Badania nad opracowaniem hybrydowej cieczy buforowej

• Autorzy: Kremieniewski Marcin , Kędzierski Miłosz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.08.04

Warianty tytułu

EN

Research into the development of a hybrid spacer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W trakcie tłoczenia zaczynu cementowego w wypełnianej nim przestrzeni pierścieniowej usuwana jest płuczka wiertnicza. Tłoczony po płuczce zaczyn cementowy usuwa pozostałości osadu płuczkowego. W celu dobrego uszczelnienia otworu zaczynem, który po związaniu uniemożliwi przepływ gazu, niezbędne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie sekwencji cieczy wyprzedzających. W pierwszej kolejności tłoczona jest ciecz przemywająca, następnie ciecz buforowa, a po niej tłoczony jest zaczyn cementowy. Uzyskanie odpowiednio oczyszczonej przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania niewątpliwie wpływa na poprawę uszczelnienia i pozwala wyeliminować lub ograniczyć ewentualności zachodzenia niepożądanego zjawiska mikroprzepływów gazu w przestrzeni pierścieniowej. Jednak tłoczenie cieczy przemywającej w celu zdyspergowania pozostałości osadu płuczkowego, a następnie tłoczenie po niej cieczy buforowej, która wyrównuje parametry reologiczne pomiędzy tłoczonymi cieczami wiertniczymi (niskolepka przemywka – zaczyn cementowy o znacznie większej lepkości plastycznej), powoduje wzrost kosztów zabiegu cementowania. W związku z powyższym postanowiono przeprowadzić prace badawcze nad opracowaniem hybrydowej cieczy buforowej. Zamysł prac badawczych był taki, aby ciecz buforowa posiadała dwufunkcyjny charakter. Z jednej strony hybrydowa ciecz buforowa miała spełniać rolę cieczy buforowej (odpowiednio dobrana gęstość, lepkość i wytrzymałość strukturalna), a z drugiej strony zawarte w cieczy buforowej środki powierzchniowo czynne miały za zadanie oczyszczać przygotowywaną do cementowania przestrzeń pierścieniową. Zastosowanie takiej cieczy powoduje obniżenie kosztów oraz skrócenie czasu przygotowania do zabiegu cementowania. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem hybrydowej cieczy buforowej. Przeprowadzone zostały badania oczyszczania przestrzeni pierścieniowej w symulowanych warunkach otworowych. Uzyskane wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że opracowana hybrydowa ciecz buforowa wykazuje dwufunkcyjne właściwości i widoczna jest poprawa oczyszczenia powierzchni formacji skalnej w porównaniu do dotychczas stosowanych cieczy przemywających. Niestety stwierdzono również problem dotyczący znacznego żelowania płuczki podczas kontaktu z obecnym w cieczy buforowej cementem. Należy zaznaczyć, iż były to badania pilotażowe, w których osiągnięto tylko częściowe rozwiązanie problemu. Opracowana hybrydowa ciecz buforowa wymaga dalszych badań, które pozwolą wyeliminować żelowanie płuczki podczas kontaktu z tą cieczą. Omówione zagadnienie pozwala przybliżyć badaczom poruszaną problematykę, dzięki czemu w przyszłości możliwe będzie dokładniejsze rozpracowanie danego zagadnienia.

EN

While the cement slurry is being pumped, the drilling mud is removed in the annular space filled with it. The cement slurry pressed after the mud removes residues of mud sludge. In order to properly seal the borehole with cement slurry, which will prevent gas flow after binding, it is necessary to thoroughly clean the annular space from the mud sludge by pumping the sequence of preflush. First, the washing liquid is pumped, then the spacer, followed by the cement slurry. Obtaining a properly cleaned annular space before cementing undoubtedly improves sealing and allows to eliminate or reduce the possibility of the undesirable phenomenon of gas micro flows in the annular space. However, pressing the washing liquid to disperse the residue of the sludge and then pressing the spacer after it, which equalizes the rheological parameters between the pressed drilling fluids (low-viscous washing - cement slurry with much higher plastic viscosity) causes an increase in the costs of cementing. Therefore, it was decided to carry out research on the development of a hybrid spacer. The idea of research was that the spacer had a dual-purpose nature. On the one hand, the hybrid liquid was to act as a spacer (properly selected density, viscosity and structural strength), and on the other hand, the surfactants contained in the spacer were to clean the annular space prepared for cementation. The use of such a liquid reduces costs and shortens the preparation time for cementing. This article presents the results of research on the development of a hybrid spacer. Annular space purification studies were performed under simulated borehole conditions. The obtained research results allowed to state that the developed hybrid spacer has bifunctional properties and an improvement in the cleaning of the rock formation surface is visible compared to the washing liquids used so far. Unfortunately, a problem was also found regarding significant gelation of the mud during contact with the cement present in the spacer. It should be noted that these were pilot studies in which only a partial solution to the problem was achieved. The developed hybrid spacer requires further research to eliminate gelation of the mud during contact with the hybrid spacer. The discussed issue allows researchers themselves to familiarize themselves with the discussed subject, thanks to which in the future it will be possible to further develop given issues.

Słowa kluczowe

PL

hybrydowa ciecz buforowa; bufor; ciecz wyprzedzająca; oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej; poprawa skuteczności; zacementowania; ciecz dwufunkcyjna

EN

hybrid spacer; spacer; preflushes; cleaning of the annular space; improvement of cementing efficiency; bifunctional liquid

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 8
• Strony: 517--526
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Kremieniewski Marcin

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kędzierski Miłosz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Bakirov D.L., Burdyga V.A., Fattakhov M.M., Gritsay G.N., 2019. To the problem of the assessment of wells cementing quality. Oilfield Engineering, 9: 10–13. DOI: 10.30713/0207-2351-2019-9(609)-10-13.
• Bakirov D.L., Burdyga V.A., Fattakhov M.M., Gritsay G.N., Antonov V.V., Belousov A.V., 2020. Increase of a well cementing stability to dynamic influence. Oilfield Engineering, 1: 65–70. DOI: 10.30713/0207-2351-2020-1(613)-65-70.
• Błaż S., 2017. Nowe rodzaje cieczy przemywających osady z płuczki inwersyjnej przed zabiegiem cementowania otworów wiertniczych. Nafta-Gaz, 5: 302–311. DOI: 10.18668/NG.2017.05.02.
• Curbelo F., Garnica A.I.C., Araujo, Edson & Paiva E.M., Cabral A.G., Freitas J., 2018. Vegetable oil-based preflush fluid in well cementing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 170: 392–399. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.06.061.
• Habrat S., Raczkowski J., Zawada S., 1980. Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• Herman Z. (kier. zespołu), 1995a. 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. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Herman Z. (kier. zespołu), 1995b. 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. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Jasiński B., 2016. Ocena wpływu cieczy przemywających na jakość zacementowania rur w otworze wiertniczym po użyciu płuczki glikolowo-potasowej. Nafta-Gaz, 6: 413–421. DOI: 10.18668/NG.2016.06.04.
• Kędzierski M., Rzepka M., Kremieniewski M., 2019. Wpływ skażenia zaczynu cementowego płuczką wiertniczą i cieczą buforową na jego wiązanie. Nafta-Gaz, 11: 691–699. DOI: 10.18668/NG.2019.11.04.
• Kremieniewski M., 2016. Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających. Prace Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Kremieniewski M., 2018. Ocena skuteczności oczyszczania kolumny rur okładzinowych przed cementowaniem na podstawie badań przy użyciu wiskozymetru obrotowego. Nafta-Gaz, 9: 59–66. DOI: 10.18668/NG.2018.09.06.
• Kremieniewski M., 2019a. Korelacja skuteczności usuwania osadu za pomocą cieczy na osnowie jonowych (anionowych) i niejonowych SPCz. Nafta-Gaz, 3: 38–48. DOI: 10.18668/NG.2019.0.3.
• Kremieniewski M., 2019b. Receptury zaczynów do uszczelniania kolumn rur posadowionych w otworach wierconych w skałach chłonnych. Nafta-Gaz, 8: 451–457. DOI: 10.18668/NG.2019.08.01.
• Kremieniewski M., 2019c. Korelacja wyników badań wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego z zaczynu o obniżonej gęstości. Nafta-Gaz, 10: 613–624. DOI: 10.18668/NG.2019.10.03.
• Kremieniewski M., 2020. Zmiana parametrów reologicznych zaczynu lateksowego pod wpływem dodatku mikrosfery. Nafta-Gaz, 1: 37–45. DOI: 10.18668/NG.2020.01.05.
• Kremieniewski M., Kędzierski M. 2019. Badanie frakcjonowania lekkich materiałów obniżających gęstość jako wstępnego parametru podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego. Nafta-Gaz, 12: 35–42. DOI: 0.18668/NG.2019.12.04.
• Kremieniewski M., Kędzierski M., Rzepka M., 2018b. Poprawa oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, 220: 1–172. DOI:10.18668/PN2018.220.
• Kremieniewski M., Kędzierski M., Rzepka M., 2018c. Symulator przepływu cieczy wiertniczych – zasada pomiaru i możliwości badawcze. Nafta-Gaz, 7: 46–53. DOI: 10.18668/NG.2018.07.05.
• Kremieniewski M., Rzepka M., 2016. Przyczyny i skutki przepływu gazu w zacementowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody zapobiegania temu zjawisku. Nafta-Gaz, 9: 722–728. DOI: 10.18668/NG.2016.09.06.
• Kremieniewski M., Rzepka M., 2018. Hybrydowa ciecz przemywające do oczyszczania przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Nafta-Gaz, 5: 372–379. DOI: 10.18668/NG.2018.05.04.
• Kremieniewski M., Rzepka M., Kędzierski M., 2018a. Influence of the contact time of the preflush fluid with the filter cake on the effectiveness of the purification of the annular space. Nafta-Gaz, 1: 29–36. DOI 10.18668/NG.2018.01.03.
• Kremieniewski M., Stryczek S., 2019 Zastosowanie cementu wysokoglinowego do sporządzania zaczynów uszczelniających w technologiach wiertniczych. Cement Wapno Beton, 3: 215-226.
• Kremieniewski M., Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., 2016. Zmniejszanie porowatości stwardniałych zaczynów wiertniczych poprzez wprowadzenie dodatków drobnoziarnistych. Cement Wapno Beton, 5: 325–335.
• Moradi S.Sh., Nikolaev N.I., 2018. Developing spacer fluids to increase the well cementing quality. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea, 7: 32–34. DOI: 10.30713/0130-3872-2018-7-32-34.
• Nelson E.B. (ed.), 1990. Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Teksas, USA.
• Stryczek S., Gonet A., 2005. Kierunki ograniczania migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. WUG, 3: 10–13.
• Stryczek S., Kotwica Ł, Kremieniewski M., Rzepka M., Uliasz-Misiak B., Wiśniowski R., Złotkowski A., 2016. Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Uliasz M., Chudoba J., Herman Z., 2006. Płuczki wiertnicze z inhibitorami polimerowymi i ich oddziaływanie na przewiercane skały. Prace Instytutu Nafty i Gazu, 139: 1–72.
• Uliasz M., Zima G., Błaż S., Jasiński B., 2012. Systemy płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w formacjach łupkowych. Rzeczpospolita łupkowa: studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu, 183: 225–241.
• Uliasz M., Zima G., Błaż S., Jasiński B., 2015. Ocena właściwości cieczy wiertniczych w aspekcie zapobiegania migracji gazu w otworach na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz, 1: 11–17.
• Wang C., Xie F., Liu A., 2014. Discussion on the evaluation of preflush fluid for well cementing. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 31: 92–94, 102. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5620.2014.04.027.
• Zima G., 2014. Wpływ właściwości płuczek wiertniczych na jakość cementowania w gazonośnych poziomach miocenu. Nafta-Gaz, 12; 899–907.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).