Analiza możliwości poprawy właściwości smarnych płuczek stosowanych w warunkach przemysłowych

• Autorzy: Jasiński Bartłomiej

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.05.05

Warianty tytułu

EN

Possibilities of improving the lubricity properties of drilling muds used in industrial conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

: Tarcie bardzo często jest zjawiskiem niekorzystnym, ponieważ powoduje znaczne straty energii na pokonanie oporów tarcia oraz niszczenie współpracujących powierzchni. W procesie wiercenia otworów wiertniczych tarcie występuje głównie na styku przewodu wiertniczego ze ścianą otworu oraz świdra i zwiercanej skały. Na skutek tego występują takie niekorzystne zjawiska, jak wzrost momentu obrotowego czy szybkie zużywanie narzędzi wiertniczych. Stąd też jednym z głównych zadań płuczki wiertniczej jest smarowanie elementów świdra, jak i przewodu wiertniczego. Płuczki olejowe oraz płuczki polimerowe, zawierające polimer w postaci emulsji olejowej odznaczają się z reguły wystarczającą smarnością. Płuczki wodnodyspersyjne wykazują się niższą smarnością. W ich przypadku konieczne jest zatem stosowanie odpowiednich środków smarnych. W artykule przedstawiono analizę możliwości poprawy właściwości smarnych stosowanych obecnie w przemyśle naftowym inhibitowanych płuczek wiertniczych, poprzez dodatek różnych rodzajów środków smarnych. W toku realizacji pracy przebadano cztery środki smarne: SL, EL, B oraz połączenie nanokrzemionki hydrofilowej i mikrokrzemionki. Środki te dodawane były w koncentracji 0,5% oraz 1,0% do trzech rodzajów płuczek wiertniczych: polimerowo-potasowej, glikolowo-potasowej oraz potrójnie inhibitowanej. Badania skuteczności działania prowadzone były w oparciu o pomiar współczynnika tarcia przy użyciu aparatu Grace 2200 HPHT. Współczynnik tarcia określany był na kontakcie stal–stal, stal–anhydryt, stal–piaskowiec oraz stal–dolomit. Ponadto określony został wpływ badanych środków na podstawowe parametry oraz właściwości inhibitacyjne płuczek wiertniczych. Otrzymane wyniki wykazały, że spośród badanych środków najwyższą efektywnością charakteryzowały się SL oraz EL, przy czym środek SL działał lepiej w środowisku płuczki polimerowo-potasowej. Środek EL był natomiast skuteczniejszy w otoczeniu płuczki glikolowo-potasowej iźpotrójnie inhibitowanej. Najmniej efektywnym działaniem charakteryzowało się połączenie nanokrzemionki hydrofilowej i mikrokrzemionki.

EN

Friction is often an unfavorable phenomenon because it causes significant energy losses to overcome frictional resistance and damage to surfaces working together. In the course of drilling boreholes, friction occurs mainly at the contact of the drill string with the borehole wall and the drill bit with the drilled rock. As a result, there are such unfavorable phenomena as increase in torque or rapid wear of drilling tools. Therefore, one of the main tasks of the drilling mud is lubrication of the drill bit and drill string elements. Oil-based drilling muds and muds containing polymer in the form of an oil emulsion are usually characterized by sufficient lubricity. Water-based drilling muds have a lower lubricity, so it is necessary to use appropriate lubricants in their case. The article presents attempts to improve lubricity properties of inhibited drilling muds that are currently used in the petroleum industry, by adding various types of lubricants. In the course of the research, four lubricants were tested: SL, EL, B and a combination of hydrophilic nanosilica and microsilica. These agents were added in a concentration of 0.5% and 1.0% to three types of fluids: polymer-potassium, glycol-potassium and triple-inhibited drilling mud. The effectiveness tests were carried out based on the measurement of the friction coefficient using the Grace 2200 HPHT drilling simulator. The friction coefficient was determined for steel-steel, steel-anhydrite, steel-sandstone, and steel-dolomite contact. In addition, the impact of the tested measures on the basic parameters and the inhibitory properties of drilling fluids was determined. The obtained results showed that SL and EL were characterized by the highest efficiency, with SL acting better in the environment of polymer-potassium mud, while the EL was more effective in glycol-potassium and triple-inhibited drilling muds. The least effective was the combination of hydrophilic nanosilica and microsilica.

Słowa kluczowe

PL

płuczka wiertnicza; smarność; lubrykant; współczynnik tarcia

EN

drilling mud; lubricity; lubricant; friction coefficient

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 5
• Strony: 275--282
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Jasiński Bartłomiej

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

Bibliografia

• Abdo J., Haneef M.D., 2012. Nano-Enhanced Drilling Fluids: Pioneering Approach to Overcome Uncompromising Drilling Problems. Journal of Energy Resources Technology, 134(1): 014501. DOI: 10.1115/1.4005244.
• Abdo J., Haneef M.D., 2016. Clay Nanoparticles Modified Drilling Fluids for Drilling of Deep Hydrocarbon Wells. Applied Clay Science, 86: 76–82. DOI: 10.1016/j.clay.2013.10.017.
• Argillier J-F., Audibert A., Janssen M., Demoulin A., 1997. Performance of a New Biodegradable Ester Based Lubricant for Improving Drilling Operations with Water Based Muds. Society of Petroleum Engineers. DOI: 10.2118/37264-MS.
• Błaż S., 2016. Analiza właściwości technologicznych płuczki inwersyjnej w warunkach HPHT. Nafta-Gaz, 6: 403–412.
• Dębińska E., 2015. Niekonwencjonalne zaczyny cementowe z dodatkiem nanokrzemionki. Nafta-Gaz, 5: 290–300.
• Dong X., Wang L., Yang X., Lin Y., Xue Y., 2015. Effect of ester based lubricant SMJH-1 on the Lubricity properties of water based drilling fluid. Journal of Petroleum Science and Engineering, 135: 161–167.
• Erhan S.Z., Sharma B.K., Liu Z., Adhvaryu A., 2008. Lubricant base stock potential of chemically modified vegetable oils. Food Chem., 56: 8919–8925.
• Foxenberg W.E., Ali S.A., Long T.P., Vian J., 2008. Field Experience Shows That New Lubricant Reduces Friction and Improves Formation Compatibility and Environmental Impact. Society of Petroleum Engineers. DOI: 10.2118/112483-MS.
• Ismail A.R., Aftabb A., Ibupoto Z.H., Zolkifile N., 2016. The novel approach for the enhancement of rheological properties of water-based drilling fluids by using multi-walled carbon nanotube, nanosilica and glass beads. Journal of Petroleum Science and Engineering, 139: 264–275.
• Jasiński B., 2017. Analiza skutecznosci działania dodatków smarnych na podstawie badań przeprowadzonych z użyciem symulatora wiercenia Grace M2200. Nafta-Gaz, 5: 257–265. DOI: 10.18668/NG.2017.04.06.
• Kania D., Yunus R., Omar R., Rashid S. A., Jan B.M., 2015. A review of biolubricants in drilling fluids: Recent research, performance, and applications. Journal of Petroleum Science and Engineering, 135: 177–184.
• Raczkowski J., Półchłopek T., 1998. Materiały i środki chemiczne do sporządzania płuczek wiertniczych. Kraków: Prace Instytutu Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, 95.
• Rafati R., Smith S. R., Haddad A. S., Novara R., Hamidi H., 2018. Effect of nanoparticles on the modifications of drilling fluids properties: A review of recent advances. Journal of Petroleum Science and Engineering, 161: 61–76. DOI:10.1016/j.petrol.2017.11.067.
• Saffari H.R.M., Soltani R., Alaei M., Soleymani M., 2018. Tribological properties of water-based drilling fluids with borate nanoparticles as lubricant additives, Journal of Petroleum Science and Engineering, 171: 253–259. DOI:10.1016/j.petrol.2018.07.049.
• Skalle P., Backe K.R., Lyomov S.K., Kilaas L., Dyrli A.D., Sveen J., 1999. Microbeads as Lubricant in Drilling Muds Using a Modified Lubricity Tester. Society of Petroleum Engineers, DOI: 10.2118/56562-MS.
• Uliasz M., 2009. Właściwości smarne płuczki wiertniczej zawierającej szkło wodne. Nafta-Gaz, 2: 133–144.
• Zima G., 2017. Analiza wpływu nanomateriałów na właściwości osadu filtracyjnego. Nafta-Gaz, 5: 312–320. DOI: 10.18668/NG.2017.05.03.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).