Zastosowanie mikrotomografii komputerowej (μCT) w diagnostyce jakości zabezpieczenia otworów wiertniczych przed migracją gazu

• Autorzy: Bolewski Ł. , Karpiński B. , Kmieć M. , Szkodo M.

Warianty tytułu

EN

Computer microtomography (μCT) application in wells anti gas migration sealing quality inspections

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł opisuje badania nad negatywnym zjawiskiem występującym w wiertnictwie otworowym pod nazwą migracja gazu z wykorzystaniem metody mikrotomografii komputerowej μCT (ang. computed microtomography). Opisano główne przyczyny powstawania tego negatywnego zjawiska polegającego na przepływie gazów, a także płynów w zaczynie cementacyjnym lub kamieniu cementowym. Przygotowano próbki imitujące zacementowany odcinek rur okładzinowych. Skupiono się na wykorzystaniu mikrotomografii komputerowej, oraz analizie zrekonstruowanego trójwymiarowego obrazu w celu sprawdzenia jakości zacementowania. Przedstawiono zalety tej metody oraz możliwości analizy powstałych kamieni cementowych.

EN

This paper presents a description of the gas migration phenomenon. Main causes of this negative phenomenon consisting in fluid or gas flow in the cement slurry or bounded cement sheath have been described. The paper describes the use of the computed microtomography (μCT) and analysis of the reconstructed three-dimensional (3D) images, in order to check the quality of cementation samples prepared at the Faculty of Mechanical Engineering. The paper presents the advantages and opportunities of X-ray computed microtomography analysis of the bonded cement sheath.

Słowa kluczowe

PL

migracja gazu; mikrotomografia komputerowa; jakość zacementowania

EN

gas migration; computed microtomography (μCT); cementing job quality

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 5
• Strony: 50--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., tab.

Twórcy

autor

Bolewski Ł.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Karpiński B.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Kmieć M.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Szkodo M.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

Bibliografia

• [1] ABIMBOLA M., KHAN F., KHAKZAD N. 2016 - Risk-based safety analysis of well integrity operations. Safety science, 84: pp.149-160.
• [2] BONETT A., PAFITIS D. 1996 - Getting to the root of gas migration. Oilfield Review 8 (1):36-49.
• [3] CAO P., KARPYN Z.T., LI L. 2013 - Dynamic alterations in wellbore cement integrity due to geochemical reactions in CO2-rich environments. Water Resources Research. 49 (7): 4465-4475.
• [4] CAREY, J.W. 2013 - Geochemistry of wellbore integrity in CO2 sequestration: Portland cement-steel-brine-CO2 interactions. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 77 (1): 505-539.
• [5] CARTER G., SLAGLE K. 1972 - A study of completion practices to minimize gas communication. Journal of Petroleum Technology 24 (09): 1,170-1,174.
• [6] CELIA M.A, BACHU S., NORDBOTTEN J.M., GASDA S.E., DAHLE H.K. 2004 - Quantitative estimation of CO2 leakage from geological storage: Analytical models, numerical models and data needs. Proceedings of 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies. (GHGT-7).
• [7] CROOK R., HEALTHMAN J. 1998 - Predicting potential gas-flow rates to help determine the best cementing practices. Halliburton Energy Services Inc: Drilling Contractor.
• [8] DOCHERTY K., KEFI S., KHALFALLAH I., TAOUTAOU S., OFFENBACHER M., RAVITZ R. 2016 - Mud removal - clearing the way for effective cementing. Schlumberger: Oilfield Review 28.
• [9] HERMAN Z. 2005 - Problemy migracji i ekshalacji gazu w odwiertach. Technicke univerzity, Ostrava.
• [10] JUNG H.B., JANSIK D., UM W. 2012 - Imaging wellbore cement degradation by carbon dioxide under geologic sequestration conditions using X-ray computed microtomography. Environmental science & technology 47 (1): 283-289.
• [11] KARPIŃSKI B., SZKODO M. 2015 - Clay Minerals–Mineralogy and Phenomenon of Clay Swelling in Oil & Gas Industry. Advances in Materials Science 15 (1): 37-55.
• [12] KREMIENIEWSKI M. 2011 - Proces migracji gazu w trakcie wiązania zaczynu cementowego. Nafta-Gaz 67 (3): 175-181.
• [13] KREMIENIEWSKI M. 2014 - Modyfikacje receptur zaczynów uszczelniających w celu zminimalizowania przepuszczalności powstałych kamieni cementowych. Nafta-Gaz 70 (3): 170--175.
• [14] KREMIENIEWSKI M., STRYCZEK S. 2011 - Zaczyny cementowe odporne na zjawisko migracji gazu. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 28: 599-616.
• [15] KUTCHKO B.G., STRAZISAR B.R., DZOMBAK D.A., LOWRY G.V., THAULOW N. 2007 - Degradation of well cement by CO2 under geologic sequestration conditions. Environmental science & technology 41 (13): 4787-4792.
• [16] KUTCHKO B.G., STRAZISAR B.R., LOWRY G.V., DZOMBAK D.A., THAULOW N. 2008 - Rate of CO2 attack on hydrated Class H well cement under geologic sequestration conditions. Environmental science & technology 42 (16): 6237-6242.
• [17] MASON H.E., WALSH S.D., DUFRANE W.L., CARROLL S.A. 2014 - Determination of diffusion profiles in altered wellbore cement using X-ray computed tomography methods. Environmental science & technology 48 (12): 7094-7100.
• [18] MUELLER H., HEROLD C.P., BONGARDT F., HERZOG N., VON TAPAVICZA S. 2004 - Lubricants for drilling fluids. Google Patents.
• [19] RACZKOWSKI J. 1997 - Ekspertyza dotycząca stanu technicznego odwiertów na PMG Husów-105K, Husów-132K i Wierzchowice WM-A. Dokumentacja IGNiG, Kraków.
• [20] RATAJCZYK E. 2012 - Rentgenowska Tomografia komputerowa (CT) do zadań przemysłowych. Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania w Warszawie: Pomiary Automatyka Robotyka
• [21] RIMMELÉ G., BARLET-GOUÉDARD V., PORCHERIE O., GOFFÉ B., BRUNET F. 2008 - Heterogeneous porosity distribution in Portland cement exposed to CO 2-rich fluids. Cement and Concrete Research 38 (8): 1038-1048.
• [22] SZEWCZUK P., BOLEWSKI Ł. 2016a - Projekt narzędzia typu guide-shoe w ramach Projektu NCBiR-testy otworowe. „Przegląd Górniczy” 72 (11): 76-80.
• [23] SZEWCZUK P., BOLEWSKI Ł. 2016b - Wpływ zaburzeń geometrii na proces wypierania w przestrzeni pierścieniowej otworów wiertniczych. „Energetyka” (8): 451-456.
• [24] SZOSTAK L., CHRZĄSZCZ W. 1999 - Technologia cementowania. Nafta & Gaz Biznes (5d).
• [25] TINSLEY J.M., MILLER E.C., SABINS F.L., SUTTON D.L. 1980 - Study of factors causing annular gas flow following primary cementing. Journal of Petroleum Technology 32 (08): 1,427-1,437.
• [26] VAN GEET M., LAGROU D., SWENNEN R. 2003 - Porosity measurements of sedimentary rocks by means of microfocus X-ray computed tomography (μCT). Geological Society, London, Special Publications 215 (1): 51-60.
• [27] VAN GEET M.V., SWENNEN R., WEVERS M. 2000 - Quantitative analysis of reservoir rocks by microfocus X-ray computerized tomography. Sedimentary Geology 132:25-36.
• [28] WELLINGTON S.L., VINEGAR H.J. 1987 - X-ray computerized tomography. Journal of Petroleum Technology 39 (08): 885-898.
• [29] YALCINKAYA T., RADONJIC M., WILLSON C.S., BACHU S. 2011 - Experimental study on a single cement-fracture using CO 2 rich brine. Energy Procedia 4:5335-5342.
• [30] ZALEWSKA J., DOHNALIK M. 2009 - Wizualizacja przestrzeni porowej skał z wykorzystaniem mikrotomografii rentgenowskiej. Geologia. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie 35: 625-632.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).