Буферная жидкость

(19) (11) 1 В 33/138 ГОСУДАРС ПО ДЕЛА ТЕНИЯ о-,е. Щ ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважини буровым растворам(56) Буферная жидкость. ПроспектВНИИОЭНГ 1 1980, Р 250 Т.Ашрафьян М.О, и Булатов А.И,Эффективность вытеснения буровыхрастворов и разрушение глинистыхкорок при цементировании скважин.М,; ВНИИОЭНГ, 1969, с. 44.(57) Изобретение относится к областикрепления скважин. Цель - повышениемоющей способности жидкости в условиях глинонасыщения, Жидкость содер-жит в,качестве водорастворимого конденсированного фосфата две водорастворимые соли полифосфорных и/или метафосфорных кислот в кол-ве от 0,05до 2,003 от общей массы и воду, Водорастворимые соли используют в соотношении ат 1 до 3 мас.ч. одной соли кодной мас.ч. другой, В качестве водорастворимых полифосфорных и метафосфорных кислот применяют пирофосфатыили триполиофосфаты щелочных металлов, или гексаметафосфаты или метафосфаты щелочных металлов или аммония. При этом в жидкость дополнительно вводят оксиэтилированный алкилфе"нол со степенью оксиэтилирования от12 до 25 в кол-ве от 0,05 до 3,00 мас.Еот общей массы жидкости. Жидкость гтовят путем растворения солей в водДанная жидкость не образует высоко"вязких коагуляционных паст на границе 1.с любыми типами водных буровых и там- :понажных растворов и не ускоряет сроков схватывания. 2 з,п. ф-лы, 3 табл.1442 б Изобретение относится к креплению скважин.Цель изобретения - повышение моющей способности буферной жидкости в условиях глинонасыщения.Буферная жидкость содержит две соли водорастворимых конденсированных Фосфатов и воду, Общее содержание водорастворимых конденсированных фосфа тов составляет от 0,05 до 2,0 мас.Х от общей массы буферной жидкости, причем они содержатся в соотношении 1-3 мас.ч. одной соли к 1 мас.ч. другой. В качестве конденсированных фосфатов буферная жидкость содержит пирофосфаты или триполифосфаты щелочнбго металла или метафосфаты или гек- саметафосфаты, щелочного металла или аммония, 20Эффективность буферной жидкости повышается при введении в ее состав оксизтилированного алкилфенола со степенью оксиэтилирования от 12 до 25 (неонол) в количестве от 0,05 до 25 3,00 мас.Ж от общей массы буферной жиджидкости.В табл. 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние состава буферной жидкости на герметичность контакта 30 цементный камень - обсадная колонна, в табл. 2 - данные, иллюстрирующие эффективность буферной жидкости при различном содержании глины, в табл.3 - данные, иллюстрирующие совместимость буферной жидкости с буровыми и тампонажными цементными) растворами.Буферная жидкость содержит смесь двух водорастворимых конденсированных Фосфатов, проявляющих в растворе вза имно усиливающее действие, При этом эффективность увеличивается в среднем в 1;3-2 раза. Ее эффективность обусловлена повышением силы координационныхсвязей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для смыва глинистых отложений регулирувкой рН и др. Вследствие этого происходит более полное связывание щелочноземельных металлов, улучшаются диспергирующая, разжижающая, расклинива ющая, пептизирующая способности раствора, а также его способность удерживать смытые частицы во взвешенном состоянии, лучше модифицируется металлическая поверхность. Все это спо 35 собствует повышению герметичности зацементированного пространства. Высокая эффективность буферной жидкости 39 2сохраняется в большем диапаэоне кс нцентрации солей, что облегчает про-.цесс ее приготовления в полевых условиях,В буферной жидкости, содержащейдополнительно оксиэтилированный ал"килфенол со степенью оксиэтилирования12-25, проявляется взаимное усиливающее действие, Ее действие обусловле"но повышением силы координационныхсвязей с ионами поливалентных металлов, более благоприятной для глинис"тых отложений регулировкой рН и др.Вследствие этого происходит болееполное связывание щелочноземельныхметаллов, улучшаются диспергирующая,раэжижающая, расклинивающая и пептизирующая способность раствора, а также его способность удерживать смытыечастицы во взвешенном состоянии, всеэто приводит к повышению эффективностибуферной жидкости в условиях глинонасыщения и способствует повышениюгерметичности зацементированного пространства. Эффективность буферной жидкости подтверждается экспериментальными данными, нз которых видно, что буферная жидкость на основе конденсированных фосфатов и оксиэтилированного алкилФенола обладает более высокой устойчивостью моющего действия в условиях глинонасыщения, лучше модифицирует поверхность металла, обеспечивая более полную герметичность контакта цементный камень - обсадная труба.Эксперименты по определению моющей способности в условиях глинонасыщения проводят по известной методике, заключающейся в определении относительного изменения массы пленки глинистого раствора на шероховатой поверхности после 10-минутного воздействия фиксированного потока исследуемой буферной жидкости.Эксперименты на герметичность контакта цементный камень - обсадная труба проводятся на специальном стенде и заключаются в последовательном прокачивании через сборную трубу гли" нистого раствора, буферной жидкости и портландцементного раствора с последующим оставлением последнего в трубе для эатвердевания. После образования цементного камня определяют герметичность зацементированных секций трубы путем продавливания черезз 14426них газа при градиенте давления до8 МПа/м.Образец считается герметичным, если через 5 мин после начала продавливания газа через образец на выходе.5фиксируется (по объему вытесненнойв капилляр жидкости) выделение не более 0,2 см газа.П р и м е р 1. Приготавливают буферную жидкость из расчета на 1 лводного раствора 0,37 г ГМФН и О, 13 гТПФН,. всего 0,05%, перемешивают в течение 3 мин до полного растворения.На внутренней поверхности трубы прока.15чиванием модельного бурового раствора формируют глинистую пленку. Затемпоследовательно прокачивают буфернуюжидкость и портланцементный растворс оставлением последнего в трубе длязатвердевания. Через 24 ч определяютгерметичность зацементированных секций трубы продавливанием через них;газа при градиенте давления до8 МПа/м. Из общего количества образцов (25) герметичными оказались 16,Таким образом; доля герметичных образцов составляет 647.П р и м е р 2 Приготавливают буферную жидкость из расчета на 1 лраствора 0,5 г ГМФН и 0,5 г пирофос,фата калия, всего 0,1%, и по описанной методике проводят исследование.Из общего количества образцов (25)герметичными оказались 19. Доля герметичных образцов составляет 76%,35П ф и м е р 3. Приготавливают буферную жидкость из расчета 2,5 г метафосфата калия и 7,5 г ТПФН на 1 лраствора, всего 1%. Доля герметичныхобразцов составляет 52%.П р и м е р 4. В 3 л воды вводят2,25 г гексаметафосфата натрия, 0,75 гИаНРО и 1,5 г оксиэтилированногоалкилфенола со степенью оксиэтилирования 25 перемешивают до полного растворения, На шероховатом стержне формируют пленку из бурового растворамассой 1,5 г. Затем раствор буфернойжидкости заливают в лабораторную ус 50таиовку в течение 10 мин. Ю р и м е р 5, В 3 л воды вводят 7,5 г гексаметафосфата натрия, 7,5 г триполифосфата натрия и 1,5 г оксиэтилированного алкилфенола со сте-= пенью оксиэтилирования 25, перемешивают до полного растворения, По описанной методике определяют эффективность буферной жидкости, она составляет 807Далее определяют моющую способностьв условиях глинонасьпцения, напримерв присутствии 1,57 глины, в пересчете на сухое вещество 45%,Доля герметичности составляет 80%(24 образца из 30).П р и м е р 6. В 3 л воды вводят20, 1 г гексаметафосфата натрия,39,9 г триполифосфата натрия и 30 гоксиэтилированного алкилфенола состепенью оксиэтилнрования 25, перемешивают до полного растворения. Эффектйвность буферной жидкости составляет 85%.Моющая способность в условиях глинонасьпцения, например в присутствии1,5% глины, в пересчете на сухое вещество составляет 44%,Данные табл. 1-3 подтверждают высокую эффективность буферной жидкости,имеет место значительное повьппениедоли герметичных образцов. Буфернаяжидкость не образует высоковязкихкоагуляционных паст на границе с любыми типами водных буровых и тампонажных растворов и не ускоряет сроков схватывания.Формула изобретения1. Буферная жидкость, включающая водорастворимый конденсированный фосфат и воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения ее моющей способности в условиях глинонасыщения, она в качестве водорастворимого конденсированного фосфата содержит две водорастворимые соли полифосфорных и/или метафосфорных кислот в количестве от 0,05 до 2,007,от общей массы буферной жидкости, причем водо- растворимые соли содержатся в соотношении от 1 до 3 мас.ч, одной соли к одной мас.ч. другой.2. Жидкость по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в качестве водорастворимых полифосфорных и мета- фосфорных кислот она содержит пирофосфаты или триполифосфаты щелочных металлов, или гексаметафосфаты или метафосфаты щелочных металлов или аммония.3. Жидкость по пп. 1 и 2, о т - , л и ч а ю щ а я с я тем, что она дополнительно содержит оксиэтилиро.мл" ф5 1442639 6ванных алкилфенол со степеньв окси-ве от 0,05 до 3,00 мас.7 от общей этилирования от 12 до 25 в количест- массы буферной зждкости. а б л и ц а 1 образДоля сло цов, шт В том ее ова сле ов, Й герме- тичных н.л сро 5,О 1 ГМФ 0 40 008 ГИФ 25 0 250,25 ТПФ 0,25 125 (МН 4)РО,1+ 0,375 ТПФ 2 2 25 КРО + 0,75 ТПФН Содераание фосфатов в водномрастворе, мас. 7 (вода " остальное) ГМФН+ 0,008 ТПФН Н 0,037 ГМФН+ 0,013 ТПФН 0,025 ГМФН + 0,025 ТПФН+ 0,025 Ка НР, 0 0,05 КН,Р,О, 75 К 1 РО + 0,25 КРзО5 ГМФН + 0,5 ТПФН Содер жанне окси" этили герметичных образ8Продолаенйе табл 1 1442639 образ" Доля вт гермеСодержание фосрастворе, мас. талъиое) о 25 О 2,0 О 1,5 ГМФН + 0,5 ТПФН1,0 (Мнд)Р.О+ 1,0 КНРзО0,5 ГМФН+ 1,5 ТПФН 25 0 3,0 2,25 ГМФН + 0,75 Т Н+ 1,5 ТП Н + 2,25 ТПФН 08 ГМФН + 0,002 ТП 0,002 ГМФН + 0,008 82 0,0 05 ГМФН + 0,005 ТП 0,037 ГМФН + 0 25 22 25 23,05 0,025 ГМФН + 0,025 Т 0 Н + 0,05 ТПФН 5 2 05 2 07 5 25 26 5 ГМФН + 0,05 КНР Н+0,75 КР 0,05 25 25 0,5 25 24 Н+0,125 ТПФН 5 ГМФИ + 0,125 ТПФН25 (ЯН д)Р 0; + О, 375 ТПФН 5 К Р 09 + 0,2 К 5 РО.о 5 24 25. 2 25 2 0 0,025 0,375 0,025 ЯаНРО 0,05 2 0,05 2 В том числе герметнчньас образцов, Й,0 блица 2 став, Х (вода одержание глины в буферной жидкоХ тальное Ок 2 этилиан фе 48 3 6 20 01 85 6 7 68.Конденсированные фосфат 0,008 ГИФН + 0,002 ТПФ0,002 ГМФН + 0,008 ТПФ нол со степенью ок сиэтилирова ния 25 одераниекситилиованооласте ее В том числе ерме,67 ГМФН +. 1,33 ТПФ ол с тепе ьв о кэти иров ня 2 80 62 55 32 85 69 80 61 78 58 28 24 12Продолжение табл.2,5 степеньв оксиз тилирования 2 25 ГИФН + 075 Т 2,0 8 2,0 8 65,5 ГИФН + 5 ТПФ г ТПФН2 7 7 одолжение табл,З Табл качение поазателейдля буфернойжидкости каз ател Растекаемость смеси бу ферной жидкости с там понажным раствором при соотношений нх объемов 1:9; см ть смедостиором ортландцементныйаствор 2 раствор УП 2 створ ШПЦСремя загустева и буферной жид ортландцементн ором при соотн бъемов 1:9 при О уре 70 С и дав 1. 0 МПа, миния сти с растшении ихтемпераении ИИПИ Заказ 6362/28 Тираж 532 Подписно е, г. Ужгород, ул. Проектная Произв.-полиг Состав, Х (вода - остальное)Условная вязкосси буферной жикс буровым раствпри соотношенииобъемов 1:9, Снеминерализованныйбуровой раствор,стабилизированныйКМЦ хлоркальциевый бу-ровой раствор, стабилизированныйКМЦ+ КССБ буровой раствор,насыценный ЮаС 1 истабилизированныйКМЦПродолжение табл. 2