Буферная жидкость
ОП ИСАНИЕ
И ЗОЗРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
gems Советеянк оцмвяястмчееина
Реснубяяи (iii945379 (61 } Дополнительное к авт. сеид-ву (5I)M. Кл. (22}заи™ено 23.06.80 (21} 2924664/23-03 с присоединением заявки М (23 } Приоритет
E 21 B 33/139 (53) УД К 622,243.. 13 (088. 8) 9еуааретвваМ кевитет
CCCP
N аеаеа вмбуетеевй и атерытвв
Опубликовано 23.07.82. Вкмлетень )тт 27
Дата опубликования описания 23. 07. 82 (72} Авторы изобретения
H.Ý. Зейналов, Э.М Сулейманов и Ф.А. Шихалиев......-..=., 1
Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (71} Заявитель (54) БуфЕрНАЯ ЖИДКОСТЬ
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в част-. ности к буферным жидкостям, применяемым при цементировании обсадных колонн
Известна буферная жидкость, содержащая сернокислый алюминий, серную кислоту, жидкое .стекло,. КМЦ, окэил,утяжелитель и воду (1).
Недостаток данной буферной жидкости заключается в том, что она не обладает крепящими свойствами по отношению к глинистой корке. В результате этого уменьшается прочность контакта цементного камня с глинистой коркой.
Известна также комбинированная буферная жидкость, содержащая сернокислый алюминий, цемент, глинопорошок, К 1Ц, щелочный реагент - кальци-. 2o нированную соду и воду 52). .Однако буферная жидкость имеет. недостаточную прочность глинистой корки и слабый контакт с цементным камнем, 2 а также сильное эагущение контактных эон буферной жидкости с цементным и глинистым растворами.
Целью изобретения является повышение прочности глинистой корки и ее контакта с цементным камнем, а также уменьшение эагущения контактных зон .буферной жидкости с разделяемыми потоками. . Поставленная цель достигается тем, что-буферная жидкость дополнительно содержит серную кислоту и жидкое стекло, а в качестве щелочного реагента используется едкий натр при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:
Сернокислый алюминий 0 05-0,06
Серная кислота 0,03-0,04
Жидкое стекло 0,021-0,32
Едкий натр. 0,01-0,02
Вода Остальное
В табл. 1 приведены составы предлагаемой буферной жидкости и извест94537 ной и их влияние на прочность глинистой корки и ее контакт с цементным камнем, а также гидроизоляционная способность контакта цементный камень — глинистая корка. 5
Прочность сдвига глинистой корки определяют на экспериментальной установке по следующей методике, В камере высокого давления на внутренней поверхности образца поло- 1Î го цилиндрического песчаника формируют при перепаде давления 25 кг/см в течение 1 ч глинистую корку из необработанного бурого раствора (на основе карачухурской глины)
l5 плотностью 1,27 г/см . Толщина корки 3 мм. Далее в течение 10 мин на эту корку воздействуют буферной жидкостью при этом же перепаде давления. Потом с помощью специальных при- go способлений определяют прочность сдвига глинистой корки.
Прочность контакта глинистой корки с цементным камнем также определяют на экспериментальной установке по сле- 5 дующей методике.
На внутренней поверхности образца полого цилиндрического песчаника формируют глинистую корку как описано.
Затем воздействуют на эту корку буферной жидкостью и заливают в полость цементный раствор и оставляют на твердение при 75оС в течении суток. Потом выдавлением проверяют прочность контакта глинистой корки с цементным кам35 нем.
Гидроизоляционная способность контакта цементный камень †глинистая корка определяется по следующей методике.
В полость цилиндрического образца глинистой породы, находящегося под горным давлением в сложно напряженном состоянии, заливают тот же испытуемый буровой раствор, формируют гли. 5 нистую корку при тех же условиях и той, же толщине. Затем, сняв горное давление, заменяют буровой раствор на буферную жидкость и выдерживают в тех же условиях 10 мин.
Далее заменяют буферную жидкость на цементный раствор, который затвердевает в течение суток. Потом, создав внутри полости перепад давлений в
3 кг/см, определяют расход воды
55 через контакт цементного камня и глинистой корки в единицу времени с помощью мензурки и секундомера.
Буферные жидкости 1-4 имеют условную вязкость 17с и плотность
1,05 г/см
Как видно из табл. 1 прочность сдвига глинистой корки, прочность ее контакта с цементным камнем и гидроизоляционная способность контакта цементный камень — глинистая корка у предлагаемого раствора выше, чем у известного.
В табл. 2 показаны свойства предлагаемых буферных жидкостей различного состава с цементным раствором (портландцемент 66,5Ф; вода 33,53) и известных.
В табл. 3 приведены свойства предлагаемых смесей буферных жидкостей различного состава с глинистым раствором (карачухурский глинопорошок
61i вода 39 ) и известных.
Как видно из табл. 2 и 3, предлагаемая буферная жидкость не приводит к загущению контактных зон, что позволит избежать образование пробок во
1время вытеснения глинистого раствора цементным.
Зкономический эффект только за счет снижения стоимости материалов составляет 78 руб/м, Опытные испытания предлагаемой буферной жидкости проводят на трех скважинах.
Объем приготовленной буферной жидкости на каждой скважине составляет 3,5 м .
Буферную жидкость готовят следующим образом.
В емкость мерника цементировочного агрегата ЦА"320 M набирают необходимое количество воды, в которой растворяют расчетные количества сначала серной кислоты и сернокислого алюминия, а затем едкого натрия.После этого при интенсивном перемешивании вводят жидкое стекло. Общее время приготовления буферной жидкости составляет около 20 мин.
Во всех скважинах тампонажный раствор поднимается до устья. Процесс цементирования происходит без отклонений от нормального процесса, в пе-. риод ОЗЦ в дальнейшем никаких отклонений не наблюдается.
В соседних скважинах с аналогичными условиями цементирования обсадных колонн зачастую происходит выход на устье значительного количества тампонажного раствора. Этого не произошло при испытаниях предлагаемой буфер° 5 945379
6 ной жйдкости. Кроме того, давление щегося, как правило, причиной noweeво время продавки оказывается значи- ния давления и выхода цементного рательно меньшим, по сравнению с сосед- :створа на устье, не происходит.. ними скважинами, хотя условия цементирования их одинаковы. Это показыва- 5 Отсутствие заколонных проявлений ет., что предлагаемая буферная жид- и грифонов, характерных для этой кость полностью разделяет буровой площади, говорит об укреплении прочраствор от тампонажного, и что пасто- ности глинистой корки и контакта ее образование в зоне контакта, являю- с цементным камнем.
945379
Щ
ФУ
C CI ф lx х
z o
О Y
4
C Iс и о о
>б Z то х с и
9 И с б>Ф Ю
ct u
9 C1L бх Е ю ч с N
9 L а х
С м
I
I C>I
1 Ф>Ф
»
1, I
Ф э ф
9 х
Е а е о х х о
C>I ПФ м
C>I
СО
О
* х % ф
Ф- v
Z X
9 Z
Z X
9 С
L» иб л бФб а л л
МЪ л
LA
1
1
1
X а х
L.1 х ф
1
1 9
v c!
О Фб
I С Cl
Я
Фv о х
1
I О\
I «Ф
I б .ФЪ
1
ХIZ I
>х о
Х 1 а ФЕ
9 X е «
»
Е
9 х
Е
>ФФ
О О а л
Фхъ
9 о
ЕЗЮ ейи
I .X
1 М ! 1
1 Q
Л .в
L0 и
voo х х бт act
K 9 X
ФФФ В М
I I 1
X Ф»
I CCI И
1 (б >Х
l Cl 9 бт о о ! Ct
1
1 !
l LA
LA
I l
v x
Е
Фх v
9 N
0 т О х о. а е
1 !
1
1 CD
Ф О ! м
lI 1 1
1 X а. ФХ
О Ф 9 X,Q
9 Е t-ВФФ а с хи
И Е >X LO >Х V
О Ф>б 9 сабхихх о ф
Z Y .. и а то
V Y х
tv
О и
Z Xc>a
О X v а с
С 1-1Ch
О Л м м
CD О м
1
1 иб
1 CA
1 Ф>Ф
1 1
1 >5 1
C! >X CC
m9X
Ct Ф
octх v!
ct
1 X Q а Фб .ю
9 I» е>х и ло о
LO Z Х
1
1 1
1 1 ! 1
1
1 1
I 1
I 1
1 1
1 1
1 ! 1
1 1
I 1
1 1
1 1
1 I
1 1
1 1
1 1
1 1 ! 1
t I
1
1 1
l 1 ! 6Ф I
1 ° 1
1 9
1 1
I » 1
1 ф I
I ф 1
1 t» 1 и о
LI I
1 I
1 I
1 1
1 1
1 1
I 1
1
I 1
1 I б
1 I
1
1
1
1- ct а z
ОЕ99 с= с о
1 1
I
1 1
О
I 1
1
1 t
I о
C>I
1 1
1 !
О
1 1
1 О л
Ф\
1 ОЪ
LA м О
an LA
»
ОЪ О\
CA СФЪ
CV
Ф О
» »
ОЪ
Об -М ф о
ФФЪ
Ш
ФЧ а о
О О
I О
» ! CD !
Ф> \
О
>X о л
I- и
Cl
Ф C>I
»
Cl
I >X I"
ct X Ю
LLI Х Z
»»
1 C>I о
1 сО C>l
c>I М
> »
О О
Ct 9
X tu
I м ! CD а
I О
ФФЪ м
О О
» о о бб\ о о а и
9 X tCI о х .11
Ф
1 В
I О
1» !
> О
1 >Х 1
Ох 8 х
av g»x
O Y>lIZ
LA !
А ъо о о
» о о
CD О
Ф
Ф б
Ф ю
1 ! О.
Зк
1 Ъ>Ю
an z
В
Фct u х о и х бч м
1 ф 1 1
I с l
1 бо 1 ф !
l.
I
l
X
1 а о х
t х о
1 !
l И х х х
1 С
1 L
1! ф
1 ФФФ
Фи
1 >Х о
>ФФ
1 !»>
1!
t
>Х 1
З
ХаХФ RY
9 О О с О О О
Ln t- t- L z c
I 1 Z мx>cm
Z (D tZ ct ахово ьс sazv
t 1 Q
Л .Фб
+ uI0 Ф®ххv
99иоо сct *х
v o cc a ct
OXX9X сxавк
t Q
t 1 Ъ» .а
X t-IO фи>йи
cI »x u o o
Э 9 Z Х бЕКаа
aym33 а е а цл
СО 00 CD ОФФ иъ иъ а л л О
ФФЪ л
>х>
>Ю
М >
ФО
О \
CD
CD м
ФГЪ
ОЪ
C>I
О
CD о о
Ф>Ф о
»
C>I
ФФ\
Ф
»
CD
LA
С>С л
C>I
I
CD
CD
МЪ
945379
Таблица 2
Сроки схватыва ния при 75 С, мин
Состав смеси, 4
Растекаемость, см
Цементный раст- вор
Буферная жидкость по табл. 1
Конец
Начало
3 4 5 6
100
23 230 315
23 . 2-30 3 15
24 2-35 3-20
26 3-05 3-55
27 3 30
2-10.
2-.10
2-10
2-15
2-20
2-10
23 2-30 3-10
24 2-35 3-10
26.5 3-05 3-55, 90
2-10
50
2-20
3-10 2-10
2-30
2-10
90
3 10
2-15
75
3-05 3-55
2-20
3-30
2-10
2-30 3-15
2-20
3-30
3-10
2-10
2 35
2-35 3-10
2-10
20.
2 50
3 50
2-50
75
2 25
50
2-10
3-10
2-35
3-10 2-10
2-10
4-00
2-20
10
50
5.10
50
27 3-30
1О 2-35
11 2-40
8 3-40
Время загустевания (Р-40 кг/см, Т 75 С) на
КЦ-3, ч-мин
945379
Табли ца 3
СНС, мг/см
УсловСостав смеси, Глинистый раствор ная
1 мин 10 мин вязкость
Буферная жидкость по табл. I
3 4 5 б
100
3.1
67
10
29
58
26
30
51
31
66
90
65
80
58
30
95
52
44
10
90
26
20 .
75
30
52
58
48
10
88 127
80
70
95
90
80
70 ти глинистой корки и ее контакта с цементным камнем, а также уменьшения загущения контактных зон буферной жидкости с разделяемыми потоками, онз дополнительно содержит серную кислоту и жидкое стекло, а в качестве ще-
Формула изобретения
Буферная жидкость,, содержащая сернокислый алюминий, щелочной реагент и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочнос164 252 161
248 410 300, 60 80 48
90 131 74
171 255 165
263 441 300
945379
Составитель В. Ягодин
Редактор А. Шишкина Техред Ж. Кастелевич Корректор Е ° Рошко
Заказ 5283/44 Тираж 623 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лочного реагента используется едкий натр при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:
Сренокислый алюминий 0,05-0,06
Серная кислота 0,03-0,04
Жидкое стекло 0,2!-0,32
Едкий натр 0,01-0,02
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
t. Авторское свидетельство СССР з И 730956, кл. Е 21 B 33/138, 1978.
2. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. M., "Недра", 1977, с. 81-83 (прототип).
