Буферная жидкость Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(54) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным жидкостям, разделяющим буровой и цементный растворы.

Известна буферная жидкость, содержащая сульфит-спиртовую барду и бихромат калия или натрия 1.

Недостатком этой буферной жидкости является то, что она легко: перемешивается с буровым и тампонажньм растворами, не сохраняет своей формы при сжатии, т.е. не-обладает упругими свойствами,, а ее закачка в скважину вследствие высокой вязкости поршневыми насосами затруднена.

Известна также буферная жидкость 2, содержащая вес.%:

0,5-1,0%-ный водный раствор полиакриламида 85-90 Сухая бентонитовая глина10-15 ,

Недостатками известной жидкости являются ее относительно также вязко-упругие свойства и сравнительно длительные сроки ее приготовления.

Целью изобретения является повы- . шение вязко-упругих свойствбуферной жидкости при одновременном сокращении сроков ее приготовления.

Указанная цель достигается тем, что буферная жидкость дополнительно содержит О,2%-ный водный раствор триполифосфата натрия и воду, в качестве акрилового полимера используется полиакрйлат кальция, а в .качестве твердого наполнителя - утяжелитель (барит)t причем соотношение ингредиентов следующее, вес.%:

10

11-15

Полиакрйлат кальция 0,01-5 Утяжелитель (барит) 0,2%-ный водныйраствор триполифосфата

13-16 натрия

15 Остальное Вода

В.табл.1 приведены составы и свойства вязко-упругого продукта предлагаемой буферной жидкости. Из

20 них составы 1 и 8 являются неработоспособными, составы 2 . и 7 характеризуются предельными значениями ингредиентов, при, которых буферная жидкость работоспособна, составы

25 3-5 являются наиболее предпочтительными для приготовления буферной жидкости, так как они имеют оптимальные значения упругости, вязкости и плотности. Вязко-упругие свойства исследуют на коксистометрё Гэпплера.

30

Предварительно готовят суспензию полиакрил та кальция и утяжелителя {барита} в 0,2%-ном водном растворе триполифосфата натрия, а затем разбавляют ее пресной водой. При разбавлении суспензии пресной водой образуется комбинированная буферная жидкость, состоящая из вязкоупругой и моющей составных частей.

Для облегчения перекачки буферной жидкости насосами и сохранения рёоло гических свойств вязкоупругого продукта коагуляции предусматривается способ образования буферной жидкости непосредственно в скважине. Для этог готовится на поверхности суспензия полиакрилата кальция и утяжелителя (барита) в 0,2%-ном водном растворе триполкфосфата натрия в весовых соотиои;ениях 1: (О,001-0,4) : (0,9-1,4).. Суспензию готовят в емкости 0,5-1 м с применением мелкогабаритных гидромешг1лок или механических мешалок. . Затем в скважину через два входа двумя цементиров,оч.ными агрегатами одновременно закачивают приготовленную суспензию и пресную водУ в соотношений 1: (2,7-3,0). В процессе смешения пресной воды и суспензии в скважине происходит быстрая коагуляция полиакрилата и образуется буферная жидкость из двух частей. Первая часть, состоящая в основном из полиакрилата кальция и барита, представляет собой монолитную вязкоупругую массу. Вторая часть представляет coDOfr маловязкую жидкость, состоящую из О,04-0,03%-ного водного раствора триполифосфата натрия и является моющей частью буферной жидкости.

В табл.2 приводятся данные, характеризующие преимущества предлагаемой буферной жидкости по сравнению с прототипом.

Из табл.2 .видно, что предлагаемая буферная жидкость имеет следующие преимущества перед прототипом: динамическая вязкость вязкоупругого продукта буферной жидкости на 2-3 порядка выше, чем у прототипа, за

счет чего предлагаемая-буферная жиДкость обладает лучшими разделяющими свойствами; время приготовления предлагаемой буферной жидкости значительно уменьшается по сравнению с известной; вязко-упругий- продукт обладает достаточно высоким модулем упругости и обладает меньшими адгезионными свойствами, чем известная жидкость;плотность вязко-упругого продукта выше на 20-50%, чем плотность известной буферной жидкости, что способствует более лучшему вытеснению бурового раствора; в составе предлагаемой буферной жидкости имеется моющий компонент, что способствует лучшей очистке стенок скважины и повышает качество цементажа.

Буферная жидкость по прототипу должна закачиваться в скважину в течение ограниченного времени. При увеличении времени закачки больше 30 мин вязкость жидкости возрастает настолько, что ее невозможно прокачивать насосами ЦА-320. Это усложняет технологию цементирования колонны, так как не всегда есть возможность закачать смесь в течение этого интервала времени. Кроме того, при прокачивании этой жидкости разрушается её структура.

На фиг.1 приведена кривая течения предлагаемой буферной жидкости в консистометре Гэпплера; на фиг.2 зависимость ее динамической вязкости от температуры...

Из данных, приведенных на фиг.1 и 2,видно, что жидкость имеет высокие вязко-упругие свойства, а увеличение температуры до 100°С приводит к увеличению вязкости в 3 раза, что повышает ее разделяющую способность в реальных условиях скважины.

Предполагаемый экономический эф-, фект от использования предлагаемой буферной жидкости на предприятиях Уд уртнефть составляет 12,4.тыс.руб. на одну скважину.

Плотность вязкоупругого компонент KT/vfl

Плотность моющего компонента, кг/м Динамическая вязкость в процессе приготовления, н-с/м, через, с 30

60

900 1200 1800 3600

Модуль упругости при сжатии через 3600 с, н/м

Увеличение вязкости при изменении температуры от 20 до , %

Толщина прилипшего слоя на шариках стержня прибора Гэпплера- (показатель адгезии), мм

Вытеснение глинистого раствора вязкоупругой жидкостью в 15 мм трубе по методике прототипа,%

Время растворения; полиакриламида в воде при 20°С, с.

Время растворения триполифосфата натрия в воде при 20°С, с

Время для получения l кг вязкоупругого продукта в лабораторных условиях, с

Растворимость вязкоупругого продукта в моющих буферных жидкостях , (вода, 1-2%-ный водный раствор триполифосфата натрия)

Водоотдача вязкоупругого продукта| на приборе ВМ-б, см

Время закачки суспензии полиакрила кальция и барита в скважину после. ее приготовления, с

Время закачки смеси полиакриламида и бентонита-в скважину после ее приготовления,-сТаблица 2

1230 - 1540

1000

9600

36600 36600 9600 9600 36600 9600 36600 9600 36600 . 36600 9600

22 -10) лах

150 - 200

100

5-10

40

3600

Растворяется поли- Практически не акриламид, структура растворяется .разрушается через 30 мин

Не ограничивается

Не более 1800 Формула изобретения Буферная жидкость для разделения бурового и тампонажного растворов, содержащая акриловый полимер и твер дый наполнитель, отлича-юща с я тем, что, С целью повышения вязко-упругих свойств -жидкости при одновременном сокращении сроков ее приготовления, она дополнительно содержит 0,2%-ный водный раствор , триполифосфата натрия и воду, в качестве акрилового полимера используется полиакрилат кальция, а в качестве твердого наполнителя - утяv-wS/c

Vfo wc/«2 желитель (барит) , причем соотношение ингредиентов следующее, вес.%: Полиакрилат кальция 11-15 Утяжелитель (барит) 0,01-5,00 0,2%-ный водный раствор триполифосфата натрия13-16 Вода Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 630401, кл. Б 21 В 33/138, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 682637, кл. Е 21 В 33/138, 1974 (прототип).

10 S

8 1

5 t

W(.

Ц-Tr- fe

1y 1I .

fiuiJ

TV

iff w

«ftirt.i