Буферная жидкость,разделяющая буровой и цементный растворы Советский патент 1985 года по МПК E21B33/138 

сд сд к1

ю

О9

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к осуществлению процесса тампонажа обсадных колонн и установке цементных мостов.

Известен состав утяжеленной буферной жидкости, включающий сернокислый алюминий, серную кислоту, жидкое стекло, карбоксиметнлцеллюлозу, окзил, утяжелитель, воду fl.

Недостатками указанной буферной жидкости являются многокрмпонентность, токсичность серной кислоты и возможность приготовления ее только на пресной воде.

Наиболее близкой к изобретению является термостойкая буферная жидкость для разделения бурового и цементного растворов, содержащая порошкообразный материал БП-100, в который входят агримус, кальцинированная сода и КМЦ, а также утяжелитель, воду, хромпик и сульфитспиртовую барду 2 1

Недостатками данной жидкости являются невозможность использования для ее приготовления минерали зованной воды, а также загустевание контактных зон при высоких давлениях

и температурах.

I

Лель изобретения - снижение загустевания контактных зон при высоких температурах (до 393 К) и давлениях (до 100 МПа) при одновременном обеспечении возможности приготовления буферной жидкости на воде любой степени минерализации.

Поставленная цель достигается тем, что буферная жидкость, разделякщая буровой и цементный растворы, содержащая бихромат натрия или калия, лигносульфонатный реагент,щелочной реагент, утяжелитель и воду, в качестве лигносульфонатного реагента содержит конденсированную сульфитспиртовую барду марки КССБ-2, а в качестве щелочного реагента - каустическую соду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бихромат натрия

или калия1,35 - 3,40

Конденсированная

сульфит-спиртовая

барда марки КССБ-2 7,70 - 12,30

Каустическая сода 0,65 - 1,00

Утяжелитель 35,00 - 56,00

Вода .Остальное

Буферная жидкость готовится на воде как пресной, так и различной степени минерализации. КССБ-2 обладает по сравнению с ССБ способностью снижать водоотдачу при более высоком содержании хлористого натрия (приближающемся к насьпцению), а также в присутствии небольших количеств (до 2-3%) хлористого кальция. Бихромат натрия или калия окисляет КССБ-2 увеличивает ее относительную молекулярную массу, входит в состав молекулы реагента. В результате такого воздействия на КССБ-2 повышается термостойкость и возрастает солестойкость буферной жидкости. Для регулирования плотности используется барит. Добавлением каустической соды регулируется рН среды раствора В результате такого сочетания компонентов буферную жидкость можно успешно применять при цементировании нефтяных и газовых скважин и установке цементных мостов.

Пример. К 750,4 л технической воды при непрерывном перемешивании в течение 10 мин добавляют 49 кг бихромата натрия, затем вводят

207,2 кг КССБ-2 и перемешивают 30 мин, вводят 15,4 кг каустической соды и перемешивают 10 мин, вводят 378 кг барита и перемешивают 10 мин

В зависимости от степени минерализации воды время перемешивания воды с хромпиком 10-15 мин, а время перемешивания с КССБ-2 - 30-45 мин до получения показателя условной вязкости жидкости по СПВ-5, равного 25-30 с. Перемешивание со щелочью длится 10-15 мин до получения рН 9,2-11,8.

В табл. 1 приведены конкретные примеры составов буферной жидкости, приготовленных на воде различной степени минерализации.

В табл. 2 приводятся результаты лабораторных исследований буферной жидкости с использованием воды различной степени минерализации. Из прведенных данных видно, что для приготовления буферной жидкости можно использовать как пресную воду, так и воду различной степени минерализации. Буферная жидкость-прототип не может быть приготовлена на соленой воде.

Плотностные свойства буферной жидкости легко регулируются введением утяжелителя в широком диапазоне 1,04-2,22 кг/м (табл. 2). Буферная жидкость различной плотности облада ет низкой водоотдачей (1,0-2,5см за 30 мин) и седиментационно устой чива (0,04 - 0,1 г/см). В табл. 3 приводятся результаты лабораторных исследований влияния буферной жидкости на консистенцию различных типов тампонажных растворов, приготовленных из ОГЦ, портлан цемента, УЦГ-2 при температуре и давлении на КЦ-3 (тампонажный раствор и буферную жидкость готовят на морской воде). Из данных, приведенных в табл. 3 видно, что разработан ный состав буферной жидкости совмес тим с различными тампонажными растворами и не сокращает времени загус тевания, в то время как буферная жи кость-прототип не совместима с цеме ным раствором при 363-393 К. В табл. 4, 5 приводятся результа ты лабораторных исследований термостойкости буферной жидкости при 20-120°С (293-393 К) и давлении 100 МПа на ВСН-3 и КЦ-3. Из данных, приведенных в табл. 4 и 5, видно, что буферная жидкость термостойка до 120С и значительно разжижает буровой раствор в зоне смешения. Ввиду комплексного действия (разжижает буровой раствор в зоне 23 . смешения и сохраняет реологические свойства после нее) применение настоящей буферной жидкости повысит степень вытеснения буровых растворов различной плотности (1,04-2,22 кг/м), очистку скважин и обсадных труб от глинистой корки. Оптимальный состав буферной жидкости определяют по изменению концентрации хромпика и КССБ-2. При уменьшении содержания хромпика меньше 1,35% и КССБ-2 меньше 7,7% структурообразование системы отсутствует. Напротив, при увеличении концентрации бихромата натрия или калия более 3,4% и КССБ-2 более-12,3% буферная жидкость становится вязко-упругой. В результате лабораторных исследований (табл. 2 и 3) установлено, что диапазон регулирования плотности буферной жидкости расширяется с уменьшением концентрации бихромата натрия или калия и КССБ-2. Буферная жидкость с регулируемой плотностью проста в-приготовлении и отвечает всем технологическим требованиям, предъявляемым к буферным жидкостям, готовится на применяемой при цементировании технике и экономичнее известных буферных жидкостей, причем затворение ее возможно на воде любой степени минерализации. Таблица Т

Таблица 3

Продолжение табл. 3

БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ, РАЗДЕЛЯЩАЯ БУРОВОЙ И ЦЕМЕНТИЛЙ РАСТВОРЫ, содержащая бихромат натрия или калия, лигносульфонатный реагент, щелочной реагент, утяжелитель и воду, о т л и чающаяся тем, что, с целью снижения загустевания контактных зон при высоких температурах (до 393 К) и давлениях (до 100 МПа) при одновременном обеспечении возможности приготовления буферной жидкости на воде любой степени минерализации, жидкость содержит в качестве лигиосульфонатного реагента конденсированную сульфит-спиртовую барду марки КССБ-2, а в качестве щелочного реагента - каустическую соду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бихромат натрия 1,35 - 3,40 ипи калия Конде и сиров анная сульфит-спиртовая (Л барда марки КССБ-2 7,70 - 12,30 Каустическая сода 0,65 - 1,00 Утяжелитель 35,00 - 56,00 Вода Остальное

Буферная жидкость + тампонажный раствор 1:9, р 1,45

р 1,5 кг/м р 1,82 кг/м р 2,04 кг/м р 2,22 кг/MV

f пп

Скважина

Приготовленный в лаборатории, морская вода, 15 г/л

808-Кум-Даг, вода техническая, 0,05 г/л

25-Монжуклы, хлорвдяокальциевая, 31,8 г/л

6-Восточный Челекен, вода хлорнокальциевая, 70,8 г/л

808-Кун-Даг, вода техническая, 0,05 г/л 1 ив

Таблица- 4

27 75

48

39 В - Я буферной жидкости н ее смеси с буровым раствором в числителе при 29У К, в энаменателе при 333 К. буферная жидкость приготовлена на морской воде . буферная жидкость приготовлена на пластовой воде Схлорно-кальциевой)

n

12 Таблиц

1155723