
- •Передмова
- •Глава 1. Проблема обводнення свердловин
- •1.1. Характеристика вод. Джерела, причини, шляхи та наслідки обводнювання свердловин
- •1.1.1. Характеристика природних підземних вод
- •1.1.2 Закономірне, передчасне й аварійне обводнювання свердловин і пластів Джерела обводнення свердловин
- •Геологічні фактори
- •Технологічні фактори
- •Наслідки обводнення свердловин
- •1.2. Класифікація причин обводнення свердловин і методи їх встановлення_________________________
- •1.3. Методи регулювання розробки родовищ і боротьби з обводненням свердловин
- •1.4. Гідродинамічні особливості витіснення нафти водою із проникнісно-неоднорідних колекторів за умов передчасних неконтрольованих проривів води
- •1.4.1 Проникнісна неоднорідність продуктивних пластів
- •1.4.2 Витіснення нафти з тріщинуватих пластів
- •1.4.3. Вирівнювання проникнісної неоднорідності тріщинуватого колектора при режимах витіснення нафти і газу як метод підвищення нафтогазовилучення
- •1.5. Види ремонтно-ізоляційних робіт і вибір методів їх виконання та тампонажних матеріалів
- •1.5.1. Класифікація ремонтно-ізоляційних робіт
- •1.5.2 Засади вибору технології pip і тампонажних матеріалів
- •Глава 2. Тампонажні матеріали,
- •2.1 Класифікації тампонажних матеріалів
- •2.1.1 Загальна класифікація тампонажних матеріалів
- •2.1.2 Класифікація тампонажних матеріалів за ступенем їх дисперсності
- •2.1.3 Класифікація тампонажних матеріалів за механізмом закупорювання водопровідних каналів
- •2.1.4 Класифікація тампонажних матеріалів за їх взаємодією з пластовими флюїдами
- •2.1.5 Класифікація тампонажних розчинів за їх фізико-хімічним складом
- •2.2. Неорганічні твердіючі тампонажні цементи і розчини
- •2.2.1 Загальна характеристика тампонажних цементів
- •2.2.2 Тампонажний портландцемент
- •2.2.3 Глиноземистий і гіпсоглиноземистий цементи
- •2.2.4 Магнезіальний цемент
- •2.2.5 Тампонажні матеріали на основі силікатів лужних
- •2.2.6 Гіпсові в'яжучі речовини
- •2.2.7 Шлакові тампонажні матеріали і шлакоцементи
- •2.2.8 Легкі й полегшені тампонажні цементи і розчини
- •2.2.9 Обважнені тампонажні цементи і розчини
- •2.2.10 Термостійкі тампонажні цементи
- •2.2.11 Тампонажні цементи та розчини для низьких плюсових і
- •2.2.12 Розширні тампонажні цементи
- •2.2.13. Корозійностійкі тампонажні цементи
- •2.2.14 Тампонажні матеріали для ізоляції зон поглинання
- •2.2.15 Тампонажні суміші на мінеральній основі з додатками органоаеросилів, полімерів, латексу, азбесту
- •2.2.16 Наповнювачі до тампонажних розчинів
- •2.2.17 Технологічні властивості цементного порошку, розчину і каменю
- •2.3. Твердіючі в'яжучі тампонажні матеріали на основі органічних речовин
- •2.3.1 Тампонажні суміші на основі формальдегідних смол тсд-9 і тс-10
- •2.3.2 Гідрофобний тампонажний матеріал
- •2.3.3 Тампонажні суміші на основі інших смол
- •2.3.4 Тампонажні матеріали на основі мономерів -акриламіду і стиролу
- •2.3.5 Тампонажні матеріали на основі кремнійорганічних сполук
- •2.4 Гелеутворювальні тампонажні суміші
- •2.4.1 Загальна характеристика
- •2.5.2 Акрилові водорозчинні полімери
- •2.4.3 Гіпаноформалінова суміш (гфс)
- •2.4.4 В'язкопружні суміші на основі паа
- •2.4.5 Гелеутворювальні суміші на основі пал або кмц
- •2.4.7 Полімерний тампонажний матеріал акор
- •2.4.8 Нафтосірчанокислотна суміш
- •2.5 Суспензійні наповнювачі
- •2.5.1. Загальна характеристика полімерних матеріалів
- •2.5.2 Дослідження деяких технологічних характеристик суспензійних наповнювачів
- •2.5.3 Поліолефіни
- •2.5.4 Полістирол і кополімери стиролу
- •2.5.5 Полівінілхлорид
- •2.5.6 Полівініловий спирт
- •2.5.7 Фторопласты
- •2.5.8 Пом'якшувач, структуроутворювач ірубраке
- •Пом'якшувач
- •2.5.9 Гранульований магній, його продукти і шлам
- •Злежаний гранульований магній
- •2.5.10 Деякі інші органічні та неорганічні наповнювачі
- •Глава 3. Способи виконання водоізоляційних робіт у свердловинах
- •3.1 Відключення окремих пластів
- •3.2. Усунення негерметичності цементного кільця за експлуатаційною колоною та ізоляція підошовної води
- •3.2.1 Напрямки, наслідки, причини і типи каналів перетікання
- •3.2.2 Дослідження негерметичності цементного кільця
- •3.2.3 Способи усунення негерметичності цементного кільця
- •3.2.4 Тампонажні матеріали
- •3.3. Відключення окремих обводнених інтервалів пористого пласта
- •3.3.1 Виявлення обводнених інтервалів та оцінка залишкового
- •3.3.2 Вибір методів ізоляції припливу нагнітальних і контурних вод у перфорованому інтервалі продуктивного пласта
- •3.3.3 Методи селективної ізоляції пластової води у свердловинах
- •Органічні і полімерні матеріали
- •3.3.4 Визначення об'єму водоізоляційних реагентів
- •3.4 Нарощування цементного кільця за обсадною
- •3.5 Розрахунок цементування свердловин
- •Глава 4. Ремонтно-лагодильні роботи
- •4.1. Лагодження дефектів експлуатаційної колони
- •4.2.1 Причини утворення дефектів у кріпленні свердловин
- •4.2.2 Методи виявлення дефектів
- •4.2.3 Визначення затрубних перетікань флюїдів і негерметичності обсадної колони
- •4.3 Усунення негерметичності обсадної колони труб
- •4.3.1 Загальна стратегія робіт з усунення негерметичності
- •4.3.2 Спосіб доскручування обсадної колони
- •4.3.3 Способи тампонування ненаскрізних каналів
- •4.3.4 Способи ізоляції наскрізних каналів
- •4.4.1. Гідродинамічні дослідження негерметичності експлуатаційної колони
- •4.4.2 Промислово-геофізичні дослідження
- •4.4.3 Обстеження стовбура свердловини
- •Глава 1
- •Класифікація причин обводнення свердловин і методи їх встановлення 87
- •Методи регулювання розробки родовищ і боротьби
- •1.4. Гідродинамічні особливості витіснення нафти водою
- •Глава 2
- •2.3. Твердіючі в'яжучі тампонажні матеріали на основі органічних
- •3.2. Усунення негерметичності цементного кільця за
- •Глава 4
- •4.2 Визначення негерметичності в кріпленні свердловини і місця
- •Технологічні матеріали і способи ізоляції
2.3.3 Тампонажні суміші на основі інших смол
Ацетоноформальдегідна смола
Враховуючи названі вище недоліки фенолоформальдегідних матеріалів, запропоновано використовувати для ізоляційних робіт органічний в'яжучий матеріал, який твердіє в результаті реакції поліконденсації ацетону і формальдегіду в лужному середовищі. Реакція поліконденсації
403
ацетону і формальдегіду може бути припинена на стадії одержання реак-ційноздатного олігомеру (смоли), що значно спрощує промислове приготування в'яжучого матеріалу.
Ацетоноформальдегідний олігомер одержується шляхом поліконденсації ацетону (або диметилкетону) СН3-СО-СН3 і формальдегіду СН2 = О за постійного рН середовища, що дорівнює 9,8-11,3, температури 40-50°С і безперервного введення каталізатора - 5-10% водного розчину їдкого натру. За молярного співвідношення ацетону і формальдегіду 1:3 одержана смола є в'язкою рідиною жовтуватого кольору, яка розчинна у воді в будь-яких пропорціях. При введенні додаткової кількості каталізатора смола здатна поліконденсуватися до стадії одержання твердої пластмаси.
Для PIP рекомендовано використовувати ацетоноформальдегідну смолу АЦФ-3 (ТУ 6-122-67). Смолу АЦФ-3 використовують також для одержання високопористої пластмаси -теплоізоляційного матеріалу в будівництві. Смола АЦФ-3 має за температури 35°С динамічний коефіцієнт в'язкості 1630 мПа-с, густину 1254 кг/м3; сухий залишок під час прожарювання становить 91,7%.
У водоізоляційну суміш на основі смоли АЦФ-3 можна вводити і мінеральні наповнювачі. Органічні і органо-мінеральні в'яжучі матеріали на базі смоли АЦФ-3 можна використовувати як тампонажні матеріали при виконанні перших і повторних водоізоляційних робіт у свердловинах. Ці матеріали мають терміни твердіння, які просто регулюються, можуть легко пропомповуватися насосами, а одержана після твердіння пластмаса набухає у воді і не змінює своїх розмірів у нафті.
До недоліків цих в'яжучих матеріалів належить віднести велику „чутливість" термінів їх твердіння до зміни температури навколишнього середовища, а також до присутності сильного лугу - каустичної соди як каталізатора поліконденсації. Крім того, смола АЦФ-3, що випускається для виготовлення пластмаси, має високий динамічний коефіцієнт в'язкості (0,8-2,0 Пас), що ускладнює приготування тампонажних матеріалів у промислових умовах, особливо в разі відвантаження АЦФ-3 в каністрах. Смоли з додатком сечовини згідно з заводським регламентом мають індекс С, наприклад, смола АЦФ-3 С-75 чи АЦФ-3 С-65. Найбільш придатними виявились смоли, що містять 75 % основної речовини, тобто марки АЦФ-3 С-75, які залишаються рухомими за температур 90-30°С. Смола АЦФ-3 С-65 за мінусових температур замерзає, а смоли з вмістом основної речовини понад 80 % загущуються, що ускладнює їх практичне застосування.
Сечовиноформальдегідні смоли Ці смоли є продуктами поліконденсації формальдегіду з сечовиною (з карбамідом - карбамідні сечовиноформальдегідні смоли) та її похід-
404
ними (тіосечовиною, диціандіаміном). Вони тверднуть у присутності формаліну (водного розчину формальдегіду СН2 = О) під дією органічних або неорганічних кислот.
Сечовиноформальдегідні смоли є рідинами (динамічний коефіцієнт в'язкості 40-200 мПа-с), розчинними у воді. До них відносяться смоли МФ-17 (ТУ 6-05-800-76), закріплювач „М" (ТУ 6 05 800 76), а також кращі модифіковані сечовинофурфуролоформальдегідні смоли - закріплювач „К", СФФ-А, СФФ-К, СФФ, карбамон.
їх виготовляють у вигляді водного розчину, стабілізованого аміаком, або білого порошку, який складається з частинок розміром 10-80 мкм, на 90% розчинних у воді.
Як отверджувач використовуються кислоти (соляна, фосфорна, щавлева), а також хлористий амоній, суперфосфат.
Карбамідні смоли відносяться до термореактивних смол, здатних переходити з плавкого і розчинного стану в неплавкий і нерозчинний полімер. Вони добре розчиняються у воді за будь-яких пропорцій, здатні тверднути за звичайних температур і тисків, на холоді, в пористому середовищі з утворенням побічних продуктів - просторових полімерів. Динамічний коефіцієнт в'язкості становить 112 мПа-с за 20°С і 6 мПас після розбавлення водою до співвідношення 1:1. Твердіння починається за рН = 2,4-2,7.
Можна розбавити смолу більше ніж 1:2 з 20% розчином кремній-фтористоводневого магнію. Використовують розбавлені смоли густиною 1080-1130 кг/м3. Змінюючи співвідношення смоли і соляної кислоти НС1, отримують тривалість часу гелеутворення від 5 хв. до 4 год. Беруть смолу і воду у співвідношенні 1:1 (СФ-17, закріплювач „М") і додають 3-5 % соляну кислоту, а за наявності карбонатів і глин спочатку запомповують З % соляну кислоту (через взаємодію з ними може не відбутися твердіння смоли).
Щавлева кислота С2Н204 - це білий кристалічний порошок, добре розчинний у воді. Спочатку породу обробляють 2-4 % щавлевою кислотою, а відтак до смоли додають 6 % кислоту (густина 1023 кг/м3), що забезпечує тривалість часу твердіння 1-12 год.
Випробовувались карбамідні смоли для ізоляції підошовних вод у монолітних пластах. Позитивного результату в промислових умовах вони не дали. Ці смоли твердіють у кислому середовищі, дуже чутливі до розбавлення водою і важкорегульовані щодо добору рецептури; за незначного перевищення дози соляної кислоти відбувається миттєве твердіння смоли, а за зниження вмісту соляної кислоти смола взагалі не твердіє. Крім того, на контакті з поверхнею цементного каменю ці смоли не твердіють, що робить їх непридатними для відновлення герметичності цементного кільця.
405
Фурфуролова смола
Фурфуролова смола - це суміш фурфуролу із отверджувачем. Фурфурол має малу в'язкість, а звідси - високу проникальну здатність. Суміш добре тампонує карбонатні породи, в т. ч. тріщинуваті, є корозійностійкою до лужних і кислих середовищ.
Отверджувачем служать анілін, бензосульфокислота, сірчана кислота, які розчинені в ацетоні. У залежності від типу і концентрації отверджувача у співвідношенні смола-отверджувач 1:1 змінюються тривалість часу гелеутворення і в'язкість (табл. 2.116).
Таблиця 2.116-Характеристика тампонажних матеріалів на основі фурфуро-лової смоли
Концентрація отверджувача, % |
Тривалість часу гелеутворення за 20°С |
Динамічний коефіцієнт в'язкості, мПа-с |
|
Розчин бензосульфокислота в ацетоні |
|
5 |
8-12 |
1,01 |
10 |
- |
1,03 |
20 |
2,2-2,5 |
1,78 |
30 |
1,2-1,5 |
1,94 |
40 |
1,0-1,2 |
2,01 |
|
Розчин сірчаної кислоти в ацетоні |
|
15 |
1-1,2 |
1,04 |
10 |
8-12 |
0,96 |
5 |
8-12 |
0,92 |
Резорциноформальдегідна смола Резорциноформальдегідна смола ФР-12 (ТУ 758-57) використовується як реагент водоізоляції; отримується поліконденсацією резорцину з формальдегідом.
Характеристика смоли ФР-12
Стан товарного продукту Рідина
Колір Темно-коричневий
Густина, кг/м3 1170 Розчинність, у:
воді Добра
спирті Добра
нафтопродуктах Не розчиняється
Рекомендований розчинник Прісна вода
Отверджувач Формалін чи параформ або суміш
параформу з деревинною мукою
Температура замерзання, °С -27 Кінематичний коефіцієнт в'язкості,
сСт, за температури 30°С 150-300
406
Реагенти групи СНПХ-8
Реагент СНПХ-81 (ТУ 8414-182-80) - поліефіруретандіізоціанат на основі 2,4-толуілендіізоціаната і поліокситетраметиленгліколю [252]. Ефект ізоляції реагенту СНПХ-81 становить 95-98%.
Фізико-хімічна характеристика СНПХ-81
Стан товарного реагенту Рідина
Колір Бурштиново-жовтий
Реологічна характеристика В'язкотекуча рідина Динамічний коефіцієнт в'язкості
50% розчину, мПа-с До 48
Час затвердіння, год. 12 Межа міцності на стискання
затверділої речовини, МПа 1,80 Адгезія, МПа
до металу 7,4
до породи 33
Характеристика умов використання та постачання реагенту
Використовується у вигляді 50% розчину ацетону
Температура, °С 20-50
Ступінь мінералізації пластової води Не лімітується Норма витрати на 1 м товщини
продуктивного пласта, м3 0,3-0,5
Постачається в тарі ємністю, дм3 50
Гарантійний термін зберігання, роки 1
Реагент СНПХ-82 - кополімер метакрилової кислоти з діетиламо-нієвою сіллю [252].
Ефект ізоляції реагенту СНПХ-81 становить 87-95%
Фізико-хімічна характеристика СНПХ-82
Стан товарного реагенту Дрібнодисперсний порошок
Колір Білий
Час розчинення у воді, год. 0,5 Динамічний коефіцієнт в'язкості
1% водного розчину, мПа-с 3,5 Характеристика отриманої в пласті
водоізоляційної маси Волокноподібний осад
Характеристика умов постачання і використання реагенту Призначення Обмеження припливу прісних
вод у нафтові свердловини Використання у вигляді 1 % водного розчину
Реагент-осаджувач Флокулянт „Аміфлок"
Співвідношення СНПХ-83 та „Аміфлок" за об'ємом 1 : 1
407
Температура, °С 20-80 Норма витрати робочого розчину
на 1 м товщини продуктивного пласта, м3 25-30
Постачання Водостійкі крафт-мішки
Гарантійний термін зберігання, роки 2
Реагент СНПХ-83 - суміш епоксидної та фенольної смол (відходи виробництва) [252].
Фізико-хімічна характеристика СНПХ-83
Стан товарного реагенту Високов'язка рідина
Колір Темно-бурий Вміст, %:
епоксидної смоли 10-13
фенольної смоли 70-90 Динамічний коефіцієнт в'язкості в
залежності від вмісту компонентів, мПа-с 170-800 Час затвердіння в залежності від
температури та складу, год. 0,25-12 Межа міцності на стискання
затверділої речовини, МПа 20-50 Адгезія, МПа:
до металу 35-40
до породи 7-12
Характеристика умов використання реагенту Речовина-отверджувач Відходи виробництва
гексаметилендіаміну Ступінь мінералізації пластової води Не лімітується
Температура, °С 20-140
Норма витрати на 1 м товщини продуктивного пласта, м3 1-1,5
Реагент СНПХ-84 - гелеутворювальний агент на основі лігносуль-фонатів [317]. Призначений реагент для регулювання фільтраційних потоків води і нафти у привибійній зоні видобувних і нагнітальних свердловин, при розробці водонафтових зон. Використовується СНПХ-84 не залежно від мінералізації пластових вод і температури пласта.
Фізико-хімічна характеристика СНПХ-84 Стан товарного реагенту Порошок жовто-
сірого кольору Динамічний коефіцієнт в'язкості гелю
при 25°С через 6 год., мПа-с Не нижче 104
Динамічний коефіцієнт в'язкості 20%
водного розчину при 25°С, мПа-с 2-2,5
Початковий градієнт тиску зсуву гелю у водонасиченому пористому середовищі, МПа/м Не нижче 15
408
Поліаміни
Поліаміни відносяться до епоксидних смол, утворюють закупорювальний матеріал під дією отверджувачів, що містять рухомі водневі атоми. Поліаміни, зокрема поліетиленполіамін, можуть бути використані в композиції з толуілендіаміновими смолами ТДА в ацетоні. Ці смоли є високов'язкими рідинами.
До епоксидних смол відносяться також епоксиаліфатична смола ТЕГ-1 (МРТУ 6-05-1223-69) і розглянута вище алкілрезорцинова епокси-фенольна смола АРЕФС (див. ГТМ-3).