Буферная жидкость
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 метафосфорных 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 метафосфорных кислот применяют пирофосфаты или триполиофосфаты щелочных металлов , или гексаметафосфаты или метафосфаты щелочных металлов или аммония . При этом в жидкость дополнительно вводят оксиэтилированный алкилфенол 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 тама понажных растворов и не ускоряет сроков схватывания. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 E 21 В 33/138
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4131190/22-03; 4109014/22-03 (22) 05. 08. 86 . (46) О?. 12.88. Бюл. Р 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) А.К. Куксов, О.Н. Мироненко, Т.В. Шамина, Н ° М. Бондарец, Ф.П. Линчевский и Б.И. Краснов (53) 622.245.51 (088.8) (56) Буферная жидкость. Проспект
ВНИИОЭНГ g 1980, Р 250Т-06310.
Ашрафьян М.О. и Булатов А.И.
Эффективность вытеснения буровых растворов и разрушение глинистых корок при цементировании скважин.
М.: ВНИИОЭНГ, 1969, с. 44. (54) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ (57) Изобретение относится к области крепления скважин. Цель — повышение моющей способности жидкости s условиях глинонасыщения. Жидкость содер-... жит в.качестве водорастворимого кон.80 )442 9 А1 денсированного фосфата две водорастворимые соли полифосфорных и/или метафосфорных кислот в кол-ве от 0 05 до 2,00Х от общей массы и воду. Водорастворимые соли используют в соотношении от 1 до 3 мас.ч. одной соли к одной мас.ч. другой. В качестве водорастворимых полифосфорных и метафосфорных кислот применяют пирофосфаты или триполиофосфаты щелочных металлов, или гексаметафосфаты или метафосфаты щелочных металлов или аммония. При этом в жидкость дополнительно вводят оксиэтилированный алкилфенол со степенью оксиэтилирования от
12 до 25 в кол-ве от 0,05 до 3,00 мас. Е от общей массы жидкости. Жидкость го-. товят путем растворения солей в воде.
Данная жидкость не образует высоко" вязких коагуляционных паст на границе с любыми типами водных буровых и тампонажных растворов и не ускоряет сроков схватывания. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
1442б
Изобретение относится к креплению скважин.
Цель изобретения — повышение моющей способности буферной жидкости в условиях глинонасыщения.
Буферная жидкость содержит две соли водорастворимых конденсированных фосфатов и воду. Общее содержание водорастворимых конденсированных фосфа- 10 тов составляет от 0,05 до 2,0 мас.Х от общей массы буферной жидкости, причем они содержатся в соотношении
1-3 мас.ч. одной соли к 1 мас.ч. другой. В качестве конденсированных фосфатов буферная жидкость содержит пирофосфаты или триполифосфаты щелочнбго металла или метафосфаты или гек- саметафосфаты, щелочного металла или аммония. 20
Эффективность буферной жидкости повышается при введении в ее состав оксизтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования от 12 до 25 (неонол) в количестве от 0,05 до
3,00 мас.Ж от общей массы буферной жиджидкости.
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.3— данные, иллюстрирующие совместимость буферной жидкости с буровыми и тампонажными (цементными) растворами.
Буферная жидкость содержит смесь двух водорастворимых конденсированных фосфатов, проявляющих в растворе вза- 40 имно усиливающее действие. При этом эффективность увеличивается в среднем в 1;3-2 раза. Ее эффективность обусловлена повышением силы координационных связей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для смыва глинистых отложений регулирувкой рН и др. Вследствие этого происходит более полное связывание щелочноземельных металлов, улучшаются диспергирующая, разжижающая, расклинива- 0 ющая, пептизирующая способности раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, лучше модифицируется металлическая поверхность. Все это способствует повышению герметичности зацементированного пространства. Высокая эффективность буферной жидкости
39 2 сохраняется в большем диапаэоне кс нцентрации солей, что облегчает процесс ее приготовления в полевых условиях, В буферной жидкости, содержащей дополнительно оксиэтилированньФ ал" килфенол со степенью оксиэтилирования
12-25, проявляется взаимное усиливающее действие. Ее действие обусловлено повышением силы координационных связей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для глинис" тых отложений регулировкой рН и др.
Вследствие этого происходит более полное связывание щелочноземельных металлов, улучшаются диспергирующая, разжижающая, расклинивающая и пептизирующая способность раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, все это приводит к повышению эффективности буферной жидкости в условиях глинонасыщения и способствует повышению герметичности зацементированного пространства.
Эффективность буферной жидкости подтверждается экспериментальными данными, нз которых видно, что буферная жидкость на основе конденсированных 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 глинонасыщения 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 эатверпевания. После образования цементного камня определяют герметичность зацементированных секций трубы путем продавливания через з 14426 них газа при градиенте давления до
8 MIla/ì.
Образец считается герметичным, ег.— ли через 5 мин после начала продавливания газа через образец на выходе .5 фиксируется (по объему вытесненной в капилляр жидкости) выделение не более 0,2 см газа.
Пример 1. Приготавливают бу- 10 ферную жидкость из расчета на 1 л . водного раствора 0,37 r ГИФН и О, 13 г
ТПФН,. всего 0,05%, перемешивают в течение 3 мин до полного растворения.
На внутренней поверхности трубы прока- 5 чиванием модельного бурового раствора формируют глинистую пленку. Затем последовательно прокачивают буферную жидкость и портлан цементный 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 образом; доля герметичных образцов составляет 64%. .Пример 2. Приготавливают буферную жидкость из расчета на 1 л раствора 0,5 r 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 ф и м е р 3. Приготавливают буферную жидкость из расчета 2,5 r метафосфата калия и 7,5 r ТПФН на 1 л раствора, всего 1%. Доля герметичных образцов составляет 52%.
Пример 4. В 3 л воды вводят
2,25 г гексаметафосфата натрия, 0,75 г
Na Н Р 0 и 1,5 г оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования 25 перемешивают до полного растворения. На шероховатом стержне формируют пленку из бурового раствора массой 1,5 г. Затем раствор буферной жидкости заливают в лабораторную ус50 таиовку в течение 10 мин.
if р и м е р 5. В 3 л воды вводят
7,5 r гексаметафосфата натрия, 7,5 r триполифосфата натрия и 1,5 г оксиэтилированного алкилфенола со сте-= пенью оксиэтилирования 25, перемешивают до полного растворения. По описанной методике определяют эффективность буферной жидкости, она составляет 80%.
Далее определяют моющую способность в условиях глинонасьпцения, например в присутствии 1,5% глины, в пересчете на сухое вещество 45Х.
Доля герметичности составляет 80Х (24 образца из 30).
Пример 6. В 3 л воды вводят
20, 1 г гексаметафосфата натрия, 39,9 г триполифосфата натрия и 30 r оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилнрования 25, перемешивают до полного растворения. Эффектйвность буферной жидкости составляет 85Х.
Моющая способность в условиях глинонасьпцения, например в присутствии
1,5Х глины, в пересчете на сухое вещество составляет 44%. !
Данные табл. 1-3 подтверждают высокую эффективность буферной жидкости, имеет место значительное повьппение доли герметичных образцов. Буферная жидкость не образует высоковязких коагуляционных паст на границе с любыми типами водных буровых и тампонажных растворов и не ускоряет сроков схватывания.
Формула изобретения
1. Буферная жидкость, включающая водорастворимый конденсированный фосфат и воду, отличающаяся тем, что, с целью повьппения ее моющей способности в условиях глинонасыщения, 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 мас.ч. одной соли к одной мас.ч. другой.
2. Жидкость по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в качестве водорастворимых полифосфорных и метафосфорных кислот она содержит пирофосфаты или триполифосфаты щелочных металлов, или гексаметафосфаты или метафосфаты щелочных металлов или аммония.
3. Жидкость rro nn. 1 и 2, о т — . л и ч а ю щ а я с я тем, что она дополнительно содержит оксиэтилиро- ДФ
5 1442639 6 ванных алкилфенол со степеньв окси- ве от 0,05 до 3,00 мас.7 от общей зтилирования от 12 до 25 в количест- массы буферной жидкости.
Таблица 1
Содер жанне цов, шт герметичных образцов, Х оксиэтили рован кого алки .л фенол со ст ее В том числе герметичных неньв оксиэтили рован
25, Й
25 11
25 12
25 10
25 11
25 16
40
64
25 18
76
72
68
64
56
Содержание фосфатов в водном растворе, мас. Ж (вода " остальное) ° Ю
О, О1 ГМФН
0,008 ГИФН+ 0,002 ТПФН
0,005 ГИФН+ 0,005 ГПФН
0,002 ГИФН + 0,008 ТПФН . 0,05 ГМФН
0,037 ГМФН + 0,013 ТПФН
0,025 ГМФН + 0,025 ТПФН
0,013 ГИФН + 0,037 ТПФН
0,1 ГМФН .0,075 ГМФН+ 0,025 Na 0,05 ГМФН + 0,05 КНэР О 0,025 ГМФН + 0,075 К РэО 0,5 ГМФН 0,375 ГИФН + 0,125 ТПФН 0,25 ГМФН + 0,25 ТПФН 0,125 (NH4)эРэО + 0,375 ТПФН 1,0 ГМФН О, 75 К РэОэ + 0,25 КэРэО,а 0,5 ГМФН + 0,5 ТПФН 0 25 K)P 0g + 0, 75 ТПФН сло образ- Доля ° ° 25 10 40 25, 16 25,1 3 25 19 25 19 25 18 25 12 25 17 25 18 25 16 25 6 25 14 25 14 25 13 8 .Продолкенйе табл.1 1442639 Доля герметкчнъас образцов, Й образВт В том числе герметичнъи 40 36 24 28 005 25 26 0,05 25 24 0,05 25 24 0,05 25 22 0,05 25 23 О 05 25 21 82 70 О, 075 ГИРН +,0,025 Na 25 26 0,05 25 25 0,375 ГМФН+ 0,125 ТПФ Н 0,25 ГИФИ + 0,125 ТПФН 25 24 25 24 0,5 0,5 25. 25 75 25 23 0,5 О, 75 К Рз09 + 0,25 КР>0>е Содержание фосфатов в вод растворе, мас. Й (водаталъное) 2,0 ГМФН 1,5 ГМФН+ 0,5 ТПФН 1,0 (NH4) P O + 1,0 КН РзОт 0,5 ГМФН+ 1,5 ТПФН 3,0 ГМФН 2,25 ГМФН + 0,75 ТПФН 1,5 ГМФН + 1,5 ТПФН 0,75 ГМФН + 2,25 ТПФН 0,008 ГМФН + 0,002 ТПФН 0,002 ГМФН + 0,008 ТПФН 0,005 ГМФН + 0,005 ТПФН 0,037 ГМФН + 0,013 ТПФН 0,025 ГМФН + 0,025 ТПФН 0,013 ГМФН + 0,05 ТПФН 0,05 ГМФН + 0,05 КН Р От 0,05 0,025 ГМФН + 0,75 К Р О о О, 125 (NH4)3 P О + 0,375 ТПФН Оу5 25 5. 25 10 25 11 25 9 25 5 25 6 25 6 257 Число образцов, ат Доля герметичных образцов, Х одержанне окситили- бще овантом числе oro ерметичных алк ил" фенола о сте енью кситилирован 25, Х 0,5 77 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 25 70 25 22 2,0 Таблица 2 Ф Оксиэтили0,5 2,0 2,5 1,0 1,5 рованный ал килфенол со степенью ок сиэтилирова ния 25 48 30 0,05 85 66 0,05 87 68 0,05 88 70 26 20 65 47 40 Содержание фосфатов в растворе, мас. Х (вода тальное) 0,5 ГМФН + 0,5 ТПФН 0,25 K P О + 0,75 ТПФН . 1,5 ГМФН + 5 ТПФН 1 0 (NH4) P О, + 1,0 КН Р О О, 67 ГМФН, +, 1, 33 ТПФ Н 2,25 ГМФП + 0,75 Ц(ФН 0,75 ГМФН + 2,25 ТПФН 1,5 ГМФН + 1,5 ТПФН Состав, Х (вода — остальное) .Конденсированные фосфаты 0,01 г ГМФН 0,008 ГМФН + 0,002 ТПФН 0,002 ГМФН + 0,008 ТПФН 0,005 ГИФН + 0,005 ТПФН 1442639 I0 Продолжение табл. 1 25 23 25 23 25 22 25 23 25 21 25 20 Содержание глины в буферной жидкости, Х 58 51 45 36 62 53 42 38 12 Продол:кение табл. 2 1442639 ермание гликм в буферной жидкости, Х си0,5 или ван кипфе нол с степе ньв о сиэти лиров ния 2 22 13 60 42 62 50 30 0,05 0 05 55 45 0,05 О,О5 0,05 0,05 0 05 80 62 55 32 85 69 80 61 0,5. 52 45 33. 31 0,5 0 5 78 58 28 24 0,5 84 65 0 5 0,5 1,0 Ф 0,5 32, 54 44 38 22 10 5 0,5 85 65 26 26 Состав, Х (вода - остальное) . Конденсированные фосфаты,0,05 ГИФН 0,037 ГИФН + 0,013 ТПФН 0,025 ГМФН + 0,025 ТПФН 0,013 ТИФН + 0,050 ТПФН 0,1 r ГИФН 0,075 ГИФН + 0,025 Na H P O Г 0,05 ГМФН+ 0,05 КН7Р От 0,025 ГИФН + 0,075 К Р О,о l0,5 ГИФН 0,375 ГМФН+ О, 125 ТПФН 0,25 ГМФН + 0,25 ТПФН 0,.125 (ЯН, )7Р О, + 0,375 ТПФН 1,0 ГИФН О, 75 К Р О, + О, 25 К Р70<о 0,5 ГМФН + 0,5 ТПФНI 0,25 K P70 + 0,75 ТПФН 2,0 ГИФН 1,5 ГМФН + 0,5 ТПФН . 1,0 (1Н,),Р,О, + 1, О КН Р,О 0,67 ГМФН +. 1,33 ТПФН 3,0 ГМФН 52 34 80 65 85 72 82 70 60 38 89 70 82 68 82 66 85 62 28 20 88 67 86 58 28 21 58 45 52 40 50 42 28 22 56 42 51 40 18 5 51 42 52 44 50 40 20 16 58 42 50 40 42 36 36 32 10 10 38 36 36 32 36 30 8 6 32 30 35 30 0 0 36 3! 36 29 34 28 12 0 35 34 35 . 30 1442639 Продолжение-табл. 2. Состав, Х {вода - остальное) . Конденсированные фосфаты 0,0 1,5 2,0 2,5 2,25 ГИФН + 0,75 ТПФН О,?5 ГМФН + 2,5 ТПФН 1,5 ГИФН + 1,5 г ТПФН 2,0 80 62 2,0 82 65 2,0 79 57 52 38 31 27 49 42 38 47 40 35 29 Продолжение табл.З Таблица 3 Значение noRазателей для буферной 30 жидкости Показ атели Растекаемость смеси буферной жидкости с тампонажным раствором при 35 соотношениИ нх объемов 1:9; см Условная вязкость сме си буферной жикдости с буровым раствором при соотношении их объемов 1:9, С портландцементный раствор 40 раствор УПГ 21 раствор ШПЦС-120 55 ВНИИПИ Заказ 6362/28 Тираж 532 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 неминерализованный буровой раствор, стабилизированный КМЦ-600 хлоркальциевый бу- ровой раствор, стабилизированный КМЦ-600 + КССБ-2 буровой раствор, насыценный NaCl u стабилизированный КМЦ-600 Оксиэтили рован ный ал килфе нол с степе иьв о сиз ти лиров ния 2 одержание глины в буферной жидкости, Х Время загустевания смеси буферной жидкости с нортландцементным раствором при соотношении их объемов 1:9 при темпераО туре 70 С и давлении 20 МПа, мин
