Буферная жидкость на водной основе Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

ё

Использование: для разделения бурового и тампонажного растворов и очистки ствола скважин при цементировании нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: буферная жидкость содержит, мас.%: хлорид кальция 4-6. тиосульфат натрия 5-7; перекись водорода 12-14; вода остальное. Водный раствор перекиси водорода с учетом ее фактического содержания разбавляют расчетным количеством воды и вводят расчетное количество тиосульфата натрия и хлорида кальция. Полученную смесь перемешивают в течение 0,5-1,0 ч до полного растворения компонентов. 3 табл.

Изобретение касается крепления нефтяных и газовых скважин и предназначено для разделения бурового и тампонажного растворов и очистки ствола скважины при цементировании,

Известны буферные жидкости на основе водных растворов минеральных солей, например гексаметафосфата натрия,

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является буферная жидкость, включающая воду, гексаметафосфат натрия и оксиэтилированный алкилфенол (ОЭА) со степенью оксиэтилирования 12-25 при следующем соотношении компонентов, мас.%: ОЭА0.05-3,00

Гексаметафосфат натрия 001-2.00 Вода Остальное

Однако указанная буферная жидкость имеет недостаточную отмывающую способность по -отношению к остаткам буровых растворов на стенках скважины.

Цель изобретения - повышение отмывающей способности буферной жидкости в условиях глинонасущения, обеспечивающей улучшение сцепления цементного камня с металлом обсадной колонны.

Буферная жидкость на водной -основе включает тиосульфат натрия, хлорид кальция и перекись водорода при следующем соотношении ингоедиентов, мас.%:

Хлорид кальция4-6

Тиосульфат Hin рия5-7

Перекись водорода12-14

Вода Остальное

Буферная жидкость содержит в качестве минеральной СОЛУ тиосульфат натрия и хлорид кальция, а в качестве добавки - перекись водорода.

Установлено, что водный раствор хлорида кальция, тиосульфата натрия и перекиси

VI

4 О О

го

00

водорода в заявленных пределах при его использовании в качестве буферной жидкости имеет повышенную отмывающую способность по отношению к глинистой корке, отфильтровавшейся на стенках скважины при бурении и использовании буровых растворов на водной основе, которая составляет 79%.

При увеличении глиносодержания в буферной жидкости до 2,5% ее смывающая способность сохраняется на достаточно высоком уровне и составляет 47%. Буферная жидкость совместима с буровым раствором на водной основе и портландцементным раствор.ом.

Перекись водорода интенсивно разрушает связи в органических соединениях, имеющихся в буровом растворе (в глинистой корке), а тиосульфат натрия способствует комплексообразованию и последующему растворению труднорастворимых солей. При этом происходит разрушение глинистой корки на стенках скважины, а хлористый кальций коагулирует образующуюся суспензию из глинистых и других материалов, что позволяет поддерживать достаточно высокую отмывающую способность буферной жидкости. В результате этого повышается сцепление формирующего цементного камня с металлом обсадной колонны.

Водный раствор перекиси водорода с учетом ее фактического содержания разбавляют расчетным количеством воды и вводят расчетное количество тиосульфата натрия и хлорида кальция и перемешивают в течение 0,5-1,0 ч до полного растворения компонентов.

Пример. Приготовили буферную жидкость при следующем соотношении ингредиентов, мас.% (г):

Хлорид кальция5 (50)

Тиосульфат натрия5 (50)

Перекись водорода13(130)

Вода77 (736 + 34 770)

При пересчете с мас.%-ного содержания на массовое (г) содержание ингредиентов принято, что 30 г перекиси водорода

содержится в -- 130 866 г 15%-ногорасI О

твора Н202, в котором содержится 866 - -130 736гН20.

В мерный стакан налили 866 г 15%-ного водного раствора перекиси водорода, содержащего 130 г основного продукта и 736 г добавили 34 г воды, доведя массовое содержание последней до 770 г.

В полученный водный раствор перекиси водорода ввели 50 г тиосульфата натрия и 50 г хлорида кальция и тщательно перемешали в течение 30 мин до полного растворения компонентов

В табл. 1 проиллюстрирована отмывающая способность буферных жидкостей

Из данных табл 1 видно что оптимальным является следующее содержание компонентов. мас.%

Хлорид кальция4-6

Тиосульфат натрия5-7

0Перекись водорода12-14

ВодаОстальное

В опытах 5-13 представлена предлагаемая буферная жидкость, имеющая повышенную отмывающую способность с 58-71

5 до 71-79% и напряжение сцепления с металлом, достигающее 0.75 МПа по сравнению с 0,6 МПа по прототипу

Содержание перекиси водорода менее 12 мас.% (опыт 18) ухудшает отмывающую

0 способность буферной жидкости, содержание ее более 14 мас.% (опыт 19) не дает повышения отмывающей способности

При содержании тиосульфата натрия меньше 5 и более 7 MJC % показатель отмы5 вающей способности ухудшается (опыты 14 и 15).

Содержание хлористого кальция менее 4 мас.% (опыт 16) ухудшает отмывающую способность, содержание его более 6 мае. %

0 (опыт 17) не дает повышения отмывающей способности буферной жидкости

В опытах 20-25 показано влияние отдельных компонентов буферной жидкости на ее отмывающую способность и адгезию

5 цементного камня к металлу. Например, буферная жидкость, содержащая воду и только хлорид кальция (опыт 20), имеет отмывающую способность 14% или,содер- жащая воду и только тиосульфат натрия

0 (опыт 25),- 17%.

Буферная жидкость, содержащая воду и два компонента, имеет отмывающую способность, не превышающую 32%. Например, буферная жидкость, содержащая воду,

5 хлорид натрия и перекись водорода (опыт 21),имеет отмывающую способность 25%. В опыте 22 буферная жидкость (вода - хлорид кальция + тиосульфат натрия) имеет отмывающую способность 20%. Буферная жид0 кость (вода + тиосульфат натрия + перекись водорода) имеет отмывающую способность 29% (опыт 23).

В табл. 2 показана совместимость предлагаемой буферной жидкости с буровыми

5 растворами на водной основе и портландцементным раствором. При смешивании буферной жидкости с вышеназванными растворами в соотношении 1.9 условная вязкость последних практически не меняется Растекаемость и время загустевания

смеси буферная жидкость - портландце- ментный раствор в соотношении 1:9 составляют 21 см и 1 ч 50 мин, в то время как чистый портландцементный раствор имеет аналогичные параметры, равные 20 см и 1 ч 40 мин.

Из данных табл. 2 видно, что предлагаемая буферная жидкость совместима с буровыми и портландцементными растворами и не может оказывать отрицательного влияния на процесс цементирования.

Влияние добавки глины на отмывающую способность буферной жидкости приведено в табл. 3.

Добавку глины в буферную жидкость осуществляли в виде водной суспензии. Например, в опыте 5 (табл. 1 и 3) в 34 г чистой воды добавляли 5 г сухой глины, что составляет 0,5% от общей массы буферной жидкости, и после тщательного перемешивания влили в общий обьем буферной жидкости.

Аналогичным образом производили добавки глины в количестве 0,1-2,5%.

Из данных табл. 3 видно, что при увеличении содержания глины в буферной жидкости ее отмывающая способность ухудшается, При этом темп ухудшения отмывающей способности предлагаемой буферной жидкости значительно ниже, чем у известной.

Так, при добавке 2,5% глины предлагаемая буферная жидкость снижает свою отмывающую способность с 79 до 47%, т.е. в 1,68 раза, в то время как известная жидкость при такой добавке глины снижает свою отмывающую способность с 71 до 32%, т.е. в 2,22 раза.

Вместе с тем отмывающая способность предлагаемой жидкости остается высокой и

превышает отмывающую способность изве47стной в - 1,44 раза.

jЈ.

Таким образом, предлагаемая буферная жидкость не образует в зоне контакта с буровыми растворами на водной основе и тампонажным раствором коагуляционных структур и не влияет на срок загустевания последнего.

Применение буферной жидкости осуществляется путем ее закачки в обсадные трубы с последующей закачкой и продавли- ванием тампонажного раствора в затрубное пространство скважины.

Использование предлагаемой буферной жидкости позволяет в достаточной степени очистить стенки скважины от остатков глинистого (бурового) раствора, обеспечивает надежный контакт цементного камня

со стенкой скважины и поверхностью обсадных труб, что позволяет повысить надежность и долговечность крепления скважин.

Формула изобретения Буферная жидкость на водной основе,

включающая минеральную соль и добавку, отличающаяся тем, что. с целью повышения ее отмывающей способности в условиях глинонасыщения, обеспечиваю- щей улучшение сцепления цементного камня с металлом обсадной колонны, в качестве минеральной соли она содержит тиосульфат натрия и хлорид кальция, а в качестве добавки - перекись водорода при следующем со- отношении ингредиентов, мас.%:

Хлорид кальция Тиосульфат натрия Перекись водорода Вода

0

4-5

5-7

12-14

Остальное

Таблица 1

ОЭА - оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования 25

Показатель

Условная вязкость смеси буферной жидкости с буровым раствором при соотношении их обьемов 1:9, с

-неминерализованный буровой раствор стабилизированный КМЦ-600

-хлоркальциевый буровой раствор, стабилизированный КМЦ-600 + КССБ-2

-буровой раствор, насыщенный aCI стабилизированный КМЦ-600

-неминерализованный буровой раствор, стабилизированный КАЦ-500 + Э2Соз Растекаемость смеси буферной жидкости с тампонажным портландцементным раствором при соотношении их объемов V9 Время загустевания смеси буферной жидкости с портландцементным раствором при соотношении их объемов 1:9 при 70°С и давлении 20 МПа, мин

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Буферная жидкость

известная

предлагаемая

24 37 24 40

21

110

Примечание. Нумерация составов соответствует нумерации составов в табл.

Таблица 3