Способ получения эрозионной буферной жидкости

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буферным жидкостям, предназначенным для удаления бурового раствора из цементируемого заколонного пространства скважины, а также для разделения бурового и тампонажного растворов. Технический результат - усиление эрозионной моющей вытесняющей способности буферной жидкости, повышение ее глиноемкости, эргономичности и безопасности для окружающей среды. Способ получения эрозионной буферной жидкости заключается в вводе в буферную жидкость эрозионной добавки, в качестве которой используют дисперсную добавку, частицы которой имеют форму двусторонне заостренной ладьи, длину 3-5 мм, ширину 2-4 мм, высоту 0,3-2 мм; острые концы частиц содержат в своем составе оксиды кремния и имеют высокую твердость, средняя плотность вещества частиц близка к плотности воды, а соотношение массовых частей добавки и буферной жидкости составляет соответственно 5-10 к 100-141. В качестве эрозионной добавки, к примеру, используют рисовую шелуху. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буферным жидкостям, предназначенным для вытеснения и вымыва - удаления бурового раствора из цементируемого заколонного пространства скважины, а также для разделения бурового и тампонажного растворов.

Для обеспечения герметичности зацементированного кольцевого пространства его до и в процессе цементирования следует максимально очистить от невытесненных остатков бурового раствора, глинистой, полимерной, углеводородной пленки на поверхности обсадных труб и пород, рыхлой части слоя набухших глинистых пород и фильтрационной корки бурового раствора, или хотя бы ее верхней рыхлой части.

Для этого буферным жидкостям придают способность создавать турбулентный поток при малых скоростях течения, разжижать, разрушать, смывать и вытеснять остатки бурового раствора, глинистой, полимерной, углеводородной пленки на поверхности обсадных труб и пород, рыхлой части слоя набухших глинистых пород и фильтрационной корки бурового раствора, или хотя бы ее верхней рыхлой части. Для усиления названных свойств буферных жидкостей в них вводят добавки, выполняющие роль турбулизаторов потока и эрозионных агентов: цемент, золу, вермикулит, резиновую крошку, волокна, опилки (см., например, а.с. 779372 Буферная жидкость).

Буферные жидкости, содержащие перечисленные добавки, получили название эрозионные. Их эффективность мала.

Наиболее эффективным способом получения эрозионной буферной жидкости представляется добавление в жидкость песка, цемента, глины и других компонентов. (см. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. В 2-х томах. Том 1. - М.: Недра, 1985. - 414 с. С. 396) - прототип.

Недостатками прототипа являются: его низкая результативность, так как способ-прототип не позволяет получить эффективную эрозионную-моющую-вытесняющую буферную жидкость; глиноемкость получаемой буферной жидкости низка; имеют место технологические трудности при ее приготовлении и применении; получаемый по известному способу состав небезопасен для окружающей среды. Под глиноемкостью буферной жидкости мы понимаем способность буферной жидкости сохранять свою моющую-эрозионную способность по мере попадания в ее состав глины.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в усилении эрозионной-моющей-вытесняющей способности буферной жидкости, повышении ее глиноемкости, эргономичности и безопасности для окружающей среды.

Цель достигается тем, что в буферную жидкость вводят дисперсную добавку, частицы которой имеют: форму двусторонне острой ладьи, длину 3-5 мм, ширину 2-4 мм, высоту 0,3-2 мм; острые концы содержат в своем составе оксиды кремния и имеют высокую твердость, средняя плотность вещества частиц близка к плотности воды. В качестве такой добавки предлагается использовать рисовую шелуху в количестве от 5 до 10 частей масс, к 100-141 частям масс, буферной жидкости.

Полученный технический эффект подтвердили опыты, проведенные следующим образом.

Использовали стендовую установку, состоящую из вертикально расположенной трубы высотой 12 м с внутренним диаметром 103 мм. В центральной части трубы, отстоящей от нижнего и верхнего концов трубы для уменьшения концевых эффектов на расстояниях по 5 м, установлены 4 круглых отвода. В отводы вставлялись гильзы, наполненные пастой из предварительно гидратированного глинопорошка в каждой серии опытов постоянного состава (марка ПББ, немодифицированный, производства ЗАО «Ильский завод утяжелителей»).Открытый торец наполненной глинистой пастой гильзы устанавливали заподлицо с внутренней стенкой трубы. Внутрь 103 мм по внутренниму диаметру трубы была вставлена коаксиально гладкая труба с внешним диаметром 50 мм. Таким образом создавалось некое подобие кольцевого пространства между обсадной колонной и стенками скважины. Величина зазора между двумя трубами в установке примерно равнялась величине зазора между стенкой обсадной трубы диаметром 168,3 мм и стенкой самой скважины, пробуренной долотом, имеющим диаметр 215,9 мм. Снизу в кольцевое пространство насосом подавали жидкость. Сверху жидкость вытекала. С учетом размеров кольцевого пространства жидкость подавали с расходом 6,4 л в с. Такой расход жидкости в стендовой установке выбран, чтобы соблюдалось равенство градиента скорости течения жидкостей (и подобие эпюр скоростей) в установке и в кольцевом пространстве реальной скважины, пробуренной долотом диаметром 215,9 мм, со спущенной в нее обсадной колонной диаметром 168,3 мм при расходе буровых насосов 14,4 л в с (около 170 с-1). При указанных расходах жидкости в установке и в скважине скорости восходящего потока жидкости равны 1 м в с. Таким образом имитировали процесс течения буферной жидкости в кольцевом пространстве скважины с максимально достигнутой степенью модельного подобия. Время прокачивания жидкости устанавливали согласно известной рекомендации, касающейся минимального времени прохождения буферной жидкости через заданный участок ствола скважины-8 мин. Глинистая паста имитировала загустевшие остатки глинистого бурового раствора или набухшую глинистую породу, или фильтрационную глинистую корку, или пленку глинистого раствора.

Добавлением в буферные жидкости 3 ч. предварительно гидратированной глины имитировали попадание глины в буферную жидкость при движении последней еще внути колонны обсадных труб в результате смешения ее с вытесняемым впереди идущим буровым раствором и смыва буферной жидкостью остатков бурового раствора-адгезионной пленки- на внутренней поверхности труб, то есть имитировали процесс глинонасыщение буферной жидкости.

Результат воздействия буферной жидкости в потоке на имитацию глинистой породы или фильтационной корки бурового раствора (в действительности глинистой пасты) оценивали по величине доли унесенной буферной жидкостью части глинистой пасты от первоначальной массы пасты.

Составы буферных жидкостей и результаты опытов приведены в табл.

Из таблицы видно, что добавление рисовой шелухи во все составы в количестве 5-10 частей к 100-141 частям буферной жидкости резко увеличивает способность буферной жидкости разрушать и вымывать глинистую пасту. Преимущество заявляемого способа сохраняется и при предворительном вводе в буферную жидкость глины. То есть способ существенно увеличивает глиноемкость буферной жидкости - ее способность сохранять свою моющую-эрозионную способность при насыщении глиной.

Добавление 3 ч шелухи недостаточно для получения значительного эффекта, а добавление 15 частей шелухи более не увеличивает или даже уменьшает эффект в сравнении с добавкой шелухи равной 10 частям, но может привести к загущению буферной жидкости до ее непрокачиваемости.

Примечания. 1. Затенненные строки таблицы содержат данные по изобретению. 2. МБП-М - материал буферный порошкообразный моющий, ТУ 2148=215=00147001-2000. 3. КМЦ-карбоксиметилцеллюлоза, ТУ 2231-017-32957739-09.

1. Способ получения эрозионной буферной жидкости, заключающийся в вводе в буферную жидкость эрозионной добавки, отличающийся тем, что в качестве эрозионной используют дисперсную добавку, частицы которой имеют форму двусторонне заостренной ладьи, длину 3-5 мм, ширину 2-4 мм, высоту 0,3-2 мм; острые концы частиц содержат в своем составе оксиды кремния и имеют высокую твердость, средняя плотность вещества частиц близка к плотности воды, а соотношение массовых частей добавки и буферной жидкости составляет соответственно 5-10 к 100-141.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эрозионной добавки используют рисовую шелуху.