Буферная жидкость

 

ОП ИСАН Е

ИЗОБРЕТЕН Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик реснубпик пи 945380 (6I ) Дополнительное к авт. свна-ву (22)Заявлено 02. 10.80 (21) 3212206/23-03 с присоелинением заявки № (23) Приоритет (5l)M. Кл.

E 21 8 33/138 фщудерстеееевд кемктет

CCCP вв аеаем кэабретеккй к еткрыткб (53) УД К 622. 245. .44(088.8) Опубликовано23.07 82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.82

О.И.Рубинштейн, A.Ã.. Анопин, Д.Т.Гайд

Л.К.Мочалова и 3.И.Коршу (72) Авторы изобретения

Конструкторское бюро Производственного-вбъединения

"Саратовнефтегаз" (7I ) Заявитель (54) БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным жидкостям, примеHReMblM в процессе цементирования обсадных колонн.

Известна буферная жидкость, применяемая при цементировании скважин, пробуренных растворами на углеводородной основе, содержащая воду, углеводородную основу, жирную кислоту, основание металла и добавки — соли ряда боритов, галогенидов, фосфатов (1 Д.

Недостатком указанной буферной жидкости является ее низкая отмывающая способность и, как следствие,плохое сцепление цементного камня с поверхностью металла и породы.

Известна также буфеоная жидкость на углеводородной основе, содержащая gp воду, жирные кислоты, основание металла, продукт отмыва контактных газов в производстве изопрена и дизельное топливо 2).

Отмывающая способность этой жидкости за 10 мин составляет 81,13,что является недостаточным для равномерного сцепления тампонажного камня по всей длине колонны.

Целью изобретения является повышение отмывающей способности буферной жидкости, используемой при цемен тировании скважин, пробуренных с буровыми растворами на углеводородной основе.

Поставленная цель достигается тем, что буферная жидкость дополнительно содержит водный насыщенный раствор хлористого натрия и смесь тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и диалкилфенолов (ОП-4) при следующем соотношении ингредиентов, об 3:

8одный насыщенный раствор хлористого натрия 7Ы,5-84,0

Смесь тетраэтиленэтиловых эфи94538

25 ров моно- и диалкилфенолов (ОП-4) 1,0-1,5

Дизельное топливо Остальное

Положительный эффект по смыву пленки известково-битумного раствора предлагаемой буферной жидкостью объясняется тем, что она представляет собой устойчивую эмульсию типа вода-нефть, внешней фазой которой является дизельное топливо и ко- в торая обладает структурными свойствами.

За счет внешней углеводородной фазы при контакте буферной жидкости с пленкой известково-битумного раствора происходит ее растворение и разрыхление, а затем смыв за счет структурных свойств жидкости, обеспечивающих высокие касательные напряжения в контактных зонах.

Исследования отмывающей способности предлагаемой. буферной жидкости различных составов проводят в лабораторных условиях. 8 качестве промывочНой жидкости на углеводородной основе используют известковобитумный раствор, который имеет следующие параметры: плотность

1,05 г/см ; вязкость 32 сП, водоотдача 0 за 30 мин, СНС 1/10 = \ГО,2/06 Ila.

Пример. К 60 мл дизельного топлива добавляют 4,5 мл эмульгатора ОП-4 и перемешивают в течение

2-3 мин со скоростью 50-60 об/мин до получения однороднои массы. Далее

35 при непрерывном перемешивании доливают в мешалку 235,5 мл насыщенного водного раствора хлористого натрия с плотностью 1,20 гс/см . Через с

7-10 мин перемешивания буферная жидкость готова к применению.

Определение отмывающей способности буферной жидкости для известковобитумного раствора с металлической поверхности проводят на консистомет45 ре (КЦ-5). Скорость движения жидкости в этом приборе при 60 оборотах в минуту соответствует движению жид0 4 кости в затрубном пространстве, чем достигается приближение лабораторных исследований к условиям скважины.

Лопастное устройство прибора КЦ-5 опускается в известково-битумный раствор, затем его вынимают и оставляют на 5 мин на воздухе для стекания известково-битумного раствора и образования пленки. Лопастное устройство вставляют в прибор КЦ-5, одевают стакан с буферной жидкостью и включают номер. После 10-ти минутного вращения лопастное устройство извлекают и определяют площадь, с которой смыта пленка. Затем определяют процент смытой поверхности от всей поверхности лопастного устройства.

Определение силы сцепления тампонажного камня с металлом проводят по следующей методике.

Металлический стержень после отмывки от пленки известково-битумного раствора помещают в стакан, в который заливают тампонажный раствор. После двухсуточного твердения цементного камня с помощью пресса определяют страгивающее усилие металлического стержня .по отношению к цементному камню. Затем рассчитывают силы сцепления камня с поверхностью металлического стержня, приходящиеся на единицу поверхности контакта.

Величину гидропрорыва контактной зоны между цементным камнем и стенками металлического кольца определяют по следующей методике.

В стакан, отмытый от пленки из вестково-битумного раствора буферной жидкостью, заливали тампонажную смесь, после двухсуточного твердения цемента стакан присоединяют к насосу и определяют величину давления, которая необходима, чтобы вода начала поступать между стенками стакана и цементным камнем. Затем рассчитывают величину гидропрорыва на единицу поверхности контакта.

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице.

945380

Свойства буферной жидкости

Рецептура буферной жидкости °

Через двое суток твердения при 40оС

Плотност, г/см

Сила сцепления с металлом,кгс/см

Насыщен-: ный .раствор.йаС1

Отмывающая способность за 10 мин,3

Дизельное топливо

BOA-4

0,0

:Пресная вода

0 0

0,0

100

1,20

0,84

0,0

0,0

0,8

90,0 010

4,2

4,0

9510

4,3

4,6

88,0

2,0 1,15

96,5

1,0

1,0

845 05 115

90,0

3,7

98,0

84,0 1,0 1,14

8 7

835 1 5 114

8,8

99,0

9,1

2,0 1,14

83,0

1 3

99,0

40,0

2э3

99,0

8,6

78,5

11,6

15 1»12

11 7

99,5

780 20 1,12

1 3

99 5

74,0

85,0

2,8

1,0 1,11

1,5 1,11

2,2

11 е5

11,6

73,5

0,8

0,6

2,0 1,11

73,0

1,8

1,6

75,0

77,0

1,5

77. 5

0,l

0 3

89,0 1,0 1,16

88э5 1э5 1э16

79,5 0,5 1,14

79 0 1 0 1,13

69,0 1,0 1,10

68,5 1 5 1,10

68,0 2,0 1, 10

Как видно из таблицы наилучшей отмывающей способностью обладает состав, содержащий 78,5-84,03 водного насыщения раствора хлористого натрия, 1,0-1,54 смеси тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и диалкилфенолов и 158еличина давления, для гидропрорыва

203 дизельного топлива, что дополнительно подтверждается высокими значениями давлений гидропрорыва и сил сцепления при исследовании адгезии цементного камня к металлу.

945380

1,0-1 5

Составитель В. Ягодин

Редактор А. Шишкина Техред Ж. Кастелевич. Корректор Е ° Р.

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

При содержании смеси тетраэтиленэтиловых эфиров, моно- и диалкилфенолов меньше 1,03 отмывающая способность и адгезионные характеристики цемента к металлу резко снижаются. S

При содержании смеси тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и диалкилфенолов больше 1,5i, несмотря на высокую смь ваемость, резко снижаются адгезионные характеристики цемента к ме- 1В таллу, что объясняется адсорбцией этой смеси на исследуемых поверхностях.

Предлагаемая буферная жидкость представляет собой однородную нерасслаивающуюся эмульсию белого цвета, имеющую структуру, которая позволяет получить высокие напряжения сдвига при смыве и при необходимости производить утяжеление бу ерной жидкости 20 баритом до 1800 кг/м, улучшить отмывающую способйость на 16- 18 что способствует повышению качества цементирования скважин. Кроме того, предлагаемая жидкость по сравЫ, нению с известной позволяет получить значительную зкономию дизельного топлива.

Так как средний объем буферной жидкости, закачиваемой в скважину Зв для смыва пленки известково-битумного раствора, равен 10 м, то на каждую скважину экономится 5,8 т дизельного топлива. формула изобретения

Буферная жидкость на углеводородной основе, содержащая дизельное топливо, о т л и ч а ю щ а-я с я тем,,что, с целью повышения отмывающей способности жидкости, она дополнительно содержит водный насыщенный раствор хлористого натрия и смесь тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и диалкилфенолов (ОП-4) при следующем соотношении ингредиентов, об.l:

Водный насыщенный раствор хлористого натрия 78,5-84,0

Смесь тетраэтиленэтиловых эфиров моно- и диалкилфенолов (ОП-4)

Дизельное топливо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3625286, кл. 166-291, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 692983, кл. E 21 В 33/44, 1974 (прототип).