БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2003 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин.

Известно применение буферных жидкостей на основе поверхностно-активных веществ.

Известна буферная жидкость на основе полигликольэфиров, например, в зарубежной практике на основе акропала 60 (М.О. Ашрафьян, А.И. Булатов. "Эффективность вытеснения буровых растворов и разрушения глинистых корок при цементировании скважин". - ВНИИОЭНГ, 1969, с.45-47).

Аналогом акропала в отечественной промышленности является ОП-4, ОП-7, ОП-10. Недостатком этих буферных жидкостей является невысокая моющая способность. Известно также применение в качестве буферной жидкости фосфатов натрия (М. О.Ашрафьян, А.И.Булатов. "Эффективность вытеснения буровых растворов и разрушения глинистых корок при цементировании скважин". - ВНИИОЭНГ, 1969, с.44).

Однако их воздействие на глинистую корку недостаточно эффективно по моющей способности.

Наиболее близкой к изобретению является буферная жидкость, состоящая из водорастворимых полифосфатов щелочных металлов и метафосфатов щелочных металлов и их смесей и неонола АФ 12-25 (а.с. СССР 1442639, E 21 B 33/138, 05.08.1986).

Буферная жидкость при движении в скважине, во-первых, с обеих сторон контактирует с буровым и тампонажным растворами (зоны смеси в процессе цементирования достигают 4 м³ и более), а во-вторых, в процессе движения по стволу насыщается смытыми глинистыми частицами. Среднее содержание глинистого раствора в пачке буферной жидкости составляет 5-15%, а к концу процесса цементирования до 50% и более. Следовательно, в реальных условиях буферная жидкость работает при глинонасыщении более 0,3% (в пересчете на сухую глину). Поэтому сохранение устойчивости моющего действия в условиях глинонасыщения является одним из наиболее перспективных путей совершенствования известных рецептур.

Недостатком известной буферной жидкости является недостаточная моющая способность и низкая устойчивость моющего действия в условиях глинонасыщения, а также необеспеченность полной герметичности зацементированного пространства.

Техническим результатом изобретения является повышение качества цементирования скважин за счет повышения моющей способности буферной жидкости и устойчивости моющего действия в условиях глинонасыщения и увеличения герметичности контакта цементный камень - обсадная труба.

Технический результат достигается тем, что буферная жидкость, содержащая водорастворимый полифосфат или их смесь и/или метафосфат щелочного металла, оксиэтилированный алкилфенол и воду, содержит оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования 9 - 25 и дополнительно - сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
водорастворимый полифосфат или их смесь и/или метафосфат щелочного металла - 0,05-3,0
указанный алкилфенол - 0-3,0
сульфат натрия - 0,05-3,0
вода - остальное
Причем буферная жидкость может содержать в качестве водорастворимого полифосфата пирофосфат, триполифосфат, а в качестве указанного метафосфата - гексаметафосфат.

Предлагаемая буферная жидкость содержит смесь полифосфатов, сульфата натрия и оксиэтилированного алкилфенола АФ 9-25, что способствует взаимно усиливающему действию. Синергизм обусловлен повышением силы координационных связей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для глинистых отложений регулировкой рН и др. Вследствие этого происходит более полное связывание щелочноземельных металлов, улучшается диспергирующая и пептизирующая способность раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, все это приводит к повышению эффективности буферной жидкости в условиях глинонасыщения и способствует повышению герметичности зацементированного пространства.

Эффективность буферной жидкости подтверждается экспериментальными данными, из которых видно, что предлагаемая буферная жидкость обладает более высоким моющим действием, а также более высокой устойчивостью моющего действия в условиях глинонасыщения, лучше очищает поверхность металла, обеспечивая более полную герметичность контакта цементный камень - обсадная труба, чем у прототипа.

Эксперименты по определению моющей способности, а также моющей способности в условиях глинонасыщения проводят по известной методике, заключающейся в определении относительного изменения массы пленки глинистого раствора на шероховатой поверхности после 10-минутного воздействия фиксированного потока исследуемой буферной жидкости. Эксперименты на герметичность контакта цементный камень - обсадная труба проводятся на специальном стенде и заключаются в последовательном прокачивании через сборную трубу глинистого раствора, буферной жидкости и портландцементного раствора с последующим оставлением последнего в трубе для затвердевания. После образования цементного камня определяют герметичность зацементированных секций трубы путем продавливания через них газа при градиенте давления до 8 МПа/м. Образец считается герметичным, если через 5 мин после начала продавливания газа через образец на выходе фиксируется (по объему вытесненной в капилляр жидкости) выделение не более 0,2 см³ газа.

Пример реализации изобретения (табл.1 и 2, опыт 5)
Использовали ТПФН (триполифосфат натрия) по ГОСТ 13493-86E, ГМФН (гексаметафосфат натрия) по ГОСТ 20291-80, неонол АФ 9-12 - ТУ 38.103625-87. Взвешивают 3,75 г ГМФН, 1,25 г ТПФН (всего 5 г) 1 г сульфата натрия и 5 г неонола АФ_9-12, разбавляют водой до 1 л. Перемешивают до полного растворения. На шероховатом стержне формируют пленку из бурового раствора массой 1,5 г. Затем раствор буферной жидкости заливают в лабораторную установку и в течение 10 мин обрабатывают глинистую пленку фиксированным потоком буферной жидкости. Масса оставшейся части пленки составила 0,03 г.

Моющая способность буферной жидкости составила
.

Далее в буферный раствор вводят 1,5% глины в пересчете на сухое вещество, что соответствовало 21% глинистого раствора (в 14 г модельного глинистого раствора содержится 1 г сухого вещества) и по той же методике в течение 10 мин обрабатывали глинистую пленку фиксированным потоком буферной жидкости. Масса оставшейся части пленки составила 0,48 г. Моющая способность буферной жидкости составила
Для проведения экспериментов на герметичность контакта цементный камень - обсадная труба на внутренней поверхности трубы прокачиванием модельного бурового раствора формировали глинистую пленку. Затем последовательно прокачивали буферную жидкость и портландцементный раствор с оставлением последнего в трубе для затвердевания. Через 24 часа определяют герметичность зацементированных секций трубы продавливанием через них газа при градиенте давления до 8 МПа/м. Из общего количества образцов (25) герметичными оказались 25 образца. Доля герметичных образцов составляет 100%.

Данные табл.1 и 2 подтверждают высокую эффективность буферной жидкости, а также то, что имеет место значительное повышение доли герметичных образцов.

Буферная жидкость не образует высоковязких коагуляционных паст на границе с любыми типами водных буровых и тампонажных растворов и не ускоряет сроков загустевания тампонажных растворов.

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение качества цементирования скважин за счет повышения моющей способности буферной жидкости и устойчивости моющего действия в условиях глинонасыщения и увеличение герметичности контакта цементный камень - обсадная труба. Буферная жидкость содержит, мас.%: водорастворимый полифосфат или их смесь и/или метафосфат щелочного металла 0,05-3,0, оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования 9 - 25 0-3,0, сульфат натрия 0,05-3,0, воду - остальное. Причем буферная жидкость может содержать в качестве водорастворимого полифосфата пирофосфат, триполифосфат, а в качестве указанного метафосфата - гексаметафосфат. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Буферная жидкость, содержащая водорастворимый полифосфат или их смесь и/или метафосфат щелочного металла, оксиэтилированный алкилфенол и воду, отличающаяся тем, что она содержит оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования 9 - 25 и дополнительно сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Водорастворимый полифосфат или их смесь и/или метафосфат щелочного металла - 0,05 - 3,0
Указанный алкилфенол - 0 - 3,0
Сульфат натрия - 0,05 - 3,0
Вода - Остальное
2. Буферная жидкость по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве водорастворимого полифосфата пирофосфат, триполифосфат, а в качестве указанного метафосфата - гексаметафосфат.