Experimental studies of the carrying capacity of the drilling fluid

• Autorzy: Chudyk Igor , Dudych Ivan , Seniushkovych Mykola , Vytvytsky Ivan , Vytiaz Andrii

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2023.09.03

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne badania nośności płuczek wiertniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main factors affecting the efficiency of the carrying capacity of drilling fluid are analysed in the paper. A description of the design of an experimental setup for modeling the well flushing process is presented, which makes it possible to evaluate the efficiency of the carrying capacity of a fluid from a variety of factors under study. To conduct experimental studies of the influence of factors on the efficiency of cleaning wells from cuttings, an experimental plan was built using the Taguchi methods for six factors at three levels of their change. According to the plan, we studied the effect of such parameters on the carrying capacity of the drilling fluid at various values of its flow rate: the variability of the drill string in the well; the cuttings particle diameter; the plastic viscosity of the drilling fluid; the pulsation frequency; the rotation of the drill string and its longitudinal movement. The nature of the formation of stagnant rock zones in the annulus of directional wells has been assessed. The influence of factors according to the constructed plan of the experiment at the distance of the beginning of settlement of the cuttings was studied. Based on the results of the studies, it was found that changing the range of these factors reduces the volume of rock deposited on the lower wall of the directional wellbore. It has been established that the use of a pulsating flow of flushing fluid makes it possible to reduce the value of its consumption and improve the efficiency of cleaning the annular space of wells from cuttings.

PL

W artykule przeanalizowano główne czynniki wpływające na efektywność nośności płuczek wiertniczych. Podano opis projektu eksperymentalnej instalacji do modelowania procesu płukania otworów, która pozwala na ocenę efektywności nośności płynu od różnych badanych czynników. W celu przeprowadzenia badań eksperymentalnych wpływu czynników na efektywność oczyszczania otworów ze zwiercin zbudowano plan eksperymentu metodami Taguchi dla sześciu czynników na trzech poziomach ich zmiany. Zgodnie ze skonstruowanym planem zbadano wpływ następujących parametrów na nośność płuczki wiertniczej przy różnych wartościach jej natężenia przepływu: mimośrodowość przewodu wiertniczego w otworze, średnica cząstek zwiercin, lepkość plastyczna płuczki wiertniczej, częstotliwość pulsacji, obrót przewodu wiertniczego i jego ruch wzdłużny. Oceniono charakter powstawania stref stagnacji cząstek skalnych w przestrzeni pierścieniowej odwiertów kierunkowych. Zgodnie ze skonstruowanym planem eksperymentu badano wpływ poszczególnych czynników na długość początkowego odcinka osadzania się zwiercin. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań ustalono, że zmiana zakresu tych czynników zmniejsza objętość skały, która osadziła się na dolnej ścianie odwiertu kierunkowego. Stwierdzono, że zastosowanie pulsacyjnego przepływu płynu przemywającego pozwala na zmniejszenie wartości jej zużycia oraz poprawę efektywności oczyszczania przestrzeni pierścieniowej otworów ze zwiercin.

Słowa kluczowe

EN

drilling fluid; carrying capacity; cuttings; pulsating flow; experiment planning; flow rate; drilling

PL

płuczka wiertnicza; nośność; zwierciny; przepływ pulsacyjny; planowanie eksperymentu; przepływ; wiercenie

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 9
• Strony: 584--591
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Chudyk Igor

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil And Gas, Ukraine

autor

Dudych Ivan

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil And Gas, Ukraine

autor

Seniushkovych Mykola

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil And Gas, Ukraine

autor

Vytvytsky Ivan

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil And Gas, Ukraine

autor

Vytiaz Andrii

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil And Gas, Ukraine

Bibliografia

• Al-Bahrani H., Alsheikh M., Wagle W., Alshakhouri A., 2022. Designing Drilling Fluids Rheological Properties with a Numerical Geomechanics Model for the Purpose of Improving Wellbore Stability. IADC/SPE International Drilling Conference and Exhibition, Galveston, Texas, USA. DOI: 10.2118/208753-MS.
• Ali A., Blount C.G., Hill S., Pohriyal J., Weng X., Loveland M.J., Mokhtar S., Pedota J., Rødsjø M., Rolovic R., Zhou W., 2005. Integrated Wellbore Cleanout Systems: Improving Efficiency and Reducing Risk. Schlumberger Oilfield Review, 17(2): 4–13.
• Al-Tammer H., Al-Ghafli H., Davidson B., Abouakar A., 2020. Introduction of Newly Deployed Wellbore Cleaning Technique. SPE International Conference and Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, Louisiana, USA. DOI:10.2118/199331-MS.
• Alyami A., Wagle V.B., Al-Rubaii M.M., Abubacker Z., 2020. Designing Drilling Fluids Advisory System. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE. DOI: 10.2118/203334-MS.
• Aston M.S., Alberty M., McLean M.R., de Jong H.J., 2004. Drilling Fluids for Wellbore Strengthening. IADC/SPE Drilling Conference, Dallas, Texas. DOI: 10.2118/87130-MS.
• Bogoslavets V., Voloshyn Y., Hrytsulyak H., Yurych L., 2022. Improving the quality of clay powders by mechanoactivation. Journal of Ecological Engineering, 23(12): 145–154. DOI:10.12911/22998993/155083.
• Chudyk I.I., 2008. Vplyv ekstsentrychnoho roztashuvannya burylʹnoyi kolony u stovburi sverdlovyny na yoho promyvannya. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 1(26): 44–48.
• Chudyk I.I., 2009. Matematychna modelʹ rozrakhunku vzayemodiyi burylʹnoyi kolony iz horyzontalʹnym ta vykryvlenym stovburamy sverlovyny. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, 1(30): 32–37.
• Chudyk I.I., 2010. Doslidzhennya velychyny podachi nasosa dlya promyvannya skerovanykh sverdlovyn. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 4(37): 39–46.
• Chudyk I.I., Dudych I.F., 2021. Eksperymentalʹni doslidzhennya protsesu promyvannya sverdlovyn v rezhymi pulʹsatsiyi. Zbirnyk naukovykh pratsʹ natsionalʹnoho hirnychoho universytetu, 66: 220–232.
• Chudyk I.I., Dudych I.F., Tokaruk V.V., 2020. Modelyuvannya protsesu promyvannya sverdlovyn. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 2(75): 62–68.
• Dutkiewicz M., Shatskyi I., Martsynkiv O., Kuzmenko E., 2022. Mechanism of casing string curvature due to displacement of surface strata. Energies, 15(14). DOI: 10.3390/en15145031.
• Elgaddafi R., Ahmed R.M., Karami H., Nasser M., 2021. Mechanistic Modeling of Wellbore Cleanout in Horizontal and Inclined Wells. SPE/ICoTA Well Intervention Conference and Exhibition, Virtual. DOI: 10.2118/204442-MS.
• Femiak Y.M., Kochkodan Y.M., Vasko A.I., Yurych L.R., Vasko K.A., 2022. Influence of the rock anisotropy index on the regime and technological parameters of drilling. 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 1–5. DOI: 10.3997/2214-4609.2022580008.
• Harvey F., 1990. Fluid program built around hole cleaning, protecting formation. Oil & Gas Journal, 88(45): 37–41.
• Hodzic D., Hodzic A., Bajramovic E., 2019. Latin square experiment design in R. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Banja Luke, Bosnia and Herzegovina. DOI:10.1088/1757-899x/477/1/012019.
• Lihotsʹkyy M.V., 2002. Optymalʹni shvydkosti u kilʹtsevomu prostori dlya vynesennya vyburenoyi porody. Naftova i hazova promyslovistʹ, 4: 24–25.
• Nwagu C., Awobadejo T., Gaskin K., 2014. Application of Mechanical Cleaning Device: Hole Cleaning Tubulars, To Improve Hole Cleaning. SPE Nigeria Annual International Conference and Exhibition, Lagos, Nigeria. DOI: 10.2118/172403-MS.
• Ozbayoglu M.E., Saasen A., Sorgun M., Svanes K., 2008. Effect of Pipe Rotation on Hole Cleaning for Water-Based Drilling Fluids in Horizontal and Deviated Wells. IADC/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition, Jakarta, Indonesia. DOI:10.2118/114965-MS.
• Paliichuk I.I., Kovbasiuk I.M., Martsynkiv O.B., Vytvytskyi I.I., 2022. Forceful interaction of the casing string with the walls of a curvilinear well. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4: 45–51. DOI: 10.33271/nvngu/2022-4/045.
• Pilehvari A.A., Azar J.J., Shirazi S.A., 1999. State-of-the-Art Cuttings Transport in Horizontal Wellbores. SPE Drilling & Completion,14(3): 196–200. DOI: 10.2118/57716-PA.
• Pradana E.S., Sulistiyowati W., 2022. Literature Review: Use of the Taguchi Method for Quality Improvement. PROZIMA (Productivity, Optimization and Manufacturing System Engineering, 6(2): 85–96. DOI: 10.21070/prozima.v6i2.1575.
• Saasen A., 1998. Hole Cleaning During Deviated Drilling – The Effects of Pump Rate and Rheology. European Petroleum Conference, The Hague, Netherlands. DOI: 10.2118/50582-MS.
• Sanchez R.A., Azar J.J., Bassal A.A., Martins A.L., 1997. The Effect of Drillpipe Rotation on Hole Cleaning During Directional Well Drilling. SPE/IADC Drilling Conference, Amsterdam, Netherlands. DOI: 10.2118/37626-MS.
• Shatskyi I., Velychkovych A., Vytvytskyi I., Senyushkovych M., 2021. Modeling of nonlinear properties of casing centralizers equipped with axial thrust. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Bucharest, Romania, 1018(1). DOI:10.1088/1757-899X/1018/1/012003.
• Vytvytskyi I., Martsynkiv O., Kovbasiuk I., Seniushkovych M., Stavychnyi Y., Zhdanov Y., 2022. Analysis of Reservoir Delineation Problems in Complicated Conditions. 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, Monitoring, 1–5. DOI: 10.3997/2214-4609.2022580033.
• Vytyaz O., Chudyk I., Mykhailiuk V., 2015. Study of the effects of drilling string eccentricity in the borehole on the quality of its cleaning. New developments in mining engineering 2015: Theoretical and practical solutions of mineral resources mining,1: 591–595.
• Wallen G.L., Striedel C.M., 1995. Deep, Directional Platform Drilling: Problems and Solutions. SPE/IADC Drilling Conference, Amsterdam, Netherlands. DOI: 10.2118/29369-MS.
• Zamora M., Hanson P., 1991. Rules of thumb to improve high angle hole cleaning. Petroleum Engineer International, 63(1): 44–51.
• Ziaja J., Stryczek S., Jamrozik A., Knez D., Czarnota R., Vytyaz O., 2017. Zaczyny uszczelniające ograniczające ekshalacje gazu ziemnego z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Przemysł Chemiczny, 96(5): 990–992. DOI: 10.15199/62.2017.5.9.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).