Буферная жидкость для разделения цементного раствора и бурового раствора на углеводородной основе
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„Я0„„1055852 Д
y )) E 2l В 33/138
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1-2
Ос тальн ое
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 345 7009/23-03 (2 2) 05.05.82 (46) 23.11.83. Бюл. No 43 (72) А.Г. Анопин, Ф. В. Линчевский, Л.К.Мухин, Т.Н.Епифанова, П.M.éàíèлевич, И,Г.Резников, О, И.Рубинштейн, А.П. Ивенский, Т. В. Старикова, Л.К. М очалова и А.А. Юркова (7l) Конструкторское бюро Производственного объецинения "Саратовнефтегаз (53) 622,245.44 (088,8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР
14 669922998833, кл, Е 21 В 33/14, 1974.
2. Авторское свипетельство СССР
No 945380, кл, Е 21 В 33/138, 1980 (прототип) . (54)(57) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ
РАЗДЕЛЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА
И БУРОВОГО РАСТВОРА НА УГЛЕВО ,ДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, сопержашая пизель Ное топливо, soay, хлористый натрий и эмульгатор, отличаюшаяся тем, что, с целью повышения термостойкости жипкости цо 140 С при сохранении о отмываюшей способности, в качестве эмульгатора она сопержит смесь алкилоламипов синтетических жирных кислот фракции С -С1ь и циэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламипов синтетических жирных кислот фракции
C(-С в соотношении (10-40):(60:90) при слепуюшем соотношении ингрепиентов, об.%:
Хлористый натрий 5-10
Вона 50- 55
Смесь алкилоламипов синтетических жирных кислот фракции Сц0 — С46 и пиэфиров сульфоянтарной . кислоты на основе алкиполамипов синтетических жирных кислот фракции
С 0 — С 6 в с о отношении (10-40): (60-90)
Дизельное топливо
1055852
Изобретение относится к бурению " нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным жицкостям, применяемым цля очистки стволе высокотемпературньи нефтяных и газовых скважин, пробуренных буровыми растворами нв углевоцороцной основе, при цементировании обсацных колонн. . Известна буферная жицкость, сопержащая пиэельное топливо, воцу, жирные кис- щ лоты, основание меэалла, процукт отмыва контактных газов в производстве иэопрена Ц.
Непостатком этой буферной жнцкости является TQ IT& отмывающая способность этой жипкости эа 10 мин составляет
81,1%, что является нецостаточным цля равномерного спепления тампонажного камня с обсацной колонной и стенками скважины по всей ее цлине.
Наиболее близким техническим реше. нием к изобретению является буферная жипк ость на углевоцоропной основе, соцержащая насыщенный воцный раствор хлористого натрия, смесь тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и циалкипфенолов (ОП-4) и цизельное топливо. Отмывающвя способность панной буферной жщщости за 3.0 мин составляет 98-99% (2j, Опнако известная жипкость не термостойка и эффективна лишь при темпера30 туре по 60 С. Свыше 60 С буферная жицкость теряет стабильность.
Oemü изобретения — повышение термостойкости буферной жицкости цо 140ОС при сохранении отмывающей способности.
Поставленная цель цостигается тем, что буферная жицкость цля разпеления цементного раствора и бурового раствора на углевоцороцной основе, соцержащая цизельное топливо, воцу, хлористый нат- " рий и эмульгатор, в качестве эмульгатора соцержит смесь алкилоламицов синтетических жирных кислот фракции С -С4 и циэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламицов синтетических жир- 45 ных кислот фракции C g -С4 в соотношении (10-40): (60-.90) при слепуюшем соотношении ингредиентов, об.%:
Хлористый натрий 5-10
Воцв 50-55 50 .Смесь алкилоламипов синтетических жирных кислот фракции Сд -С4 и цирфиров сульфоянтар1 ной кислоты на основе алкилоламипов синтетическ.их жирных кислот фракции СО-С46 в со отношении (10 40):: (60-90) 1-2
Дизельное топливо Остальное
Алкилоламипы СЖК-ПАВ анионного. типа, химическая формула ЯСО и НС Н4ОН, гце Я = С, -С46, Йиэфиры - DAB неионогенного типа, химическая формула
О
РСОМНС Н40 С СН C0g0Na СОКН6 Н 0- СН
О
Эмульгатор прецставляет собой смесь анионного и неионогенного ПАВ; апсорбирующихся на границе раэпела воца-углевоцороц, гпе внешней фазой является циэельное топливо. Использование цанного эмульгатора в прецлагаемой буферной жипкости позволяет получить устойчивую эмупьсию, которая обладает стабильностью и структурными сврйствами при температурах по 140 С. Прецлагаемая
О буферная жицкость способствует улучшению условий турбулиэации в зоне смешении ее с известково-битумным буровым раствором и увеличению коэффициента .вытеснения.
Пленка известково-битумного раствора (ИБР) растворяется и смывается эа счет высокой активности и .касательных напри)жений буферной жипкости на границе с буровым раствором, В лабораторных условиях провепена серия опытов по опрецелению термоста;бильности эмульсии вода-углевопороц при различных соотношениях фаз и компонентов эмульгатора. В качестве углевоцоропной основы использовали дизельное топливо,. в качестве воцной фазы — 10Ъный раствор хлористого натрия, Концентрация эмульгатора во всех опытах составляет:L,5 об.%. Перемешиввние компонентов осуществляют на смеситЬпьной установке "Воронеж-2 в течение 3.012 мин, после чего полученная эмульсия термоста.гировалась в течение 5 ч.
Полученные результаты приведены в табл. 1.
1055852
Таблица
lO0
1,5
100
58,.5
1.,S
100
58,5
140 90
1,S
141
80
58,5
1,5
140
30
58,5
140
40
l,5
58,5
:L,S
58,5
50
1.00
1,5
48,5
100
1,5
48,5
48,5
48,5
141
1,5
50
142
1,5
50
1 40 48,5
1,5
50
136
48,5
1,5
50
l,S
122
50. 48,5
Из данных таблЛ следует, что оптиMaJIbHby4 соотношением компонентов 35 эмульгатора является соотношение алкилоламидов синтетических жирных кислот . фракпии С4ц -С4 и ди фиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов
° синтетических жирных кислот фракции
С,О-С1 10:40 - 60:90. Изменение данного соотношения приводит к снижению термостабильи ости эмульсии.
Определение отмываюшей способности буферной жидкости проводили при раэлич- 45 ных соотношениях компонентов и температурах 60 и 140 С.
Пример. К 114-117 мл дизель. ного топлива при непрерывном перемешивании последовательно добавляют 3-6 мл 50 о подогретого до 50 С эмульгатора и
:l8O мл 10%-ного водного раствора хлористого натрия. После перемешивания в течение 10-12 мин на смесительной установке "Воронеж-2" буферная жидкость 55 готова к применению.
И качестве промывочной жидкости на углеводородной основе испольэовали известково-битумный раствор, который имел следующие параметры: плотность
1,05 гс/см, вязкость 32-34 сП, водоотдача 0 за 30 мин, статическое напряжение. сдвига 0 1/10 * 0,2/0,6 Па.
Критерием времени отмыва взят период в две минуты. Опыты проводились на лабораторном консистометре КБ-5 . Вместо лопастного устройства в прибор KU-5 вставлялась ось с закрепленными, на ней двумя круглыми дисками, на которые устанавливаются металлические стержни, покрытые углеводородной пленкой., Затем ! одевали стакан с буферной жидкостью и включали двигатель. Скорость вращения стакана с буферной жидкостью 60 об/мин, что примерно соответствует движению; жидкости в затрубном пространстве, чем достигается приближение лабораторных исследований к условиям скважины. После двухминутного вращения стержни извлекали и определяли плошадь, с которой смыта пленка. Определяли продент смытой поверхности от всей поверхности стержней.
1 055852
Таблиц а 2
29,5
29,0
1,0 1,0
100 0,47
0,52
0,55
0,56
0,69
0,62
0,60
100
0,53
0,57
0,64
28,0 70
27,5 70
2,0 1,0
2,5 1,0
0,41
0,32
0,50
0,40
0,53
0,50
100
39,5 60 0,5
0,985 Расслаивается
0,985 100 0,61
39,0 60
1,0
0,84
0,85
0„64
0,79
38,5 60 1,5, 0,985 100 0,78
38,0 60 2,0 0,985 100 0,68
37,5 60 2,5 0,985 100 0,40
0,86
0,90
0,70
6,78
0„70
0,63
0,52
0„49
Рассляквяется
49,5 50 0,5
49,0 . 50
48,5 50
48,0 50
47,5 50
59,5 40
1,0
0,94 100 0,60
0,73
0,72
0,70
0,69
0,66
0,94
100 0,63
1,5
0,70
0,70
2,0
0,94 100 0,45
0,94 100 0,28
0,52
0,62
0,40
2,5
0,34
0,51
Расс, свивается
0 5
0,90
0,47
0,61
0,71
0,56
0,51
0,60
1,5 0,90 100
58,5 40
0,52
0,61
Опрецеление сил сцепления цементного камня с металлом производили по слепующйй метопике. Отмытый от пленки известково-битумного раствора буферной жицкостью металлический стержень по- 5 мешался в стакан. Стакан заполняли цементным раствором и помешали на
2 сут в автоклав. После двухсуточного тверцения стакан с цементным камнем извлекали из автоклава и с помощью прес; О
10 са опрепеляли страгивающее усилие металлического стержня по отношению к цементному камню. Затем рассчитывали силы сцепления цементного камня с поверхностью металлического стержня, при-15 хопящиеся на единицу поверхности контак- та.
19,5 80,0 0,5 1,01 Расслаивается
1 9,0 80,0 1,0 1,0 l Н етекуч яя
18,5 80,0 1,5 1,0 1 Нетекучая
70 0,5 1,0 P ассляивяется
28,5 70 L,5 1 0
590 40 10 090 100
Величину гипропрорыва контактной зсны межцу цементным камнем и стенками металлического стержня определяли по следующей метоцике. В отмытый от пленки известково-битумного раствора буферной жидкостью стакан заливали цементный раствор и помешали в автоклав на 2 сут. Г1о истечений 2 сут стакан с цементным камнем извлекали и присоединяли к насосу, с помощью которого опрецеляли величину цавления, необхоцимого цля поступления воды межпу стенками стакана и цементным камнем. После этого рассчитывали величину гицропрорыва на епиницу поверхности контакта.
Полученные результаты приведены в табл. 2.
1055852
Продолжение табл, 2
I 1
Величина давления гидропрорыва, МПа
Сила сцепления цемент ного камня с металлом через 2 сут тверцения при разных температурах и давлениях
Плотность, Огмыв
Состав буфекрной жидкости, % пленки, % г/см
Ди- Водзель ный
Эмуль гат ор раст вор ное
Т 60оС Т 140ОС Т 60 С Т 14 С
Р 25 МПа P 50 МПа P 25 МПа P 50 МПа. топливо
0,70
58,0 40 2,0 0,90 100 0,48
0,57
0,53
0,90 100
0,37
0,33
0,49
0,42
57,5 40 2,5
0,11
0,84 90
0,15
0,12 0,13 смытый цизтопливом
Стержень, смоченный
1,05
0,20
0,15 О, ll
0,09
ИБР ся ацгезионные характеристики цемента к металлу. Увеличение соцержания пизельного топлива свыше 50% не способствует улучшению характеристик буферной жи пк ости.
Как випно из табл. 2, 100%-ной отмываюшей способностью, высокими значениями сил сцепления и цавлением гицро» прорыва облацает состав, сопержаший
50-60% водного раствора хлористого натрия, 1 2% эмульгатора, остальное— дизельное топливо, При соцержании эмульгатора менее 1% отмываюшая способность и ацгезионные характеристики к металлу снижаются, а буферная жидкость становится нестабильной, При содержании эмульгатора более 2%, несмотря на
LOO%-ную смываемость пленки, снижаютБуферная жидкость прецставляет собой опноропную эмульсию белого цвета, не горюча, не взрывоопасна, умеренно токсична, имеет высокую термостойкость по сравнению с и вестной. Сравнительная характеристика буферных жидкостей привецена в табл. 3.
Т аблица 3
Время разделения эмульсии, ч-мин при
Параметры буферной жид к ости
ИизельН асышенный раствор хлористого
ЭП-4 (извест ный) ное
ПлотОтмы. ваюшая способность за 1 мин, %
40 С
60 С
140 С топливо ность г/см натрия!
83,5
l 5 1 14 99
4 00
0-30 Рассл. при 75 С
4 00 О 50 То ж .е
48 00 20-ОО 3-10
78,5
1,5 1,12
0,985
0,985
0,985
99,5
100,0
59,5 1,0
58,5 1,5
58,0 2,0
40
Стержень, смоченный ИБР и
Рецептура буферной жидкости, lOO O 48 00 20 00 3-50
1 00,0 48-00 20-00 4-05
9 1055852
На основании лабораторных анализов фвтановлено влияние хлористого натрия
ape различной его концентрации на свойства буферной жицкости. При наличии в
Табпица 4
0,55
0,63
38,5
57,0
1,5
3,0
55,0
1,5
50 . 385
7,0
О. 76
38,5
1,5
53,0
0,78
0,78
0,78
1,5
10,0 38,5
50,0
48,0
45,0
38,5
12,0
1,5
15,0 38,5
Составитель В. негоции
Редактор Н. Джуган Техрец С.Мигунова Корректор А, Лзятко
Заказ 9259/26 Тираж 603 Поцписное
ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам.изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгороц> ул. Проектная, 4 (увеличением хлористого натрия цо
1 . условная вязкость буферной жицкос ти составляет 60 с, по СПВ-5, à agreэия цементного камня с металлом улучшается. Увеличение хлористого натрия свыше 10% не привоцит к улучшению свойств буферной жицкости. Таким обре-. Зо зом 10%-ная концентрация хлористого натрий является оптимальной цля цанной буферной . жицк ости.
HpeggaraeMas буферная жидкость при
60 С стабильна в течение 20 ч, иэ- 35 о вестная стабильна только в течение 30 мин . При 140 С прецлагаемая буферней хлористого натрия менее 5% возрастает условная вязкость и ухуцшается agгезия цементного камня с металлом (табл. 4). ная жицкость стабильна в течение 4 ч
5 мин, что вполне цостаточно цля провецения всего цикла цементированпя глубских скважин, 100%-ная отмывающая способность, высокая термостойкость буферной жицкости позволяют качественно . цементировать глубокие скважины, что поцтвержцается BblcOKHMH значениями сил сцепления и цавления гицропрорыва (табл.
2), замеренными через 2 сут тверцения цементного камня. Структурно-механические свойства буферной жицкости позво- .: ляют при необхоцимости утяжелять ее баритом цо плотности 1500 кг/м .
