W artykule omówiono serwisowe badania parametrów technologicznych zaczynów cementowych, które są realizowane przez Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy. Płaszcz cementowy, szczególnie z zaczynu lekkiego, może niekiedy wymagać dłuższego czasu oczekiwania na związanie, dlatego też ważne jest określenie, po jakim czasie można będzie przystąpić do dalszych prac po cementowaniu. Prowadzone w trakcie zabiegu cementowania pomiary parametrów technologicznych zaczynu pozwalają określić szereg istotnych parametrów i dają możliwość wprowadzenia korekty w składzie receptury. W publikacji omówiono wyniki badań zaczynów, które zostały użyte do uszczelnienia kolumn rur okładzinowych dwóch otworów wiertniczych. Jedna receptura zaczynu nie została poddana poprzedzającym testom kontrolno-korygującym, natomiast drugi zaczyn został uprzednio zweryfikowany w laboratorium Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego. Przedstawiony przykład potwierdza, że brak testów kontrolno-korygujących może skutkować nieskutecznym uszczelnieniem kolumny rur okładzinowych. W oparciu o wieloletnią współpracę PGNiG oraz INiG - PIB prowadzone badania parametrów zaczynów cementowych przyczyniają się do poprawy efektywności uszczelniania otworów wiertniczych. Jest to możliwe poprzez modyfikowanie obecnych i projektowanie nowych receptur zaczynów. Na poprawę skuteczności uszczelnienia niewątpliwie wpływa monitorowanie oraz korygowanie parametrów technologicznych zaczynów sporządzanych w warunkach otworowych podczas zabiegu cementowania oraz wymiana doświadczeń z Serwisem Cementacyjnym.
W artykule przestawiono wyniki badania wpływu temperatury na skuteczność działania cieczy przemywającej. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano istotne informacje o oddziaływaniu cieczy wiertniczych na rdzeń skalny w warunkach podwyższonej temperatury. Badania zostały przeprowadzone dla dwóch wydatków tłoczenia cieczy przemywającej: 10,0 i 11,2 l/min przy czasie kontaktu cieczy ze skałą wynoszącym 4 i 6 minut. W celu realizacji badań przeprowadzono modyfikację symulatora przepływu cieczy wiertniczych dodając do niego płaszcz grzewczy umożliwiający podgrzanie cieczy wiertniczych do danej temperatury. Badania wykonano dla różnych temperatur: 25°C, 40°C, 60°C.. Do przeprowadzenia badań laboratoryjnych zostały wykorzystane trzy rodzaje płuczek wiertniczych (beziłowa z blokatorami, polimerowo-chlorkowa, solno-barytowa) i zaczynów cementowych stosowanych w warunkach przemysłowych oraz ciecz przemywająca sporządzona w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym z nowego rodzaju środków. Stopień oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej określono za pomocą przyczepności na kontakcie kamień cementowy–skała. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż wraz ze wzrostem temperatury płuczki wiertniczej maleje skuteczność wymywania osadu za pomocą cieczy przemywającej. Skuteczność usuwania osadu płuczkowego uzależniona jest również od wydatku tłoczenia cieczy przemywającej oraz od czasu kontaktu tej cieczy z oczyszczaną powierzchnią. W przypadku każdej z płuczek wiertniczych największą skuteczność działania cieczy przemywającej uzyskano dla wydatku tłoczenia 11,2 l/min przy czasie kontaktu wynoszącym 6 minut w temperaturze 25°C. Najniższy stopnień wymywania osadów płuczkowych po dwudniowym sezonowaniu próbek uzyskano dla wydatku tłoczenia cieczy przemywającej wynoszącym 10,0 l/min i czasie kontaktu 4 minuty w temperaturze 60°C. Uzyskane wyniki przyczepności dla temperatury 25°C zawierały się w przedziale 60–90% wartości bazowej. Wartości przyczepności dla temperatury 40°C mieściły się w zakresie 45–60% przyczepności bazowej, zaś dla temperatury 60°C uzyskane wyniki zawierały się w przedziale 35–45% przyczepności bazowej.
EN
The article presents the results of investigation into the impact of temperature on the effectiveness of preflush fluid. The research showed significant information about the influence of drilling fluids on the rock core in conditions of elevated temperature. The testing was performed for two preflush fluid pumping rate: 10.0 and 11.2 l/min at the fluid contact time of 4 and 6 minutes. In order to carry out the tests, a modification of the drilling fluids flow simulator was made by adding a heating mantle to it, allowing the heating of drilling fluids to a given temperature. The tests were carried out at various temperatures: 25°C, 40°C, 60°C. For laboratory tests various types of drilling muds (non-bentonite drilling mud, potassium chloride-polymer drilling mud, NaCl-barite drilling mud) were used, and cement slurries used in industrial conditions, as well as preflush fluid prepared from a new type of the additives in Oil and Gas Institute – National Research Institute. The degree of cleaning of the annular space was determined by the adhesion on the contact between the cement stone and the rock. Based on the analysis of the obtained results, it was found that the effectiveness of the filter cake removal decreased with the increase of temperature. The effectiveness of the mud cake removal depends on the preflush fluid pumping rate and the contact time of this fluid with the surface being cleaned. For each of the drilling muds, the highest efficiency of the preflush fluid was obtained for a pumping rate of 11.2 l/min with a contact time of 6 minutes at 25°C. The lowest degree of filter cake removal after two-day hydration of the samples was obtained for a preflush fluid pumping rate of 10.0 l/min with a contact time of 6 minutes at 60°C. Obtained adhesion results for the temperature of 25°C were in the range of 60–90% of the base adhesion. The adhesion values for 40°C were in the range of 45–60% of the basic adhesion, while for the temperature of 60°C, the obtained results were in the range of 35–45% of the basic adhesion.
Podczas tłoczenia zaczynu cementowego następuje wypieranie płuczki wiertniczej z przestrzeni pierścieniowej. Jednak zaczyn nie jest w stanie dostatecznie dobrze usunąć pozostałego po płuczce osadu płuczkowego. W celu dobrego uszczelnienia otworu i rur zaczynem, który po związaniu ma uniemożliwić przepływ gazu, niezbędne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie odpowiednio zaprojektowanej cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Dotychczas parametry pozwalające określić skuteczność działania cieczy przemywającej określane były przy użyciu wiskozymetru obrotowego. Badanie polegało na wytworzeniu osadu na powierzchni rotora wskutek ruchu obrotowego rotora w płuczce wiertniczej. Następnie osad ten był usuwany w cieczy przemywającej w sposób analogiczny jak podczas wytwarzania osadu wskutek ruchu obrotowego. Na podstawie różnicy masy rotora przed wytworzeniem osadu, po wytworzeniu oraz po usunięciu osadu określano jego procentowe usunięcie. Metoda ta pomimo swojej prostoty oraz szybkości cechowała się sporym zakresem błędu pomiaru. W związku z powyższym zaprojektowany został symulator przepływu cieczy wiertniczych (zgłoszenie patentowe P.423842), który umożliwia odwzorowanie ruchu poszczególnych cieczy wiertniczych w symulowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Na podstawie prac badawczych przy użyciu symulatora przepływu cieczy wiertniczych możliwe jest określenie wielu parametrów decydujących o efektywności uszczelniania przestrzeni pierścieniowej i pozarurowej. W niniejszej publikacji omówiono zasadę działania symulatora przepływu cieczy wiertniczych oraz jego możliwości badawcze. Przeprowadzone zostały też przykładowe testy w celu przedstawienia metodyki badawczej przy użyciu innowacyjnego urządzenia. Na podstawie wyników badań uzyskanych podczas testów z zastosowaniem symulatora przepływu cieczy określono skuteczność działania wytypowanych cieczy przemywających w stosunku do próbki bazowej, która nie posiadała osadu płuczkowego.
EN
During the pumping of cement slurry, drilling mud is removed from the annular space. However, cement slurry cannot sufficiently remove residues from the mud. In order to properly seal the borehole and casing with cement slurry, which after binding is designed to prevent the flow of gas, it is necessary to clean the annular space from filter cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Earlier, the parameters allowing to determine the effectiveness of the preflush fluids were determined using a rotating viscometer. The test consisted of the formation of mud cake on the surface of the rotor due to rotational motion of the rotor in the drilling mud. Then the mud cake was removed in the preflush fluid in a manner analogous to the generation of mud cake due to rotation. On the basis of the rotor weight difference before the filter cake was produced, after the mud cake was produced and after removal of the mud cake, the percentage of the removal was determined. This method, despite its simplicity and rapidity, was characterized by a large range of measurement error. Therefore, the “drilling fluid flow simulator” was designed (patent application P.423842), which allows to map the movement of drilling fluids in a simulated borehole annular space. Based on research using the drilling fluid flow simulator, it is possible to determine a number of parameters determining the efficiency of sealing the annular space. This paper discusses the operating principle of a drilling fluid flow simulator and its research capabilities. Also, exemplary tests were carried out to present the research methodology using an innovative device. Based on the test results obtained during the tests carried out with the use of the fluid flow simulator, the effectiveness of the selected preflush fluids in relation to the base sample without the mud cake was determined.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawione zostały zagadnienia dotyczące uszczelniania otworów kierunkowych i horyzontalnych. Na wstępie omówione zostały podstawowe wymagania dotyczące zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur w otworach kierunkowych i horyzontalnych. W kolejnej części zaprezentowane zostały receptury zaczynu lekkiego i zaczynu o „normalnym” ciężarze, które mogą być wykorzystane w celu uszczelniania niekonwencjonalnych złóż gazu. Opracowane receptury płynnych i stwardniałych zaczynów cementowych charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami technologicznymi.
EN
The article presents the issues of sealing directional and horizontal wells. At the introduction were discussed basic requirements for cement slurries for sealing casing in directional and horizontal wells. In the next part presents recipes light slurry and cement slurry with a “normal” weight, which can be used for sealingseal unconventional gas deposits. Prepared liquid and hardened cement slurry recipes were characterized by very good technological parameters.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Świeże i stwardniałe zaczyny cementowe przeznaczone do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych muszą spełniać szereg parametrów technologicznych. W Instytucie Nafty i Gazu w Krakowie w Oddziale w Krośnie od wielu lat prowadzi się specjalistyczne badania i modyfikacje stosowanych oraz proponowanych do stosowania w przemyśle zaczynów cementowych. W tym celu używana jest wysokiej klasy aparatura kontrolno-pomiarowa umożliwiająca zaprojektowanie odpowiedniej receptury zaczynu cementowego do użycia w otworze wiertniczym. INiG dysponuje m.in. konsystometrami ciśnieniowymi, prasami filtracyjnymi, lepkościomierzami, aparatem do badania przepuszczalności i migracji gazu, porozymetrem rtęciowym, ultradźwiękowym analizatorem cementu, maszyną wytrzymałościową. Badania zaczynów cementowych wykonywane w INiG przyczyniają się do ciągłej poprawy jakości zacementowania kolumn rur okładzinowych w naszym kraju.
EN
Fresh and hardened cement slurries for sealing casing in wellbore should implement a number of technological parameters. In the Oil and Gas Institute branch in Krosno, for many years have performed specialised research and modifications applicable and proposed to use in industry cement slurries. For this purpose is used high quality equipment, that allows to design of appropriate cement slurries formulas to used in wellbore. The Oil and Gas Institute has inter alia: HTHP Consistometers, HTHP Filter Presses, Viscometers, Permeability and Migration Tester, Mercury Porosimeter, Ultrasonic Cement Analyzer, Compressive Strength Tester. Cement slurries tests performed in the Oil and Gas Institute contribute to continuous improvement of quality casing cementation in our country.
W otworowych wymiennikach ciepła korzystnie jest zastosować zaczyn uszczelniający o wysokiej przewodności cieplnej. Poprawiają się wtedy warunki wymiany ciepła pomiędzy górotworem a powierzchnią terenu. W artykule podano wyniki badań świeżych zaczynów uszczelniających na bazie cementu z dodatkiem grafitu. Grafit powoduje wzrost przewodności cieplnej stwardniałego zaczynu uszczelniającego.
EN
The borehole heat exchangers is preferably applied grout sealant with high thermal conductivity. Then improve the conditions of heat exchange between the rock mass and the surface area. The article provides the results of fresh sealing slurries research based on cement with the addition of graphite. Graphite increases the thermal conductivity of the hardened grout sealing.
Wysoka przewodność uszczelnienia otworu jest korzystna dla otworowych wymienników ciepła. W artykule podano wyniki badań stwardniałych zaczynów uszczelniających z dodatkiem grafitu. Grafit powoduje wzrost przewodności cieplnej kamienia cementowego.
EN
High conductivity of borehole plugging is advantageous for borehole heat exchangers. There is described in the paper results of laboratory tests of hardened cement grout with graphite. Graphite causes concrete to happen growing heat conductivity.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.