Poprawa szczelności płaszcza cementowego za pomocą innowacyjnych dodatków antymigracyjnych

• Autorzy: Kremieniewski M. , Rzepka M.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.06.06

Warianty tytułu

EN

Improving the cement sheath sealing by innovative gas migration control additives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas wiercenia otworów bardzo istotne jest uzyskanie odpowiedniej szczelności po odwierceniu i zacementowaniu otworu. Wyeliminowanie niekontrolowanych przepływów mediów gazowych w przestrzeni pierścieniowej możliwe jest poprzez uszczelnienie określonego interwału odpowiednio zaprojektowanym zaczynem cementowym. Aby uzyskać takie uszczelnienie należy odpowiednio zaprojektować recepturę zaczynu poprzez przeprowadzenie badań, a następnie odpowiedni dobór dodatków i domieszek do zaczynów. Dostępne w ostatnich latach innowacyjne dodatki przeciwdziałające migracji gazu poddane zostały badaniom w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w celu określenia ich wpływu na parametry technologiczne zaczynu cementowego, a tym samym w celu określenia poprawy szczelności płaszcza cementowego. Dostępne dodatki antymigracyjne to głównie polimery wielkocząsteczkowe. Środki takie z reguły powinny wywierać korzystny wpływ na ograniczenie lub wyeliminowanie możliwości zachodzenia niekontrolowanych przepływów gazu przez wiążący i związany zaczyn cementowy. Jednak bez wykonania szczegółowych badań parametrów technologicznych zaczynów cementowych z wprowadzanymi na rynek środkami nie jest możliwe ich stosowanie w warunkach otworowych. W związku z powyższym w artykule przedstawiono wyniki prac nad oceną parametrów technologicznych zaczynów cementowych z innowacyjnymi środkami antymigracyjnymi. Celem realizowanych prac badawczych było sprawdzenie działania dodatków oraz modyfikacje zaczynów, mające na celu poprawę szczelności płaszcza cementowego wskutek odpowiedniego doboru receptur dla danych warunków otworowych. Oczekiwane rezultaty uzyskano poprzez zastosowanie dostępnych dodatków przeciwdziałających migracji gazu przez świeży i stwardniały zaczyn cementowy. Prowadzone prace badawcze miały na celu określenie skuteczności w przeciwdziałaniu migracji gazu zaczynów modyfikowanych przy użyciu nowych środków oraz ich wpływu na poprawę szczelności płaszcza cementowego.

EN

Podczas wiercenia otworów bardzo istotne jest uzyskanie odpowiedniej szczelności po odwierceniu i zacementowaniu otworu. Wyeliminowanie niekontrolowanych przepływów mediów gazowych w przestrzeni pierścieniowej możliwe jest poprzez uszczelnienie określonego interwału odpowiednio zaprojektowanym zaczynem cementowym. Aby uzyskać takie uszczelnienie należy odpowiednio zaprojektować recepturę zaczynu poprzez przeprowadzenie badań, a następnie odpowiedni dobór dodatków i domieszek do zaczynów. Dostępne w ostatnich latach innowacyjne dodatki przeciwdziałające migracji gazu poddane zostały badaniom w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w celu określenia ich wpływu na parametry technologiczne zaczynu cementowego, a tym samym w celu określenia poprawy szczelności płaszcza cementowego. Dostępne dodatki antymigracyjne to głównie polimery wielkocząsteczkowe. Środki takie z reguły powinny wywierać korzystny wpływ na ograniczenie lub wyeliminowanie możliwości zachodzenia niekontrolowanych przepływów gazu przez wiążący i związany zaczyn cementowy. Jednak bez wykonania szczegółowych badań parametrów technologicznych zaczynów cementowych z wprowadzanymi na rynek środkami nie jest możliwe ich stosowanie w warunkach otworowych. W związku z powyższym w artykule przedstawiono wyniki prac nad oceną parametrów technologicznych zaczynów cementowych z innowacyjnymi środkami antymigracyjnymi. Celem realizowanych prac badawczych było sprawdzenie działania dodatków oraz modyfikacje zaczynów, mające na celu poprawę szczelności płaszcza cementowego wskutek odpowiedniego doboru receptur dla danych warunków otworowych. Oczekiwane rezultaty uzyskano poprzez zastosowanie dostępnych dodatków przeciwdziałających migracji gazu przez świeży i stwardniały zaczyn cementowy. Prowadzone prace badawcze miały na celu określenie skuteczności w przeciwdziałaniu migracji gazu zaczynów modyfikowanych przy użyciu nowych środków oraz ich wpływu na poprawę szczelności płaszcza cementowego.

Słowa kluczowe

PL

migracja gazu; zaczyn cementowy; środki zapobiegające migracji gazu; cementowanie otworów wiertniczych; parametry zaczynu; wiertnictwo

EN

gas migration; cement slurry; gas migration control additives; well cementing; cement slurry parameters; drilling

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 6
• Strony: 457--464
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

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

autor

Rzepka M.

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

Bibliografia

• [1] Barron A.R.: Hydratation of Portland Cement. http://cnx.org/ content/m16447/latest/ (dostęp: 26.01.2014).
• [2] Bonett A., Pafitis D.: Getting to the Root of Gas Migration. Oilfield Review, Spring 1996, vol. 8, nr 1, s. 36–49.
• [3] Dębińska E.: Niekonwencjonalne zaczyny cementowe z dodatkiem nanokrzemionki. Nafta-Gaz 2015, nr 5, s. 290–300.
• [4] Dębińska E.: Wyznaczanie statycznej wytrzymałości strukturalnej i wczesnej wytrzymałości mechanicznej zaczynów cementowych. Nafta-Gaz 2013, nr 2, s. 134–142.
• [5] Gawlik P., Szymczak M.: Migracje gazowe w przestrzeniach międzyrurowych otworów realizowanych na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz 2006, nr 7–8, s. 349–358.
• [6] Habrat S., Raczkowski J., Zawada S.: Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1980, 498 s.
• [7] Kremieniewski M.: Ocena przepuszczalności kamieni cementowych pod kątem ograniczenia migracji gazu. Prace Naukowe INiG – PIB 2014, nr 196, 155 s.
• [8] Kremieniewski M.: Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów cementowych. Prace Naukowe INiG – PIB 2016, nr 199, 390 s.
• [9] Kremieniewski M.: Poprawa stabilności sedymentacyjnej zaczynów cementowych. Prace Naukowe INiG – PIB 2017, nr 216, 145 s.
• [10] Kremieniewski M., Rzepka M., Dębińska E.: Statyczna wytrzymałość strukturalna zaczynów przeznaczonych do uszczelniania otworów o podwyższonym ryzyku występowania migracji gazu. Nafta-Gaz 2014, nr 9, s. 608–616.
• [11] Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski M.: Comparison of gas migration test and building structural strength of slurry in the aspect of limiting gas invasion. AGH Drilling, Oil, Gas Quarterly 2016, vol. 33, s. 595–608.
• [12] Kremieniewski M., Rzepka M.: Celowość prowadzenia prac badawczych nad nowymi środkami obniżającymi filtrację zaczynów cementowych. Nafta-Gaz 2017, nr 8, s. 583–590, DOI: 10.18668/NG.2017.08.05.
• [13] Kremieniewski M., Rzepka M.: Przyczyny i skutki przepływu gazu w zacementowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody zapobiegania temu zjawisku. Nafta-Gaz 2016, nr 9, s. 722–728, DOI: 10.18668/NG.2016.09.06.
• [14] Kremieniewski M., Rzepka M.: Zaczyny typu Gas-Stop przeznaczone do uszczelniania otworów kierunkowych i horyzontalnych. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2013, nr 9, s. 4–9.
• [15] Kremieniewski M., Rzepka M.: Zapobieganie niekontrolowanym wypływom gazu z otworów wiertniczych na etapie projektowania zaczynów cementowych. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2015, nr 11, s. 4–8.
• [16] Kremieniewski M., Stryczek S., Wiśniowski R.: Correlation of parameters describing microstructure of hardened cement slurry for the purpose of increasing tightness of cement mantle. AGH Drilling, Oil, Gas Quarterly 2014, vol. 31, nr 3, s. 413–420.
• [17] Mammadbayli R., Greener J.: Foamed cement successfully applied in shallow water environment in Caspian Sea. Drilling Contractor 2006, nr 9/10, s. 64–69.
• [18] Nelson E.B. et al.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Texas 1990, 773 s.
• [19] Rogers M.J., Dillenbeck R.L., Eid R.N.: Transition time of cement slurries, definitions and misconceptions, related to annular fluid migration. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas 26–29.09.2004.
• [20] Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Praca zbiorowa. Prace Naukowe INiG 2012, nr 183, 310 s.
• [21] Stryczek S., Gonet A.: Kierunki ograniczania migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. WUG: Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2005, nr 3, s. 10–13.
• [22] Stryczek S., Gonet A.: Wymagania odnośnie zaczynów uszczelniających stosowanych w technologiach wiertniczych. Sympozjum Naukowo-Techniczne „Cementy w budownictwie, robotach wiertniczych i inżynieryjnych oraz hydrotechnice”, Piła–Płotki 2001.
• [23] Stryczek S., Wiśniowski R., Uliasz-Misiak B., Złotkowski A., Kotwica Ł., Rzepka M., Kremieniewski M.: Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Wydawnictwo AGH 2016, 222 s.
• [24] Uliasz M., Kremieniewski M.: Minimalizacja możliwości wystąpienia migracji gazu w rejonie przedgórza Karpat. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2015, nr 8, s. 18–22.

Uwagi

PL

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