Ocena skuteczności oczyszczania kolumny rur okładzinowych przed cementowaniem na podstawie badań przy użyciu wiskozymetru obrotowego

• Autorzy: Kremieniewski M.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.09.06

Warianty tytułu

EN

Cleaning of the casing string before cementation, based on research using a rotational viscometer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zapewnienie odpowiedniej szczelności otworu wiertniczego i wyeliminowanie niekontrolowanych przepływów gazu polega w głównej mierze na uszczelnieniu kolumny rur okładzinowych poprzez wypełnienie przestrzeni pierścieniowej bądź pozarurowej zaczynem cementowym. Takie działanie dodatkowo stabilizuje kolumnę rur poprzez zespolenie jej w dolnej części ze ścianą otworu, a w górnej części z poprzednią kolumną rur o większej średnicy [6, 10, 11]. Tłoczony przez przestrzeń pierścieniową zaczyn cementowy wypiera płuczkę, jednakże nie jest on w stanie dostatecznie dobrze usunąć pozostałości po niej. Warunkiem dobrego uszczelnienia zaczynem cementowym, który po związaniu ma uniemożliwić przepływ gazu, jest wcześniejsze dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie cieczy przemywającej. Usunięcie osadu płuczkowego zarówno z powierzchni formacji skalnej, jak i rur okładzinowych wpływa na poprawę uszczelnienia oraz umożliwia wyeliminowanie niepożądanego zjawiska migracji gazu na kontakcie płaszcza cementowego z rurą okładzinową oraz formacją skalną [2, 4, 21, 24]. Problem poprawy szczelności otworów wiertniczych przyczynił się do poszerzenia kierunku badań nad odpowiednim przygotowaniem przestrzeni pierścieniowej przed cementowaniem. W tym celu prowadzone są badania nad usunięciem osadu płuczkowego, zarówno z formacji skalnej, jak i z powierzchni rur okładzinowych. Odpowiednio dobrana ciecz przemywająca powinna wykazywać skuteczność pod względem usuwania osadu z powierzchni skały oraz z powierzchni rury. Jednak w celu osiągnięcia wymaganych rezultatów każdą powierzchnię (rury okładzinowe, formacja skalna) należy rozpatrywać indywidualnie [5, 8, 9]. Dlatego też w niniejszej publikacji omówiona została metodyka badań usuwania osadu poprzez wykorzystanie wiskozymetru obrotowego oraz skuteczność usuwania osadu płuczkowego z powierzchni kolumny rur okładzinowych. Przeprowadzenie badań przy użyciu wiskozymetru obrotowego podyktowane było tym, że niemal każde laboratorium zaczynów cementowych posiada na wyposażeniu tego rodzaju urządzenie. W trakcie badań wykonano testy dla różnych środków, których dobór, zarówno ilościowy, jak i jakościowy, umożliwiał poprawienie efektywności usuwania osadu płuczkowego. Badania skuteczności usuwania osadu prowadzone były na podstawie porównania uzyskanych wyników w stosunku do próbki wzorcowej, którą było usunięcie osadu przy użyciu wody. Analiza uzyskanych wyników badań umożliwiła wytypowanie cieczy o najlepszej efektywności oczyszczania powierzchni kolumny rur okładzinowych z wytworzonego osadu płuczkowego.

EN

Ensuring proper sealing-off of the borehole and elimination of uncontrolled flows of gas, mainly consists in sealing the casing string by filling the annular space with cement slurry. Such action additionally stabilizes the casing string by binding it in the lower part of the casings with the borehole wall, and in the upper part with the previous casings of larger diameter. During the pumping of cement slurry, drilling mud is removed form annular space, but it is not always possible to sufficiently remove residues from the mud. In order to properly seal the borehole with cement slurry, which after binding is designed to prevent the flow of gas, it is necessary to thoroughly clean the annular space from mud cake by pumping the preflush fluid. The removal of the filter cake from the rock formation and casing string improves the sealing and eliminates the possibility of undesirable gas migration at the contact of the cement sheath with the casing string and rock formation. The problem of improving the sealing of boreholes has contributed to extend the research on the appropriate preparation of the annular space before cementation. For this purpose, laboratory tests have been carried out on the removal of mud cake from the rock formation and the surface of the casing string. Properly selected preflush fluid should be effective in removing filter cake from the surface of the rock and from the surface of the casing. However, in order to achieve the required results, each surface (casing string, rock formation) should be considered individually. Therefore, this paper discusses the methodology of mud cake removal by using a rotational viscometer and efficiency of removing the mud cake from the surface of the casing string. Conducting the research using a rotational viscometer was dictated by the fact, that almost every cement slurry laboratory, has this type of equipment. During the research, tests were carried out for various agents, the selection of which, both quantitatively and qualitatively enabled the improvement of the removal efficiency of the mud cake. The filter cake removal effectiveness tests were based on a comparison of the obtained results with the reference sample, which was the removal of the mud cake using water. Based on the analysis of the obtained results, the wash fluids with the best efficiency of cleaning the surface of casing string from the mud cake was selected.

Słowa kluczowe

PL

ciecz przemywająca; przemywka; kolumna rur okładzinowych; osad płuczkowy; cementowanie otworu wiertniczego; środki powierzchniowo czynne; surfaktanty; przestrzeń pierścieniowa; oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej; wiskozymetr obrotowy

EN

preflush fluid; wash fluid; cleaning of the annular space; casing string; mud cake; well cementing; surfactants; annular space; rotational viscometer

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 9
• Strony: 676--683
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

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

Bibliografia

• [1] Błaż S.: Nowe rodzaje cieczy przemywających osady z płuczki inwersyjnej przed zabiegiem cementowania otworów wiertniczych. Nafta-Gaz 2017, nr 5, s. 302–311, DOI: 10.18668/NG.2017.05.02.
• [2] Ciechanowska M. i in.: Ekshalacje gazu ziemnego – polsko ukraiński problem przedgórza Karpat; Analiza i ocena zagrożeń ekshalacjami gazu. Kraków 2008.
• [3] Gunawan S., Fowler D., Mack A.: High-Performance Wellbore Displacement Spacer System. AADE-17-NTCE-067, 2017.
• [4] Habrat S., Raczkowski J., Zawada S.: Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1980.
• [5] Jasiński B.: Ocena wpływu cieczy przemywającej na jakość zacementowania rur w otworze wiertniczym po użyciu płuczki glikolowo-potasowej. Nafta-Gaz 2016, nr 6, s. 413–421, DOI: 10.18668/NG.2016.06.04.
• [6] Kremieniewski M.: Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających. Prace INiG – PIB nr 199, Kraków 2016.
• [7] Kremieniewski M., Kędzierski M., Rzepka M.: Symulator przepływu cieczy wiertniczych – zasada pomiaru i możliwości badawcze. Nafta-Gaz 2018, nr 7, s. 518–525, DOI: 10.18668/ NG.2018.07.05.
• [8] 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.
• [9] Kremieniewski M., Rzepka M.: Hybrydowa ciecz przemywająca do oczyszczania przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Nafta-Gaz 2018, nr 5, s. 372–379, DOI: 10.18668/ NG.2018.05.04.
• [10] Kremieniewski M., Rzepka M.: Poprawa szczelności płaszcza cementowego za pomocą innowacyjnych dodatków antymigracyjnych. Nafta-Gaz 2018, nr 6, s. 457–464, DOI: 10.18668/NG.2018.06.06.
• [11] 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.
• [12] Kremieniewski M., Rzepka M., Kędzierski M.: Wpływ czasu kontaktu cieczy przemywającej z osadem płuczkowym na skuteczność oczyszczania przestrzeni pierścieniowej. Nafta-Gaz 2018, nr 1, s. 29–36, DOI: 10.18668/NG.2018.01.03.
• [13] Lavrov A., Torsaeter M.: Physics and Mechanics of Primary Well Cementing. Springer, 2016.
• [14] Li L. i in.: A Novel Spacer System to Prevent Lost Circulation in Cementing Applications. AADE-16-FTCE-13, 2016 AADE Fluids Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, April 12–13, 2016.
• [15] Li L. i in.: Evaluation of a New Spacer System Mixed On-TheFly. AADE-16-FTCE-51, 2016 AADE Fluids Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, April 12–2016.
• [16] Martin M., Latil M., Vetter P.: Mud Displacement by Slurry During Primary Cementing Jobs – Predicting Optimum Conditions, SPE-7590-MS, SPE Annual Fall Technical Conference and Exhibition, 1-3 October, Houston, Texas, 1978.
• [17] Nelson E.B. i in.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Texas, USA, 1990.
• [18] Sauer C.W.: Mud Displacement During Cementing: A State of the Art. JPT 1987, vol. 39, no. 9, DOI: 10.2118/14197-PA.
• [19] Shadravan A., Tarrahi M.: Agile Data-Driven Fluid Design: Predicting the Properties of Drilling, Spacer and Cement Slurry Fluids. AADE-16-FTCE-07, 2016 AADE Fluids Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, April 12–13, 2016.
• [20] Stryczek S. i in.: Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Wydawnictwo AGH, Kraków 2016.
• [21] Stryczek S., Gonet A.: Kierunki ograniczania migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. WUG 2005, nr 3, s. 10–13.
• [22] Uliasz M., Chudoba J., Herman Z.: Płuczki wiertnicze z inhibitorami polimerowymi i ich oddziaływanie na przewiercane skały. Prace INiG 2006, nr 139, s. 72–82.
• [23] Uliasz M., Zima G., Błaż S., Jasiński B.: Systemy płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w formacjach łupkowych. W: Raczkowski J. (red.), Rzeczpospolita łupkowa, INiG, Kraków 2012, s. 225–241.
• [24] Uliasz M. i in.: Ocena wpływu cieczy wiertniczych w aspekcie zapobiegania migracji gazu w otworach na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz 2015, nr 1, s. 11–17.
• [25] Zima G.: Wpływ właściwości płuczek wiertniczych na jakość cementowania w gazonośnych poziomach miocenu. Nafta-Gaz 2014, nr 12, s. 899–907.

Uwagi

PL

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