Płuczki wiertnicze z inhibitorami polimerowymi i ich oddziaływanie na przewiercane skały

• Autorzy: Uliasz M. , Chudoba J. , Herman Z.

Warianty tytułu

EN

Muds drilling with polymer inhibitors and their interaction on drilled rocks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono jeden z kierunków badań laboratoryjnych oparty na wykorzystaniu w technologii płuczkowej nieorganicznych i organicznych polimerów - szkła wodnego i poliglikolu - jako skutecznych inhibitorów hydratacji skał ilastych. Opracowanie składów płuczek wiertniczych poprzedzone zostało kompleksowymi badaniami laboratoryjnymi, w których wykorzystane zostały systemy wodnych roztworów jonowo-polimerowych, zawierające różne stężenia wyżej wymienionych inhibitorów polimerowych oraz jonowych. Przeprowadzone badania pozwoliły na dokonanie oceny wpływu zastosowanych roztworów na zmiany właściwości hydratacyjnych i dyspersyjnych wybranych skał ilasto-łupkowych z utworów eocenu i miocenu, w zależności od stężenia soli potasowej oraz ilości i rodzaju inhibitora polimerowego. Uzyskane wyniki, w oparciu o teoretyczne podstawy inhibitowania hydratacji skał ilasto-łupkowych przez szkło wodne oraz poliglikole łącznie z inhibitorem jonowym, stanowiły podstawę do ustalenia składników inhibitowanych płuczek wiertniczych: - krzemianowej-potasowej, której podstawowy układ inhibitacyjny stanowi nowy rodzaj szkła wodnego, tj. potasowe i KCl, charakteryzującej się wysokim stopniem inhibitowania hydratacji skał ilasto-łupkowych w tym skał kruchych, wykazujących pod wpływem wody uszkodzenie struktury w postaci szczelin i mikroszczelin; - glikolowo-potasowej, której podstawowym układem inhibitacyjnym jest nowy rodzaj poliglikolu i emulgatora w połączeniu z KCl lub innymi solami potasowymi, charakteryzująca się wysokim stopniem zapobiegania pęcznieniu i dyspersji przewiercanych warstw skał ilasto-łupkowych, jak również skał zbiornikowych o spoiwie ilastym oraz w porównaniu do innych wodnodyspersyjnych płuczek inhibitowanych, niskim napięciem powierzchniowym.

EN

This publication presents laboratory tests performed on organic and inorganic polymers such as polysilicates and polyglycol as efficient hydration inhibitors of clay minerals. Before drilling mud composition was established, extensive laboratory tests were performed on ion - polymer water solutions with different polymeric and ionic concentrations. Performed tests permitted to estimate solutions effect on hydration and dispersive property changes of chosen Eocene and Miocene shale samples depending on potassium salt concentration and polymeric inhibitor type. The test results, together with the shale hydration theory had been a basic information serving to determine inhibitive components concentrations in drilling mud compositions: - polysilicate-potassium mud, in which a new type of potassium silicate and KCl was used. This mud is characterized by high inhibition degree of shale hydration, including brittle rocks with fissure and fracture rise tendency, -glycol-potassium mud, in which a new polyglycol and emulsifier was used together with KCl or another potassium salts, characterized by high degree of swelling and dispergating prevention of drilled shale rocks. This mud also prevents clay swelling in clay - bonded reservoir sandstones to a higher degree than another water dispersive inhibited muds with low surface tension.

Słowa kluczowe

PL

płuczki wiertnicze; inhibitory polimerowe; skały; wiercenie; hydratacja skał ilastych; płuczki krzemianowo-potasowe; płuczki glikolowo-potasowe; szkło wodne; poliglikol

EN

muds drilling; drilling muds; polymer inhibitors; rocks; drilling; hydratation of clay minerals; polysilicate-potassium mud; glycol-potassium mud; polyglycol

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 139
• Strony: 72--72
• Opis fizyczny: s., Bibliogr. 39 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Uliasz M.

autor

Chudoba J.

autor

Herman Z.

• Instytut Nafty i Gazu, Kraków,

Bibliografia

• [1] Alford S., Działkowski A., Jiang P., Ullmann H.: Research Into Lubricity, Formation Damage Promises to Expand Applications for Silicate Drilling Fluids. SPE/IADC 67737, 2001.
• [2] Andreson B.A. i in.: Complex Inhibitor Drilling Mud For Drilling Deep Wells In Complicated Conditions. Petrol. Eng. Intern., August 1999.
• [3] Aston M.S., Elliot G.P.: Water-based glycol drilling muds: shale inhibition mechanisms. SPE 28818, 1994.
• [4] Bailey L, Craster B., Sawdon C, Brady M., Cliffe S.: New Insight into the Mechanisms of Shale Inhibition Using Water Based Silicate Drilling Fluids. IADC/SPE 39401, 1998.
• [5] Ballard T.J., Beare S.P., Lawless T.A.: Fundamentals of Stabilization: Water Transport Through Shales. SPE 24974, 1994.
• [6] Bamfather J.L., Bax D.J.M., van Oort E., Nielsen O.J.: Application of Silicate-Based Drilling Fluid in Tertiary Clays Offshore Norway. SPE 38569, 1997.
• [7] Bielewicz D.: Badania laboratoryjne właściwości inhibitujących hydratację skał ilastych przez płuczkę krzemianową oraz jej wpływ na zmianę przepuszczalności skał zbiornikowych. Nafta-Gaz nr 3, 2000.
• [8] Bielewicz D.: Wykorzystanie zjawisk elektrokinetycznych w technologii płuczek wiertniczych. Zeszyty Nauk. AGH: Wiertnictwo, Nafta, Gaz nr 11, 1992.
• [9] Bland R.G.: Quality criteria in selecting glycols as alternatives to oil - based drilling fluid systems. SPE 27141, 1994.
• [10] Bland R.G., Waughman R.R., Tomkins P.G., Halliday W.S., Pessier R.C., Isbell M.R.: Water-Based Alternatives to Oil-Based Muds: Do They Actually Exist? IADC/SPE 74542, 2002.
• [11] Bland R.G.: Quality Criteria in Selecting Glycols as Alternatives to Oil-Based Drilling Fluid Systems. SPE 27141, 1994.
• [12] Chudoba J., Uliasz M., Raczkowski J., Pawłowski J. Przemysłowe zastosowanie płuczek glikolowo-potasowych. Konferencja Naukowo-Techniczna GEOPETROL 2000 nt.: Problemy naukowo-badawcze i rozwojowe poszukiwań i eksploatacji złóż gazu ziemnego i ropy naftowej. Zakopane 25-28 wrzesień 2000. Prace IGNiG nr 110, s. 483-488, bibliogr. 2 poz.
• [13] Durand C, Fersans T., Ruffet C: Influence of clays on borehole stability. Institute Fance du Petrole, May 1995.
• [14] Goc A., Bielewicz D.: Zastosowanie płuczki krzemianowej w rejonie Kościana przez PN „Diament". Wiertnictwo Nafta Gaz, tom 17, 2000.
• [15] Grabowska-Olszewska B., Siergiejew J.M.: Gruntoznawstwo. Wyd. Geologiczne, Warszawa 1977.
• [16] Hale A.H., Moody F.K., Salisbury D.P.: The influence of Chemical potential on wellbore stability. SPE Drilling & Completion Journal, wrzesień 1993.
• [17] Herman Z., Migdał M.: Wpływ właściwości osmotycznych osadów filtracyjnych i skał ilasto-łupkowych na stabilność ściany otworu wiertniczego. Technika Poszukiwań Geologicznych nr 3-4, s. 71-80, 1996.
• [18] Kister E.G.: Chimiczeskaja obrabotka burowych rastworow. Izdat. “Niedra”, Moskwa 1972.
• [19] Low P.F., Anderson D.M.: Osmotic Pressure Equations for Determining Thermodynamic Properties of Soil Water. Soil Science Society of America Journal, pp. 251-253, 1958.
• [20] Mandujano Santiago Hector, Ramirez Laura Ricardo, Perez Palacios Heliodoro: Novel Application of Ecological System Drilling Fluid Accomplishes Significant Advances in the Hole Stability Problems. SPE 74378, 2002.
• [21] Nesbitt L.E., King G.P., Thurber N.E.: Shale stabilization Principles. SPE 14248, 1985.
• [22] Odom J.W., Low P.F.: Relation between swelling, surface area and dimension of Namontmorillonites. Clay and Clay Minerals Vol. 26, No. 5, pp. 345-351, 1978.
• [23] Olphen H. van: An Introduction to Clay Colloid Chemistry. John Wiley & Sons, 2nd Ed., 1977.
• [24] Oort E. van, Bland R.G., Loyd Roberson: lmproving HPHT Stability of Water Based Drilling Fluids. SPE/IADC 37605, 1997.
• [25] Oort E. van, Ripley D., Ward I., Chapman J. W., Wiliamson R., Aston M.: Silicate-Based Drilling Fluids: Competent, Cost-effective and Benign Solutions to Wellbore Stability Problems. IADC/SPE 35059, 1996.
• [26] Raczkowski J., Herman Z.: Zjawiska osmotyczne w otworach wiertniczych. Projekt badawczy nr 9 S601 018 06, Kraków 1995.
• [27] Raczkowski J., Chudoba J., Półchłopek T.: Poliglikole i pochodne gliceryny jako inhibitory hydratacji skal ilastych. Nafta-Gaz nr 4, 1997.
• [28] Raczkowski J., Chudoba J., Półchłopek T., Uliasz M.: Płuczka wiertnicza glikolowo-potasowa. IX Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna nt.: Nowe metody i technologie w geologii naftowej, wiertnictwie, eksploatacji otworowej i gazownictwie. Kraków 2-3.07.1998. Wyd. AGH, t. 2, s. 301-310.
• [29] Raczkowski J., Chudoba J., Uliasz M.: Płuczka krzemianowa. X Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna nt.: Nowe metody i technologie w geologii naftowej, wiertnictwie, eksploatacji otworowej i gazownictwie. Kraków 24-25.06.1999. Wyd. AGH, t. 2, s. 123-133.
• [30] Raczkowski J., Chudoba J., Uliasz M.: Nowe rodzaje płuczek wiertniczych wodnodyspersyjnych do przewiercania warstw ilasto-łupkowych. Nafta-Gaz nr 1, s. 23-28, bibliogr. 8 poz., 2000.
• [31] Rawlyk D., McDonald M.: Potassium Silicate Based Drilling Fluids: An Environmentally Friendly Drilling Fluid Providing Higher Rates of Penetration. CADE/CAODC DRILLING CONFERENCE 23-24.10.2001, Calgary, Canada.
• [32] Reid P.I., Dolan B., Cliffe S.: Mechanism of Shale Inhibition by Polyols in Water Based Drilling Fluids. SPE 28960, 1995.
• [33] Rui Ding, Zhengsong Qiu, Jianying Li: Soluble-silicate mud additives inhibit unstable clays. Oil & Gas Journal, Apr. 1, 1996.
• [34] Seaton S.: Glycols Applied in a Broad Range of Drilling Fluids. Hart’s Petroleum Engineer International, March 1997.
• [35] Stewart M.R., Kosich B., Brent K. Warren, John C. Urquhart, Michael James McDonald: Use of Silicate Mud to Control Borehole Stability and Overpressured Gas Formations in Northeastern British Columbia. SPE 59751, 2000.
• [36] Uliasz M.: Wpływ polimerów kationowych na inhibitujące właściwości płuczek wiertniczych. Prace IGNiG nr 107, bibliogr. 60 poz., Kraków 2000.
• [37] Uliasz M., Chudoba J.: Sole potasowe źródłem jonów K+ w płuczkach inhibitowanych. Konferencja Naukowo-Techniczna GEOPETROL 2000 nt.: Problemy naukowo-badawcze i rozwojowe poszukiwań i eksploatacji złóż gazu ziemnego i ropy naftowej. Zakopane 25-28.09.2000. Prace IGNiG nr 110, s.495-499, bibliogr. 2 poz.
• [38] Urquhart J.C.: Back to the future in silicate drilling fluids. World Oil, October 1998.
• [39] Ward I., Chapman J.W., Williamson R.: Silicate Based Muds: Chemical Optimization Based on Field Experience. SPE Drill & Completion 14 (1), March 1999.