2.4 Гелеутворювальні тампонажні суміші

2.4.1 Загальна характеристика

Гелями називаються структури, котрі утворюються колоїдними час­тинками або молекулами полімерів у формі просторових сіток, чарунки яких заповнені рідиною, звичайно, вхідним розчинником (див. вище). У залежності від природи речовин, котрі їх утворюють, розрізняють гелі, які побудовані із жорстких частинок (або крихкі гелі), та гелі, які утворені гнучкими макромолекулами (або еластичні гелі - драглі) [168].

Еластичні гелі - це гелі на основі полімерів, які одержуються внас­лідок утворення у вхідному розчині полімеру просторової сітки за рахунок

416

„зшивання" макромолекулярних ланцюгів хімічними реагентами. Хімічні зв'язки надають системі властивостей малої рухомості, пружності та еластичності під дією зовнішнього силового поля. Такого виду гелі здатні зберігати структуру за значних деформацій та відновлювати частково або повністю свою форму після зняття навантаження. До цього класу гелей відносяться в'язко-пружні суміші типу ВПС [276,474], ВПГ [278], ГФС [578]. Еластичні гелі здатні дуже змінювати свій об'єм (у декілька разів) під час контактування з різними водними розчинами при загальному збереження структури та властивостей.

До крихких гелів відносяться суміші на основі неорганічних силікатів [330; 577], які мають конденсаційну структуру, що зумовлює достатньо високу механічну міцність (твердість) порівняно з полімерними гелями. Однак, ці гелі внаслідок своєї будови не здатні витримати істотних деформацій і необоротно руйнуються за навантажень, які перевищують їх межу міцності. Крихкі гелі мало змінюють свій об'єм у разі заміни рідинної фази або зміни мінералізації контактуючої води. У зв'язку з особливостями утворення та будови цих гелів необхідно, щоб у момент схоплювання (утворення структури) в пластових умовах суміші знахо­дились у спокої, тобто щоб процес запомповування та протискування в пласт був закінченим. Із усіх гелів найбільш міцним, що характеризується яскраво вираженими властивостями твердого тіла, є суміш АКОР на основі органічних силікатів.

Полімерні гелі протягом декількох місяців „старіють", що призводить до їх значної усадки (синерезису); найбільш стійкими в часі є гелі на основі суміші: ПАА+смола (ТС-10 тощо)+формалін. Крихкі гелі в умовах, що виключають можливість випаровування води, зберігають свою струк­туру без помітної зміни об'єму протягом декількох років.

Об'ємні зміни тампонувальних гелів істотно залежать від виду кон­тактуючих з ним рідин, інтенсивності масообміну в зоні контакту.

В умовах пористого середовища, де тіло гелю пронизане каркасом колектора, об'ємні та структурні зміни самого гелю мало впливатимуть на водоізолювальні можливості. У тріщинуватих колекторах такі зміни можуть істотно погіршити цю здатність з часом, у зв'язку з чим у багатьох випадках під час оброблення свердловини доцільною є операція додаткового цементування [168].

До найбільш використовуваних гелевих матеріалів на основі полімерів відносяться:

а) похідні акрилової кислоти - поліакриламід (ПАА); ПАА+ дисперсні додатки; ПАА+ смола ТС-10+ формалін; ПАА+ кислий гудрон (в'язко-пружна суміш - ВПС); гіпан + СаС1₂; гіпан + формалін +НС1 (гіпано-формалінова суміш - ГФС); гіпан + H₂S0₄; гіпан + ПАА + NaOH;

417

б) похідні поліметакрилової кислоти - МАК-ДЕА + СаС1₂; метас; „Комета".

Основні відомості про рекомендовані для застосування гелі, котрі допомагають обгрунтовано планувати їх використання, подано в табл. 2.119 [168], До рекомендованих гелей відносяться в'язко-пружні суміші на основі ПАА, гіпаноформалінова суміш, АКОР і нафтосірчанокислотна суміш.

Таблиця 2.119 — Основні відомості про тампонажні гелеутворювальні суміші

Гелеутворювальна суміш	Темпе­ратур­ний інтервал викори­стання, °С	Вплив підвищеної температури на структур­ну міцність гелів	Зміна об'єму гелю під час контактування з
			високомі-нералізова-ною водою хлоркальці­євого типу, р=1180 кг/м3	маломі-нералізо-ваною водою, р=1010 кг/м3	10% розчи­ном соляної кислоти	10% розчином їдкого натру
ПАА+смола (ТС-10, ГРС)+формалін	20-90	Незначний	Усадка на 10-20%	Незначна усадка на 2-5%	Велика усадка на 20-40%	Набухання на 10-15%
ПАА+хромока-лієвий галун	20-90	Дуже погіршу­ється	Усадка на 5-10%	Набухан­ня на 10-20%	Набуха­ння на 20-30%	Розчи­няється
ПАА+хромпік+ гіпосульфіт натрію	20-90	Дуже погіршу­ється	Усадка на 10-30%	Усадка на 5-15%	Розчи­няється	Розчи­няється
Гіпан+формалін+ соляна кислота	20-90	Дуже погіршу­ється	Усадка на 10-30%	Усадка на 10-15%	Усадка на 20-40%	Набухання на 30-40%
Силікат натрію +соляна кислота (або хлористий амоній)	5-100	Незначний	Незначна усадка на 2-5%	Незначна усадка	Незнач­на усадка	Розчи­няється
АКОР, АКОР-2, АКОР- 4+криста-логідрат хлорного заліза (кислоти, кислі солі) +вода (водний розчин солей)	30-120	Незначний	Усадка на 10-20%	Усадка на 10-15%	Усадка на 10-20%	Кришиться без втрати агрегатив- ної стійкості