Буферная жидкость Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным жидкостям, применяемым при цементировании обсадных колонн.. Известна буферная жидкость, содержащая сернокислый алюминий, серную кислоту, жидкое стекло, КМЦ, окзил,утяжелитель и воду D. Недостаток данной буферной жидкости заключается в том, что она не обладает крепящими свойствами по отношению к глинистой корке. В результате этого уменьшается прочност контакта цементного камня с глинистой коркой. Известна также комбинированная буферная жидкость, содержащая серно кислый алюминий, цемент, глинопорошок, KflU, щелочный реагент - кальци нированную соду и воду t2. .Однако буферная жидкость имеет недостаточную прочность глинистойкор и слабый контакт с цементным камнем. а также сильное загущение контактных зон буферной жидкости с цементным и глинистым растворами. Целью изобретения является повышение прочности глинистой корки и ее контакта с цементным камнем, а также уменьшение загущения контактных зон буферной жидкости с разделяемыми потоками. Поставленная цель достигается тем, что буферная жидкость дополнительно содержит серную кислоту и жидкое стекло, а в качестве щелочного реагента используется едкий натр при следующем соотношении ингредиентов, вес.: Сернокислый алюминий0,05-0,06 Серная кислота 0,03-0,0( Жидкое стекло 0,021-0,32 Едкий натр 0,01-0,02 Вода Остальное В табл. 1 приведены составы предлагаемой буферной жидкости и известной и их влияние на прочность глинистой корки и ее контакт с цементным камнем, а также |-идроизоляционная способность контакта цементный камень глинистая корка.

Прочность сдвига глинистой корки определяют на экспериментальной установке по следующей методике.

В камере высокого давления на внутренней поверхности образца полого цилиндрического песчаника форми руют при перепаде давления 25 кг/см в течение 1 ч глинистую корку из необработанного бурого раствора (на основе карачухурской глины) плотностью 1,27 г/см . Толщина корки 3 мм. Далее в течение 10 мин на эту корку воздействуют буферной жидкостью при этом же перепаде давления. Потом с помощью специальных приспособлений определяют прочность сдвига глинистой корки.

Прочность контакта глинистой корки с цементным камнем также определяют на экспериментальной установке по сле дующей методике.

На внутренней поверхности образца полого цилиндрического песчаника формируют глинистую корку какописано. Затем воздействуют на эту корку буферной жидкостью и заливают в полость цементный раствор и оставляют на твердение при в течении суток. Потом выдавлением проверяют прочность контакта глинистой корки с цементным камнем .

Гидроизоляционная способность контакта цементный камень -глинистая корка определяется по следующей методике..

В полость цилиндрического образца глинистой породы, находящегося под горным давлением в сложно напряженном состоянии, заливают тот же испытуемый буровой раствор, формируют гли нистую корку при тех же условиях и той. же толщине. Затем, сняв горное давление, заменяют буровой раствор на буферную жидкость и выдерживают в тех же условиях 10 мин.

Далее заменяют буферную жидкость на цементный раствор, который затвердевает в течение суток. Потом, создав внутри полости перепад давлений в 3 кг/см , определяют расход воды через контакт цементного камня и глинистой корки 8 единицу времени с помощью мензурки и секундомера.

Буферные жидкости 1-А имеют условную вязкость 17с и плотность 1,05 г/см.

Как видно из табл. 1 прочность сдвига глинистой корки, прочность ее контакта с цементным камнем и гидроизоляционная способность контакта цементный камень - глинистая корка у предлагаемого раствора выше, чем у известного.

В табл. 2 показаны свойства предлагаемых буферных жидкостей различного состава с цементным раствором (портландцемент 66,5%; вода 33,5) и известных.

В табл-. 3 приведены свойства предлагаемых смесей буферных жидкостей различного состава с глинистым раствором (карачухурский глинопорошок вода 39) и известных.

Как видно из табл. 2 и 3, предлагаемая буферная жидкость не приводит к загущению контактных зон, что позволит избежать образование пробок во рремя вытеснения глинистого раствора цементным.

Экономический эффект только за сч снижения стоимости материалов составляет 78 руб/м .

Опытные испытания предлагаемой буферной жидкости проводят на трех скважинах.

Объем приготовленной буферной Н(идкости на каждой скважине составляет 3,5 м.

Буферную жидкость готовят следующим образом.

В емкость мерника цементировочного агрегата ЦА-320 М набирают необходимое количество воды, в которой растворяют расчетные количества сначала серной кислоты и сернокислого алюминия, а затем едкого натрия.После этого при интенсивном перемещивании вводят жидкое стекло. Общее время приготовления буферной жидкости составляет около 20 мин.

Во всех скважинах тампонажный раствор поднимается до устья. Процесс цементирования происходит без отклонений от нормального процесса, в пег риод ОЗЦ в дальнейшем никаких отклонений не наблюдается.

В соседних скважинах с аналогичными условиями цементирования обсадных колонн зачастую происходит выход на устье значительного количества тампонажного раствора. Этого не произошло при испытаниях предлагаемой буферной жидкости. Кроме того, давление во время продавки оказывается значительно меньшим, по сравнению с соседними скважинами, хотя условия цементирования их одинаковы. Это показывает, что предлагаемая буферная жидкость полностью разделяет буровой раствор от тампонажного, и что пастробразование в зоне контакта, являющегося, как правило, причиной повышения давления и выхода цементного раствора на устье, не происходит;.

Отсутствие заколонных проявлений и грифонов, характерных для этой плоцади, говорит об укреплении прочности глинистой корки и контакта ее с цементным камнем. .

(в

а

X С

о

9

оо

г vO

чО

1Л

и

IT

LTS

г

г

fv

r

о ил ал

о

чГ)

-я-ТОЛ

O vO

1Л 1Л

1Л

LT

оо оо

оо ОО Lf

1Л 1Л

1Л

о г1- о

о о л

го

1Л 1Л

1/

in о%

rs г

п м м

см

ем

AX

1Л

CM

ил

-Лts

«n r

г

r

«TV

01

CM

о

о

о я

к и

V

CM PO

-а«ч

I

о

vO

о

о -

NO

гг .а)

- «s

11 Формула изобретения Буферная жидкость., содержащая сернокислый алюминий, щелочной peaгент и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочное31 5373

12 Таблица 3 ти глинистой корки и ее контакта с цементным камнем, а также уменьшения загущения контактных зон буферной жидкости с разделяемыми потоками, онз дополнительно содержит серную кислоту и жидкое стекло, а в качестве ще139 5379 И

лочного реагента используется едкийИсточники информации,

натр при следующем соотношении ин-принятые во внимание при экспертизе гредиентов, весД:

Сренокислый алюми-1. Авторское свидетельство СССР

0,05-0,065 № 730956, кл. Е 21 В 33/138, 1978. Серная кислота 0,03-0,0ч

Жидкое стекло 0,21-0,322. Справочник по креплению нефтяЕдкий натр 0,01-0,02ных и газовых скважин. М., Недра,

Вода Остальное1977, с. 81-83 (прототип).