Результат интеллектуальной деятельности: БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к области бурения скважин подземного хранения газа (ПХГ), а именно к буферным жидкостям для удаления глинистой корки со стенок скважины перед ее креплением.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является буферная жидкость на водной основе, содержащая минеральную соль (сернокислый алюминий) и добавку (В.И.Токунов, А.З.Саушин. Технологические жидкости и составы для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 2004, - с.455).

Недостатком упомянутой выше буферной жидкости является невысокая смывающая способность ею глинистой корки, что не обеспечивает надежного сцепления цементного камня с колонной обсадных труб и стенкой скважины.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка буферной жидкости без упомянутого выше недостатка.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение смывающей способности буферной жидкости и, следовательно, улучшение качества сцепления цементного камня с горными породами и обсадными трубами.

Технический результат достигается тем, что буферная жидкость на водной основе содержит минеральную соль и добавку. При этом в качестве минеральной соли используется гидроксиламин солянокислый, а в качестве добавки - гидрохинон, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сущность изобретения поясняется таблицей, в которой приведены величины скорости удаления глинистой корки посредством буферной жидкости, являющейся ближайшим аналогом заявленного изобретения, и посредством заявленной буферной жидкости.

Процесс приготовления заявленной буферной жидкости заключается в следующем.

Буферную жидкость получают путем приготовления водного раствора гидроксиламина солянокислого и введения в этот водный раствор добавки - гидрохинона. Полученную смесь механически перемешивают до растворения реагентов в воде.

Гидроксиламин солянокислый (гидроксиламин гидрохлорид) представляет собой бесцветные кристаллы в виде игл плотностью 1670 кг/м³ при 17°С. Реактив хорошо растворим в воде (45% - при 17°С; 66% - при 100°С). Химическая формула - NH₂OH·HCl.

Гидрохинон (парадиоксибензол) представляет собой бесцветные, чаще светло-серые или светло-коричневые кристаллы, плотностью 1358 кг/м³. Растворимость в воде 5,9 г/100 мл. Химическая формула - C₆H₆O₂. Гидрохинон получают восстановлением бензохинона, образующегося при окислении анилина.

При разработке заявленного состава буферной жидкости исходили из того, что буферная жидкость должна обладать повышенной смывающей способностью.

В зависимости от скорости прокачки и объема буферной жидкости при цементировании скважин ПХГ время взаимодействия буферной жидкости с глинистой коркой может быть различно, но обычно не превышает 10 минут.

Сравнительные лабораторные исследования по изучению изменения массы глинистой корки от физико-химического воздействия заявленной буферной жидкости и прототипа проводили также в течение 10 минут следующим образом.

К стандартному прибору «Реотест-2М» изготовили стержень, на который был навинчен диск из фторопластового материала.

На диск нанесли глинистую корку следующим образом: заранее приготовленную глинистую пасту, представляющую собой смесь бентонитового глинопорошка и воды, нанесли лопаточкой на диск. При нанесении глинистой пасты избегали ее химического взаимодействия с исследуемой буферной жидкостью.

Далее диск с глинистой коркой поместили в химический сосуд с исследуемой буферной жидкостью. Испытания проводили в четыре этапа по 2,5 минуты. При постоянной скорости вращения, через каждые 2,5 минуты диск с глинистой коркой останавливали, извлекали из сосуда и взвешивали, Масса диска с глинистой коркой составляла 17,5 г, масса диска без глинистой корки - 9 г.

Эффективность воздействия буферной жидкости на глинистую корку оценивали по следующей формуле:

,

где - скорость удаления глинистой корки;

n - число испытаний;

m₀ - начальная масса глинистой корки, г;

Δm_i - изменение массы глинистой корки между взвешиваниями, г;

t_i - время воздействия буферной жидкости на корку в каждом испытании при заданной скорости вращения диска с коркой, мин;

i - порядковый номер взвешивания.

Величина определяется как доля массы глинистой корки, удаленная за одну минуту ее взаимодействия с буферной жидкостью.

Например, при использовании 25% водного раствора гидроксиламина солянокислого с добавкой 0,5% гидрохинона в качестве буферной жидкости скорость удаления глинистой корки составит:

Проведенные исследования показали, что при использовании заявленной буферной жидкости скорость удаления глинистой корки, нанесенной на диск, в 2,5-3 раза выше, чем при использовании известной буферной жидкости. Заявленная буферная жидкость оказывает более существенное физико-химическое воздействие на глинистую корку по сравнению с прототипом.

Использование заявленной буферной жидкости позволит обеспечить более надежный контакт цементного камня со стенкой скважины и поверхностью обсадных труб, что повысит надежность и долговечность крепления скважин ПХГ.

Таблица Состав буферной жидкости, мас.% Масса диска с глинистой коркой, г Время испытания t, мин Потеря массы глинистой корки, г Скорость удаления корки, Известная буферная жидкость Сернокислый алюминий - 10%; Вода - 90%. 17,50 0 0 0,024 16,88 2,5 0,44 16,21 5,0 0,49 15,50 7,5 0,55 14,73 10 0,59 Предлагаемая буферная жидкость Гидроксиламин солянокислый - 25%; Гидрохинон - 0,5%; Вода - 74,5%. 17,50 0 0 0,069 16,11 2,5 1,39 14,65 5,0 1,46 13,11 7,5 1,54 11,59 10 1,52 Гидроксиламин солянокислый - 30%; Гидрохинон - 1,5%; Вода - 68,5%. 17,50 0 0 0,073 16,02 2,5 1,48 14,48 5,0 1,54 12,90 7,5 1,58 11,27 10 1,63