различных марок ГПТС колеблется в диапазоне от двух до шести часов;

- Высокая скорость отверждения - 4-24 часа;

- повышенная стойкость камня (сформированного из ГТМ-3 и цемента) к воздействию агрессивных сред во времени, упругоэластичные и безусадочные его свойства, более высокая прочность, лучшие адгезионные свойства (в 3-5 раз превосходит камень из чистого цементного раствора);

- хорошее сцепление отвержденной смолы с поверхностью породы, метала труби старого цементного камня, смоченного пластовой водой и нефтью;

- исключена сезонность в работе - морозоустойчив до минус 40 ⁰С.

Сроки загустевания регулируются изменением содержания отвердителя, который вводится в состав смолы непосредственно перед закачиванием в скважину в количестве 0,5-5 % от количества смолы.

Для приготовления тампонирующего состава в специальную емкость или мерник ЦА набирают расчетный объем АЭФС и при круговой циркуляции через 8-10 мин равномерно вводят необходимое количество отвердителя ПЭПА. После перемешивания в течение 5-10 минут состав готов к применению. Так как при контакте с водой АЭФС коагулирует, то перед приготовлением смеси емкость или мерник ЦА, насосы и манифольд необходимо промыть нефтью или дизельным топливом. При закачке АЭФС в скважину эти же жидкости используются в качестве буферных.

Тампонажная смесь ТС-ФА

Приготовляется на основе водонерастворимого фурфуролацетонового мономера (мономер ФА), отверждаемого 30%-ным раствором хлорного железа. Термостойкость мономера ФА превышает 200⁰С, плотность 1,09-1,17 г/см³.

Вследствие низкой вязкости тампонажного состава целесообразно вводить в него до 10 % наполнителей (кордного волокна). При этом следует корректировать сроки схватывания до заданных значений, т.к. некоторые наполнители оказывают замедляющее действие на отверждение смеси ТС-ФА. Поэтому при вводе в смесь наполнителей количество отвердителя увеличивают.

Смеси на основе латексов.

Синтетический латекс – многокомпонентная система, получаемая путем эмульсионной полимеризации. Это молочно-белая жидкость плотностью 0,96-0,97 г/см³ с содержанием воды до 56 % и каучука до 37 %. Он применяется главным образом для борьбы с поглощениями. Наиболее часто используют малоконцентрированные латексы с содержанием сухого вещества 25-30 %.

Применение латекса основано на коагуляции его при смешивании его с раствором солей двух- и трехвалентных металлов, в результате чего образуется эластичная и плотная масса, закупоривающая каналы фильтрации. Для увеличения прочности тампонов в латекс добавляется до 15 % лигнина.

Основным коагулятором служит раствор хлористого кальция с концентрацией не менее 3 %. Скорость коагуляции регулируется концентрацией хлористого кальция. Разработаны тампонажные смеси на основе малоконцентрированных латексов (СКМС-30АРК, ДВХБ-70, ДВМП-10Х и СПС-30ИКПХ) с содержанием 25-30 % сухого вещества. Эти латексы коагулируют в водном растворе хлористого кальция, образуя плотную резиноподобную массу. Перед использованием смеси для повышения структурообразования в малоконцентрированные латексы вводят 0,5-1% порошкообразной КМЦ при круговой циркуляции латекса. Если КМЦ находится в виде раствора, то следует вводить 10% от объема латекса 5-7% водного раствора КМЦ. Структурирование латексов способствует более равномерному распределению в них наполнителей (опилки, кордное волокно, резиновая крошка и др.), оптимальная добавка составляет 100-120 кг на 1 м³ латекса.

Смесь на основе фенолспирта (ФС).

Представляет собой хорошо растворимую в воде жидкость красно-коричневого цвета с характерным запахом, плотностью 1,1-1,13 г/см³, вязкостью 0,005-0,02 Н·с/м² и рН=7-9. Приготавливают по временным техническим условиям путем совместной варки (при 60-65⁰С) в реакторе фенола и формалина в присутствии расчетного количества 40%-ного раствора едкого натра или 10%-ного раствора кальцинированной соды. По окончании процесса фенолспирт охлаждают до 28-30⁰С и сливают в емкость для хранения.

Скорость конденсации фенолспирта зависит от рН, внешнего давления и температуры. С их увеличением она возрастает. Все же наибольшее влияние оказывает температура. Увеличение ее на 10 ⁰С приводит к сокращению сроков загустевания больше чем в два раза.

Отличительная особенность смеси – возможность использования при температурах 70-110 ⁰С. При температуре ниже 65 ⁰С ФС не отверждается.

Фенолспирт характеризуется высокой проникающей способностью и фильтруемостью в пористые среды, поэтому его с успехом можно применять вместо водных растворов смол в области высоких температур. Прочность на сжатие составляет при 80-90⁰С до 20-25 МПа.

В зависимости от целей операции применяют как чистый фенолспирт, так и с различными наполнителями. В качестве наполнителей используют глинопорошки, молотый мел, шлаковые цементы.

Фенолшлаковая композиция (ФШК)

Представляет собой состав, содержащий фенолспирт, воду, тампонажный шлаковый цемент и наполнитель. В зависимости от типа шлакового цемента и наполнителя (барит, гематит, руда) плотность раствора ФШК может изменяться от 1,7-2,3 гсм³. ФШК вследствие поликонденсации фенолспирта и гидратации шлака превращается в высокопрочную корозионностойкую органоминеральную композицию. Свойства ФШК в зависимости от температуры при давлении 10-80 МПа следующие.

Температура, 0С	70	80	90	100	110
Время загустевания, мин	400-600	200-300	90-140	40-70	20-40
Прочность после 10 ч твердения, МПа
на изгиб	2	5	6	8	9
на сжатие	5	11	13	19	24

Фильтрат ФШК при температуре выше 65⁰С отверждается в монолитную пластмассу, обеспечивая при этом сцепление камня со стенками скважины колонны. Отвердевшая ФШК практически непроницаемая и корозионностойкая.

Смесь на основе резорциноформальдегидной смолы ФР-12 с отвердителем типа формалин или пароформ рекомендуется для изоляции «сухих» поглощающих горизонтов, так как во время затвердевания смолы, а так же качество затвердеваемого материала в значительной мере зависят от степени разбавления ее водой.

По свойствам синтетические смолы и отвердители различных партий могут отличаться друг от друга. Формалин, в частности довольно быстро стареет; уротропин может гидратировать влагу из воздуха и в зависимости от условий хранения изменять свои свойства. Поэтому каждая операция при проведении РИР должна тщательно готовиться. Проводиться в полном объеме лабораторный анализ исходных компонентов и полученной смеси.

Недостатки присущие материалам при использовании органических вяжущих материалов:

- большая зависимость сроков отверждения вяжущего материала от температуры и исходных компонентов и окружающей среды;

- усадка продукта отверждения в минерализованной пластовой воде;

- смолы и формалин являются токсичными жидкостями, что создает определенные трудности при проведении изоляционных работ на скважинах.