БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2006 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению и креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам буферных жидкостей.

Известны различные типы буферных жидкостей, применяемых при цементировании скважин - разделяющие, моющие, универсальные и другие, соответственно, они имеют различный состав и свойства, область применения и эффективность. Например, известна разделяющая буферная жидкость, содержащая коротковолокнистый асбест, щелочной отход производства капролактама и воду [1]. Недостатком этой буферной жидкости является низкая эффективность вытеснения бурового раствора и высокая водоотдача.

Наиболее близким к предлагаемой по технической сущности и решаемой задачи является универсальная буферная жидкость с тампонирующими свойствами, содержащая мас.ч: цемент 24,6-26,1; глинопорошок 16,5-13,5; КМЦ 0,5-0,6; кальцинированную соду 1,2-1,3 и воду 61,4-65,5 [2]. Эта буферная жидкость характеризуется способностью формировать на стенках скважины твердеющую корку с адгезионными свойствами.

Однако эта буферная жидкость недостаточно эффективна из-за низких моющих и тампонирующих свойств, недостаточно высокой прочности, адгезии и недостаточно низкой проницаемости образующейся корки.

Целью изобретения является увеличение адгезии твердеющей корки к поверхности труб и скважины за счет повышения моющей, выносной, кольматирующей способности буферной жидкости, повышения прочности, адгезии, снижения проницаемости твердеющей корки.

Поставленная цель достигается буферной жидкостью, содержащей цемент, минеральный наполнитель, полимерную добавку, щелочной реагент и воду, отличающейся тем, что она дополнительно содержит неонол, в качестве минерального наполнителя содержит алюмосиликатные микросферы, в качестве полимерной добавки сульфацелл, а в качестве щелочного реагента - триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент30-45;Триполифосфат натрия0,1-1,0;Сульфацелл0,2-0,3;Неонол0,05-0,1;Алюмосиликатные микросферы5-10;вода64,65-43,6.

Из патентной и научно-технической литературы нам не известны буферные жидкости, содержащие совокупность указанных выше компонентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат состоит в том, что входящие в состав композиции компоненты в указанных количествах в совокупности придают буферной жидкости стабильность, высокие моющие, выносные, кольматирующие и тампонирующие свойства, способность формирования на стенках труб и скважины тонкой, прочной, малопроницаемой корки с повышенной адгезией.

В процессе цементирования головная порция буферной жидкости за счет абразивности цемента и микросфер, физико-химического воздействия триполифосфата натрия и неонола эффективно вытесняет буровой раствор, удаляет глинистую фильтрационную корку. Вслед за этим на стенках скважины образуется твердеющая корка нового состава из цемента и микросфер с более высокой прочностью, адгезией, низкой проницаемостью, чем корка из цемента и глины.

Из существующего уровня техники нам не известно, что данная композиция в буферной жидкости обеспечивает указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Из научно-технической литературы известно, что алюмосиликатные микросферы имеют большое химическое сродство и прочность камня с цементом, более абразивны чем глина, поэтому коркоудаляющие свойства, прочность, адгезия корки предлагаемого состава выше, а проницаемость ниже, чем у состава по прототипу.

Буферную жидкость готовят следующим образом. Приготавливают сухую смесь в заданном количественном соотношении из тампонажного цемента (ГОСТ 1581-96), триполифосфата натрия (ГОСТ 20291-74), сульфацелла (ТУ 6-55-221-1210-91) и алюмосиликатных микросфер марки МС-400 (ТУ 5712-001-4955-8624-03). Затворяют эту смесь на водном растворе неонола (ТУ 38.507-63-171-91). Тампонажнотехнологические свойства полученных буферных жидкостей представлены в таблице.

Как видно из таблицы буферная жидкость позволяет достичь поставленной цели. Коэффициент очистки ствола предложенным составом более чем в 2 раза выше, чем у состава по прототипу. После воздействия буферной жидкости более эффективно снижается проницаемость, повышается адгезия корки и цемента к поверхности трубы.

Пример применения буферной жидкости.

В мерники цементировочного агрегата ЦА-320 набрали 3,4 м³ (52,2 мас.ч.) технической воды, растворили в этой воде 7 л неонола (0,1 мас.ч.) На полученном растворе затворили заранее приготовленную сухую смесь, содержащую 3140 кг цемента (40 мас.ч.), 39,3 кг триполифосфата натрия (0,5 мас.ч.), 19,7 кг сульфацелла (0,25 мас.ч.) и 550 кг микросфер (7 мас.ч.). Полученную буферную жидкость (см. табл., состав 2) закачали в обсадную колонну перед тампонажным раствором.

Применение предложенной буферной жидкости позволит повысить качество подготовки ствола скважины к цементированию, прочность контакта цемента с колонной и породой, качество разобщения пластов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1546613, кл. Е 21 В 33/138, 1986.

2. Булатов А.А. и др. Справочник инженера по бурению. М.: Недра, 1985, т.1, с.397.

Таблица
Тампонажно-технологические свойства буферных жидкостей№ п/пСоставП-ть, кг/м³Водоотдача, см³/30 минДНС, дПак-т очистки ствола (выносная способность)к-т проницаемости корки бур. раствора, мкм³Адгезия цементного камня с поверхностью трубы, МПаначальныйпосле обработки БЖначальныйпосле обработки БЖРазработанные составы ПЦТ - I-50 - 30%         ТПФН - 0,1%         Сульфацелл - 0,2%        1Неонол - 0,05%120060145,42,480,74*10^-60,19*10^-62,533,26 АСМ - 5%         Вода - 64,65%         ПЦТ - I-50 - 40%         ТПФН - 0,5%        2Сульфацелл - 0,25%135044310,64,130,74*10^-60,14*10^-62,532,89 Неонол - 0,05%         АСМ - 7%         Вода - 52,2%         ПЦТ - I-50 - 45%         ТПФН - 1,0%        3Сульфацелл - 0,3%143030394,24,080,74*10^-60,03*10^-62,532,74 Неонол - 0,1%         АСМ - 10%         Вода - 43,6%        Составы по прототипу ПЦТ I-50 - 26,1%         Кальцинированная сода - 1,3%        4Глинопорошок - 6,5%135012031,01,080,74*10^-60,52*10^-62,532,41 КМЦ - 0,6%         Вода - 65,5%         ПЦТ I-50 - 24,6%         Кальцинированная сода - 1,2%        5Глинопорошок - 12,3%13709052,81,160,74*10^-60,63*10^-62,532,11 КМЦ - 0,5%         Вода - 61,4%        

П 1-50 Портландцемент тампонажный

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн. Технический результат - увеличение адгезии цементного камня к поверхности стенки трубы и скважины за счет повышения моющей, выносной, кольматирующей способности буферной жидкости. Буферная жидкость содержит портландцемент тампонажный - ПЦТ 1-50, триполифосфат натрия - ТПФН, неонол, воду, алюмосиликатные микросферы - АСМ, сульфацелл при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПТЦ I-50 - 30-45, ТПФН - 0,1-1,0, сульфацелл - 0,2-0,3, неонол - 0,05-0,1, АСМ - 5-10, вода - 43,6-64,65. 1 табл.

Буферная жидкость, содержащая портландцемент тампонажный - ПТЦ 1-50, минеральный наполнитель, полимерную добавку, щелочной реагент и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит неонол, в качестве минерального наполнителя содержит алюмосиликатные микросферы - АСМ, в качестве полимерной добавки сульфацелл, а в качестве щелочного реагента триполифосфат натрия - ТПФН при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ПЦТ 1-5030-45ТПФН0,1-1,0Сульфацелл0,2-0,3Неонол0,05-0,1АСМ5-10Вода43,6-64,65