Буферная жидкость на водной основе
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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ .
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 21 B 33/138
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776625/03 (22) 03.01.90 (46) 15.06.92. Бюл. hh 22 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) Il.Ô.Öûöûìóøêèí, С, P.Хайруллин, А.П.Тарнавский, 3.Н.Кудряшова, В.H.fleeшин, Б.В.Михайлов. Б.В,Арестов и B.Ï.Êàзарян (53) 622.245.051 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
1Ф 1432193, кл, Е 21. В 33/138, 1986.
Авторское свидетельство СССР
N 1434079, кл, Е 21 В 33/138, 1986.
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 (03A) со степенью оксиэтилирования 12-25 при следующем соотношении компонентов. мас. :
03А 0.05-3.00
Гексаметафосфат натрия 0 01-2,00
Вода Остальное
Однако указанная буферная жидкость имеет недостаточную отмывающую способ„„59„„1740628 А1 (54) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ НА ВОДНОЙ
ОСНОВЕ . (57) Использование: для разделения бурового и тампонажного растворов и очистки ствола скважин при цементировании нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: буферная жидi оoсcтTьb..сcоoд еeр ж и тT, мас.0/;: хлорид кальция 4-б. 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. ность по .отношению к остаткам буровых растворов на стенках скважины.
Цель изобретения — повышение отмывающей способности оуфернои жидкости в условиях глинонасыщения, обеспечивающей улучшение сцепления цементного камняя с металлом обсадной колон н ы, Буферная жидкость на водной .основе включает тиосульфат натрия, хлорид кальция и перекись водорода при следующем соотношении ингоедиентов, мас. 7 .:
Хлорид кальция . 4 — б
Тиосульфат н.п рия 5-7
Перекись водорода 12-14
Вода Остальное
Буферная жидкость содержит в качестве минеральной соли тиосульфат натрия и хт орид кальция, а в качестве добавки — перекись водорода.
Установлено, что водный раствор хлорида кальция, тиосульфата натрия и перекиси.. 1740628
55 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 раствором.
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 кальция 5 (50), Тиосульфат натрия 5 (50)
Перекись водорода 13 (130)
Вода 77 (736 + 34 = 770)
При пересчете с мэс.%-ного содержания на массовое (г) содержание ингредиен. тов принято. что t30 г перекиси водорода
100 содержится в 130 = 866 г 15%-ного рас15 твора HzOz, в котором содержится 866—
-130 =736 r Н20.
В мерный стакан налили 866 r 15%-ного водного раствора перекиси водорода, содержащего 130 г основного продукта и 736
r воды,и добавили 34 г воды, доведя массовое содержание последней до 770 r.
В полученный водный раствор.перекиси водорода ввели 50 г тиосульфата,натрия и 50 r хлорида кальция и тщательно переме5
40 шали в течение 30 мин до полного растворения компонентов
В табл. 1 проиллк>стрирована отмывающая способность буферных жидкостей.
Из данных табл. I видно, что оптимальным является следующее содержание компонентов. Mdc.%:
Хлорид кальция 4-6
Тиосульфат натрия 5-7
Перекись водорода 12-14
Вода Остальное
В опытах 5-13 представлена предлага; емая буферная жидкость. имеющая повышенную отмывающую способность с 58 — 71 до 71 — 79% и напряжение сцепления с металлом, достигаюгцее 0.75 МПа по сравнению с 0,6 МПа по прототипу.
Содержание перекиси водорода менее
12 мас.% (опыт 18) ухудшает отмывающую способность буферной жидкости, содержание ее более 14 мас.% (опыт 19) не дает повышения отмывающей способности.
При содержании тиосульфата натрия меньше 5 и более 7 мас.% показатель отмывающей способности ухудшается (опыты 14 и 15).
Содержание хлористого кальция менее
4 мас.% (опыт 16) ухудшает отмывающую способность, содержание его более 6 мас.% (опыт 17) не дает. повышения отмывающей способности буфер ой жидкости.
B опытах 20 — 25 показано влияние отдельных компонентов буферной жидкости на ее отмывающую способность и адгезию цементного камня к металлу, Например, буферная жидкость, содержащая воду и только хлорид кальция (опыт 20),. имеет отмывающую способность 14% или,содержащая воду и только тиосульфат натрия (опыт 25),— 177
Буферная жидкость, содержащая воду и два компонента, имеет отмывающую способность, не превышающую 32%. Например, буферная жидкость. содержащая воду, 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 жидкость(вода + тиосульфат натрия + перекись водорода) имеет отмывэющую способность
29% (опыт 23), В табл. 2 показана совместимость предлагэемой буферной жидкости с буровыми растворами на водной основе и портландцементным раствором. При смешивании буферной жидкости с вышеназванными растворами в соотношении 1:9 условная вязкость последних практически не меняется. Растекаемос ь и время загустевания
1740628 смеси буферная жидкость — портландцементный 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 5
40 мин.
Из данных табл, 2 видно, что предлагаемая буферная жидкость совместима с буровыми и портландцементными растворами и не может оказывать отрицательного 10 влияния на процесс цементирования, Влияние. добавки глины на отмывающую способность буферной жидкости приведено в табл. 3, Добавку глины в буферную жидкость 15 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 20 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 жидко- 25 сти ее отмывающая способность ухудшается, При этом темп ухудшения отмывающей способности предлагаемой буферной жидкости значительно ниже, чем у известной. 30
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 жид.кость при такой добавке глины снижает 35 .свою отмывающую способность с 71 до
32, т.е. в 2,22 раза.
Вместе с тем отмывающая способность предлагаемой жидкости остается высокой и
Формула изобретения
Буферная жидкость на водной основе. включающая минеральную соль и добавку, отличающаяся тем, что. с целью повышения ее отмывающей способности в условиях глинонасыщения, обеспечивающей 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 соотношении ингредиентов, мас. :
Хлорид кальция
Тиосульфат натрия
Перекись водорода
Вода
4 — 5
5 — 7
12-14
Остал ьное
Таблица 1 превышает отмывающую способность изве47 стной в — = 1,44 раза.
32
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 продавливанием тампонажного раствора в затрубное пространство скважины.
Использование предлагаемой буфер-. ной 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.
1740628
Продолжение табл. 1
Содержание компонентов, мас, Отмывающая способность.
Сцеплен. цементн. камня мс металл., Мпа
Состав вода после 5 после 10 мин возд, мин возд.
ОЭА* тиосуль- х л о р ид перекись фат нат- кальция водорория да гексаметафосфат натрия
П едлагаемая б е ная ж и кость,5
5
8
6
ОЭА* — оксизтилированный алкилфенол со степенью оксизтилирования 25
Таблица 2
Показатель
Условная вязкость смеси буферной жидкости с буровым раствором при соотношении их объемов 1:9, с: — неминерализованный буровой раствор стабилизированный КМЦ-600 — хлоркальциевый буровой раствор, стабили зированный КМЦ вЂ” 600+ КССБ — 2 — буровой раствор, насыщенный aCI стабилизированный КМЦ-600 — неминерализованный буровой раствор стабилизированный КАЦ-500+ а2Соз
Растекаемость смеси буферной жидкости. с тампонажным портландцементным раство ром при соотношении их объемов 1:9
Время загустевания смеси буферной жид кости с портландцементным раствором при соотношении их объемов 1:9 при 70 С и дав лении 20 МПа, мин
1.1
12
13
14
16
17
18
19
21
22
23
24
4
6
5
7
5
5
12
14
13
13
13
13
13
11
13
13
79
73
76
78
74
78
74
78
74
82
89
81
87
42
32
29
58
32
58
14
29
71
74
71
56
76
56
78
38
37
0,75
0,77
0,75
0,70
0,65
0,67
0,70
0.67
0,70
0,55
0,68
0,52
0,48
0,55
0,62
1740628
Таблица 3
Содержание компонентов буФерной жидкости, мас.4
Побавка глины в буФерную жидкость в пересчете на сухое вечество, ь
Состав
ОЭд гексаметавосФат натрия хлорид пере кис ь вода кальция водорода
0 0,5 1,0 ) 1,5 2,0
Известная буФермая жидкость
99,4 70
99,05 7!
97,95 65
95,0 58
62 38 36
65 42 40
60 51 46
48 36 32
Предлагаемая буФерная жидкость
П р и и е ч в .н и е. Нумерация составов соответствует нумерации составов в табл.!
Составитель А.Шишкин
Редактор Н.Федорова Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши
Заказ 20б1 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открюиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
6
8
1г
0,5
0,05
0,05
3,00
0,1
0,1
2,0
2,0 г .
L тиосульФат натри я ь
7
6
5 и
13 77
13 75
14 73
72
76
71
79
68
64
50 45
55 50
50 46
60 53
50 44
36 30
37 32
32 30
28 26
44 40
48 45
45 41
50 47
43 43
