Буферная жидкость

Буферная жидкость

Реферат

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буферным жидкостям для удаления глинистой корки со стенок скважины перед ее креплением.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту техническим решением является буферная жидкость 6-10% водного раствора сернокислого алюминия (Ашрафьян М.О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях. - М.: Недра, 1989. - с.25). Недостатком известной буферной жидкости является невысокая смывающая способность глинистой корки, что не обеспечивает надежного сцепления цементного камня с колонной обсадных труб и стенкой скважины.

При создании настоящего изобретения решалась техническая задача повышения качества цементирования скважин за счет улучшения качества сцепления цементного камня с горными породами.

Техническим результатом изобретения является повышение химической активности буферной жидкости, что приводит к снижению прочности глинистой корки на стенках скважины после обработки корки буферной жидкостью и повышению герметичности между цементным камнем и стенкой скважины.

Технический результат достигается тем, что буферная жидкость физико-химического действия на водной основе, содержащая минеральную соль, согласно изобретению, содержит добавку - хингидрон, а в качестве минеральной соли - бисульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бисульфат натрия	5,5-10
Хингидрон	0,01-0,3
Вода	остальное.

Бисульфат натрия - крупные бесцветные гигроскопические кристаллы моноклинической системы, растворимые в воде с сильнокислой реакцией. Выпускается промышленностью по ГОСТ 6053-77. Хингидрон - ромбические кристаллы темно-зеленого цвета с характерным металлическим блеском. Хингидрон имеет молекулярную массу, равную 218,21, плотность 1400 кг/м³, температуру плавления 171°С, возгоняется с разложением. Растворимость в воде 0,35 г/100 мл. Выпускается промышленностью по ГОСТ 7923-78 (ТУ-6-09-07-1641-87). Хингидрон получают взаимодействием эквимолекулярных количеств пара-бензохинона и гидрохинона. В результате реакции образуется органический комплекс, в котором молекулы соединены водородными связями и, кроме того, переносом заряда от гидрохинона к хинону.

Наиболее прочными остатками бурового раствора в скважине является фильтрационная корка. Последняя имеет определенную прочность, уменьшение которой под воздействием различных буферных жидкостей характеризует эффективность их использования. Буферная жидкость, лучше удаляющая корку, будет также действовать и при удалении налипаний на колонну, сальники, а также способствовать очистке застойных зон, каверн и т.п. Повышенная смывающая способность буферной жидкости уменьшит вероятность образования флюидопроводящих каналов на контактах цементного раствора и камня со стенкой скважины и обсадной колонной.

Смывающую способность буферной жидкости определяли в лабораторных условиях путем определения потери массы глинистой корки, сформированной на неподвижном и вращающимся дисках известной массы (9 грамм), во времени. В эксикаторе приготовили смесь бентонитового глинопорошка и воды при постоянном перемешивании в течение 10 минут. Затем смесь выдерживали в течение трех суток, после чего приготовленную пасту наносили лопаточкой в виде глинистой корки на диск, изготовленный из фторопластового материала во избежание химического взаимодействия с буферной жидкостью, и взвешивали диск с коркой (17,5 г). При испытаниях использовали известную из наиболее близкого технического решения буферную жидкость 10% водного раствора сернокислого алюминия и предлагаемую буферную жидкость.

Испытания с неподвижным диском проводили в четыре этапа. На каждом этапе диск с глинистой коркой погружали на 15 минут в химический стакан, наполненный буферной жидкостью, по истечении которых диск с коркой извлекали из стакана и взвешивали.

В промысловых условиях осуществляется динамическое взаимодействие буферной жидкости и глинистой корки, которое моделировалось вращением диска с глинистой коркой в химическом стакане с буферной жидкостью. В связи с тем, что в промысловых условиях в зависимости от скорости прокачки и объема буферной жидкости время взаимодействия последней с фильтрационной коркой обычно не превышает 10 минут. Лабораторные испытания проводились также в течение 10 минут при постоянной скорости вращения. Испытания проводились в четыре этапа по 2,5 минуты. В конце каждого этапа диск с коркой останавливали, извлекали из стакана и взвешивали.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Испытания показали, что применение 5,5% водного раствора бисульфата натрия (NaHSO₄) с добавкой 0,01% хингидрона (С₁₂Н₁₀О₄) в качестве буферной жидкости приводит к уменьшению массы корки на диске в 1,5-2 раза быстрее, чем в случае использования 10% водного раствора сернокислого алюминия (Al₂(SO₄)₃). В динамических условиях водный раствор 10% сернокислого алюминия в течение 5 мин не оказывает воздействия на глинистую корку, а в дальнейшем дает незначительное уменьшение массы корки на диске. Предлагаемая буферная жидкость оказывает более существенное воздействие на глинистую корку по сравнению с известной.

Использование предлагаемой буферной жидкости позволит очистить стенки скважины от остатков глинистого раствора, обеспечить надежный контакт цементного камня со стенкой скважины и поверхностью обсадных труб, что повысит надежность и долговечность крепления скважин.

Таблица
Состав буферной жидкости, мас.%	При неподвижном диске	При вращающимся диске (масса диска G0=9 г)
	Масса диска с коркой, г	Время испытания t, мин	Масса диска с коркой, г	Время испытания t, мин
Известная буферная жидкость
Сернокислый	17,50	0	17,50	0
алюминий-10%.	17,42	15	17,59	2,5
	16,85	30	17,67	5
	16,38	45	17,48	7,5
	15,96	60	17,21	10
Предлагаемая буферная жидкость
Бисульфат	17,50	0	17,50	0
натрия-5,5%;	15,83	15	16,32	2,5
Хингидрон-0,01%.	14,32	30	15,64	5
	13,41	45	14,76	7,5
	12,78	60	13,48	10
Бисульфат	17,50	0	17,50	0
натрия-10%;	15,22	15	15,83	2,5
Хингидрон-0,3%.	13,76	30	14,32	5
	12,85	45	13,41	7,5
	12,24	60	12,73	10

Буферная жидкость физико-химического действия на водной основе, содержащая минеральную соль, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хингидрон, в качестве минеральной соли - бисульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бисульфат натрия	5,5-10
Хингидрон	0,01-0,3
Вода	Остальное