RU2199648C2

RU2199648C2 - Displacement fluid

Info

Publication number: RU2199648C2
Application number: RU2001113347/03A
Authority: RU
Inventors: А.К. Куксов; Т.В. Шамина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение"
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: water-based displacement fluid contains, wt. %: carboxymethylcellulose, 0.45-0.8; nitrilomethylphosphonic acid, 0.02-0.05; weighting agent, 0-70; and, additionally, carbonate alkali agent, 8-12. EFFECT: reduced water loss ensuring reliable separation of drilling fluids from grouting mortars due to eliminated thickening of contact zones and also ensured high sedimentation stability due to higher weight and prevented formation of sedimentation clogs and getting displacement fluid filtrate into production strata. 2 tbl

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к цементированию обсадных колонн. The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular to cementing casing strings.

Известна буферная жидкость, содержащая агримус (лигнин), кальцинированную соду, карбоксиметилцеллюлозу, утяжелитель и воду - а.с. СССР 654795, Е 21 В 33/138, 01.02.1977 г. Known buffer fluid containing agrimus (lignin), soda ash, carboxymethyl cellulose, weighting agent and water - and.with. USSR 654795, Е 21 В 33/138, 02/01/1977

Известна буферная жидкость для разделения бурового и цементного растворов при цементировании обсадных колонн, содержащая лигнин, карбоксиметилцеллюлозу, кальцинированную или каустическую соду, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, утяжелитель и воду - а.с. СССР 1025870, Е 21 B 33/138, 19.02.1982 г. - прототип. Known buffer fluid for the separation of drilling and cement fluids during cementing of casing strings, containing lignin, carboxymethyl cellulose, soda ash or caustic soda, nitrilotrimethylphosphonic acid, weighting agent and water - a.s. USSR 1025870, E 21 B 33/138, 02/19/1982 - prototype.

Недостатками этих буферных жидкостей является использование в составе лигнина, который является некондиционным отходом гидролизной промышленности, перерабатывающей древесину и растительные отходы (шелуха семян хлопчатника, кукурузные кочерыжки, одубина, подсолнечная лузга). Буферная жидкость, полученная на его основе, отличается нестабильностью реологических параметров (плохая растворимость, большой осадок нерастворимых веществ), вследствие неполного гидролиза древесины и растительных отходов. Вследствие этого буферная жидкость характеризуется седиментационной неустойчивостью и, как следствие, выпадением барита, особенно при повышенной температуре, а также повышением вязкости на границе с буровым и цементным раствором. The disadvantages of these buffer fluids are the use of lignin, which is a substandard waste of the hydrolysis industry, processing wood and vegetable waste (husk of cotton seeds, corn cobs, odubina, sunflower husk). The buffer fluid obtained on its basis is characterized by the instability of rheological parameters (poor solubility, large precipitate of insoluble substances), due to incomplete hydrolysis of wood and plant waste. As a result, the buffer fluid is characterized by sedimentation instability and, as a consequence, the precipitation of barite, especially at elevated temperatures, as well as an increase in viscosity at the border with the drilling and cement mortars.

Задача изобретения - создание буферной жидкости с пониженной водоотдачей, обеспечивающей надежное разделение буровых растворов от тампонажных за счет исключения загустевания их контактных зон, особенно при повышенной температуре, а также обеспечение высокой седиментационной устойчивости при ее утяжелении. The objective of the invention is the creation of a buffer fluid with reduced water loss, ensuring reliable separation of drilling fluids from grouting due to the exclusion of thickening of their contact zones, especially at elevated temperatures, as well as ensuring high sedimentation stability when it is heavier.

Это достигается тем, что буферная жидкость на водной основе, содержащая карбоксиметилцеллюлозу, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, с утяжелителем, дополнительно содержит углещелочной реагент, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Углещелочной реагент - 8-12
КМЦ - 0,45-0,8
Нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,01-0,05
Утяжелитель - 0-70
Вода - Остальное
Пример реализации изобретения
Пример 1 (табл. 1, опыт 1).This is achieved by the fact that a water-based buffer liquid containing carboxymethyl cellulose, nitrilotrimethylphosphonic acid, with a weighting agent, additionally contains a carbon-alkaline reagent, in the following ratio of ingredients, wt.%:
Carbon-alkaline reagent - 8-12
CMC - 0.45-0.8
Nitrilotrimethylphosphonic acid - 0.01-0.05
Weighting Agent - 0-70
Water - Else
An example implementation of the invention
Example 1 (table. 1, experiment 1).

Готовят 1 л раствора буферной жидкости. Для этого берут 100 г УЩР (10%), 4,5 г КМЦ (0,45%), 0,1 г НТФ (0,01%) и разбавляют водой до 1 л. Перемешивают в течение 30 мин, затем на измерительной воронке СПВ-5 измеряют условную вязкость, Т=25 сек. Водоотдача буферной жидкости по прибору ВМ-6 или прибору "Бароид" составила 6 см³/30 мин. Далее буферную жидкость утяжелили гидрофильным баритом (60% BaSO₄) и измеряют на Реотест-2 реологические параметры жидкости:
К_пл=0,05 Па•с и Ω_o=3Па.Prepare 1 liter of a buffer solution. To do this, take 100 g of USRM (10%), 4.5 g of CMC (0.45%), 0.1 g of NTF (0.01%) and diluted with water to 1 liter. Stirred for 30 minutes, then on a measuring funnel SPV-5 measure the viscosity, T = 25 sec. Water loss by the buffer liquid VM-6 instrument or device "Baroid" was 6 cm ^3/30 min. Next, the buffer liquid was weighted with hydrophilic barite (60% BaSO ₄ ) and the rheological parameters of the liquid were measured at Reotest-2:
To _pl = 0.05 Pa • s and Ω _o = 3Pa.

Седиментационную устойчивость буферной жидкости оценивали по изменению плотности после ее утяжеления. Жидкость заливали в седиментационный цилиндр СЦ-2 и оставляли в покое. Через 15 мин сливают верхнюю и нижнюю части раствора и определяют их плотность. Критерием для буферных жидкостей является разность плотностей 0,1 г/см³ за 15 мин.The sedimentation stability of the buffer fluid was evaluated by the change in density after its weighting. The liquid was poured into the SC-2 sedimentation cylinder and left alone. After 15 minutes, the upper and lower parts of the solution are drained and their density is determined. The criterion for buffer liquids is the density difference of 0.1 g / cm ³ for 15 minutes

Далее буферную жидкость проверили на контакт с буровым раствором в соотношении 1: 1, 1:2, 1:9. Пластическую вязкость бурового раствора, буферной жидкости и их смеси определяли при различных температурах с помощью вибрационного вискозиметра ВВН-3. Затем были проверены зоны смеси буферной жидкости с цементными растворами на Конусе АзНИИ. Next, the buffer fluid was checked for contact with the drilling fluid in a ratio of 1: 1, 1: 2, 1: 9. The plastic viscosity of the drilling fluid, buffer fluid and their mixtures were determined at various temperatures using a VVN-3 vibrating viscometer. Then, the zones of the mixture of buffer liquid with cement mortars on the Cone of the AzNII were checked.

Затем сравнили время загустевания цементного раствора и время загустевания смеси цементного раствора с буферной жидкостью в соотношении 1 буф : 9 цем, для этого взяли 40 мл буферной жидкости и 360 мл цементного раствора ЦТТ-160 В/Ц=0,33, жидкость затворения - 0,3% ССБ, 0,3% K₂Cч₂O₇ смешали и поставили в консистометр КЦ-3. Время загустевания чистого тампонажного раствора при Т= 150^oС и Р=600 атм составило 1 час 40 мин, а время загустевания смеси тампонажного раствора с буферной жидкостью (1:9) составило 2 час, т.е. предлагаемая буферная жидкость не сокращает времени загустевания тампонажного раствора.Then we compared the time of thickening of the cement mortar and the time of thickening of the mixture of cement and buffer liquid in the ratio of 1 buffer: 9 cement, for this we took 40 ml of buffer liquid and 360 ml of cement solution CTT-160 V / C = 0.33, the mixing liquid was 0 , 3% PRS, 0.3% K ₂ Cch ₂ O _{7 were} mixed and placed in a KC-3 consistometer. The thickening time of a pure cement slurry at T = 150 ^° C and P = 600 atm was 1 hour 40 minutes, and the thickening time of a mixture of cement slurry with a buffer liquid (1: 9) was 2 hours, i.e. the proposed buffer fluid does not reduce the thickening time of the cement slurry.

Остальные соотношения компонентов буферной жидкости и их свойств показаны в табл. 1 и 2. The remaining ratios of the components of the buffer fluid and their properties are shown in table. 1 and 2.

Таким образом, применение предлагаемой буферной жидкости исключает возможность образования седиментационных пробок при смешивании утяжеленного бурового раствора с буферной жидкостью, а также наличие пониженной водоотдачи буферной жидкости исключает попадание фильтрата буферной жидкости в продуктивные пласты. Thus, the use of the proposed buffer fluid eliminates the possibility of the formation of sedimentation plugs when mixing a weighted drilling fluid with a buffer fluid, and the presence of reduced fluid loss of the buffer fluid prevents the filtrate of the buffer fluid from entering the reservoir.

Claims

A water-based buffer liquid containing carboxymethyl cellulose, nitrilotrimethylphosphonic acid, with a weighting agent, characterized in that it additionally contains a carbon-alkaline reagent in the following ratio of ingredients, wt.%:
Carbon-alkaline reagent - 8-12
Carboxymethyl cellulose - 0.45-0.8
Nitrilotrimethylphosphonic acid - 0.02-0.05
Weighting Agent - 0-70
Water - Rest