close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
1
Ссылка на родственную предварительную
заявку
Эта заявка содержит притязание на приоритет предварительной заявки США S№
60/309 538 и предварительной заявки США S№
60/334 444.
Область техники, к которой относится
изобретение
Настоящее изобретение относится к реакционноспособной тампонирующей жидкости,
предназначенной для быстрого превращения в
гель, когда она подвергается высокому усилию
сдвига. Изобретение также относится к способу
тампонирования зоны подземного пласта, особенно для отверждения массивных потерь бурового раствора при бурении скважины.
Предпосылки к созданию изобретения
Потеря циркуляции бурового раствора по
причине его поглощения при бурении представляет собой основную проблему. Стоимость
скважины значительно возрастает в связи с потерей времени от простоев в работе скважины, и
также по причине связанных с этим проблем
бурения, таких как застревание в трубах, и вопросов безопасности. Наиболее общепринятой
технологией для борьбы с потерей циркуляции
бурового раствора является добавление в буровой раствор материала для борьбы с поглощением раствора (МБП). Гранулированные хлопья
и волокнистые частицы, в особенности основанные на целлюлозных материалах, используются для уплотнения трещин, пустот и пористых зон. Также обычно используются минералы,
такие как слюда. Если даже высокие концентрации материалов для борьбы с поглощением бурового раствора не могут восстановить его циркуляцию, устанавливается цементный тампон.
Цементный тампон уплотняет пустоты, но также заполняет отверстие буровой скважины, и
требуется пробуривать его перед тем, как продолжить бурение скважины. Очень часто процедуру нужно повторить несколько раз перед тем,
как создать надлежащее уплотнение.
Другие технологии включают использование реакционноспособных жидкостей. Две реакционноспособные жидкости либо смешиваются вблизи пласта, где имеет место поглощение бурового раствора, причем первая жидкость
закачивается через бурильную колонну, и вторая жидкость вытесняется вниз в кольцевое
пространство. На поверхности контакта двух
жидкостей турбулентный поток дает возможность быстрого образования эластичной твердой
массы, обычно известной, как «gunk» (смесь
бентонита, цемента и атапульгита в нефти или
дизтопливе). В другой практике используются
гели сшитых полимеров, реакция между которыми начинается на поверхности. В обоих случаях технология связана с высоким риском, поскольку небольшие изменения в составе, температуре и загрязнении жидкости могут привести
к преждевременному гелеобразованию внутри
005149
2
отверстия забоя или вокруг него, что приведет к
остановке основного процесса.
Также известно использование в качестве
жидкостей для тампонирования так называемых
реотропных жидкостей, которые загустевают,
когда подвергаются высокому усилию сдвига. В
патенте США № 4663366 описана такая поликарбоновая кислота, содержащая эмульсию воды-в-масле, в которой масляная фаза содержит
способную к гидратации набухающую в воде
гидрофильную глину, такую как бентонит, и
водная фаза содержит растворенный полиакриламид и поликарбоновую кислоту. Осаждение
этой тампонирующей жидкости имеет место в
результате разбухания бентонита, когда бентонит контактирует с водой. Каждая дисперсная
капля водной фазы покрыта полимерным материалом, так что контакт происходит только,
когда эмульсия подвергается высоким усилиям
сдвига, которые разрушают это покрытие.
Другая реотропная тампонирующая жидкость известна из патента США № 5919739
(Sunde et al.). Так же, как эмульсия в патенте
США № 4663366, жидкость основана на «свободной» инвертной эмульсии. Дисперсионная
фаза создает капсулирующую среду для сшитого полимера, и внутренняя фаза состоит из полимера высокой концентрации, в то время как
поверхностное натяжение между двумя фазами
поддерживается концентрацией липофильного
поверхностно-активного вещества.
Предпочтительная тампонирующая жидкость по патенту Sunde et al. состоит примерно
на 25% по объему из дисперсионной фазы, содержащей гидрофобную жидкость, выбранную
из минеральных масел, растительных масел,
сложных эфиров и простых эфиров, эмульгатора
на основе триглицерида, бентонита и гидроксида кальция, и примерно на 75% по объему из
дисперсной водной фазы, содержащей воду,
ксантан и, не обязательно, взвешенного материала, такого как барит. Когда этот тип жидкости подвергается значительному перепаду давления, происходит инверсия эмульсии, и сшитый полимер высвобождается в водную фазу, в
результате чего образуется гель.
Этот последний тип тампонирующей жидкости может храниться в течение нескольких
недель без реакции и прокачиваться центробежным насосом в течение нескольких часов. Образование геля происходит быстро и начинается
только, когда тампонирующая жидкость подвергается высоким усилиям сдвига, например,
путем вытеснения через буровую коронку. Однако использование этого типа тампонирующей
жидкости ограничено недостатком прочности и
усадкой с течением времени. Более того, выше
порога температуры около 90°С гель становится
менее жестким и превращается в вязкую жидкость в связи с разрывом сшивающих связей.
Следовательно, существует необходимость
в создании новой тампонирующей жидкости,
3
подходящей для эффективного уплотнения проблемной зоны и стабильной в пределах широкого диапазона температур. Также необходим
контроль в скважине для лучшего проведения
процедур, включая стратегии размещения для
того, чтобы помочь успешному выполнению
работы.
Краткое изложение сущности изобретения
Таким образом, изобретением предусмотрена тампонирующая жидкость для тампонирования зоны подземного пласта, окружающего
буровую скважину, состоящая из эмульсии, содержащей дисперсную водную фазу, включающую водную основу, и дисперсионную гидрофобную фазу, включающую графт-полимер,
производный от гидроксиэтилцеллюлозы, поверхностно-активное вещество и активатор
сшивания полимера гидроксиэтилцеллюлозы.
Предполагается, что эмульсия является
инвертной (вода-в-масле), хотя она может в
действительности быть направленной таким
образом (масло-в-воде), что в дальнейшем капельки воды будут внутри больших капель масла, т.е. инвертная эмульсия перейдет в направленную эмульсию.
Графт-полимеры, которые полезны для
осуществления изобретения, представляют собой производные эфира целлюлозы с привитыми винилфосфоновыми кислотами.
Производное эфира целлюлозы представляет собой преимущественно гидроксиалкилцеллюлозу, в которой алкил выбран из группы,
состоящей из этила и пропила. Предпочтительной гидроксиалкилцеллюлозой является 2гидроксиэтилцеллюлоза. Процесс приготовления эфиров целлюлозы, имеющих, по меньшей
мере, один фосфоросодержащий компонент известен из патента США 4413121, который упоминается здесь и включен в описание в качестве
ссылки.
Принцип осаждения тампонирующей жидкости по настоящему изобретению является в
основном тем же, что и тампонирующей жидкости по патенту США № 4633366, описанному
выше. Он представляет собой сшивание привитой гидроксиалкилцеллюлозы, которое приводит к образованию геля. Сшиваемые производные целлюлозы являются известными из существующего уровня техники полимерными загустителями, используемыми в нефтяной промышленности, в частности для контролирования поглощения бурового раствора в подземных пластах. Ссылки могут быть сделаны, например, на
патент США 5439057 и патент США 5680900.
Сшивающая связь создается между ионом металла и соответствующими группами вдоль полимерной цепи полисахаридов. Когда тампонирующую жидкость подвергают перепаду давления, большему, чем 2 МПа на малом расстоянии, предполагается, что эмульсия инвертируется или обращается из ее инвертного состояния в
более стабильное направленное состояние. Раз-
005149
4
рыв капелек эмульсии высвобождает активатор
сшивания в водную фазу, тем самым обеспечивая сшивание металлического двухвалентного
иона с производными эфира целлюлозы и образуя структуру геля.
Подробное описание предпочтительных
вариантов воплощения
Предпочтительным полимером, используемым в этом изобретении, является производное гидроксиэтилцеллюлозы, более конкретно,
графт-полимер 2-гидроксиэтилцеллюлозы с винилфосфоновой кислотой. Отношение 2-гидроксиэтилцеллюлозы к мономерам винилфосфоновой кислоты в графт-полимере находится
обычно в диапазоне от примерно 5% до примерно 20%, и, предпочтительное отношение, от
примерно 10% до примерно 12%. Диапазон
концентраций находится в пределах от 0,1 до 5
мас.%, причем в основном предпочтительным
является 2 мас.%. Повышенная концентрация
полимера обеспечивает в результате более жесткие гели.
Сшивающие вещества или примеси активаторов сшивания выбираются из групп, состоящих из соединений железа III, бора (таких
как борная кислота, соли бораты), титана IV,
циркония IV, алюминия III и сурьмы V; соединений, содержащих двухвалентные ионы кальция и магния (например, оксид магния и оксид
кальция), амины (моно, ди или триалканол, кокоамины, пентамины, алкилдиэтаноламины),
ацетаты (такие, как ацетат натрия), гидроксид
натрия, гидроксид калия, и буферы, такие как
карбонат натрия, карбонат калия и ацетат натрия; и/или других добавок, которые вырабатывают ионы гидроксила в водных растворах, таких как аммиак, соединения аммиака и соединения, производящие аммиак, например, мочевина; хелирующих веществ, таких как лактат
натрия, соли гидроксиэтиламинкарбоновой кислоты - такой, как гидроксиэтилендиаминтриуксусной кислоты (EDTA), глюконат натрия, сорбит, и глицерин.
Предпочтительные вещества для контроля
сшивания/регулирования рН представляют собой оксид магния, карбонат натрия, EDTA и
тетраборат натрия. Диапазон концентрации оксида магния находится в пределах от 0,01 до 3
мас.%, предпочтительно, от примерно 0,5 до
примерно 1,5 мас.%. Диапазон концентрации
карбоната натрия находится в пределах от 0,01
до 3 мас.%, предпочтительно, от примерно 0,1
до 1 мас.%. Диапазон концентрации EDTA находится в пределах от 0,01 до 3 мас.%, предпочтительно, от примерно 0,1 до 1 мас.%; и диапазон концентрации тетрабората натрия находится
в пределах от 0,01 до 3 мас.%, предпочтительно,
от примерно 0,1 до 1 мас.%.
Любой чистый жидкий углеводород может
быть использован для масляной фазы. Масло
может быть целесообразно выбрано из любого
исходного масла, подходящего в качестве буро-
5
вого раствора, такого как минеральные масла,
растительные масла, эфиры, масла сложных
эфиров и простых эфиров, дизельное топливо,
альфа-олефины, полиолефины, n-алканы и их
смеси. Выбранные масла должны быть аналогичными используемым буровым растворам и
соответствовать нормативам окружающей среды, которые, например, запрещают использование масел, содержащих ароматические соединения, на буровых установках для бурения в море.
Диапазон концентрации масляной фазы находится в пределах от примерно 5 до примерно 70
мас.%, и, предпочтительно, от примерно 10 до
примерно 25 мас.%.
Используемая вода предпочтительно представляет собой свежую водопроводную воду. Не
загрязненная буровая вода, такая как морская
вода или слабый соляной раствор, в котором
растворено до примерно 50% свежей воды, также может быть использована. Диапазон концентрации находится в пределах от примерно 30 до
примерно 95 мас.%, более предпочтительно, от
70 до примерно 90 мас.%.
Сшивающая связь, создаваемая между ионом металла и гидроксильными группами совпадает, если рН находится в диапазоне между
11 и 13.
Могут быть использованы традиционные
имеющиеся в продаже эмульгаторы, выбранные
на основе их совместимости со щелочной окружающей средой и температурой, при которой ее
собираются использовать. Липофильные поверхностно-активные вещества, используемые
для приготовления буровых растворов, представляющих собой эмульсию воды-в-масле, содержат высокое количество воды (больше, чем
50% по объему) и специалистам в этой области
техники известно, что они могут обеспечить
требуемую концентрацию эмульсии. Предпочтительные эмульгаторы основаны на сочетании
жирных кислот и полиамидов или на триглицериде. Время осаждения тампонирующей жидкости зависит от количества эмульгатора: добавка
небольшого количества эмульгатора дает в результате очень короткое время осаждения и
очень нестабильную эмульсию. Наоборот, высокая концентрация эмульсии дает в результате
слишком стабильную жидкость, очень большое
время осаждения и требует более высоких усилий сдвига для образования геля. Предпочтительными поверхностно-активными веществами
являются производные полиамидов при концентрации в диапазоне от примерно 0,01 до примерно 5 мас.%, и, наиболее предпочтительно, от
примерно 0,1 до примерно 3 мас.% для контроля
скорости сдвига, требуемой для инвертирования
эмульсии.
Тампонирующая жидкость в соответствии
с настоящим изобретением может, не обязательно, содержать дополнительные добавки,
такие как ускоритель осаждения, материал для
005149
6
борьбы с поглощением бурового раствора и наполнители.
Установка для тампонирования в соответствии с настоящим изобретением может быть
использована в расширенном диапазоне температур, который простирается от примерно 40°F
до примерно 325°F (от примерно 4°С до примерно 163°С).
Хотя это не является предпочтительным,
тампонирующая жидкость может также содержать традиционный материал для борьбы с поглощением бурового раствора, такой как шелуха
арахиса, волокна, карбонат кальция, слюда и
т.п. Если тампонирующая жидкость подвергается проходу через бурильную коронку, тогда материалы для борьбы с поглощением бурового
раствора должны быть тонкоизмельченными,
или сорт среды зависит от размера струи буровой коронки.
Наполнители, такие как глины, обычно используются в буровом растворе для того, чтобы
улучшить суспензию твердых частиц, чтобы
удерживать отдельные твердые частицы, такие
как закупоривающие вещества, от сепарации.
Бентонит является предпочтительным, благодаря его способности абсорбировать большие количества воды, таким образом предотвращая
разведение геля притоком воды. Бентонит дополнительно повышает прочность геля в шламе
и улучшает суспензию твердых частиц, когда
дополнительно добавляется материал для борьбы с поглощением бурового раствора.
Тампонирующая жидкость по изобретению может также быть использована в сочетании со взвешенными веществами. Взвешенные
вещества выбираются из группы, состоящей из
барита, ильменита, гематита, карбонатов марганца и кальция. Когда твердые взвешенные
добавки добавляются в масляную фазу, плотность может обычно быть отрегулирована между 0,98 г/см3 (без взвешенного вещества) и 1,68
г/см3. Когда твердые взвешенные добавки добавляются к водной фазе, может быть достигнута более высокая плотность, вплоть до примерно 2 г/см3.
Предпочтительная тампонирующая жидкость в соответствии с настоящим изобретением
содержит 15,65 мас.% дизельного топлива, 0,18
мас.% производного полиамида (эмульгатора),
1,96 мас.% производного гидроксиэтилцеллюлозы (2-гидроксиэтилцеллюлозы 89-90 мас.%,
графт-полимера винилфосфоновой кислоты 1011 мас.%, молекулярный вес 1300000), 78,27
мас.% свежей воды, и сшивающего вещества/активатора, 1,27 мас.% оксида магния, 0,51
мас.% карбоната натрия, 0,67 мас.% пентагидрата тетрабората натрия и 0,51 мас.% трехкалиевой соли EDTA.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения
способ приготовления новой тампонирующей
жидкости включает следующие стадии: раство-
7
рение эмульгатора в масле при слабом помешивании (например, около 400 об/мин) в течение
примерно 2 мин, добавление всей остальной
жидкости или твердых добавок, включающих
полимер, к исходному маслу при том же слабом
помешивании, в течение примерно того же периода времени для того, чтобы приготовить заранее приготовленную смесь, которая содержит
все компоненты эмульсии, кроме воды, и добавляют в воду, например, при помощи статического смесителя немедленно перед прокачиванием
ее вниз, так что полимер не проходит в водную
фазу и, соответственно, не гидратируется перед
распадом эмульсии. Следует отметить, что существенная миграция и гидратация полимера
достигается за период в несколько минут, например между примерно 15 и 30 мин. В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения эмульсия прокачивается
насосом не менее чем 1 мин и предпочтительно
около 30 с после смешивания, так что значительная гидратация не может произойти за такой небольшой период времени.
Предварительно приготовленная смесь
может сохраняться и остается на месте до тех
пор, пока не потребуется обеспечить предотвращение внеплановой добавки воды, чтобы
избежать значительного увеличения вязкости.
Одним аспектом настоящего изобретения
является способ размещения тампона в буровой
скважине для обработки зоны поглощения бурового раствора. По рекомендуемой практике,
после того, как будет обнаружена зона поглощения бурового раствора, необходимо обработать зону так быстро, как это возможно. Глубина самой низкой зоны поглощения бурового
раствора может быть определена путем каротажа (например, при помощи создающих изображение инструментов), или путем построения
графика зависимости глубины от потери скорости. Точное местоположение является ключом к
тому, чтобы быть уверенным, что тампонирующая гранула будет помещена ниже поверхности
поглощения бурового раствора. Гранулы преимущественно закачиваются насосом через сопла буровой коронки, при этом используются
гранулы, имеющие объем примерно 5-15 м3.
После закачивания первой гранулы, скважина
может получить возможность равновесия, и
должны быть предприняты попытки восстановить циркуляцию. Если полная циркуляция не
достигается, тогда две или три гранулы могут
потребоваться для эффективного уплотнения
зоны.
Эти и другие отличительные признаки
изобретения становятся очевидными и понятными специалистам в этой области техники из
подробного описания следующих примеров.
Лабораторная оценка и примеры
Жидкая гранула была смешана в соответствии с предпочтительным составом, который
состоял из 80 г дизельного топлива, 0,94 г про-
005149
8
изводного полиамида (эмульгатора), 10 г производного гидроксиэтилцеллюлозы (2-гидроксиэтилцеллюлозы 89-90 мас.%, графт-полимер
винилфосфоновой кислоты 10-11 мас.%, молекулярный вес 1300000), 400 г свежей воды, и
сшивающего вещества/активатора, 6,5 г оксида
магния, 2,6 г карбоната натрия, 3,4 г пентагидрата тетрабората натрия, 5 г тонкоизмельченного диоксида кремния и 2,6 г EDTA (трехкалиевой соли).
Масло помещается в сосуд и перемешивается. К перемешанной масляной фазе медленно
добавляется поверхностно-активное вещество
до тех пор, пока поверхностно-активное вещество не растворится в масле под влиянием перемешивания при 400 об/мин в течение 2 мин.
Затем добавляются (в любом порядке) твердые
добавки (оксид магния, карбонат натрия, полимер, пентагидрат тетрабората натрия, тонкоизмельченный диоксид кремния и этилендиаминтетрауксусная кислота) к исходному маслу при
перемешивании при 400 об/мин в течение дополнительных 2 мин. Эмульсия образуется путем медленной добавки воды в перемешиваемую масляную фазу и во время повышения скорости смесителя до максимума 600 об/мин для
того, чтобы получить требуемую эмульсию менее, чем за 30 с.
Процедура инвертирования эмульсии
посредством сдвига
Эмульсия инвертируется под воздействием
сдвига. Сдвиг может быть моделирован в лаборатории посредством ряда способов. В качестве
примера ниже предусмотрены три различные
способа: использование агрегата для создания
сдвига, использование модифицированного
элемента для поглощения бурового раствора по
методике АНИ и использование лопастной мешалки (промышленный смеситель Waring).
1) Использование агрегата для создания
сдвига - аналогично описанному в патенте США
5717131: Эмульсию наливают в резервуар, давление на входе устанавливают равным 7 бар
(100 psi), и сопло для создания усилия сдвига
устанавливают на 35 бар (500 psi) путем первоначального испытания с жидкостью низкой вязкости. Обращенную эмульсию собирают на выходе в пластмассовую мензурку или маленькие
пластмассовые кубы или в резиновый шланг для
последующих испытаний экструзией.
2) Использование модифицированного
элемента поглощения бурового раствора по методике АНИ: элемент для поглощения бурового
раствора при высокой температуре и высоком
давлении используется обычно для проведения
опытов по поглощению бурового раствора для
цементных шламов. Для того, чтобы иметь хороший контакт, поршень, снабженный двумя
кольцами О-образной формы, добавляется в
элемент. Поршень выталкивается на дно элемента для инвертированного поглощения бурового раствора. Эмульсия наливается в элемент
9
для поглощения бурового раствора, и прокладка
без фильтрующего сита добавляется для предотвращения утечки, и крышка фиксируется.
Эта крышка снабжена клапаном с торцом дюйма. Элемент для поглощения бурового раствора
поворачивается и располагается на своем стенде, и производится монтаж соединения для подвода давления. Прилагаемое давление составляет 35 бар (500 psi). Верхний клапан открывается,
создавая возможность протолкнуть эмульсию
через поршень. Нижний клапан открывается на
короткое время и закрывается для предотвращения выбросов, и обращенная эмульсия собирается в пластмассовую мензурку или маленькие пластмассовые кубы.
3) Использование лопастной мешалки: после приготовления эмульсии она смешивается в
течение 20 с при 7000 об/мин в лопастной мешалке. Обращенная эмульсия собирается в пластмассовую мензурку или маленькие пластмассовые кубы.
Способ испытания экструзией
Эмульсию готовят, как указано выше и
производят ее обращение в агрегате для создания сдвига. К выходу агрегата для создания
сдвига подсоединен резиновый шланг. Инвертированная («обращенная») эмульсия проходит
через шланг, заполняя его полностью. Как только обращенная эмульсия выходит из шланга,
шланг отсоединяют от агрегата для создания
сдвига и соединяют с трубопроводом давления.
Давление регулируется посредством регулятора,
что дает возможность газообразному азоту выталкивать гель. Давление, требуемое для экструзии геля, считывается цифровым манометром и
записывается. Это испытание экструзии может
быть выполнено на геле в резиновом шланге
сразу после обращения, или может быть предоставлено время на период в несколько часов перед экструзией.
Также возможно соединить резиновый
шланг с модифицированным элементом для поглощения бурового раствора по методике АНИ
для того, чтобы произвести обращение эмульсии в резиновом шланге. Испытания экструзии
затем могут быть проведены на геле.
Данные для предпочтительного состава, полученные при
температуре окружающей среды
Гели подвергались сдвигу при комнатной
температуре и размещались при температуре до
325°F. Гель затем охлаждался и визуально про-
005149
10
верялся. В другом опыте, эмульсия отбиралась
при 300°F перед сдвигом и впоследствии подвергалась сдвигу. В обоих случаях был образован жесткий гель, даже если гель, образованный
при 300°F, был в действительности более жестким.
Испытание на рабочей площадке
Испытание на рабочей площадке проводилось для оценки образования эмульсии посредством статического смесителя, который должен
подходить для применения в морских условиях.
Статический смеситель улучшает контакт между масляной фазой и водой для смешивания, для
того, чтобы создать гомогенную эмульсию. Ограничитель (штуцер) был использован для обеспечения перепада давления, требуемого для обращения эмульсии и образования геля.
Была приготовлена эмульсия без взвешенных частиц, состоящая из 320 л дизельного топлива (исходное масло), 19,2 л производного полиамида (эмульгатора), 24,09 кг активатора
сшивания, содержащего оксид магния, дигидрогенированный жирный диметиламмониевый
бентонит и этоксилированный октилфенол, 4,82
кг безводной кальцинированной соды в качестве
буфера, 48,23 кг загустителя, производного гидроксиэтилцеллюлозы
(2-гидроксиэтилцеллюлозы 89-90 мас.%, графт-полимера винилфосфоновой кислоты 10-11 мас.%, молекулярный
вес 1300000), 12,53 кг декагидрата тетрабората
натрия, 9,64 кг тетранатриевого этилендиаминтетраацетата (тетранатриевой EDTA), 24,09 кг
порошка кристаллического двуоксида кремния
и 1927 л воды.
Была также приготовлена эмульсия со
взвешенными частицами, содержащая 357,7 л
исходного масла, 14,31 л эмульгатора, 17,89 кг
активатора сшивания, 3,58 кг буфера, 35,78 кг
загустителя, 9,30 кг декагидрата тетрабората
натрия, 7,16 кг тетранатриевой EDTA, 17,89 кг
порошка кристаллического двуоксида кремния
и 1430 л воды.
Перед смешиванием масляной фазы штуцер был калиброван на воде, и все трубопроводы были испытаны под давлением. Два барреля
(317,97 л) масла были добавлены вместе с
эмульгатором в бочонок, циркулировали и перемещались в приемный резервуар для того,
чтобы удалить всю воду из трубопроводов.
Эмульгатор был сначала добавлен в масляную фазу в бочонке. Смесь могла перемешиваться в течение двух минут. Твердые добавки
были затем примешаны, и смесь имела возможность перемешиваться в течение 10 мин. Два
отдельных трубопровода были использованы
для прокачивания масляной фазы и воды. Два
трубопровода соединялись вместе, чтобы образовать один единый трубопровод, и следовательно, начать образование эмульсии. Четыре
различных конфигурации были использованы
для приготовления геля:
11
- клапаны расположены на одной оси, чтобы предотвратить проход эмульсии через статический смеситель, и трубопроводы не снабжены
никакими ограничениями;
- клапаны расположены на одной оси,
чтобы эмульсия проходила через статический
смеситель и штуцер, который создает перепад
давления, равный 250 psi перед тем, как она
достигнет выхода;
- эмульсия не проходит через статический
смеситель и проходит через штуцер;
- эмульсия проходит через статический
смеситель без установленного штуцера.
Когда масляная фаза смешивалась в бочонке, образцы собирались, и с использованием
лопастной мешалки вода примешивалась для
того, чтобы подтвердить однородность эмульсии. Испытания воспроизвели предыдущие результаты, полученные в лаборатории. В связи с
малым объемом температура в бочонке повысилась. Для обеспечения растворения полимера в
растворе со взвешенным веществом, полимер
осторожно добавляли немедленно после добавки эмульгатора. Смесь имела возможность перемешиваться в течение не более чем 10 мин, с
другими химикатами, которые добавлялись, как
это делалось ранее.
В масляной фазе успешно взвешивалась
добавка барита. После добавки воды через статический смеситель была образована гомогенная эмульсия. Масляная фаза была измерена с
использованием баланса бурового раствора под
давлением, и плотность составляла 1,69 г/см3.
В общем, результаты были такими, как
предполагалось. Добавка штуцера обеспечила
перепад давления, необходимый для обращения
эмульсии из масляной фазы в водную фазу и
производства жесткого геля при перепаде давления 250 psi. При отсутствии штуцера энергии
одного статического смесителя было недостаточно, чтобы произвести обращение эмульсии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Тампонирующая жидкость для тампонирования зоны подземного пласта, окружающего
буровую скважину, в основном состоящая из
эмульсии, содержащей дисперсную водную фазу, включающей водную основу, и дисперсионную гидрофобную фазу, включающую полимер,
состоящий из производного привитого эфира
целлюлозы, поверхностно-активного вещества и
активатора сшивания полимера.
2. Тампонирующая жидкость по п.1, в которой полимер представляет собой привитой
полимер гидроксиалкилцеллюлозы, производный от графт-полимера.
3. Тампонирующая жидкость по п.2, в которой полимер представляет собой 2-гидроксиэтилцеллюлозу с привитой винилфосфоновой кислотой.
005149
12
4. Тампонирующая жидкость по п.3, в которой отношение 2-гидроксиэтилцеллюлозы к
мономерам винилфосфоновой кислоты в графтполимере находится в диапазоне от примерно 5
до примерно 20%.
5. Тампонирующая жидкость по п.1, в которой активаторы сшивания полимера выбраны
из групп, состоящих из соединений, в которых
предусмотрены ионы железа III, бора, титана IV,
циркония IV, алюминия III и сурьмы V; соединений, содержащих двухвалентные ионы кальция и магния, аминов, ацетатов, гидроксида натрия, гидроксида калия, карбоната натрия, карбоната калия, ацетата натрия, аммиака, соединений, производящих аммиак, хелирующих
агентов, глюконата натрия, сорбита и глицерина
и их смесей.
6. Тампонирующая жидкость по п.5, в которой активатор сшивания содержит примесь,
состоящую из оксида магния, карбоната натрия,
гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты и тетрабората натрия.
7. Тампонирующая жидкость по п.1, в которой масло присутствует в концентрации от
примерно 5 до примерно 70 мас.% и вода имеется в концентрации от примерно 30 до примерно
95 мас.%.
8. Тампонирующая жидкость, содержащая
от примерно 10 до 25 мас.% дизельного топлива, от 0,1 до 3 мас.% производного полиамида,
от 0,1 до 5 мас.% 2-гидроксиэтилцеллюлозы, с
привитой винилфосфоновой кислотой, от 70 до
90 мас.% свежей воды, от 0,5 до 1,5 мас.% оксида магния и от 0,5 до 1 мас.% карбоната натрия,
от 0,1 до 1 мас.% пентагидрата тетрабората натрия и от 0,1 до 1 мас.% гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты.
9. Способ приготовления тампонирующей
жидкости, включающий стадии растворения
поверхностно-активного вещества в масле, добавления полимера, состоящего из производного привитого эфира целлюлозы, и добавки для
сшивания полимера для приготовления заранее
приготовленной смеси и смешивания этой заранее приготовленной смеси с водой.
10. Способ уплотнения зоны поглощения
бурового раствора в буровой скважине, включающий стадии подачи насосом тампонирующей жидкости, состоящей из эмульсии, содержащей дисперсную водную фазу, включающую
водную основу, и дисперсионную гидрофобную
фазу, включающую полимер, состоящий из
производного привитого эфира целлюлозы, поверхностно-активное вещество и активатор
сшивания полимера, и осуществления превращения в гель тампонирующей жидкости посредством усилия сдвига.
11. Способ по п.10, в котором усилия сдвига приложены через сопла буровой коронки.
12. Способ по п.10, в котором полимер не
имеет возможности значительно гидратировать-
13
005149
ся перед началом образования геля из тампонирующей жидкости посредством усилия сдвига.
13. Способ по п.10, в котором полимер
представляет собой привитый полимер гидро-
14
ксиалкилцеллюлозы, производный графт-полимера.
14. Способ по п.12, в котором полимер
представляет собой 2-гидроксиэтилцеллюлозу с
привитой винилфосфорной кислотой.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа