Hybrydowa ciecz przemywająca do oczyszczania przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego

• Autorzy: Kremieniewski M. , Rzepka M.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.05.04

Warianty tytułu

EN

Hybrid preflush fluid for cleaning of the annular space of the borehole

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi odgrywa główną rolę w wyeliminowaniu niekontrolowanych przepływów mediów złożowych. Aby osiągnąć taki efekt należy zapuszczoną kolumnę rur okładzinowych uszczelnić, poprzez wtłoczenie w przestrzeń pierścieniową lub pozarurową zaczynu cementowego. Podczas tłoczenia zaczynu cementowego z przestrzeni pierścieniowej usuwa się płuczkę wiertniczą. Nie zawsze jednak zaczyn cementowy ma możliwość efektywnego usunięcia pozostałości po płuczce. Żeby zabezpieczyć otwór przed ewentualnym przepływem gazu po zacementowaniu, niezbędne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego, poprzez przetłoczenie odpowiedniej cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Zachowanie tych warunków oraz uzyskanie odpowiednio oczyszczonej przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania, pozwala uzyskać wymagane uszczelnienie i w pewnym stopniu zminimalizować możliwość zachodzenia niepożądanego zjawiska migracji gazu, na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami na styku rury okładzinowej i formacji skalnej. Analizując problem poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej, przeprowadzone zostały badania laboratoryjne nad opracowaniem nowego rodzaju hybrydowej cieczy przemywającej umożliwiającej zwiększenie efektywności usuwania osadu. Działanie cieczy hybrydowej polega zarówno na chemicznym, jak i mechanicznym usuwaniu pozostałości osadu płuczkowego. Podczas realizacji pracy badaniom poddano grupę środków oraz domieszek różnych frakcji stałych, których odpowiedni dobór ilościowy i jakościowy umożliwił zaprojektowanie hybrydowej cieczy przemywającej o bardzo dobrych parametrach oczyszczających. Przeprowadzone zostały badania efektywności usuwania osadu płuczkowego w symulatorze przepływu cieczy wiertniczych. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że zarówno działanie środków powierzchniowo czynnych oraz dodatku drobnoziarnistych dodatków ściernych, a także ich odpowiednia koncentracja, przyczyniają się do poprawy efektywności usuwania pozostawionego na powierzchni skały osadu płuczkowego. Badania nad opracowaniem hybrydowej cieczy przemywającej i efektywności jej działania przeprowadzone zostały na podstawie pomiaru przyczepności stwardniałego zaczynu cementowego do formacji skalnej, z której usuwano wytworzony wcześniej osad płuczkowy. Na podstawie analizy uzyskanych wyników oraz ich korelacji z próbkami wzorcowymi, stwierdzono znaczną poprawę efektywności usuwania osadu płuczkowego.

EN

Ensuring sealing-off in the annular space between casing string and beyond, plays an important role in eliminating uncontrolled flows of gaseous media. In order to achieve this effect, it is necessary to seal the casing column by the pumping of the cement slurry, into the annular space. During the pumping of the cement slurry from the annular space, the drilling mud is removed. However, it is not always possible to use cement slurry to effectively remove the remains of the mud. To eliminate the possibility of gas flow after cementing, it is necessary to thoroughly clean the annular space of the mud cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Fulfilling these conditions and obtaining a properly cleaned annular space prior to cementation can help to improve the sealing and to some extent eliminate the possibility of undesirable gas migration at the point of contact of the cement sheath with the contact surfaces casing string and rock formation. Analyzing the problem of improving the cleaning of the annular space, laboratory tests have been carried out to develop a new type of hybrid preflush fluid that allows to increase the efficiency of filter cake removal. The hybrid fluid is relies on both chemical and mechanical removal of the residual mud cake. During the research, a group of agents and admixtures of various solid fractions were investigated, the appropriate quantitative and qualitative selection of which made it possible to design a hybrid washing fluid with very good purifying parameters. Tests on the efficiency of removing the filter cake in a drilling fluid flow simulator, was carried out. On the basis of the obtained test results, it was found that both surfactants and fine abrasive additives, as well as their appropriate concentration contributes to the improvement of removal efficiency of the mud cake on the surface of the rock. Research on the development of a hybrid washing fluid and effectiveness of its actions were conducted by determining the adhesion of the cement sheath to the rock formation, from which the previously produced filter cake was removed. Based on the analysis of the obtained results and their correlation to the standard samples, a significant improvement in the efficiency of removal of the mud cake was found.

Słowa kluczowe

PL

ciecz przemywająca; hybrydowa ciecz przemywająca; przemywka; oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej; środki powierzchniowo czynne; surfaktanty; środki ścierne; dodatki drobnoziarniste

EN

preflush fluid; hybrid preflush fluid; wash fluid; cleaning of the annular space; surfactants; abrasives; fine-grain additive

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 5
• Strony: 372--379
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Rzepka M.

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Błaż S.: Nowe rodzaje cieczy przemywających osady z płuczki inwersyjnej przed zabiegiem cementowania otworów wiertniczych. Nafta-Gaz 2017, nr 5, s. 302–311, DOI: 10.18668/NG.2017.05.02.
• [2] Habrat S., Raczkowski J., Zawada S.: Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1980.
• [3] Herman Z: Doskonalenie procesu cementowania rur okładzinowych w otworach wierconych przy użyciu płuczek: polimerowej z inhibitorem i polimerowej z inhibitorem kapsułującym w wybranych rejonach Karpat i przedgórza Karpat. Etap 01 – Opracowanie receptur zaczynów cementowych i technologii cementowania kolumn rur okładzinowych w wytypowanych rejonach wierceń w Karpatach Wschodnich. Praca niepublikowana INiG, Kraków 1995.
• [4] Herman Z.: Doskonalenie procesu cementowania rur okładzinowych w otworach wierconych przy użyciu płuczek: polimerowej z inhibitorem i polimerowej z inhibitorem kapsułującym w wybranych rejonach przedgórza Karpat. Etap 02 – Opracowanie receptur zaczynów cementowych i technologii cementowania dla wybranych rejonów skał zbiornikowych przedgórza Karpat. Praca niepublikowana INiG, Kraków 1995.
• [5] Jasiński B.: Ocena wpływu cieczy przemywającej na jakość zacementowania rur w otworze wiertniczym po użyciu płuczki glikolowo-potasowej. Nafta-Gaz 2016, nr 6, s. 413–421, DOI:10.18668/NG.2016.06.04.
• [6] Kremieniewski M.: Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających. Prace INiG – PIB, Kraków 2016.
• [7] Kremieniewski M., Rzepka M.: Przyczyny i skutki przepływu gazu w zacementowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody zapobiegania temu zjawisku. Nafta-Gaz 2016, nr 9, s. 722–728, DOI: 10.18668/NG.2016.09.06.
• [8] Nelson E.B. et al.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Teksas 1990.
• [9] Stryczek S., Gonet A.: Kierunki ograniczania migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. WUG: bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie, 2005 nr 3, s. 10–13.
• [10] Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Praca zbiorowa pod red. S. Stryczka. Prace AGH, Kraków 2016.
• [11] Uliasz M.: Kompleksowa analiza przyczyn migracji gazu w otworach realizowanych na przedgórzu Karpat i w Karpatach pod kątem właściwości cieczy wiertniczych stosowanych w czasie wiercenia i cementowania kolumn rur okładzinowych. Praca nieopublikowana, INiG, Kraków 2012, nr zlecenia: 529/KW/11, nr archiwalny: DK-4100-86/11.
• [12] Uliasz M., Chudoba J., Herman Z.: Płuczki wiertnicze z inhibitorami polimerowymi i ich oddziaływanie na przewiercane skały. Prace INiG nr 139, 2006.
• [13] Uliasz M., Zima G., Błaż S., Jasiński B.: Systemy płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w formacjach łupkowych. Prace Naukowe INiG 2012 „Rzeczpospolita łupkowa” nr 183, s. 225–241.
• [14] Uliasz M.. Zima G., Błaż S., Jasiński B.: Ocena wpływu cieczy wiertniczych w aspekcie zapobiegania migracji gazu w otworach na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz 2015, nr 1, s. 11–17.
• [15] Zima G.: Wpływ właściwości płuczek wiertniczych na jakość cementowania w gazonośnych poziomach miocenu. Nafta-Gaz 2014, nr 12, s. 899–907.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).