Буферная жидкость,разделяющая буровой и цементный растворы

Буферная жидкость,разделяющая буровой и цементный растворы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ, РАЗДЕЛЯЩАЯ БУРОВОЙ И ЦЕМЕНТИЛЙ РАСТВОРЫ, содержащая бихромат натрия или калия, лигносульфонатный реагент, щелочной реагент, утяжелитель и воду, о т л и чающаяся тем, что, с целью снижения загустевания контактных зон при высоких температурах (до 393 К) и давлениях (до 100 МПа) при одновременном обеспечении возможности приготовления буферной жидкости на воде любой степени минерализации, жидкость содержит в качестве лигиосульфонатного реагента конденсированную сульфит-спиртовую барду марки КССБ-2, а в качестве щелочного реагента - каустическую соду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бихромат натрия 1,35 - 3,40 ипи калия Конде и сиров анная сульфит-спиртовая (Л барда марки КССБ-2 7,70 - 12,30 Каустическая сода 0,65 - 1,00 Утяжелитель 35,00 - 56,00 Вода Остальное

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (l1) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 35 — 3,40

Конденсированная сульфит-спиртовая барда марки КССБ-2

Каустическая сода

Утяжелитель

Вода

7, 70 — 12, 30

0,65 — 1, 00 С

35,00 — 56,00

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3615578/23-03 (22) 06.07.83 (46) 15.05.85. Бюл. )) 18 (72) А.И. Леонидова, В.И. Леонидов, Мередова и Д.И. Донсков (71) Туркменский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (53) 622.245.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 730956, кл. E 21 В 33/138, 1978.

2. Ахрименко В.Е. и др. Термостойкая буферная жидкость на основе орошкообразного материала БП-100.

РНТС ВНИИОЭНГ, сер. "Бурение", 1982, У 2, с. 28-29 (прототип). (54)(57) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ, РАЗДЕЛЯЮЩАЯ БУРОВОЙ И ЦЕМЕНТ%Я РАСТВОРЫ, содержащая бихромат натрия или калия, лигносульфонатный реагент, щелочной реагент, утяжелитель и воду, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения загустевания контактных зон при высоких температурах (до 393 К) и давлениях (до 100 ИПа) при одновременном обеспечении возможности приготовления буферной жидкости на воде любой степени минерализации, жидкость содержит в качестве лигносульфонатного реагента конденсированную сульфит-спиртовую барду марки КССБ-2, а в качестве щелочного реагента — каустическую соду, при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Бихромат натрия или калия

1155723

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к осуществлению процесса тампонажа обсадных колонн и установке цементных мостов. S

Известен состав утяжеленной буферной жидкости, включающий сернокислый алюминий, серную кислоту, жидкое стекло, карбоксиметилцеллюпозу, окэнл, утяжелитель, воду (1). 10

Недостатками указанной буферной жидкости являются многокомпонентность, токсичность серной кислоты и воэможность приготовления ее только на пресной воде. t5

Наиболее близкой к изобретению является термостойкая буферная жидкость для разделения бурового и цементного растворов, содержащая порошкообразный материал БП-100, в ко- 20 торый входят агримус, кальцинированная сода и КМЦ, а также утяжелитель, воду, хромпик и сульфитспиртовую барду $2 ).

Недостатками данной жидкости 25 являются невозможность использования для ее приготовления минерализованной воды, а также загустевание контактных зон при высоких давлениях и температурах. 30

Дель изобретения — снижение загустевания контактных зон при высоких температурах (до 393 К) и давлениях (до 100 ИПа) при одновременном З5 обеспечении воэможности приготовления буферной жидкости на воде любой степени минерализации.

Поставленная цель достигается тем, что буферная жидкость, разделя- 40 ющая буровой и цементный растворы, содержащая бихромат натрия или калия, лнгносульфонатный реагент,щелоч ной реагент, утяжелитель и воду, в качестве лигносульфонатного реаген-45 та содержит конденсированную сульфитспиртовую барду марки КССБ-2, а в качестве щелочного реагента — каус- тическую соду, при следующем соотношении компонентов, мас.Х: 5О

Бихромат натрия или калия 1,35 — 3,40

Конденсированная сульфит-спиртовая барда марки КССБ-2

Каустическая сода

Утяжелитель

Вода

Буферная жидкость готовится на воде как пресной, так и различной степени минералиэации. КССБ-2 обладает по сравнению с ССБ способностью снижать водоотдачу при более высоком содержании хлористого натрия (приближающемся к насыщению), а также в присутствии небольших количеств (до 2-З ) хлористого кальция. Бихромат натрия или калия окисляет КССБ-2, увеличивает ее относительную молекулярную массу, входит в состав молекулы реагента. В результате такого воздействия на КССБ-2 повышается термостойкость и возрастает солестойкость буферной жидкости. Для регулирования плотности используется барит. Добавлением каустической соды регулируется рН среды раствора.

В результате такого сочетания компонентов буферную жидкость можно успешно применять при цементировании нефтяных и газовых скважин и установке цементных мостов.

Пример. К 750,4 л технической воды при непрерывном перемешивании в течение 10 мин добавляют 49 кг бихромата натрия, затем вводят б

207, 2 кг КССБ-2 и перемешивают

30 мин, вводят 15,4 кг каустической соды и перемешивают 10 мин, вводят

378 кг барита и перемешивают 10 мин.

В зависимости от степени минералиэации воды время перемешивания воды с хромпиком 10-15 мин, а время перемешивания с КССБ-2 — 30-45 мин до получения показателя условной вязкости жидкости по СПВ-5, равного

25-30 с. Перемешивание со щелочью длится 10-15 мин до получения рН

9, 2-11,8.

В табл. 1 приведены конкретные примеры составов буферной жидкости, приготовленных на воде различной степени минерализации.

В табл. 2 приводятся результаты лабораторных исследований буферной жидкости с использованием воды различной степени минерализации. Из приведенных данных видно, что для приготовления буферной жидкости можно использовать как пресную воду, так и воду различной степени минерализации. Буферная жидкость-прототип не может быть приготовлена на соленой воде.

Ллотностные свойства буферной жидкости легко регулируются введением

1155723 утяжелителя в широком диапаэоне

i 04-2, 22 кг/м (табл. 2), Буферная жидкость различной плотности обладает низкой водоотдачей (1,0 — 2,5 см за 30 мин) и седиментационно устойчива (0,04 — 0,1 г/см ).

В табл. 3 приводятся результаты лабораторных исследований влияния буферной жидкости на консистенцию различных типов тампонажных раство- 1О ров, приготовленных из ОГЦ, портландцемента, УЦГ-2 при температуре и давлении на КЦ-3 (тампонажный раствор и буферную жидкость готовят на морской воде). Из данных, приведен- 15 ных в табл, 3 видно, что разработанный состав буферной жидкости совместим с различными тампонажными растворами и не сокращает времени загустевания, в то время как буферная жид- 20 кость-прототип не совместима с цементным раствором при 363-393 К.

В табл. 4, 5 приводятся результаты лабораторных исследований термостойкости буферной жидкости при

20-120 С (293-393 К) и давлении

100 МПа на ВСН-3 и КЦ-3. Из данных, приведенных в табл. 4 и 5, видно, что буферная жидкость термостойка до 120 С и значительно разжижает буровой раствор в зоне смешения.

Ввиду комплексного действия (разжижает буровой раствор в зоне

25 Буферная жидкость с регулируемой плотностью проста в приготовлении и отвечает всем технологическим требованиям, предъявляемым к буферным жидкостям, готовится на применяемой

ЗО при цементировании технике и экономичнее известных буферных жидкостей, причем затворение ее возможно на воде любой степени минерализации.

Таблица 1

Минерализация, г/л

Плотность буферной жидкости

/ з

Вода

0,05

1400

Техническая

15,0

1530

Морская

25,5

1900

Хлорномагниевая

1920

1950

2220

23,4

Сульфатнонатриевая 31, 1

Хлориднокальциевая 89,0

Хлориднокальциевая 189,6 смешения и сохраняет реологические . свойства после нее) применение настоящей буферной жидкости повысит степень вытеснения буровых растворов различной плотности (1,04- 2, 22 кг/м ), очистку скважин и обсадных труб от глинистой корки.

Оптимальный состав буферной жидкости определяют по изменению концентрации хромпика и КССБ-2. При уменьшении содержания хромпика меньше 1,357. и КССБ-2 меньше 7,77. структурообразование системы отсутствует.

Напротив, при увеличении концентрации бихромата натрия или калия более

3,47 и КССБ-2 более-12,37 буферная жидкость становится вязко-упругой.

В результате лабораторных исследований (табл. 2 и 3) установлено, что диапазон регулирования плотности буферной жидкости расширяется с уменьшением концентрации бихромата натрия или калия и КССБ-2 °

Состав буферной жидкости, мз

Хром- КССБ-2 NaOH Вода Барит пик

49 207,2 15,4 750,4 378

188,2 15,3 739 535,5

21 159,6 13,3 927,1 779

159,7 13,4 938,7 787,2

163>8 13>6 9647 799 ° 5

186,5 15,5 1084,4 910,2

1155723 ф Ф МЪ Л ф Ф Л < МЪ Ф Л о о о о о о о о о оо б В а В 1 В В В В ° В

О О О О О О О О О ОО

О ф о

1 1 о о

В б ° (Ч

5 й

О (Ч МЪ 1Ф сФ М Iol

»Ф 0 ф

М М МЪ

CV»Ф О

М М М М

Ф (1 йъ

0 Cl в о

О Ф CCI

Ф О .Ф а ° 1

0Ч е

CV М Ф

ОЪ МЪ

0е !е

О О О а

I6 0! 04

IO

Ф 00

В O

° е

В 1 в

° е»! ! lC

9l Ф

CI ф

О

0I

О л "л е

М,Ч МЪ

О О CO

МЪ ф МЪ

М N 0Ч

Ñ0 00 Л

f4 СЧ сЧ

0Ъ

0 CIw о.!

МЪ

N МЪ

О О О

В В В

СЧ

sn о л

О

В В В

N N g ф ф .Ф.л а

1 1 1

»» в °

1 а 1 е» е» е» 1.

0l 0I Ю CJ

Ф л

N N

° Ф Ф Г!

CV IN CV

° Ф Ф

N 4Ч

МЪ I0 Л

СЧ N C4

43 Ф

CV СЧ

Ч! Ф

C4 N N аб

Д » !!

0, К,00!

Лкй2

О I0 к к й

О а а

О О 0

О ! к

CC 0 t

Я !

0 CI! Э а

Вй! !

0 ! !

МЪ МЪ

1 O

О МЪ

01

МЪ а

М\

<Ч

I»I °

° - Oi

00 в ф

М ф

О

МЪ МЪ еФ в

МЪ

0Ч Ф

МЪ

В

О

%0 М

МЪ О

Ф О

МЪ МЪ МЪ

0Ч М Ф МЪ е ° ф сФ Ф . МЪ

IA МЪ . Ill Ч! М

00 Л

СЧ СЧ

М Ос М а а В

0I М

1 °

° 0. 4

МЪ МЪ

МЪ а В

Ф

М М

М М

1,1

° Ф

М М

М Ch а В

Ф л

М ф

Ch 01 в O л. л

" 00

4!

М\ Ф Л О б ° °

О О

МЪ МЪ

Ф Ф

О О

МЪ чО Л

В В

Р О

МЪ Ф л

В ф\

О .C) М

ЛФ, О л л

В В

О О

0!

О

° »»

В, °

° В ф ф

° а

° Ф Ф

° . е»

Л Ф М а ° В

Л 00 00

Л Ф

В В

Л ф

1 °

Ф N

Л Л

° °

Л Л

В O

00 ф

МЪ g

В 1

О О

МЪ IA

М о а

° °

МЪ

М О Ф а а а

° 04 М

CV 00 а а

° Ф Ф

О

ФЧ

О .О

0Ч

О О

В

ЕЧ N а! к

0! л

О 5О

М

0! б

O 0l 0I ф 0 В

МЪ МЪ М. О О Л МЪ 00

1 O 1 ° °

4Ч ° е» °

03 0!

Ф

Ю Ф !» и

Изб!К

0I 3

5 Cl !

0l 0l в

МЪ К Й

0! 0!

Э 0l

В

i 155723

Таблица 3

Состав тампонажТампонажный

Время загустевания, ч-мин раствор, плотность, кг/и .

Температура, К Давление, Па ного раствора

ОЦГ + 0,3Х

КСДБ

Облегченный тампонажный

45,0

2-50

363 раствор р=1,52

393

3-00

100, 0

2-50

45,0

363

393

3-00

100, 0

Тампон ажный раствор, р= 1,82

45,0

363

2-20

2-30

100,0

393

363

45,0

2-30

100,0

2-30

Не загустел

393

Тампонажный раствор р = 2,04

363

45,0

3-00

393

2-50

363

45,0

100, 0

393

Тампон ажный цемент р = 2,22

363

45,0

2-50

100,0

393

2-30

363

45,0

2-50

Не загустел .

393

2-30

Не загустел

393

100, 0

Буферная жидкость". + облегченный тампонажный раствор 1:9 р = 1,52

Буферная жидкость * + там-. понажный раствор 1:9 р = 1,80

Буферная жидкость" * + тампонажный раствор 1:9 р 2,02. Тампонажный раствор + буферная жидкость **

1:9 р 2,20

Портландцемент +

Ф 0 ЗХ КСДБ3

0,04Х хромпика

В:Ц вЂ” 0 5

ПЦ УЦГ-2 50:50

0,32Х-КСДБФ

0,04Х-хромника, В:Ц - 0,4

Цемент, УЦГ-2 +

+ 0 ° 4X-КСДБ,;

0,06Х-хромпика, В:Ц-О,З

Условия испытания

3-00

Не загустел

2-00

Не загустел

1155723

Продолжение табл. 3

Время saryстенания, Ila ч-мни

Условия испытания

Тампо нажный раствор, плот ность, кг/мз став ампонажго растра пера

ОЦГ + 0,37КС,ПБ, В: Ц1,05

363

45,0

Несовместима

393

100, 0

Несовместима

1,5 кг/м

1,82 кг/м

2,04 кг/м

2,22 кг/м

* р я*

*** р

**** р

Пластическая вяз кость, у ИПа се рр пп Скванина

Динамическое напрязение сдвига, г, дии/см е уфе рная идкость

+ буро» вой рас вор 1:9

Буферная яндкость

+ буровой раствор

1:9 р 1,63 . УщР

NaOH

1** Приготовленный в лаборатории, морская вода, 15 г/л

16

28

7К

2** 808-Кум-Даг ° вода техничесaàÿ, 0,05 г/л р 2,1

Фхлс

КСДБ йаОН

26

2 1

32 .&

48 28

Ж р е 1t78

КССБ-2 хромпик, ИаОН

3*" 25-Ионнуклыю хлориднокальциевая, 31,8 г/л

54 42

37 30

41

36

4** 6-Восточный

Челекен, вода хлорнокальцневая, 70,8 г/л р 1,95

КСДБ хромпик,.

NaOH

52.

61

54

OO

5*** 808-Кум -Даг, вода техническая, 0,05 г/л

48 39

32

27

+ и Ф - для буферной ззщкости и ее смеси с буровым раствором в чиспителе при 299 К, в знаменателе при 333 К, буферная видкость приготовлена на морской воде буферная видкость приготовлена на пластовой воде (хлорно-каль- . циевой) Прототип

Буферная жидкость

БП-100 12Х хромпик ЗХ, ССБ 147, вода 45%, барит остальное р = 1,42 г/см

Буферная жидкость + тампонажный раствор

1:9, р = 1,45 г/см

Таблица 4 — т

Плотность раствора, кг/м, химическая обработка Буровой В Буровой раствор раствор

I155723

Таблица 5

Условия истления

Б>розой раствор, пготность, кг/м

Время загус" тевания, ч-мин

IP п/и емпература

К авлени

Ипа

УЩР

NaOH

45,0

3-00

363

3-00

100,0

393

2, Буферная нидкость +

+ буровой раствор

1 9, р = 1 65*

45,0

2-55

363

393

2-50

Не загустел

100,0

3. Буровой раствор, р = 2,t вада техническая, 0,05 г/л

ФХЛС

КСДБ хромпик

На ОН

363

45,0

3-00

2"55

100,0

393

363

2-55

4. Буровой раствор +

+ буферная кидкость 9: l, р 2,06*

45,0

100,0

2-50

Не загустел

393

3-00

КСДБ хромпик

НаОН

45,0

363

100, 0

2-55

393

45 0

2-50

363

2-45

100,0

393

7. Буровой раствор, р =. 1,95, вода хлорно-хаяьциевая, 70,8 г/л

КСДБ хромпик

NaOH

363

45,00

100,0

393

8. Буферная нидкость +

+ буровой раствор

1:9, р 1,95Я

45,0

363

3-00

2-45

Be загустел

393

100,0

9. Буферная нидкость +

+ 6yposojl раствор (7) 1:9, р 1,96**

45еО

363

2-50

2-30

Не загустел

10, прототип***

45 0

363

Несовместима

100 0 Несовместима

393

*:буферная нндхость приготовлена на морской воде

«» буферная ндцхость приготовлена на пластовой воде

*а* буровой раствор приготовлен на пластовой воде, а буферная вндность на пресной.

ВНИИПИ Заказ 3065/28 Тираж 540 Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул.Проектнай, 4

1. Буровой раствор, прнготовленнмй в лаборатории, р = 1,63, вода морская 15 г/л

5. Буровой раствор, р 1,74, вода хлорно-кальциевая,. 31,8 г/л

6. Буферная видкость .+ буровой раствор 1:9, р = 1,70Я

Буферная нидкость:

БП-100 122» хромпнх

3З, ССБ 14а, да 45И, утянеянтель до необходимой. цпотностн

Состав бурового раствора, химическая обработка