Устройство для определения фильтратоотдачи тампонажных растворов

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, и конкретно к тампонажным растворам, применяемым при креплении нефтяных и газовых скважин. Способ определения фильтратоотдачи тампонажных растворов путем заливки приготовленного раствора в сосуд с перфорированным дном, предварительно покрытым фильтрующим элементом, герметизации сосуда, создания в нем необходимого давления и замера объема выделившегося фильтрата, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего элемента используют образец искусственного песчаника проницаемостью, равной проницаемости горных пород.

2011110584

II I I III II II II I III I II II II

E21 В 33/138

СПОСОБ ФИЛЬТРАТООТДАЧИ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, и конкретно к тампо-нажным растворам, применяемым при креплении нефтяных и газовых сква-жин. /, ,

Фильтратоотдача, часто называемая водоотдача, тампонажыых раство-ров оказывает существенное влияние на процесс цементирования осадных колонн и результаты последующего освоения скважин. Поэтому данный по-казатель необходимо контролировать.

Для определения фильтратоотдачй используют приборы, в которых там-понажный раствор заливается в металлический цилиндр с перфорированным дном, которое покрывается слоем фильтровальной бумаги, через которую под различным перепадом давления из тампонажного раствора происходит отфильтровывание его жидкой фазы.

На данном принципе обосновано применение всех приборов, в частно-сти: '

- прибора ВМ-6, где фильтратоотдача определяется при перепаде давле-ния 0,1 МПа (см. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным'материалам. - 2 изд. - М.: Недра, 1987. с. 244" 246);

- установки УВЦ-2, 'позволяющей определять водоотдачу цементного раствора при температурах до 250°С и заданном 'перепаде давления (см. Да-, нюшевский B.C., Алиев P.M... Толстых И.Ф. Справочное руководство по там-гюБажным материалам. - 2 изд. Перераб. и доп. - М: Недра, 1.987. с. 247-248); , ', , ,

- фильтров-прессов, где фильтратоотдача определяется при перепадах давления 0,7 или 7,0 МПа (Международный стандарт ISO 10426-2 Цементы и

материалы для цементирования скважин. Часть 1. Испытания цементов с. 55-

63);

Основным недостатком всех приборов, использующих данный способ

определения фильтратоотдачи тампонажных растворов, является то, что про-цесс фильтрации происходит через один или несколько слоев фильтроваль-ной бумаги или через сито, тогда как в скважинных условиях фильтрация происходит через прискважинный, кольматированный слой горной породы различной толщины. Причем проницаемость прискважинного кольматиро-ванного слоя может меняться в самых широких пределах (от 1,0 мД до 100 мД). При этом толщина этого не превышает 1,5-2,0 см. (см. Шакиров Р.Г., Муфазалов Р.Ш. Особенности формирования кольматационного экрана в приствольной зоне скважин // Технология буренк-i нефтяных и газовых скважин: Сб.- Уфа, 1984. с 46-51).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение ука-занных недостатков.

Указанная задача достигается тем, что в известном способе определения фильтратоотдачи тампонажных растворов путем заливки приготовленного раствора в сосуд с перфорированным дном, предварительно покрытым фильтрующим элементом, герметизации сосуда, создания в нем необходимо-го давления и замера объема выделившегося фильтрата согласно изобрете-нию в качестве фильтрующего элемента используется образец искусственно-го песчаника проницаемостью, равной проницаемости горных пород.

Сущность изобретения заключается в следующем. В устройствах для определения фильтратоотдачи (водоотдачи) вместо бумажного фильтрующе-го элемента устанавливается искусственный песчаник с диаметром равным диаметру фильтровальной бумаги, толщиной 25-30 мм.

Способ определения фильтратоотдачи с помощью прибора ВМ-6 со-гласно изобретению представлен на фигуре. К основанию 1 с помощью резь-бы соединяется кольцо 2, в которое устанавливается искусственный песчаник 3. Затем на кольцо 2 наворачивается крышка 4 с цилиндром (на фигуре не

показан). Дальнейшее определение водоотдачи проводится согласно принятой методики (см. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Спра-вочное руководство по тампонажным материалам. - 2 изд. - М.: Недра, 1987.

с. 244-246)

Таким образом, в предлагаемом изобретении применяется новый фильт-рующий элемент, что дает основание утверждать о соответствии предлагае-мого решения критерию «новизна».

Поскольку тампонажные растворы обрабатываются полимерными мате-риалами, то свойства их фильтратов в порах пласта существенно меняются, они приобретают неньютоновские свойства, приобретая начальное сопротив-ление сдвигу и пластическую вязкость (см. Комлева С.Ф., Измухамбетов Б.С., Кондрашев О.Ф., Ногаев С.Ф. Тампонажные растворы с пониженной водоотдачей, с. 136).

В тонких порах и капиллярах неньютоновские свойства способны про-являть и фильтраты химически необработанных тампонажных растворов.

При определении фильтратоотдачи тампонажных растворов через бу-мажный фильтр указанные явления отсутствуют, что приводит к искажению реальных значений фильтратоотдачи, повышает расход химических реаген-тов, усложняет процесс цементирования.

В научно-технической литературе известно проявление аномальных свойств неньютоновских систем, например у нефтей, при движении их в тон-ких порах и капиллярах (см. Зейгман Ю.В. Реологические исследования свойств водонефтяных эмульсий (ВНЭ) Повховского месторождения Ю.В. Зейгман, О.А. Гумеров, Н.М. Чупров Применение неньютоновских систем в нефтедобыче: Тез. докл. Всес. совещ. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 1987. 40-42.). Однако из научно-технической литературы не известен учет проявления аномальных свойств жидкостей при определении филътратоотдачи дисперс-ных систем. Это свидетельствует о соответствии предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

Пример реализации способа.

Пример 1. Тампонажный раствор, приготовленный из тампонажного портландцемента ПЦТ-1-50 с водоцементным отношением (В/Ц), равным 0,5 при температуре 22°С, имел следующие свойства: плотность 1,6кг/м , расте-каемость по конусу АзНИИ 18 см, начало схватывания по игле Вика 74 мин.

Водоотдйча тампонажного раствора при ее определении через бумаж-ный фильтр с помощью прибора ВМ-6 характеризовалась следующими пока-зателями (табл.I):

Таблица 1.

Условная водоотдача, определенная по методике (см. Данющевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным

материалам. - 2 изд.- М.: Недра, 1987. с. 244-246) составила 203 см^ЗО мин.

Для определения водоотдачи по предлагаемой методике были использо-ваны искусственные песчаники двух различных проницаемостей (3,4 мкм² и 1,73*10"³ мкм²). Процесс фильтрации при этом характеризовался следующи-ми показателями (табл. 2):

Таблица 2

Условная водоотдача составила:

- при фильтрации через керн проницаемостью 3,4 мкм ²- 193 смЭ/30 мин.;

- при фильтрации через керн проницаемостью 1,73*10"³ мкм² - 22 смЭ/30

'мин.

Таким образов показано, что применение предлагаемого способа опре-деления фильтратоотдачи тампонажных растворов характеризует их фильт-рацию в проницаемые пласты более объективно, чем существующие спосо-бы.

Указанный пример реализации способа показывает на соответствие предлагаемого изобретения критерию «промышленная применимость».

Устройство для определения фильтратоотдачи тампонажных растворов, состоящее из сосуда с перфорированным дном, покрытым фильтрующим элементом, отличающееся тем, что дополнительно содержит кольцо, расположенное на перфорированным дне в сосуде, в качестве фильтрующего элемента использован образец искусственного песчаника проницаемостью, равной проницаемости горных пород.