Porównanie wyników metod pomiaru skuteczności usuwania osadu płuczkowego

• Autorzy: Kremieniewski Marcin

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.01.05

Warianty tytułu

EN

A comparison of the results of methods for measuring the efficiency of mud removal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odpowiednie oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania jest jednym z ważniejszych czynników mających wpływ na prawidłowe uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Nieodpowiednie lub niecałkowite usunięcie płuczki lub pozostałości osadu płuczkowego może skutkować powstawaniem niekontrolowanych wypływów gazu (migracji bądź ekshalacji) na kontakcie płaszcza cementowego z formacją skalną oraz z powierzchnią zapuszczonych rur okładzinowych. Związane jest to z brakiem kompatybilności płuczki i tłoczonego po niej zaczynu cementowego, co objawia się tworzeniem na ścianach otworu żelujących kanalików, umożliwiających przepływ gazu. Dodatkowo brak odpowiedniego oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej powodował będzie obniżenie wartości przyczepności płaszcza cementowego do powierzchni styku. Wynikiem powyższego może być brak odpowiedniej stabilizacji kolumny rur poprzez osłabione jej zespolenie w dolnej części ze ścianą otworu, a w górnej części z poprzednią kolumną rur o większej średnicy. W związku z tym w celu poprawy zarówno szczelności odwiertu, jak też jakości stanu zacementowania prowadzi się badania laboratoryjne efektywności oczyszczania przestrzeni pierścieniowej poprzez pomiar skuteczności usuwania osadu płuczkowego. Dotychczas pomiar skuteczności usuwania osadu lub działania cieczy przemywającej prowadzony był przy użyciu wiskozymetru obrotowego. Podczas badania osad płuczkowy wytwarzany jest na powierzchni rotora, a następnie usuwany za pomocą cieczy przemywającej. W ostatnim czasie w INiG – PIB opracowano nową metodę pomiaru skuteczności usuwania osadu płuczkowego przez zastosowanie nowo zaprojektowanego symulatora przepływu cieczy wiertniczych (patent P.423842). Urządzenie pozwala na symulację przepływu cieczy wiertniczej (płuczki, cieczy przemywającej, buforu) w symulowanej przestrzeni pierścieniowej. Możliwy jest dobór parametrów przepływu (wydatku tłoczenia) oraz czasu kontaktu cieczy z badaną powierzchnią. Ze względu na zróżnicowanie zasad pomiaru podczas badań przy użyciu wiskozymetru i symulatora – postanowiono przeprowadzić badania porównawcze w celu określenia stopnia zbieżności omawianych metod. Badania polegały na ocenie skuteczności usuwania tego samego rodzaju osadu przez te same ciecze przemywające, lecz przy użyciu różnych metod pomiaru. Uzyskane wartości skuteczności usuwania osadu poddano analizie korelacyjnej, na podstawie której możliwe było porównanie wyników analizowanych metod pomiaru.

EN

The proper cleaning of the annular space before cementing is one of the most important factors affecting the proper sealing of the casing column. Inadequate or incomplete removal of the mud cake or residues of the mud may result in the formation of uncontrolled gas outflows (migration or exhalation) at the contact of the cement sheath with the rock formation and with the surface of run-down casing. It is related to the lack of compatibility in the contact of the mud and the cement. Additionally, the lack of proper cleaning of the annular space will reduce the adhesion value of the cement sheath to the contact surface. The result of the above may be the lack of adequate stabilization of the column of pipes due to its weakened connection in the lower part with the wall, and in the upper part with the previous column of larger diameter pipes. Therefore, to improve both the tightness of the borehole as well as the quality of the cementation condition, laboratory tests of the efficiency of cleaning the annular space are carried out by measuring the efficiency of washing mud removal. So far, measuring the efficiency of mud removal or the effect of washing utilization have been done using a rotary viscometer. During the test, a mud cake is produced on the rotor surface and then removed with washing liquid. Recently, the Oil and Gas Institute – National Research Institute developed a new method for measuring the efficiency of drilling mud removal by using a newly developed drilling fluid flow simulator (Patent P.423842). The device enables the simulation of the drilling fluid flow (drilling fluid, washing fluid, spacer) in the simulated annular space. It is possible to select the parameters of the flow (delivery rate) and the contact time of the liquid with the tested surface. Due to the different measurement principles during the tests with the viscometer and the simulator, it was decided to conduct a comparison and determine the degree of convergence of the discussed methods. The same rinsing liquids were tested to remove the same type of mud, but using different measurement methods. The obtained values of mud removal efficiency were subjected to the correlation analysis, which made it possible to compare the results of the analyzed measurement methods.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie; przestrzeń pierścieniowa; ciecz przemywająca; symulator przepływu cieczy wiertniczych; wiskozymetr; korelacja; osad płuczkowy

EN

annular space; cleaning; washing liquid; drilling fluids flow simulator; viscometer; correlation; mud sludge

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 1
• Strony: 34--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kremieniewski Marcin

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• 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.
• Habrat S., Raczkowski J., Zawada S., 1980. Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
• Herman Z., 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., 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 przemywającej na jakość zacementowania rur w otworze wiertniczym po użyciu płuczki glikolowopotasowej. Nafta-Gaz, 6: 413–421. DOI: 10.18668/NG.2016.06.04.
• Kędzierski M., Rzepka M., Kremieniewski M., 2019. Wpływ temperatury na skuteczność działania cieczy przemywającej stosowanej w zabiegu cementowania otworu wiertniczego. Nafta-Gaz, 4: 205–213. DOI: 10.18668/NG.2019.04.02.
• 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., 2019. Korelacja skuteczności usuwania osadu za pomocą cieczy na osnowie jonowych (anionowych) i niejonowych SPCz. Nafta-Gaz, 3: 167–177. DOI: 10.18668/NG.2019.03.05 .
• Kremieniewski M., 2020a. Recipe of Lightweight Slurry with High Early Strength of the Resultant Cement Sheath. Energies, 1583: 1–13. DOI: 10.3390/en13071583.
• Kremieniewski M., 2020b. Ultra-Lightweight Cement Slurry to Seal Wellbore of Poor Wellbore Stability. Energies, 3124: 1–18. DOI:10.3390/en13123124.
• Kremieniewski M., 2020c. Zmiana wczesnej wytrzymałości na ściskanie pod wpływem wybranych środków poprawiających stabilność sedymentacyjną. Nafta-Gaz, 7: 466–473. DOI: 10.18668/NG.2020.07.05.
• Kremieniewski M., Kędzierski M., 2019. Badanie frakcjonowania lekkich materiałów obniżających gęstość jako wstępnego parametru podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego. Nafta-Gaz, 12: 759–766. DOI: 10.18668/NG.2019.12.04.
• Kremieniewski M., Kędzierski M., 2020. Badania nad opracowaniem hybrydowej cieczy buforowej. Nafta-Gaz, 8: 517–526. DOI:10.18668/NG.2020.08.04.
• 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., Stryczek S., 2019. Zastosowanie cementu wysokoglinowego do sporządzania zaczynów uszczelniających w technologiach wiertniczych. Cement Wapno Beton, 3: 215–226.
• Nelson E.B. (ed.), 1990. Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Texas, USA.
• Stryczek S. (ed.), 2016. Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Stryczek S., Gonet A., 2005. Kierunki ograniczania migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. WUG: Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 3: 10–13.
• Uliasz M., Chudoba J., Herman Z., 2006. Płuczki wiertnicze z inhibitorami polimerowymi i ich oddziaływanie na przewiercane skały. Prace INiG, 139: 1-76.
• Uliasz M., Kremieniewski M. (kier. zespołu), 2012. 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 (etap I). Praca INiG, nr zlecenia: 0529/KW/2011, nr archiwalny: DK-4100-0086/2011, Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Uliasz M., Zima G., Błaż S., Jasiński B., 2012. Systemy płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w formacjach łupkowych. [W:] Rzeczpospolita łupkowa: studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu, 183: 225–241.
• Uliasz M., ZimaG., Błaż S., Jasiński B., 2015. Ocena wpływu cieczy wiertniczych w aspekcie zapobiegania migracji gazu w otworach naprzedgórzu Karpat. Nafta-Gaz, 1: 11–17.
• Zima G., 2014. Wpływ właściwości płuczek wiertniczych na jakość cementowania w gazonośnych poziomach miocenu. Nafta-Gaz, 12, 899–907.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• PN-85/G-02320 Cementy i zaczyny cementowe do cementowania w otworach wiertniczych.
• PN-EN 10426-2 Przemysł naftowy i gazowniczy. Cementy i materiały do cementowania otworów. Część 2: Badania cementów wiertniczych oraz API SPEC 10 Specification for materials and testing for well cements.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).