Буферная жидкость для разделения бурового раствора на углеводородной основе и тампонажного раствора на водной основе Советский патент 1984 года по МПК E21B33/138 

1 Изобретение относится к нефтяной и газовой промьшшенности, в частности к буферным жидкостям, применяемым при креплении скважин, пробуренных буровыми растворами на углеводеродной основе, тампонажными раствора ми на водной основе. При смешении тампонаж::ых и буровы растворов часто наблюдается образова ние густых смесей, эффективная вязкость которых в десятки раз превышае вязкость исходных компонентов. Это может привести к росту продавочных давлений при цементировании, а в отдельных случаях даже к недоподъему тампонажных растворов. Особенно важным в этой связи является разделение буровых растворов на углеводородной основе от тампонажных растворов на одной основе. Известно применение в качестве буферной жидкости для предотвращения смешения бурового раствора на углеводородной основе и тампонажного раствора на водной основе (разделяющая способность), а также для удаления с поверхности горной породы и обсадных колонн адгезионных слоев бурового раствора (моющее действие) дизельного топлива flj . Недостаток дизельного топлива как маловязкой буферной жидкости состоит в том, что его плотность меньше, чем бурового раствора на углеводородной основе и тампонажного раствора и не поддается регулированию. Это приводит к образованию больших зон смешения с раствором на углеводородной основе, повышает опасность выпадения утяжелителя в зоне смешения и ухудшает полноту замещения бурового раст вора тампонажным, Наиболее близкой к изобретению является буферная жидкость для разделения бурового раствора на углеводородной основе и тампонажного раств ра на водной основе, содержащая воду дизельное топливо и эмульгатор ОП-4 - моноалкилфениловые эфиры поли этиленгликоля на основе полимердистил 0 . Недостатком буферной жидкости является высокое содержание воднойфазы, что обусловливает ее гидрофильный характер и вероятность образования зон смешения с ухудшенной реологией. Кроме того, известная буферная жидкость имеет низкую плот40ность, требует для эффективного замещения использования ее в значительных объемах, что может явиться причиной проявления пластов. Целью изобретения является улучшение моющего действия и разделяющей . способности жидкости за счет образования гидрофобной зоны смешения на границе с буровым раствором на углеводородной основе и гидрофильной зоны смешения на границе с тампонажным раствором на водной основе. Поставленная цель достигается тем, что буферная жидкость для разделения бурового раствора на углеводородной основе и тампонажного раствора на водной основе, содержащая воду, дизельное топливо и эмульгатор ОП-4 - моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята, дополнительно содержит барит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Дизельное топливо 17,0-51,0 Вода12,0-59,0 Эмульгатор ОП-4 моноалкилфениловыеэфиры- полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята 0,25-1,0 Барит8,0-70,0 Предлагаемая буферная жидкость по сравнению с известной имеет меньший расход эмульгатора, меньшее содержание водной фазы и большую плотность. Это приводит к повышению моющего действия и разделяющей способности жидкости. Пример. В 462 см (27,03 вес.%) дизельного топлива при непрерывном перемешивании вводят 4 см (0,28 вес.%) эмульгатора ОП-4, затем в полученную смесь добавляют 381 см (26,86 вес.%) воды и эмульгируют в течение 1 ч, после чего эмульсию утяжеляют баритом, вводя его в количестве 650 г (45,83 вес.%) и эмульгируют в течение 1 ч. По окончании процесса эмульгирования получают 1000 см буферной жидкости плотностью 1,42 г/см. Буферная жидкость предлагаемого состава в отличие от известной представляет собой двойственную эмульсионную систему. Характер дисперсной системы определялся путем разбавления небольшого количества ее с большим количеством воды или дизельного топлива. Если система гидрофильна, то она легко разбавляется водой, если система гидрофобна, то разбавление происходит в дизельном топливе. При наличии системы двойственно природы дисперсная система разбавляется как водой, так и дизельным топливом. Данные определения характера дисперсной системы приведены в табл.1. Предлагаемая буферная жидкость, смешиваясь при цементировании с буровым раствором на углеводородной основе, образует менее вязкую, чем исходные компоненты, систему, обладающую гидрофобным характером. Это способствует образованию лишь тонких адгезионных пленок на -поверхности породы и обсадных труб, в то время как при контакте с тампонажным раствором на водной основе образуется также маловязкая зона смешения, но уже- гидрофильного характера, что способствует отмыву о таточных гидрофобных пленок, гидро филизации поверхности и прочному сцеплению образующегося цементного камня. В табл.1 приведены результаты лабораторных исследований реологических свойств бурового, тампонажн го растворов и их смесей с буферны жидкостями, имеющими состав, представленный в табл.2. Из данных, приведенных в табл.1 видно, что буферные жидкости, состав которых находится в указанных пределах, совместимы с буровым и тампонажным растворами. Смешение данных буферных жидкостей в отноше нии 1:1 с буровым и тампонажным растворами не приводит к повышению вязкости смесей, что о их хорошей разделяющей способности. Буферная жидкость № 6 (табл.1 и 2), имеющая соотношение компоненто выходящее за указанные пределы седиментационно неустойчива, ввиду чего не удалось получить ее достоверные реологические характеристики на ротационном вискозиметре ВСН-3. Моющая способность буферных жидкостей показана в табл.3. Данные, приведенные в табл.3, показывают, что предлагаемые буферные жидкости обладают высокой моющей способностью, что обеспечит высокую прочность контакта тампонажного камня с породой и металлом обсадной колонны. Для сравнения в табл. 4-6 приведены составы, моющее действие и разделяющая способность известной буферной жидкости. Из приведенных данных видно: 1. Моющее действие известной буферной жидкости ниже, чем предлагаемой . 2.Разделяющая способность известной буферной жидкости, если ее использоват.ь креплении скважин водными тампонажными растворами, значительно ниже. Она образует с тампонажным раствором на водной основе смеси с повьш1енными реологическими характеристиками, вероятно за счет высокого содержания хлористого натрия, который работает как ускоритель сроков схватывания тампонажного раствора. 3.Реология смесей известной буфермой жидкости и ИБР также выше, чем предлагаемой. 4 Известную буферную жидкость нельзя использовать при креплении скважин, склонных к проявлению пластов, из-за ее низкой плотности. Это доказывает преимущества предлагаемой буферной жидкости при креплении скважин, пробуренных с буровыми растворами на углеводородной основе, тампонажными растворами на водной основе.

Таблица 1

БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ и ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащая воду, дизельное топливо и эмульгатор ОП-4 - моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята, отличающаяся тем, что, с целью улучшения моющего действия и разделяющей способности жидкости за счет образования гидрофобной зоны смешения на границе с буровьм раствором на углеводородной основе и гидрофильной зоны смешения на границе с тампонажным раствором на водной основе, жидкость дополнительно содержит барит при следующем соотношении компонентов, мае.%: Дизельное топливо 17,0-51,0 Вода12,0-59,0 (Л Эмульгатор ОП-4 моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята 0,25-1,0 Барит8.0-70.П

Буферная жид1420 48,4 40,332,3.28,4 кость № 1

Буферная жид1460 45,3 37,0 28,9 24,6 кость № 2

Буферная жид2000 54,7 46,0 37,7 33,2 кость № 3

Буферная жид1000 47,6 39,8 32,6 28,6 кость № 4

Буферная жид1000 44,6 36,4 28,4 24,3 кость № 5 Буферная жидкость № 6 Буровой раствор известковобитум1420 80,8 84,0 ный (ИБР) Тампонажный раст1800 24,0 17,0 вор (В:Ц 0,5) Смесь: буф.жидк. 1420 45,2 32,3 № 1 + ИБР (1:1) Смесь: буф.жидк. № 1 тампонаж, 1610 46,1 38,7 раствор (1:1) Смесь: буф.жидк. 1440 41,8 29,0 № 2 + ИБР (1:1) Смес ь: буф.жидк. № 2 + тампонаж, 1630 42,3 34,7 раствор (1:1) Смесь: буф.жидк. 1710 53,8 45,9 № 3 + ИБР (1:1) Смесь: буф.жидк. № 3 тампонаж, 1900 .54,5 46,1 раствор (1:1)

Гидрофобно-гидрофильный

Гидрофобно-гидрофильный85,6 87,3 Гидрофобный 16,0 20,0 Гидрофильньм 31,5 24,0 Гидрофобный Гидр офил ь ный 30,3 25,7 27,8 20,0 Гидрофобный Гидрофильный 27,0 23,1 37,0 33,1 Гидрофобньй Гидрофильный 38,1 33,8

Смесь: оуф.жидк.

№ 4 + ИБР (1:1) 1210 46,8 39,0 31,7 25,9

Смесь: -буф.жидк. № 4 + тампонаж. раствор (1:1)

1400 46,9 38,3 30,4 26,7

Смесь: буф.жидк.

Р 5 ИБР (1:1) . 1210 41,5 33,4 25,0 20,6

Смесь: буф.жидк. № 5 + тампонаж,

14ПО 43,8 35,727,924,2 раствор (1:1) Состав буферной жидкости, вес,%

Продолжение табл.1

Гидрофобный

Гидрофильный гидрофобный

Гидрофильный

Таблица 2

Таблица 3 Отмыта дизель14,5 24,7 ным топливом Отмыта буферной жидкостью 21,6 28,5 № 1 Отмыта буферной жид21,5 28,6 костью № 2 Отмыта буферной жидкостью 20,9 28,2 № 3 Отмыта буферной жид19,8 27,8 костью № 4 Отмыта буферной жид21,2 28,0 костью № 5

Состав известной буферной жидкости,

20,5 17,7 14,-5

Продолжение табл.3

Таблица 4 вес.%

78,5 81,0 84,0 100,7 85,2 70,071,2 150,0 98,3 84,386,5 149,3 98,6 145,1 97,2 137,5 95,9 147,2 96,6

Моющее действие известной буферной жидкости Состояние контактирующей поверхности формы

буферной жидкостью

буферной жидкостью

буферной жидкостью

Разделяющая способность известной буферной жидкости

Таблица

:i;i::i

17,6 25,6

88,3

122,2

26,0

127,1

18,3

89,7

26,3

130,6

18,8

90,7

Таблица 6 Прочность контакта с металлом на сдвиг. Па 40 Относительная прочность контакта,% Время твердения цемента, сут.