Буферные жидкости

Функции буферной жидкости: а) отделять тампонажный раствор от промывочной (и продавочной) жидкости и предотвращать образование густых труднопрокачиваемых смесей их; б) увеличивать полноту замещения промывочной жидкости тампонажным раствором; в) способ­ствовать разрушению фильтрационных глинистых корок на про­ницаемых стенках скважины либо» напротив, упрочнять такие корки и способствовать лучшему сцеплению последних с це­ментным камнем; г) при обратном цементировании служить ре­пером для контроля за приближением первой порции тампонажного раствора к башмаку обсадной колонны.

Первую функцию успешно может выполнить любая жид­кость, подвижность смеси которой с промывочной жидкостью и с тампонажным раствором больше подвижности последних. Для этого требуется сравнительно небольшой объем буферной жидкости: достаточно, если высота столба ее в интервале заколонного пространства с наибольшей площадью поперечного се­чения составит от 20—30 м при использовании вязкоупругого разделителя до 150—200 м в случае использования воды.

Вторую функцию наиболее успешно могла бы выполнить такая жидкость, которая практически не смешивается с промы­вочной жидкостью и тампонажным раствором, способна дви­гаться как пробка и под действием давления восходящего по­тока промывочной жидкости в заколонном пространстве упруго расширяться и выдавливать последнюю из защемленных зон и локальных расширений (каверн) ствола скважины. К такого типа жидкостям условно можно отнести так называемый вязко-упругий разделитель. В отечественной практике получил приме­нение вязкоупругий разделитель, представляющий гелеобразную смесь водного раствора, полиакриламида, водного раствора гексарезорцииовой смолы и технического формалина. Гель устойчив к воздействию температуры до 80°С, высокоминерали­зованных пластовых вод, стабилен и не подвержен синерезису (самопроизвольное уменьшение объёма студней или гелей, сопровождающееся отделением жидкости). Процесс упругого расширения геля и вытеснения промывочной жидкости из застойных зон и локальных расширений протекает во времени. Поэтому хороший эффект достигается при неболь­ших скоростях восходящего потока.

В качестве буферной жидкости наиболее широко использу­ются вода и водные растворы солей (NaCl, СаС1₂ и т. п.), щело­чей (NaOH) и ПАВ (сульфонол). Смешиваясь с промывочной жидкостью, они разжижают ее, уменьшают статическое и ди­намическое напряжения сдвига и вязкость. Турбулентные вих­ри, возникающие при движении такой буферной жидкости, спо­собствуют разрушению тиксотропной структуры в застойных зонах. Эффективность выполнения второй функции возрастает с увеличением продолжительности воздействия турбулентного потока водного раствора на застойные зоны. По данным ряда исследователей, желательно, чтобы такое воздействие продол­жалось не менее 7— 10 мин. Эффективность вытеснения промы­вочной жидкости водными растворами возрастает с увеличением плотности последних. Поэтому при выборе плотности буферной жидкости ρ_б рекомендуется придерживаться соотношения

ρ_п<ρ_б<ρ_ц.р.

Плотность ее регулируют путем изменения концентрации во­дорастворимых солей.

Буферную жидкость высокой плотности (ρ_б > 1700 кг/м³ ) можно приготовить на базе водного раствора гипана и барита.

Повышению эффективности разрушения структуры в застой­ных зонах способствует ввод в состав буферной жидкости песка и других тяжелых зернистых материалов. Чтобы обеспечить ста­бильность такой жидкости, в ее состав добавляют КМЦ и цемент.

Если в пластовых флюидах содержится сероводород, целесо­образно в состав буферной жидкости вводить водорастворимые гидроокислы двухвалентных металлов или хлорное железо.

Для разрушения глинистых фильтрационных корок использу­ют такие буферные жидкости, которые способны вступать в хи­мические реакции с компонентами вещества корки, растворять их либо разрыхлять и ослаблять связи между частицами твер­дой фазы. В качестве таких жидкостей могут быть использова­ны растворы некоторых кислот (соляной, сульфаминовой, уксус­ной и др.), гидроокиси кальция, фосфатов натрия, сернокислого алюминия, каустической соды, масляные эмульсии и др. Длительность взаимодействия буферной жид­кости с фильтрационной коркой, необходимая для разрушения последней, зависит от состава жидкости и корки, а иногда так­же от режима течения, и обычно колеблется от 5 до 30 мин. Разрушению фильтрационных глинистых корок способствует также прокачивание по заколонному пространству вязкоупругого разделителя либо большого объема воды и водных раство­ров солей.

Весьма полезным может быть использование комбинирован­ного буфера: прокачивание вслед за небольшой порцией вязко-упругого разделителя второй буферной жидкости с реагентами, способствующими разрушению фильтрационных корок на стен­ках скважины.

При цементировании скважин в многолетнемерзлых породах рекомендуется использовать буферные жидкости, температура замерзания которых ниже температуры пород. К числу таких жидкостей можно отнести водные растворы хлоридов, поташа, диэтнленгликоля и ряда других химических веществ.

В состав буферных жидкостей, как правило, входят реаген­ты, которые в ряде случаев могут оказывать нежелательное влияние на свойства тампонажных растворов, например, чрез­мерно увеличивать сроки начала загустевания и схватывания при цементировании скважин с низкими или умеренными тем­пературами либо, напротив, сокращать эти сроки при цементи­ровании скважин с высокими температурами. Чтобы избежать этого, целесообразно перед тампонажным раствором прокачи­вать небольшую порцию воды или водного раствора реагента, способного нейтрализовать нежелательное воздействие таких веществ, либо добавлять реагент в первую порцию тампонаж-ного раствора.

Дата добавления: 2015-07-13