Буферная жидкость

 

(щ 682637

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.09.74 (21) 2061562/22-03 (51) М. Кл.з

Е 21 В 33/138 с присоединением заявки № 2505738/22-03 (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень ¹ 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (53) УДК 622.245.44 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. Х. Мирзаджанзаде, Г. Я. Дедусенко, Н. М. Шерстнев, Я. М. Расизаде, Л. С. Динабург, Ю. М. Марков и В. H. Розов

Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЪ

Государственный комитет т- П (23) Приоритет

Изобретение относится к производству буферных жидкостей, в частности для предотвращения смешения буровых и тампонажных растворов и удаления из затрубного пространства остатков бурового раствора, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле.

Известны различные буферные жидкости — утяжеленные, комбинированные, аэрированные, эрозионные и так далее на со- )0 левой или полимерной основе (1).

Однако буферные жидкости имеют сравнительно невысокие вязкоупругие свойства и вымывающую способность.

Наиболее близкой по составу к изобретению является буферная жидкость, состоящая из водного раствора полиакриланида

0,5%-ной концентрации и добавки. гексарезорциновой смолы с отвердителем — техническим формалином (2).

Недостатком этой буферной жидкости является многокомпонентность и длительность процессов поликонденсации смолы, ухудшающая вязко-упругие свойства буферной жидкости в начальный период.

Целью изобретения является повышение вязко-упругих свойств буферной жидкости при одновременном снижении сроков ес приготовления. 30

Это достигается тем, что в качестве добавки раствор содержит сухую бентонитовую глину при следующем соотношении ингредиентов, вес. /p

0,5 — 1,0%-ный водный раствор полиакр ил а м и да (ПАЛ) 85 — 90.

Сухая бснтонитовая глшга 10 — 15.

Концентрация раствора ПАА обуславлиьастся тем, что при концентрации меньше

0,5% его коагулпрующая способность оказывается недостаточной для создания прочной структурной связи с частицами глины, вследствие чего состав для разделения потоков получается «жидким», не обладающим необходимой упругостью и прочностью на механическое разрушение. Повышение же концентрации ПАА выше 1% приводит к сгущению в воде надмолекулярных образований ПАА, что затрудняет доступ глины во внутрь щепочки ПАА и приводит к расслаблению связей глины и ПАА. Поэтому при концентрации ПАА в воде больше 1% состав оказывается менее прочным к механическому разрушению, увеличиваются его адрезионные свойства. Свободный объем

ПАА при контакте с водой глинистого и цементного растворов растворяется, что делает буферную жидкость менее пригодной для выполнения функций разделителя смешивающихся потоков.

682637

Весовая концентрация сухой бентонитовой глины в предложенном составе по отношению к весу исходного раствора ПАА должна быть в пределах 10 — 15 /о. Уменьшение нижнего предела концентрации глины приводит к недонасыщению глиной надмолекулярных образований ПАА в водном растворе, что приводит к увеличению адгсзии, уменьшению упругости и механической прочности. Увеличение верхней границы 10 концентрации глины свыше 15 приводит к избытку частиц глины, а следовательно, и к уменьшению упругости и прочности на механическое разрушение.

Пр имер 1. Буферная жидкость получе- Рб на на основе водного раствора полиакриламида (ПАА) 0,5 — 1% (85 — 80 вес. %) и

10 — 15 вес. % сухой бентонитовой глины.

Буферную жидкость получают путем введения в водный раствор ПАА сухой бенто- 20 нитовой глины, при перемешивании которых получается взко-упругая масса.

Для определения оптимального количества глины в вязко-упругом составе опыты проводились на трубчатой установке (диаметром 15 MM) с различными местными сопротивлениями (двухкратным сужением диаметра трубки диафрагмой и гладким переходом, поворотом трубки на 90 ) в следующей последовательности. Установку заполняют водой (или глинистым раствором уд. вес 1,21 гс/см ).

Далее один конец установки с помощью резиновой трубки соединяют с вспомогательным патрубком, который предваритель- 85 но заправлен испытуемым вязко-упругим разделителем в количестве десяти диаметров трубки. Через другой конец вспомогательного патрубка подают воду под давлением, т. е. осуществляют обычное вытесне- 40 ние из установки жидкости.

Вытеснение продолжается до появления на другом конце установки вязко-упругого разделителя или вытесняющей жидкости (в случае отсутствия надлежащей герметичности, вытесняющая жидкость переходит за состав, т. е. входит в вытесняющую жидкость). По объемам первоначальной заправки Vtt и вытесненной жидкости V определяют процент вытеснения —, 100%. РсО зультаты опытов приведены в таблице.

При использовании водного раствора

ПАА качество вытеснения наихудшее. Это связано с быстрым перемешиванием раствора ПАА с вытесняющей и вытесняемой жидкостями, а также размазыванием его на стенках трубы. Это случай соответствует применению при цементировании обсадных колонн в качестве буферной жидкости вод- 60 ных растворов ПАА.

По мере увеличения добавки глины применение вязко-упругого разделителя способствует повышению качества вытеснения.

Наилучшей вытесняющей способностью об- 65

Вытеснение глинистого раствора водой с примеиением вязко упругого состава, у, Количество добавляемой глины, в о от объема раствора ПАА

Исходный водный раствор ПАА

48

81

97

98

97,5

87

0

8

13

18

Раствор

0,5 % иой концеитрашги

Раствор 1 О,-иой концентрации

5

12

17

96

98

97

98

79 ладают составы, содержащие 10 — 15o/, сухой бентонитовой глины. Это связано с достижением в составе наибольших значений начального модуля упругости, предельной величины касательных напряжений и первой разности нормальных напряжений, благодаря которым вязко-упругий состав прижимается к стенкам канала и достигается, таким образом, герметичное разделение жидкостей.

Для получения 1 ма предлагаемого состава необходимо сначала приготовить водrrrrA раствор ПАА. Для этого следует

112,5 кгс 8%-ного товарного гелсобразного

ПАА растворить в 787,5 л воды. Затем в полученный 1 -ный раствор ПАА добавить

100 кгс бентонитовой глины и перемешивать в течение 0,5 — 1 ч. Аналогичным образом

rtoJryvaroT предлагаем ый cocTaa rro максимуму содержания бентонитовой глины. B этом случае растворяют 106,25 кгс товарного геля ПАА в 743,75 л воды и в полученный

1 -ный водный раствор ПАА добавляют

150 кгс бентонитовой глины.

Для приготовления состава при оптимальных соотношениях компонентов необходимо 109,375 кг товарного 8%-ного геля

ПАА растворить в 765,625 л воды, затем в полученный 1%-ный водный раствор добавить 125 кгс бентонитовой глины.

Полученный таким образом состав после приготовления характеризуется вязко-упругими свойствами (начальным модулем упругости, максимальным касательным напряжением, разностью нормальных напряжений), вследствие чего приобретает фор682637

Формула изобретения

Составитель В. Бакшужов

Техред Н. Строганова

Корректор А Гачахова

Редактор Л. Народная

Заказ 1789/14 Изд. № 491 Тираж 658 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 му канала, по которому движется, и обеспечивает высокую герметичность.

В случаях применения буферной жидкости в условиях отрицательных температур, необходимо добавлять в нее поваренную соль или этиленгликоль.

Для обеспечения разделения потоков глинистого и цементного растворов, улучшения контакта цементного камня с породой и полного заполнения кольцсвого про- 10 странства цементным раствором, буферная жидкость, приготовленная в мсрпикс цементировочного агрегата в количестве 1—

2 м", закачивастся в скважину перед началом существующей технологии цементнро- 15 вания, без каких-либо изменений последней.

При последовательной перекачке различных жидкостей по одному трубопроводу буферная жидкость в необходимом объеме закачивается в трубопровод, в контакт между жидкостями.

Буферная жидкость для разделения бурового и тампонажного растворов, соде1 жащая в качестве основы водный раство1 полиакриламида и добавку, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью повышения вязко-упругих свойств жидкости при одновременном снижении сроков сс .приготовления, в качестве добавки раствор содержит су;у1о бентонитовую глину прп следующем с ютношении ингредиентов, вес. %.

0,5 — 1,0% -ный водный раствор полиакриламида 85 — 90.

Сухая бентонитовая глина 10 — 15.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. A. И. Булатов и др. Справочник Ilo креплению нефтяных и газовых скважин.

М,. «Недра», 1977, с. 76 — 81.

2. Авторское свидетельство СССР № 402635, кл. Е 21В 33/13, 1973.