RU2756193C1 - Composition for insulating leaks in producing wells - Google Patents

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of the oil industry, namely to compositions for isolating leaks in wells of oil and gas fields, in particular, isolating small-sized leaks in the well string and leaks in threaded pipe joints, and can be used for overhaul of wells. The composition for isolating leaks in production wells contains, wt.%: colloidal silica - 26.0-41.0; nanocellulose - 0.025-0.5; gelation activator - 0.2-4.0; thickening filler - wood flour - 0.01-2.0; fresh industrial water - the rest.

EFFECT: increasing effectiveness of insulation: deep penetration of the composition into small violations of the tightness, increasing the strength of the resulting tampon.

1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к составам для изоляции негерметичностей в скважинах нефтяных и газовых месторождений, в частности изоляции небольших по размерам негерметичностей в колонне скважины и негерметичности в резьбовых соединениях труб, и может быть использовано при капитальном ремонте скважин (КРС).The invention relates to the field of the oil industry, namely to compositions for isolating leaks in wells of oil and gas fields, in particular, isolating small-sized leaks in the well string and leaks in threaded pipe joints, and can be used for overhaul of wells (workover).

Известны различные тампонажные составы для изоляции водогазопритоков в нефтяных и газовых высокотемпературных скважинах, в частности полимерные (RU 2559997, 2015), гелеобразующие составы (RU 2277573, 2006, в В.Ю. Роднова «Гелеобразующие композиции на основе щелочного золя кремниевой кислоты для ремонтно-изоляционных работ», диссертация, Москва, 2018). Недостатки указанных составов заключаются в сложности их применения, неэффективности для изоляции небольших по дебиту негерметичностей и негерметичностей резьбовых соединений труб в случае применения полимерных тампонажных составов, а также изоляции газопритоков (газоизоляции) скважинах газонефтяных месторождений, в недостаточной прочности образующихся тампонов, что приводит также к недостаточной эффективности изоляции.Various grouting compositions are known for isolating water and gas inflows in oil and gas high-temperature wells, in particular polymer (RU 2559997, 2015), gel-forming compositions (RU 2277573, 2006, in V.Yu. insulation works ", dissertation, Moscow, 2018). The disadvantages of these compositions lie in the complexity of their use, inefficiency for the isolation of leaks and leaks in pipe threaded joints in the case of using polymer grouting compounds, as well as isolation of gas inflows (gas isolation) in wells of gas and oil fields, in insufficient strength of the resulting plugs, which also leads to insufficient insulation efficiency.

Из известных составов для изоляции наиболее близким к предлагаемому является состав, содержащий, мас.%: коллоидный кремнезем с кремнеземистым модулем 25-70 – 1,0-2,5, натриевое жидкое стекло с кремнеземистым модулем 2,8-4,5 – 1,0-2,5, пресная вода – остальное, до 100, используемый в способе добычи нефти (RU 2327032, 2008).Of the known compositions for insulation, the closest to the proposed one is a composition containing, wt%: colloidal silica with a silica module 25-70 - 1.0-2.5, sodium water glass with a silica module 2.8-4.5 - 1 , 0-2.5, fresh water - the rest, up to 100, used in the method of oil production (RU 2327032, 2008).

Недостатком данного состава является низкая прочность образующегося тампона для изоляции негерметичностей в скважинах и низкая эффективность тампонажного состава для изоляции резьбовых соединений труб.The disadvantage of this composition is the low strength of the tampon formed to isolate leaks in wells and the low efficiency of the grouting composition for isolating threaded pipe connections.

Существенной проблемой при капитальном ремонте скважин (КРС) для добычи нефти и газа из месторождений является наличие небольших негерметичностей, которые обычно возникают самостоятельно и/или после проведения капитального ремонта скважин, направленного на устранение средних и крупных нарушений в стволе скважины, вследствие чего обычный капитальный ремонт скважин часто требует доизоляции нарушений. Небольшие негерметичности имеют тенденцию в короткий срок увеличиваться, что значительно ухудшает качество ремонта и снижает длительность послеремонтного периода. Сложность определения указанных негерметичностей, точного определения места их локализации дополнительно осложняет проведение своевременного капитального ремонта.A significant problem during workover of wells (workover) for oil and gas production from fields is the presence of small leaks, which usually occur independently and / or after well workovers, aimed at eliminating medium and large violations in the wellbore, as a result of which the usual workovers wells often require additional isolation of disturbances. Small leaks tend to increase in a short time, which significantly worsens the quality of the repair and reduces the duration of the post-repair period. The complexity of determining the indicated leaks, accurately determining the place of their localization additionally complicates the timely overhaul.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка состава для изоляции (доизоляции) негерметичностей в скважинах, в том числе негерметичностей резьбовых соединений труб, обладающего повышенной эффективностью. Указанная проблема решается созданием состава для изоляции негерметичностей в добывающих скважинах, содержащего коллоидный кремнезем, наноцеллюлозу, активатор поликонденсации, наполнитель-загуститель – древесную муку, пресную техническую воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical problem to be solved by the present invention is the development of a composition for isolation (additional isolation) of leaks in wells, including leaks in threaded pipe joints, with increased efficiency. This problem is solved by creating a composition for isolating leaks in production wells containing colloidal silica, nanocellulose, polycondensation activator, thickening filler - wood flour, fresh industrial water with the following ratio of components, wt%:

коллоидный кремнеземcolloidal silica 26,0-41,026.0-41.0 наноцеллюлозаnanocellulose 0,025-0,50.025-0.5 активатор гелеобразованияgel activator 0,2-4,00.2-4.0 наполнитель-загуститель – древесная мукаthickening filler - wood flour 0,01-2,00.01-2.0 пресная техническая водаfresh industrial water остальное, до 100the rest, up to 100

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении глубокого проникновения состава в малые нарушения герметичности, повышении прочности тампона.The achieved technical result consists in ensuring deep penetration of the composition into small violations of the tightness, increasing the strength of the tampon.

В качестве наполнителя-загустителя – древесной муки возможно использовать древесную муку по ГОСТ 16364-87, марки M180 и/или других марок, подходящих по степени дисперсности. Использование в составе древесной муки оказывает влияние на дисперсность, механическую прочность и скорость гелеобразования тампонажного состава. Количество наполнителя определяется вязкостью приготовляемого тампонажного состава, которая не должна превышать 200 мПа⋅с, и достижением тампонажным составом гелеобразного состояния.As a thickening filler - wood flour, it is possible to use wood flour in accordance with GOST 16364-87, grade M180 and / or other grades suitable for the degree of dispersion. The use of wood flour in the composition affects the dispersity, mechanical strength and the rate of gelation of the grouting composition. The amount of filler is determined by the viscosity of the prepared grouting composition, which should not exceed 200 mPa⋅s, and the achievement of the gel-like state by the grouting composition.

В качестве активатора гелеобразования в заявляемом составе могут быть использованы натриевые соли (и их кристаллогидраты) органических и неорганических кислот (хлорид, формиат, ацетат, сукцинат, тартрат и цитрат натрия), эфиры уксусной кислоты (бутилацетат, этилацетат), сухие органические кислоты (сульфаминовая, лимонная, янтарная и сульфосалициловая кислоты). Активатор гелеобразования кремнезема позволяет регулировать скорость образования тампона из тампонажного состава. Концентрацию активатора гелеобразования и его тип подбирают экспериментально в зависимости от целей и задач КРС, геофизических параметров скважин.As an activator of gelation in the claimed composition, sodium salts (and their crystalline hydrates) of organic and inorganic acids (chloride, formate, acetate, succinate, sodium tartrate and citrate), acetic acid esters (butyl acetate, ethyl acetate), dry organic acids (sulfamic , citric, succinic and sulfosalicylic acids). The silica gelation activator allows you to regulate the rate of formation of a tampon from the grouting composition. The concentration of the gelation activator and its type are selected experimentally depending on the goals and objectives of the workover, the geophysical parameters of the wells.

В качестве наноцеллюлозы целесообразно использовать нанофибриллярную и/или нанокристаллическую, аморфную наноцеллюлозу, в частности, полианионную наноцеллюлозу ПАЦ-В производства НПО «Полицелл». Указанная наноцеллюлоза является усилителем прочности тампонажной массы за счет высокой степени набухания в присутствии воды.As nanocellulose, it is advisable to use nanofibrillar and / or nanocrystalline, amorphous nanocellulose, in particular, polyanionic nanocellulose PAC-V produced by NPO Policell. The specified nanocellulose is an enhancer of the strength of the cement slurry due to a high degree of swelling in the presence of water.

Для приготовления состава используют также пресную техническую воду.For the preparation of the composition, fresh industrial water is also used.

Состав готовят на поверхности, непосредственно на скважине, далее закачивают в скважину, после чего продавливают дегазированной нефтью или нефтяным растворителем типа Нефрас, или дизельным топливом в количестве не менее 100% объема труб до интервала нарушения, в случае нагнетательных скважин можно продавливать состав технической пресной водой в количестве не менее 100% объема труб до интервала нарушения. В случае необходимости перед закачкой состава в стволе скважины вырезают окно, позволяющее обеспечить доступ к негерметичности цементного кольца скважины. Закачивание и продавливание состава проводят при давлении не выше чем 150 отн. % от пластового давления и/или не выше давления разрыва пласта. Затем производят выдержку скважины в покое в течение не менее 48 часов и затем пускают скважину в работу при уменьшенной депрессии, постепенно выводя ее на штатный режим работы.The composition is prepared on the surface, directly at the well, then injected into the well, after which it is pushed through with degassed oil or an oil solvent such as Nefras, or diesel fuel in an amount of at least 100% of the pipe volume before the breakdown interval; in the case of injection wells, the composition can be pushed with technical fresh water in an amount of at least 100% of the pipe volume before the violation interval. If necessary, before pumping the composition, a window is cut out in the wellbore, which allows access to the leakage of the cement ring of the well. The injection and pushing of the composition is carried out at a pressure not higher than 150 rel. % of the reservoir pressure and / or not higher than the fracture pressure. Then, the well is kept at rest for at least 48 hours and then the well is put into operation with a reduced depression, gradually bringing it to the normal operating mode.

Используют следующую методику приготовления состава.Use the following formulation preparation procedure.

В лабораторных условиях в стакан помещают необходимый объем коллоидного кремнезема, диспергированного в воде. В отдельном стакане готовят водный раствор активатора гелеобразования выбранного состава и концентрации. Стакан с коллоидным кремнеземом устанавливают на перемешивающее устройство и, при включенном перемешивании, в последний добавляют водный раствор активатора, наполнитель-загуститель – древесную муку и наноцеллюлозу, взятые в определенном соотношении. Перемешивание проводят в течение 2-3 минут. Полученную смесь помещают в емкости из стекла и герметично закрывают крышкой, после чего его выдерживают в предварительно нагретом до 25-90°С термошкафу и визуально определяют каждые 10-30 минут консистенцию состава. Момент образования геля фиксируют визуально по потере текучести композиции. Время гелеобразования композиции определяют как время от момента достижения композицией необходимой температуры до момента образования геля. Образовавшийся гель используют для измерения его прочностных свойств.Under laboratory conditions, the required volume of colloidal silica dispersed in water is placed in a beaker. An aqueous solution of a gelation activator of the selected composition and concentration is prepared in a separate glass. A glass with colloidal silica is installed on a stirring device and, with stirring on, an aqueous solution of an activator is added to the latter, a thickening filler - wood flour and nanocellulose, taken in a certain ratio. Stirring is carried out for 2-3 minutes. The resulting mixture is placed in glass containers and hermetically closed with a lid, after which it is kept in an oven preheated to 25-90 ° C and the consistency of the composition is visually determined every 10-30 minutes. The moment of gel formation is recorded visually by the loss of fluidity of the composition. The gel time of a composition is defined as the time from the moment the composition reaches the required temperature until the moment the gel forms. The resulting gel is used to measure its strength properties.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.Below are examples to illustrate the invention, but not limit it.

Пример 1Example 1

Состав для изоляции негерметичностей содержит, % мас.: коллоидный кремнезем – 26,0; полианионную наноцеллюлозу ПАЦ-В производства НПО «Полицелл» – 0,025; активатор гелеобразования (ацетат натрия) – 0,3; наполнитель-загуститель – древесную муку – 0,5, пресную техническую воду – 73,175.The composition for sealing leaks contains, wt%: colloidal silica - 26.0; polyanionic nanocellulose PAC-V produced by NPO Policell - 0.025; gelation activator (sodium acetate) - 0.3; thickening filler - wood flour - 0.5, fresh industrial water - 73.175.

Проводят оценку технологичных свойств, а именно прочностных характеристик заявленного и известного составов.An assessment of the technological properties, namely the strength characteristics of the claimed and known compositions, is carried out.

Прочность указанного состава при его выдержке в течение 10 суток, 15 суток и 30 суток составляет для известного состава 13 кПа, 14 кПа и 16 кПа, соответственно, для предложенного 22 кПа, 26 кПа, 37 кПа, соответственно.The strength of the specified composition when held for 10 days, 15 days and 30 days for the known composition is 13 kPa, 14 kPa and 16 kPa, respectively, for the proposed 22 kPa, 26 kPa, 37 kPa, respectively.

Пример 2Example 2

Состав для изоляции негерметичностей содержит, % мас.: коллоидный кремнезем – 41,0, полианионную наноцеллюлозу ПАЦ-В производства НПО «Полицелл» – 0,5, активатор поликонденсации (цитрат натрия) – 2,0, наполнитель-загуститель – древесную муку – 2,0, пресную воду – 54,5.The composition for sealing leaks contains, wt%: colloidal silica - 41.0, polyanionic nanocellulose PAC-V produced by NPO Policell - 0.5, polycondensation activator (sodium citrate) - 2.0, thickening filler - wood flour - 2.0, fresh water - 54.5.

Проводят оценку технологичных свойств, а именно прочностных характеристик заявленного и известного составов.An assessment of the technological properties, namely the strength characteristics of the claimed and known compositions, is carried out.

Прочность указанного состава при его выдержке при комнатной температуре, в течение 10 суток, 15 суток и 30 суток составляет для известного состава 13 кПа, 14 кПа и 16 кПа, соответственно, для предложенного 23 кПа, 28 кПа, 39 кПа, соответственно.The strength of the specified composition when kept at room temperature for 10 days, 15 days and 30 days is for the known composition 13 kPa, 14 kPa and 16 kPa, respectively, for the proposed 23 kPa, 28 kPa, 39 kPa, respectively.

Пример 3Example 3

Состав для изоляции негерметичностей содержит, % мас.: коллоидный кремнезем – 30,0, полианионную наноцеллюлозу ПАЦ-В производства НПО «Полицелл» – 0,2, активатор гелеобразования (хлорид натрия) – 0,2, наполнитель-загуститель – древесную муку – 0,01, пресную воду – 69,59.The composition for sealing leaks contains, wt%: colloidal silica - 30.0, polyanionic nanocellulose PAC-V produced by NPO Policell - 0.2, gelation activator (sodium chloride) - 0.2, thickening filler - wood flour - 0.01, fresh water - 69.59.

Проводят оценку технологичных свойств, а именно прочностных характеристик заявленного и известного составов.An assessment of the technological properties, namely the strength characteristics of the claimed and known compositions, is carried out.

Прочность указанного состава при его выдержке в течение 10 суток, 15 суток и 30 суток составляет для известного состава 13 кПа, 14 кПа и 16 кПа, соответственно, для предложенного 22 кПа, 27 кПа, 38 кПа, соответственно.The strength of the specified composition when held for 10 days, 15 days and 30 days for the known composition is 13 kPa, 14 kPa and 16 kPa, respectively, for the proposed 22 kPa, 27 kPa, 38 kPa, respectively.

Приведенные данные показывают, что заявляемый состав позволяет повысить прочность образующегося геля до 2 раз и выше при времени выдержки 15 и более суток, в интервале температур 25-90°С. Данный эффект позволяет увеличить успешность операций КРС.The given data show that the claimed composition allows to increase the strength of the resulting gel up to 2 times or more with a holding time of 15 days or more, in the temperature range of 25-90 ° C. This effect makes it possible to increase the success of workover operations.

Использование вышеописанной совокупности признаков заявленного технического решения приводит к обеспечению глубокого проникновения состава в малые нарушения герметичности и повышению прочности тампона.The use of the above-described combination of features of the claimed technical solution leads to the provision of deep penetration of the composition into small leaks and an increase in the strength of the tampon.

Использование описываемого состава, содержащего компоненты в иных концентрациях, входящих в заявленный интервал, приводит к аналогичным результатам. Использование компонентов в количествах, выходящих за данный интервал, не приводит к желаемым результатамThe use of the described composition containing components in other concentrations included in the stated range leads to similar results. The use of components in quantities outside this interval does not lead to the desired results

Таким образом, описываемый состав позволяет проводить эффективную изоляцию различных негерметичностей в скважинах, в том числе негерметичностей резьбовых соединений труб.Thus, the described composition allows for effective isolation of various leaks in wells, including leaks in threaded pipe connections.

Claims (2)

Состав для изоляции негерметичностей в добывающих скважинах, содержащий коллоидный кремнезем, наноцеллюлозу, активатор поликонденсации, наполнитель-загуститель – древесную муку, пресную техническую воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:Composition for sealing leaks in production wells containing colloidal silica, nanocellulose, polycondensation activator, thickening filler - wood flour, fresh industrial water with the following ratio of components, wt%: коллоидный кремнеземcolloidal silica 26,0-41,026.0-41.0 наноцеллюлозаnanocellulose 0,025-0,50.025-0.5 активатор гелеобразованияgel activator 0,2-4,00.2-4.0 наполнитель-загуститель – древесная мукаthickening filler - wood flour 0,01-2,00.01-2.0 пресная техническая водаfresh industrial water остальное до 100the rest is up to 100