Буферная жидкость на водной основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

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