Буферная жидкость Советский патент 1988 года по МПК E21B33/138 

4

00

;о

Изобретение относится к креплению скважин.

Цель изобретения - повышение моющей способности буферной жидкости в условиях глинонасьпцения.

Буферная жидкость содержит две соли водорастворимых конденсированных фосфатов и воду. Общее содержание восохраняется в большем диапазоне кг;а- центрации солей, что облегчает про цесс ее приготовления в полевых ус.-ю- виях.

в буферной жидкости, содержащей дополнительно оксиэтилирова(нный ал- килфенол со степенью оксиэтилирования 12-25, проявляется взаимное усилива

Изобретение относится к области крепления скважин. Цель - повышение мокщей способности жидкости в условиях глинонасьпдения. Жидкость содер - жит в. качестве водорастворимого конденсированного фосфата две водорастворимые соли полифосфорных и/или ме- тафосфорных кислот в кол-ве от 0,05 до 2,00% от общей массы и воду. Водорастворимые соли используют в соотношении от 1 до 3 мае.ч, одной соли к одной мае.ч. другой. В качестве водорастворимых полифосфорных и метафос- форных кислот применяют пирофосфаты или триполиофосфаты щелочных металлов, или гексаметафосфаты или мета- фосфаты щелочных металлов или аммония. При этом в жидкость дополнительно вводят оксиэтилированный алкилфе- нол со степенью оксиэтилирования От 12 до 25 в кол-ве от 0,05 до 3,00 мае. %§ от общей массы жидкости. Жидкость го-г товят путем растворения солей в воде. y/J Данная жидкость не образует высоко- - вязких коагуляционных паст на границе i с любыми типами водных буровых и там- а понажных растворов и не ускоряет сроков схватывания. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

дорастворимых конденсированных фосфа- .- ющее действие. Ее действие обусловле15

тов составляет от 0,05 до 2,0 мае. от общей массы буферной жидкости, причем они содержатся в соотношении 1-3 мае.ч. одной соли к t мае.ч. другой. В качестве конденсированных фосфатов буферная жидкость содержит пирофосфаты или триполифосфаты щелочного металла или метафосфаты или гек- саметафосфатц щелочного металла или аммония.20

Эффективность буферной жидкости повышается при введении в ее состав ок- сиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования от 12 до 25 {пеоноп) в количестве от О,05 до 25 3,00 мас.% от общей массы буферной жид- жидкости.

В табл. 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние состава буферной жидкости на герметичность контакта цементный камень - обсадная колонна, в табл. 2 - данные, иллюстрирующие эффективность буферной жидкости при различном содержании глины, в табл.З- данные, иллюстрирующие совместимость буферной жидкости с буровЕЛМИ и там- понажными (.цементными) растворами.

Буферная жидкость содержит смесь , двух водорастворимых конденсированных фосфатов, проявляющих в растворе вза-д инно усиливанщее действие. При этом эффективность увеличивается в среднем в 1,3-2 раза. Ее эффективность обусловлена повьшениём силы координационных связей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для смыва глинистых отложений регулирув- кой рН и др. Вследствие этого происходит более полное связывание щелочноземельных металлов, пергирующая,

кщая, пептизирующая способности раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, лучще модифицируется металлическая поверхность. Все это спо собствует повьшению герметичности зацементированного пространства. Высокая эффективность буферной жидкости

45

улучшаются дис- разжижающая, расклинива.-55

но 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, улучшаются диспергирующая, разжижающая, расклинивающая и пепти- зирукмцая способность раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, все это приводит к повьщ ению эффективности буферной жидкости в условиях глино- насыщения и способствует повьшению герметичности зацементированного пространства.

Эффективность буферной жидкости подтверждается экспериментальными дан- 30 ными, из которых видно, что буферная жидкость на основе конденсированньгх фосфатов и оксиэтилированного алкилфенола обладает более высокой устойчивостью моющего-действия в условиях глинонасыщения, лучше модифицирует поверхность металла, обеспечивая более полную герметичность контакта цементный камень - обсадная труба.

Эксперименты по определению моющей способности в условиях глинонасьндения 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

35

15

20

25 -

, д

45

55

но 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, улучшаются диспергирующая, разжижающая, расклинивающая и пепти- зирукмцая способность раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, все это приводит к повьщ ению эффективности буферной жидкости в условиях глино- насыщения и способствует повьшению герметичности зацементированного пространства.

Эффективность буферной жидкости подтверждается экспериментальными дан- 30 ными, из которых видно, что буферная жидкость на основе конденсированньгх фосфатов и оксиэтилированного алкилфенола обладает более высокой устойчивостью моющего-действия в условиях глинонасыщения, лучше модифицирует поверхность металла, обеспечивая более полную герметичность контакта цементный камень - обсадная труба.

Эксперименты по определению моющей способности в условиях глинонасьндения 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

35

314

них газа при градиенте давления до 8 МПа/м.

Образец считается герметичным, если через 5 мин после начала продавли- вания газа через образец на выходе фиксируется (по объему вытесненной в капилляр жидкости) выделение не более 0,2 см газа.

Пример 1. Приготавливают буферную жидкость из расчета на 1 л водного раствора 0,37 г ГМФН и 0,13 г ТПФН,- всего 0,05%, перемешивают в течение 3 мин до полного растворения. На внутренней поверхности трубы прокачиванием модельного бурового раствора формируют глинистую пленку. Затем последовательно прокачивают буферную жидкость и портлащ Сцементный раствор с оставлением последнего в трубе для затвердевания. Через 24 ч определяют герметичность зацементированных секций трубы продавливанием через них : газа при градиенте давления до 8 МПа/м. Из общего количества образцов (25) герметичными оказались 16, Таким образомi доля герметичных образцов составляет 64%.

.Пример 2. Приготавливают буферную жидкость из расчета на 1 л раствора 0,5 г ГМФН и 0,5 г пирофос- :фата калия, всего 0,1%, и по описанной методике проводят исследование. Из общего количества образцов (25) герметичными оказались 19. Доля герметичных образцов составляет 76%.

П li и м е р 3. Приготавливают буферную жидкость из расчета 2,5 г ме- тафосфата калия и 7,5 г ТПФН на 1 л раствора, всего 1%. Доля герметичных образцов составляет 52%.

Пример 4.ВЗл воды вводят 2,25 г гексаметафосфата натрия, 0,75 и 1,5 г оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирова ния 25 перемешивают до полного растворения. На шероховатом стержне формируют пленку из бурЬвого раствора массой 1,5 г. Затем раствор буферной жидкости заливают в лабораторную установку в течение 10 мин.

1Тример 5.ВЗл воды вводят 7,5 г гексаметафосфата натрия, 7,5 г триполифосфата натрия и 1,5 г оксиэтилированного алкилфенола со сте-с: пенью оксиэтилирования 25, перемеши- ваю г до полного растворения. По описанной методике определяют эффектив

9

кость буферной жидкости, она составляет 80%.

Далее определяют моюпргю способность в условиях глинонасьт ения, например в присутствии 1,5% глины, в пересчете на сухое вещество 45%.

Доля герметичности составляет 80% (24 образца из 30).

Пример 6. В 3 л воды вводят 20,1 г гексаметафосфата натрия, 39,9 г триполифосфата натрия и 30 г оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования 25, перемешивают до полного растворения. Эффективность буферной жидкости составляет 85%.

Моюг(ая способность в условиях гли- нонасыщения, например в присутствии

1,5% глины, в пересчете на сухое вещество составляет 44%.

I

Данные табл. 1-3 подтверждают высокую эффективность буферной жидкости,

имеет место значительное повышение доли герметичных образцов. Буферная жидкость не образует высоковязких коагуляционных паст на границе с любыми типами водных буровых и тампо- нажкых растворов и не ускоряет сро-

ков схватывания.

Формула изобретения

водорастворимый конденсированный фос- фат и воду, отличающаяся тем, что, с целью повьппения ее моющей способности в условиях глинонасы- щения, она в качестве водорастворимого конденсированного фосфата содержит две водорастворимые соли полифосфорных и/или метафосфорных кислот в количестве от 0,05 до 2,00%.от общей массы буферной жидкости, причем водорастворимые соли содержатся в соотношении от 1 до 3 мае.ч. одной соли к одной мае.ч. другой.

дополнительно содержит оксиэтилнро51442639-6

ванных алкилфенол со степенью окси-ве от 0,05 до 3,00 мае,7, от общей

этилирования от 12 до 25 в количест- массы буферной жидкостн.

Таблица 1

2,0 ЛМ№Н

1,5 ГМФН + 0, 5 ТПФН 1,0 (NH4),P,0, 1,0 0,5 ГМФН-(- 1,5 ТПФН 3,0 ГМФН

2,25 ГМФН 4-0,75 ТПФН 1,5 ГтК +1,5 ТПФН 0,75 ГМФН + 2,25 ТПФН 0,008 ГМФН+ 0,002 ТПФН 0,002 ГМФН + 0,008 ТПФН 0,005 гти + 0,005 ТПФН 0,037 ГМФН + 0,013 ТПФН 0,025 ГМФН + 0,025 ТПФН ,013 ГМФН + 0,05 ТПФН 0,075 ШФН+,0,025 0,05 ГМФН+ 0,05 0,025 ГМФН+ 0,75 К,,

0,375 гаФн+ 0,125 тпад

0,25 ГМФН + 0,125 ТПФН

0,125 (NH4), 0,375 ТПФН

О, 75 К,Р,0, + 0,25 К5Р,0,в

0,01 г ШФН 0,008 ГМФН-f 0,002 ТПФН 0,002 ГМФН + 0,008 ТПФН 0,005 ГМФН + 0,005 гаФН

:0,05 ГМФН

0,037 + 0,013 ТПФН 0,025 гаФН -f 0,025 ТПФН

0,013 тмФн + 0,050 тпад

0,1 г ГМФН

0,075 ГМФН 0,025

/

0,05 ГМФН + 0,05КН, 0,025 ГМФН + 0,075 КуР,0,в Ь,5 ГМФН

0,375 ГМФН+ 0,125 ТПФН 0,25 ГМФН + 0,25 ТПФН 0,125 (Ш4),Р,0, + 0,375 ТПФ ,0 ГМФН

0,,Oq -t-0,25K,P,0,o 0,5 ГМФН +0,5 ТПФН 0,25 , + 0,75 ТПФН 2,0 ГМФН 1,5 ГМФН +0,5 ТПФН .

1,0 (NH4),PjO,+ 1,0 I

0,67 ГМФН + 1,33 ТПФН 3,0 ГМФН