Назначение буфферных жидкостей
Буфферная жидкость — это жидкость, которая используется в процессе бурения для предотвращения смешения тампонажного и бурового растворов, а также для очистки стен скважин.
Различают следующие основные буфферные жидкости:
- Растворы поверхностно-активных веществ.
- Смесь дизельного топлива и поверхностно-активных веществ.
- Растворы кислот (8 — 15 %). К таким жидкостям относятся сульфаминовая кислота, соляна кислота и т.п. В основном применяются там, где процесс бурения осуществлялся на карбонатно-глинистом растворе.
- Пресная воды.
- Вода, насыщенная солями.
- Вода, насыщенная диспергирующими агентами.
- Аэрированные. Данные жидкости используются в случае наличия зон большой каверзности ствола скважины и зон поглощения. Обычно представляют из себя смесь воды, газа, поверхностно-активных веществ цемента и песка.
- Буфферные жидкости на полимерной основе. Такая жидкость состоит из смеси воды и гипана барита.
- Водно-песчаные жидкости. Такие жидкости используются для процесса разрушения фильтрационных корок.
Вода в качестве буферной жидкости применяется во многих районах Российской Федерации, так как обладает высокими вымывающими свойствами в сравнении с водными промывочными растворами. В геологических разрезах, которые сложены солями используют буфферные жидкости на водном растворе солей.
В настоящее время широкое распространение получили вязкоупругие разделители. Такие разделители используются для обеспечения максимальной полноты вытеснения при помощи своей способности принимать форму канала или трещины, по которой они перемещаются. Для их производства используют водные растворы формалина, полиакриламида и гексорезорциновой смолы.
Воздействие буфферных жидкостей на стенки скважин
Скважина — это горная выработка круглого сечения, которая пробуривается с поверхности земли или из подземной выработки, без доступа к ее забою человека.
Весь процесс воздействия буфферной жидкости на стенки скважины можно разделить на три основных фазы.
На начальной фазе воздействия происходит интенсивное вытеснение промывочной жидкости. На это стадии в головной части буфферной жидкости происходит процесс смесеобразования, причинами которого становится разница плотностей, вязкостей и других факторов. При перемещении буфферной жидкости образуются эмульсии. В случае содержания большого объема промывочной жидкости в буфферной технологические свойства последней теряются.
Вторая фаза (фаза вымывания остатков промывочной жидкости) характеризуется большой длительностью. На этой стадии происходит вымывание за счет преобладания касательных напряжений буфферной жидкости, а также за счет бурного массообмена из-за наличия значительного градиента концентраций в поперечном сечении.
В третьей фазе воздействия происходит разрушение глинистой корки и образование каналов фильтрации. Глинистая корка разрушается в результате фильтрационных процессов, происходящих через нее, а также молекулярной диффузии. Последняя фаза сама продолжительная, время ее протекания зависит от свойств глинистой корки и типа буфферной жидкости.
Все перечисленные фазы воздействия буфферной жидкости на стенки скважины перетекают из одной в другую. В случае недостатка объема буфферной жидкости, процесс воздействия может окончиться на второй или третьей фазе. Для достижения максимального эффекта применения буфферной жидкости, она должна соответствовать ряду требований:
- Буфферная жидкость не должна вызывать коррозии обсадной колонны, если она остается в кольцевом пространстве.
- Буфферная жидкость должна исключать загустевание промывочных жидкостей, так как это может привести к увеличению гидросопротивления в кольцевом пространстве скважины.
- Буфферная жидкость не должна ухудшать коллекторские свойства продуктивного пласта.
- Буфферная жидкость не должна оказывать значительное влияние на продолжительность схватывания тампонажных растворов.
- Буфферная жидкость не должна уменьшать адгезию (прилипание) цементного камня с скважиной.
- Буфферная жидкость не должна быть причиной уменьшения устойчивости скважины.
- Буфферная жидкость должна эффективно вытеснять промывочную жидкость.
- Буфферная жидкость должна качественно вымывать остатки промывочной жидкости со стенок скважины.
Буфферные жидкости, которые отвечают второму и четвертому требованию, называют химическими инертными (не отвечающие таким требованиям — химически активными). Выбор буфферной жидкости зависит от таких факторов как температура в стволе скважины, техническое состояние скважины перед цементированием, цели закачки, типа обработки промывочных жидкостей, пластовая энергия (пластовое давление) и технологии цементирования.
