Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают устройства и способы покрытия ствола скважины. В некоторых аспектах устройства и способы включают доставку жидкой композиции, которая способна отверждаться или образовывать гель при облучении актиничным излучением с заданной длиной волны на стенке скважины с необсаженным стволом, и обеспечение актиничного излучения с заданной длиной волны для отверждения или образования геля композиции.

[0001] Способ покрытия ствола скважины, включающий доставку жидкой композиции на стенку скважины с необсаженным стволом без обсадной трубы внутри ствола скважины, причем жидкая композиция способна отверждаться или образовывать гель при воздействии актиничного излучения с заданной длиной волны от 200 до 1200 нм; и воздействие актиничным излучением с указанной заданной длиной волны на стенки скважины, за счет которого композиция отверждается или образует гель, покрывая указанную стенку.

[0002] Способ по п.1, где указанная заданная длина волны составляет от 250 до 800 нм.

[0003] Способ по п.1 или 2, где отвержденная или загущенная композиция является непроницаемой для скважинного и/или пластового флюида.

[0004] Способ по п.2 или 3, где жидкая композиция содержит преполимер и фотоинициатор.

[0005] Способ по любому из пп.1-4, где каждый преполимер выбран из необязательно замещенного С2-5алкенила и необязательно замещенного эпоксида.

[0006] Способ по п.5, где С2-5алкенил замещен одной или несколькими группами, независимо выбранными из -R, -OR и -C(=O)OR, где R является галогеном или гидроксилом, или необязательно замещенной группой, выбранной из C1-10алкила, C1-10арила и С3-20гетероциклила.

[0007] Способ по п.5, где С2-5алкенил замещен заместителем, содержащим С2-5алкенил, и эпоксид замещен заместителем, содержащим эпоксид.

[0008] Способ по любому из пп.1-7, где один или несколько компонентов жидкой композиции вводят на стенки скважины у поверхности.

[0009] Способ по п.8, где буровой раствор нагнетают в скважину у поверхности, причем компоненты жидкой композиции доставляют с помощью бурового раствора.

[0010] Скважинное устройство для покрытия скважины, где устройство включает средства для подачи композиции покрытия на стенку скважины без обсадной трубы внутри ствола скважины и источник актиничного излучения с длиной волны от 250 до 1500 нм, сконструированный для облучения композиции покрытия на стенках скважины с целью отверждения композиции покрытия на стенке скважины.

[0011] Устройство по п.10, которое дополнительно включает емкость для вмещения одного или нескольких компонентов жидкой композиции, которая способна отверждаться или образовывать гель при воздействии актиничного излучения с указанной длиной волны, где емкость имеет такую конфигурацию, что компоненты регулируемым образом высвобождаются из емкости для доставки к стенке скважины, которую необходимо покрыть.

[0012] Устройство по п.10 или 11, где устройство закреплено на бурильной колонне.

[0013] Устройство по п.10 или 11, где устройство является элементом компоновки нижней части бурильной колонны.

[0014] Устройство по п.10 или 11, где устройство является элементом стабилизатора бурильной колонны.

[0015] Устройство по п.10 или 11, где устройство закреплено на кабеле.

[0016] Устройство по любому из пп.10-15, где источник актиничного излучения включает один или несколько светоизлучающих диодов.

[0017] Устройство по любому из пп.10-16, дополнительно содержащее одну или несколько подвижных частей, выдвигающихся для облучения поверхности, которую необходимо покрыть, актиничным излучением, генерируемым указанным источником.

[0018] Устройство по п.17, где подвижные части несут источник актиничного излучения.

[0019] Устройство по п.17, где подвижные части несут светоизлучающие окончания одного или нескольких световодов, исходящих от источника актиничного излучения.

Настоящее изобретение относится к способу покрытия ствола скважин и к устройству для создания покрытия ствола скважины.

Уровень техники изобретения

В качестве основного способа бурения ствола скважины, например, для добычи нефти или газа из месторождения обычно операция бурения включает установку головки бура на буровую компоновку ("компоновка нижней части бурильной колонны") на нижний конец бурильной колонны и вращение головки бура вплотную ко дну скважины для прохождения сквозь пласт с образованием, тем самым, ствола скважины.

Буровой флюид, такой как "буровой раствор", обычно прокачивается по замкнутой системе вниз по бурильной колонне, проходит через головку бура и возвращается назад на поверхность, обычно по кольцевому участку между бурильной колонной и стенкой ствола скважины. Буровой флюид используется для нескольких целей, включая смазывание головки бура и охлаждение буровой компоновки. При этом буровой флюид также может находиться под давлением, необходимым для обеспечения достаточного гидростатического давления на стенку скважины в целях предотвращения потока жидкости в скважину из окружающей породы.

Такое относительно высокое давление может создавать нежелательные механические усилия на породу, что может приводить к повреждению ствола скважины. В частности, при углублении скважины гидростатическое давление внизу скважины может быть значительно выше, чем давление рядом с входной апертурой скважины.

В связи с этим раньше было необходимо периодически приостанавливать процесс бурения с целью обсаживания внутренней части ствола скважины для обеспечения опоры конструкции, причем обсадная колонна в пласте обычно цементируется к стенке скважины. Данные способы более подробно описаны в патентах США № 4760882, 4547298 и 4768593.

В частности, в способе, описанном в данных патентах, цементная смесь находится в затрубном пространстве между обсадной колонной и стенкой скважины и схватывается (отверждается) in situ при воздействии гамма-излучения, генерируемого, например, источником Со-60, который опущен вниз обсаженного ствола скважины на каротажном зонде.

Однако для бурения глубоких скважин или скважин в относительно неустойчивых породах (например, пласт глинистых сланцев или образование глинных минералов) процесс бурения необходимо неоднократно приостанавливать для того, чтобы ствол скважины мог быть облицован. Данный подход обладает теми недостатками, что он задерживает добычу ценной нефти и/или газа из скважины и, следовательно, имеет отрицательный экономический эффект.

В патенте Великобритании № 2363810 признаются данные недостатки и описывается способ покрытия скважины во время процесса бурения. Способ позволяет образовывать слой материала, поддерживаемый стенкой скважины, где материал выбран таким образом, чтобы модуль сдвига слоя был меньше, чем модуль сдвига породы, образующей стенку скважины. Если скважина достаточно глубока, то обсадная колонна может быть цементирована в пласте в скважине обычным способом.

В патенте Великобритании № 2420572 описывается способ образования слоя на стенке скважины при бурении через пласт глинистых сланцев и/или образования глинных минералов. Взаимодействие воды со стенкой скважины из глинистого сланца или глинных минералов может вызывать утолщение пласта глинистых сланцев и/или глинных минералов, тем самым приводя к сужению скважины и, возможно, приводя к размягчению и разрушению стенки ствола скважины. Покрытие, описанное в патенте Великобритании № 2420572, предназначено для предотвращения поглощения воды глинистым сланцем и/или глинными минералами, а не для обеспечения механической поддержки стенки скважины.

Способ, рассмотренный в патенте GB № 2420572, включает обеспечение контакта бурового флюида, который содержит привитой полимер, с глинистой или сланцевой стенкой скважины, давая привитому полимеру образовать слой на стенке. Привитой полимер является сополимером, полученным путем реакции олигомерного или полимерного субстрата по меньшей мере с одним этиленненасыщенным мономером. Реакцию образования привитого полимера, например, осуществляемую в реакционной камере, проводят в присутствии фотоинициатора типа II и за счет действия актиничного излучения. Полученный привитой полимер подходит для добавления к буровому раствору для применения, описанного выше.

Однако использование такого способа имеет свои недостатки. Степень механической поддержки привитого полимера, очевидно, будет мала. Привитой полимер является относительно беспорядочным, и поэтому, вероятно, трудно будет точно контролировать толщину или положение слоя, который он образует на стенке скважины.

Сущность изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают контролируемый способ покрытия скважины или покрытия компонентов внутри скважины, где химическая реакция может быть инициирована внутри скважины посредством актиничного излучения для создания твердого вещества или геля из подходящей жидкой композиции для покрытия поверхности.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу покрытия ствола скважины, включающему доставку жидкой композиции в скважину с необсаженным стволом (например, открытый забой), причем жидкая композиция отверждается или образует гель при воздействии актиничного излучения с заданной длиной волны; и обеспечение актиничного излучения с указанной заданной длиной волны на стенке скважины, за счет которого композиция отверждается или образует гель, покрывая указанную стенку.

Посредством обеспечения актиничного излучения для отверждения или образования геля жидкой композиции in situ в скважине непосредственно в области, где необходимо отверждение или образование геля жидкой композиции, достигается больший контроль над покрытием ствола скважины. Таким образом, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения могут быть покрыты или повторно покрыты определенные участки ствола скважины, например разломанные или растрескавшиеся участки. Преимущественно настоящее изобретение также позволяет покрывать скважины, такие как скважины с необсаженным стволом, без необходимости приостановления бурения или без необходимости завершения бурения перед покрытием ствола скважины.

Заданная длина волны актиничного излучения может составлять от 1 до 1500 нм, от 10 до 1500 нм, от 100 до 1200 нм или от 200 до 1200 нм. В некоторых аспектах актиничное излучение составляет от 250 до 800 нм. Источники актиничного излучения при данных длинах волн общедоступны и безопасны в использовании, и они не несут опасности, связанной с применением ионизирующего излучения, такого как гамма-излучение и т.п.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения покрытий компонентов внутри скважины, причем способ включает доставку жидкой композиции в ствол скважины на поверхность компонентов внутри скважины, причем жидкая композиция отверждается или образует гель при воздействии актиничного излучения с длиной волны от 250 до 800 нм; и обеспечение актиничного излучения с указанной длиной волны на указанной поверхности, за счет которого композиция отверждается или образует гель, покрывая указанную поверхность.

Следующие предпочтительные признаки применимы ко всем аспектам настоящего изобретения.

Жидкая композиция может содержать преполимер и фотоинициатор, причем преполимер и фотоинициатор принимают участие в реакции внутри скважины с образованием отвержденной или загущенной композиции при облучении достаточной дозой актиничного излучения. Отвержденная или загущенная композиция предпочтительно является непроницаемой для скважинного и/или пластового флюидов.

Жидкая композиция может быть образована внутри скважины. Более того, жидкая композиция может быть образована внутри скважины и в непосредственной близости к заданному участку стенки, которую необходимо покрыть, или к поверхности, которую необходимо покрыть.

Один или несколько компонентов жидкой композиции могут быть введены в скважину на поверхности. Если буровой раствор нагнетают в скважину на поверхности, то компоненты жидкой композиции могут быть доставлены, например, внутрь скважины с помощью бурового раствора.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к устройству для создания покрытий внутри скважины, где устройство имеет конфигурацию для работы внутри скважины и включает источник актиничного излучения с длиной волны от 250 до 800 нм.

Устройство может дополнительно включать емкость для вмещения одного или нескольких компонентов жидкой композиции, которая отверждается или образует гель при воздействии актиничного излучения с определенной длиной волны, где емкость имеет такую конфигурацию, что компоненты регулируемым образом высвобождаются из емкости для доставки к поверхности, которую необходимо покрыть, например для покрытия стенки скважины.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к устройству для создания покрытий внутри скважины, где устройство имеет конфигурацию для работы внутри скважины, причем устройство включает источник актиничного излучения с заданной длиной волны и емкость для вмещения одного или нескольких компонентов жидкой композиции, которая отверждается или образует гель при воздействии актиничного излучения с указанной определенной длиной волны, где емкость имеет такую конфигурацию, что компоненты регулируемым образом высвобождаются из емкости для доставки к поверхности, которую необходимо покрыть, например для покрытия стенки скважины.

Устройство согласно настоящему изобретению может быть закреплено на кабеле и эксплуатироваться при закреплении таким образом. Устройство согласно настоящему изобретению может быть закреплено на бурильной колонне или колтюбинге и может эксплуатироваться при закреплении таким образом. Следовательно, покрытие ствола скважины может проходить во время процесса бурения. Более того, устройство согласно настоящему изобретению может быть частью компоновки нижней части бурильной колонны. Компоновка нижней части бурильной колонны может нести источник актиничного излучения.

Устройство согласно настоящему изобретению может быть элементом стабилизатора бурильной колонны. Преимущественно стабилизатор бурильной колонны, как правило, находится в контакте с частью стенки скважины, и, таким образом, устройство согласно настоящему изобретению, которое является элементом такого стабилизатора бурильной колонны, также должно находиться вблизи стенки скважины, что позволяет покрывать ствол скважины по мере углубления бурильной колонны.

Устройство согласно настоящему изобретению может содержать одну или несколько подвижных частей, которые выдвигаются для облучения поверхности, которую необходимо покрыть, например стенку ствола скважины, актиничным излучением, генерируемым указанным источником. Подвижные части могут нести источник актиничного излучения. Подвижные части могут нести светоизлучающие окончания одного или нескольких световодов, исходящих от источника актиничного излучения.

Источник актиничного излучения может включать один или несколько светоизлучающих диодов, один или несколько лазерных диодов и/или один или несколько органических светоизлучающих диодов, таких как полимерный светоизлучающий диод.

Другие аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалисту в данной области техники. Во избежание разночтений отмечено, что все указанные в данном тексте документы включены в данное описание путем ссылки.

Краткое описание чертежей

Аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут проиллюстрированы примерами со ссылками на сопроводительные чертежи, где:

на фиг. 1 показан профиль формы, используемый для получения отвержденных или загущенных композиций для последующего испытания на разрыв;

на фиг. 2 приведены результаты испытания на разрыв на акрилатной смоле, серия A, для композиций табл. 1;

на фиг. 3 приведена кинетика отверждения для акрилатной смолы Ad, смешанной с глиной, для композиции в табл. 1;

на фиг. 4 показаны результаты испытания на разрыв на акрилатной смоле Ba с добавленной глиной для композиции в табл. 1;

на фиг. 5 показаны результаты испытания на разрыв на смолах дивинилового эфира для композиции в табл. 2;

на фиг. 6 показаны результаты испытания на разрыв на винилоксибутилбензоатных смолах с соотношением А:B 2:1;

на фиг. 7A и 7B показано устройство согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Отверждение под действием излучения является методом, в котором используется электромагнитное (ЭМ) или актиничное излучение, вызывающее физические изменения в материалах. Процесс отверждения может включать один или несколько процессов полимеризации, образования поперечных связей, привитой сополимеризации и, в некоторых случаях, деполимеризации.

Часто используемые источники электромагнитного излучения для отверждения включают электронный луч (ЭЛ), ультрафиолетовое излучение (УФ) и гамма-излучение. Однако область применения недавно была расширена, включая использование дальнего ультрафиолетового излучения ( <200 нм), видимого света, ближнего инфракрасного излучения и микроволн.

Электромагнитное излучение может быть использовано для получения радикалов, карбокатионов и оснований, для инициирования реакций циклоприсоединения и в случае микроволнового излучения может вызывать термические реакции.

В настоящем изобретении актиничное излучение, предпочтительно электромагнитное актиничное излучение, используют для образования геля или отверждения жидкой композиции, которая отверждается или образует гель при воздействии актиничного излучения.

Примерами традиционных растворимых в воде химических соединений, которые полимеризуются посредством фотоинициации и, следовательно, подходят для осуществления настоящего изобретения, являются акрилатные и метакрилатные мономеры, такие как

бисфенол A этоксилатдиакрилат;

этиленгликольдиакрилат (с различной молекулярной массой);

гександиолдиакрилат;

триметилолпропантриакрилат.

Примерами растворимых в воде и жирорастворимых химических веществ, которые полимеризуются посредством фотоинициации и, следовательно, подходят для осуществления настоящего изобретения, являются виниловые эфиры, такие как

Vectomers ™: винилоксибутилбензоат и бис- и трис-модификации;

уретановые дивиниловые эфиры;

этиленгликольдивиниловые эфиры (с различной молекулярной массой).

Только в качестве примера, другими примерами подходящих химических соединений являются функционализированные винилом полимеры и олигомеры, такие как полибутандиены или полиизопрены, блок-сополимеры, такие как стирол-бутадин, стирол-бутадиен-стирол и стирол-изопрен-стирол, например, производства Kraton Polymer LLC. Они в основном растворяются в неводных растворах и будут особенно пригодны для применения с буровыми флюидами на нефтяной основе.

Таким образом, преполимер может быть необязательно замещенным алкенилом, предпочтительно необязательно замещенным C _2-5 алкенилом, наиболее предпочтительно необязательно замещенным C _2-3 алкенилом. Алкенил может быть замещен одной или несколькими группами, независимо выбранными из C _1-10 алкила, C _1-10 арила, C _3-20 гетероциклила, C _1-10 алкокси, галогена, гидроксила и сложного эфира. При необходимости, каждый из заместителей также может быть независимо замещен. Алкенил может быть замещен одной или несколькими группами, независимо выбранными из -R, -OR и -C(=O)OR, где R является галогеном или гидроксилом, или необязательно замещенной группой, выбранной из C _1-10 алкила, C _1-10 арила и С _3-20 гетероциклила. Дополнительные заместители могут быть выбраны из C _1-10 алкила, C _1-10 арила и С _3-20 гетероциклила, C _1-10 алкокси, гидроксила, галогена и сложного эфира.

Необязательно замещенный C _2-5 алкенил может быть необязательно замещен С _2-5 алк-1-енилом (также называемым С _2-5 -1-алкенилом). Предпочтительно С _2-5 алк-1-енил включает винильную функциональную группу.

Преполимер может содержать один или несколько полиалкокси (или полиэфирных) фрагментов. Предпочтительно фрагмент полиалкокси представляет собой полиэтиленгликоль.

Молекулярная масса преполимера предпочтительно составляет не более 700, не более 600 или не более 350.

Преполимер может быть выбран из акрилатного преполимера, дивинилэфирного преполимера, алкенильного преполимера, стирольного преполимера и винилоксиалкильного преполимера.

В предпочтительном варианте осуществления алкенильный заместитель, включая заместитель алкенильного заместителя, содержит одну или несколько алкенильных групп. Соединение может быть названо бис-алкенильным преполимером, где две алкенильные группы присутствуют в преполимере, или трис-алкенильным преполимером, где три алкенильные группы присутствуют в преполимере.

Преполимер может быть симметричным.

В другом варианте осуществления преполимер является необязательно замещенным эпоксидом (оксираном). Предпочтительно необязательно замещенный эпоксид является необязательно замещенным глицидиловым эфиром. Предпочтительно глицидиловый эфир замещен необязательно замещенным C _1-10 алкилом, C _1-10 арилом или С _3-20 гетероциклилилом. Необязательные заместители могут быть выбраны из гидроксила, алкокси, гетероциклила и арила.

Предпочтительно композиция содержит два или более преполимеров. Каждый преполимер может быть независимо выбран из описанных выше виниловых преполимеров и эпоксидных преполимеров. Предпочтительные композиции содержат по меньшей мере один виниловый преполимер. Предпочтительные композиции включают один или два преполимера.

Каждый преполимер может быть независимо выбран из группы преполимеров, перечисленных выше.

В случае если полимер получен из двух или более преполимеров, то полимер может быть полимером с регулярным чередованием звеньев, блок-сополимером или полимером со случайным чередованием звеньев.

Полимер может быть линейным или разветвленным.

Композиция может включать фотоинициатор. Фотоинициатор является соединением, которое способно преобразовывать поглощенный свет, видимый или ультрафиолетовый свет, предпочтительно свет в диапазоне от примерно 250 до примерно 800 нм, в химическую энергию в виде реакционноспособных инициирующих частиц. Инициирующие частицы могут быть катионами или свободными радикалами. Следовательно, фотоинициатор может быть отнесен к катионному фотоинициатору или свободнорадикальному фотоинициатору соответственно.

Радикальный фотоинициатор может быть инициатором типа I (инициатор разрыва связи) или типа II (инициатор отщепления протона и донора электрона). При облучении инициатор типа I подвергается внутримолекулярному разрыву связи ( α-разрыв), в результате чего образуется свободный радикал. Инициатор типа II вступает в бимолекулярную реакцию, где фотоинициатор в триплетном возбужденном состоянии взаимодействует с любой второй молекулой, которой может быть другая молекула инициатора, с образованием свободного радикала. Обычно вторая молекула является донором водорода. Если вторая молекула не является другой молекулой инициатора, то он может быть назван соинициатором. Соинициатором может быть амин, спирт или эфир. Предпочтительно соинициатором является амин, более предпочтительно третичный амин. Если вторая молекула является другой молекулой инициатора, то инициатор может содержать аминную, спиртовую или эфирную функциональную группу.

Предпочтительно катионный инициатор является фотокислотным генератором.

Подходящие фотоинициаторы для применения при осуществлении настоящего изобретения включают (а) свободнорадикальный тип и (b) катионный тип фотоинициации.

(a) Свободнорадикальный тип.

В качестве фотоинициаторов типа I с разрывом связи могут быть использованы бензоиновые эфиры, диалкоксиацетофеноны, производные фосфиноксида, аминокетоны, например 2-диметил, 2-гидроксиацетофенон, бис-(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид.

Если предпочтительным является тип II отщепления водорода или переноса электрона (фотоинициатор и синергист), то обычно могут быть использованы ароматические кетоны, например камфорхинон, тиоксантон, антрахинон, 1-фенил-1,2-пропандион, совместно с донорами Н, такими как спирты, или донорами электронов, такими как амины.

(b) Катионный тип фотоинициатора.

Фотокислотные генераторы обычно представляют собой диазониевые или ониевые соли, например, может быть использован гексафторфосфат диарилиодония или триарилсульфония.

Лабораторные эксперименты были поставлены с целью демонстрации эффективности настоящего изобретения, в экспериментах использовали стандартную УФ-лампу 6 Вт и камеру для наблюдения/отверждения производства UVproducts, приобретенную у Fisher Scientic UK. Лампа имела двойную длину волны, излучая УФА (254 нм) или УФС (365 нм).

Жидкую смолу помещали в I-образной пластиковой форме 1 в вулканизационную камеру и подвергали ультрафиолетовому облучению в течение нескольких минут. Типичное время отверждения составляло от 2 до 10 мин. Профиль формы 1 показан на фиг. 1.

Отлитые образцы смолы толщиной примерно 1 мм исследовали на прочность при растяжении, используя ТХАТ анализатор текстуры (Stable Microsystems Inc.) в режиме расширения. Со стороны места для зажима образца приклеивали крупнозернистую наждачную бумагу с целью предотвращения скольжения гладких смол.

Кинетику отверждения отслеживали с использованием спектрометра Nicolet FTIR (ИК с Фурье-преобразованием) с ZnSe ATR пластинами (нарушенного полного отражения). Ультрафиолетовую лампу помещали во входное отверстие спектрометра и пластины облучали в ходе регистрации спектра.

Проводили регистрацию изменения высоты пиков 1634 или 1610 см ^-1 , являющихся валентными колебаниями C=C акрилатной группы и группы винилового эфира соответственно. При прохождении реакции полимеризации связи C=C исчезали и высота пика снижалась.

Пример 1. Смолы акрилатного типа.

В данном примере жидкая композиция включает компоненты A, B, C и D:

A: бисфенол A этоксилатдиакрилат (BAED);

B: триметилолпропантриакрилат (ТРТ);

C:

i) поли(этиленгликоль)диакрилат (PEGD), молекулярная масса 260,

ii) поли (этиленгликоль)диакрилат (PEGD), молекулярная масса 700,

iii) поли(этиленгликоль)диакрилат (PEGD), молекулярная масса 575,

iv) 1,6-гександиолдиакрилат (HDD),

v) поли(этиленгликоль)диметакрилат (PEGDM), молекулярная масса 330;

D: может быть фотоинициатором ~10 капель 2-гидрокси-2-метилпропиофенона.

Таблица 1

Композиции на основе акрилатных смол

Данные композиции дают жесткие, твердые, весьма ломкие смолы. На фиг. 2 изображены данные испытания на разрыв для ряда Aa:Ae.

При необходимости, смолы могут быть укреплены наполнителями, такими как глина, в качестве которой было использовано два примера: глина 1, Bentone 42, органофильная глина производства Elementis Specialities Inc., и глина 2, Bentopharm, природный монтмориллонит производства Wilfred Smith Ltd. Глины добавляют к основным смолам в количестве 1, 5, 10 или 20% и прокатывают в течение ночи для обеспечения дисперсности.

На фиг. 3 показано влияние двух глин на кинетику фотополимеризации акрилатной смеси Ad. Наблюдали небольшие изменения в кинетике или не наблюдали никаких изменений. На фиг. 4 показано влияние концентрации глины 1 на прочность на разрыв смолы смеси Ba. У смолы увеличивается разрушающая нагрузка, однако высокие концентрации резко снижают значение разрушающей деформации.

Пример 2. Смолы на основе дивинилового эфира.

В данном примере композиции включают компонент A, компонент B (см. табл. 2) и фотоинициатор C.

A: TEGDVE: три(этиленгликоля) дивиниловый эфир 98%;

B:

a - DEGDGE: ди(этиленгликоля) диглицидиловый эфир,

b - GDGE: глицерина диглицидиловый эфир,

c - NGDGE: неопентилгликоля диглицидиловый эфир,

d - PPGDGE: полипропиленгликоля диглицидиловый эфир,

e - BDGE: 1,4-бутандиола диглицидиловый эфир;

C: фотоинициатор: гексафторфосфатные соли триарилсульфония, 50% смесь в пропиленкарбонате (5-10 капель).

Таблица 2

Композиции смол на основе дивинилового эфира

Данные композиции дают смолы, мягкость и эластичность которых изменяется в весьма широких пределах. Смола В1 является слишком мягкой для исследования прочности на разрыв. На фиг. 5 показаны результаты испытания на разрыв образцов других композиций, причем некоторые дублированы (B2, B3).

Пример 3. Смолы на основе винилоксибутилбензоата.

В данном примере композиции включают фотоинициатор C, компонент A и один из компонентов, перечисленных в B.

A:. 4-винилоксибутилбензоат,

B: ди- или тривиниловый эфир, такой как:

a - бис-[4-(винилокси)бутил]сукцинат,

b - бис-[4-(винилокси)бутил]изофталат,

c - трис-[4-(винилокси)бутил]тримеллитат.

C: фотоинициатор: гексафторфосфатные соли триарилсульфония, 50% смесь в пропиленкарбонате (5-10 капель).

Концентрации компонентов A и B варьировались в соотношениях 2:1, 5:1, 10:1. Были получены мягкие, более эластичные гели, отверждающиеся быстрее, чем смолы акрилатного типа. На фиг. 6 выделены данные исследований для соотношений 2:1.

Другие примеры.

Другие примеры включают блок-сополимеры стирол-полибутадиен-стирол, диспергированные в ксилоле примерно при 4 г/л, где реакцию инициируют 2-гидрокси-2-метилпропиофеноном или гексафторфосфатными солями триарилсульфония (50% в пропиленкарбонате). В обоих случаях за 24 ч получали отвержденный клейкий гель.

Подача в скважину.

Для осуществления настоящего изобретения один или несколько компонентов жидкой композиции могут быть доставлены в скважину в соответствии с различными способами, указанными ниже.

Один или несколько компонентов жидкой композиции могут быть доставлены пассивно как часть бурового флюида в виде растворимых (сольватированных) компонентов (либо воды, либо нефти) для образования сшитого геля, поскольку они проникают в пласт или образуют часть отфильтрованного осадка.

Один или несколько компонентов жидкой композиции могут быть доставлены в виде инкапсулированных химических соединений для пассивного захвата в отфильтрованном осадке, например нерастворимые в буровом флюиде эмульгированные полимеры, смолы и/или полимеры (водном или нефтяном).

Необязательно, они могут быть сконцентрированы при обработке поверхности посредством некоторого активного устройства. Например, частицы смолы, наполненные магнитными частицами, могут быть собраны из циркулирующей жидкости при помощи электромагнита.

Несмотря на то что может быть использован электрофорез или диэлектрофорез, считается, что данные способы являются слишком медленными для использования в промышленных скважинах.

На фиг. 7A показано устройство 10, которое имеет конфигурацию для работы внутри скважины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 имеет конфигурацию, подходящую для осуществления настоящего изобретения.

Приведенное на фиг. 7B устройство 10 присоединяется, например, резьбовой частью 12 к бурильной колонне, компоновке нижней части бурильной колонны (BHA) или стальному тросу, как правило, за счет корпуса 100 на фиг. 7A.

Устройство 10 может быть присоединено к нагнетательному трубопроводу для подачи одного или нескольких компонентов жидкой композиции во внутрискважинное устройство, например, снаружи скважины. Нагнетательный трубопровод может включать некоторое число патрубков для подачи соответствующих компонентов жидкой композиции.

Устройство 10 может иметь встроенную емкость для вмещения одного или нескольких компонентов жидкой композиции для доставки в скважину, например к стенке скважины. Емкость может быть связана каналом для движения флюида с нагнетательным трубопроводом или емкость может быть автономной. Соответствующие компоненты жидкой композиции или сама по себе жидкая композиция в емкости могут быть сконцентрированы с целью снижения объема, требуемого для емкости.

Емкость может быть приспособлена для пополнения посредством спуска разрушаемых шариков с жидкой композицией в скважину (или спуска трубопровода, который связан с устройством), которые будут собраны устройством или будут собраны другой системой и доставлены в емкость.

Емкость может быть многокамерным колтюбингом (CT) с одной или несколькими камерами, соответственно заполненными компонентами жидкой композиции (однако одна или несколько камер, каждая, могут быть заполнены смесью одного или нескольких компонентов жидкой композиции).

Устройство 10 может включать магистральный нагнетательный трубопровод, который предназначен для циркуляции бурового раствора. Для доставки жидкой композиции к поверхности, которую необходимо покрыть, устройство может быть обеспечено перепускным клапаном или некоторое другое системой.

Скважинное устройство для отверждения.

Устройство согласно настоящему изобретению может включать один или несколько инжекторов 14 для направления жидкой композиции (или одного или нескольких ее компонентов) на поверхность, которую необходимо покрыть. Некоторое число инжекторов 14 может быть связано каналами для движения флюида с соответствующими камерами (или подающими трубопроводами), тем самым позволяя двум или более компонентам жидкой композиции смешиваться вместе в скважине после подачи устройством.

Каждый инжектор 14 может быть связан каналами для движения флюида с емкостью (или трубопроводом) таким образом, чтобы компоненты жидкой композиции смешивались в емкости (или в промежуточной камере, расположенной выше по направлению потока каждого инжектора, но ниже емкости) перед подачей в скважину.

Устройство 10 включает источник актиничного излучения, который предпочтительно содержит эмиттер 16 и генератор излучения. Генератор может включать светоиспускающий диод (LED). Генератор предпочтительно испускает актиничное излучение с длиной волны от 250 до 800 нм.

Инициирование реакции.

Актиничное излучение для инициирования реакции предпочтительно доставляется при интенсивности 0,1-1 мВт/см ² .

Не ожидается, что в условиях скважины будут использоваться такие источники света, как галогеновые или ртутные лампы, которые являются хрупкими. Однако может быть пригодна система, включающая световоды, такие как оптоволоконные световоды, которые могут доставить к устройству актиничное излучение от таких источников света, которые находятся в безопасных условиях.

Также доступны микроволновые и эксимерные лампы, способные давать высокоинтенсивное излучение, и источники, включающие такие генераторы и подходящие волноводы, также являются подходящими.

Источники мощного лазерного излучения являются доступными, однако они громоздки, тогда как компактные лазеры являются относительно маломощными (мВт). Следовательно, предпочтительным является применение УФ и/или синих/белых светоиспускающих диодов, которые сейчас становятся широкодоступными и находят промышленное применение в других областях. Светоиспускающие диоды являются предпочтительным вариантом для осуществления настоящего изобретения.

Источник света может быть защищен от условий скважины соответствующим окном, например сапфировым или алмазным.

Для минимизации ослабления за счет длины пробега между эмиттером 16 и поверхностью, которую необходимо покрыть, эмиттер 16 может быть включен в раздвижную подвижную часть 18, которая может быть приспособлена для выдвижения до контакта с поверхностью, которую необходимо покрыть.

Подходящая выдвижная система уже существует в виде устройства механического привода Schlumberger, хотя для настоящего изобретения управления устройством не требуется, и считается, что сила контакта должна быть значительно ниже.

Часть устройства, которая включает эмиттер 16, может быть подвижной частью по отношению к основному корпусу устройства. Подвижная часть 18 выдвигается для облучения поверхности, которую необходимо покрыть, актиничным излучением, производимым генератором излучения. Кроме того, для передачи света от защищенного источника к окнам подвижной части 18 могут быть использованы волноводы и оптические волокна.

Подвижная часть 18 может также включать один или несколько инжекторов 14. Следовательно, подвижная часть 18 предпочтительно выдвигается как для локальной доставки жидкой композиции к поверхности, которую необходимо покрыть, так и для локального облучения жидкой композиции на поверхности, которую необходимо покрыть.

Каждый инжектор 14 или каждый эмиттер 16 могут быть установлены на соответствующих подвижных частях 18.

Компоненты жидкой композиции могут быть смешаны вне скважины и после этого закачаны в скважину, например, для образования смоляной пробки и закачивания в пласт для тампонирования или покрытия, в то время как инициирование реакции отверждения осуществляется в скважине под действием фотоинициатора.

Компоненты системы, отверждающейся под действием излучения, могут быть доставлены в виде эмульсии (или гетерогенной эмульсии) и непосредственно смешаны в головке бура.

Другой способ доставки жидкой композиции может включать доставку компонентов жидкой композиции за счет главного потока флюида, например бурового раствора, тогда как инициатор находится в емкости в устройстве (или доставляется в устройство через вышеуказанный трубопровод) для доставки в скважину посредством устройства.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, указанные выше, при данном раскрытии специалисту в данной области техники будут очевидны эквивалентные модификации и варианты. Таким образом, изложенные выше примерные варианты осуществления изобретения следует рассматривать как иллюстративные и неограничивающие. Различные изменения описанных вариантов осуществления изобретения могут быть сделаны без отклонения от объема изобретения.