Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model of drag and torque for casing running in extended reach and horizontal wells

Miska S., Mengjiao Y., Zhang Y., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2008

|

T. 25, z. 2

523-535

EN

Application of extended reach and horizontal wells for offshore and onshore exploration and production purposes has been continuously increasing over the last decade. To reach the desired targets many of these wells are planed to have there dimensional complex well trajectories. Field experience indicate that running casing into wells with high horizontal departure and complex trajectories is frequently associated with many problems resulting in high cost of operations. In some instances the high pushing force resulted in casing buckling and the casing has not reach the planned depth. To reduce the pushing force one can rotate casing but that requires application of a sufficiently high torque. In any case accurate calculations of drag forces and torque are needed to evaluate casing mechanical integrity and technical feasibility of the casing running operation during planning and drilling stage of well development. In this paper we show the development of an improved characterization of wellbore trajectory by including the wellbore torsion in addition to the traditional wellbore curvature (dogleg severity). We also show the development of 3D drag and torque model that makes allowance for wellbore curvature, torsion, pipe bending stiffness and its weight in fluid. Finally, the paper is furnished with practical examples that show the application of the developed mathematical model. The proposed model is useful for practical design applications such as optimization of a well trajectory, calculating loads on casing and better understanding of field records and observations.

PL

W ostatnich latach ciągle wzrasta ilość odwiertów morskich i lądowych, o dużym kącie odchylenia i poziomych, mających bardzo złożone trajektorie. Doświadczenia polowe wskazują, że przy rurowaniu takich odwiertów, występują bardzo często komplikacje, zwiększające znacznie koszty tej operacji. Występujące przy tym siły tarcia mogą spowodować wyboczenie kolumny rur okładzinowych i zaklinowanie odwiertu. Aby zredukować siły nacisku, można podczas rurowania obracać kolumną rur okładzinowych, ale wymagane są przy tym wystarczająco wysokie momenty obrotowe. Dokładne obliczenie występujących wtedy sił rozciągających i skręcających oraz momentów obrotowych, pozwala określić techniczną wykonywalność operacji rurowania, w planowanym stadium wiercenia odwiertu. W artykule przedstawiony jest trójwymiarowy model zapuszczania rur okładzinowych z obrotem, uwzględniający poprawkę na krzywiznę odwiertu, skręcenie, sztywność kolumny rur okładzinowych i jej ciężar w płuczce. Przedstawionych jest też kilka przykładów praktycznego zastosowania proponowanego modelu matematycznego. Reasumując można stwierdzić, że proponowany model jest przydatny w praktycznych zastosowaniach projektowych, takich jak optymalizacja trajektorii otworu i obliczanie sił działających na rury okładzinowe, oraz pozwala on lepiej zrozumieć zachodzące w praktyce zjawiska.

2

Dyskusja wpływu zawilgocenia gruntu na prędkość filtracji węglowodorów na podstawie wyników eksperymentalnych

Fąfara Z., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2007

|

T. 24, z. 1

193-203

PL

Przygotowując laboratoryjne stanowisko pomiarowe do analizy migracji węglowodorów w ośrodku gruntowym, w wyniku bezpośrednich badań eksperymentalnych określono głębokościowy profil zawilgocenia fizycznych modeli gruntu. Badając migrację wybranych ropopochodnych substancji zanieczyszczających na przygotowanym stanowisku, obliczono prędkości pionowej filtracji węglowodorów w gruncie. Stwierdzono jej silną zależność od głębokości. Na odcinku około 1 m wartość prędkości filtracji malała ponad dziesięciokrotnie. Celem niniejszych rozważań jest próba wyjaśnienia tego zjawiska. W drodze studiów literaturowych dokonano wyboru modelu matematycznego opisującego filtrację cieczy w zawilgoconym ośrodku gruntowym. Na jego podstawie próbowano wytłumaczyć zaobserwowaną rozbieżność danych eksperymentalnych.

EN

A depth profile of wetting of physical ground models was determined at a laboratory stand for analyzing migration of hydrocarbons in a ground medium. Analyzing the migration of oil product contaminants, the vertical filtration rate was established in the ground. A strong dependence on depth was found. The filtration value decreased over 10 times at a distance of about 1 m. The aim of the paper was explaining this phenomenon. A mathematical model describing fluid filtration in a wetted ground medium was selected on the basis of the literature study. On this basis the authors tried to explain the discrepancy of the experimental results.

3

Analysis of the use of a down-hole mechanical cleaning device for efficient wellbore cleaning

Qureshi A., Miska S., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2007

|

T. 24, z. 1

401-413

EN

Field evidence indicates that in highly deviated and horizontal wells, cuttings tend to accumulate on the lower side of the annulus under the influence of gravity and eventually may form a non moving bed. This leads to considerable increase in equivalent circulating density (ECD) and drag/torque as well may result in a differential pipe sticking and wellbore stability problems. A good control of drilling fluid rhelogical properties, flow rate and drillpipe rotational speed may not be sufficient in some instances. Also, the commonly used techniques of circulation at high flow rates, using sweeps of high/low viscosity and high density may not be possible and, at times, prove to be ineffective. To overcome this difficulty, a down hole cleaning subs (mechanical cleaning devices - MCDs) are incorporated in the drill string to agitates the cuttings bed by bringing the cuttings into suspension for subsequent carrying out by the drilling fluid to the surface. These devices are furnished with "blades" which produce the desired hydrodynamic effects as the drill string is rotated and helps to dislodge the cuttings from the bed. The hole cleaning is thus governed primarily by the agitation created by the device, the rheological properties of the mud and the drilling fluid flow rate. Taking these factors into account, a study was conducted at Tulsa University Drilling Research Projects' (TUDRP) large scale wellbore simulator to experimentally determine the cleaning efficiency of a Mechanical Cleaning Device (MCD). From the database generated through the experiments, correlations were obtained by performing regression modeling to extend the results to field applications. These correlations are based on dimensionless parameters and predict reasonably accurately the in-situ cuttings concentration when the MCD is installed in the drill string. The results are useful for designing of the optimal hydraulic program for extended reach, high angle and horizontal wells.

PL

Z danych terenowych wynika, że w silnie odchylonych i poziomych otworach wiertniczych zwierciny gromadzą się w dolnej części przestrzeni pozarurowej pod wpływem siły grawitacji. Prowadzi to do znacznego wzrostu ECD oraz momentu; może również spowodować zablokowanie rury oraz problemy z zachowaniem stabilności otworu. Właściwa kontrola właściwości reologicznych, wielkości przepływu i prędkości obrotowej w niektórych przypadkach może okazać się niewystarczająca. Również powszechnie stosowane techniki intensywnej cyrkulacji, a także z wykorzystaniem cieczy o wysokiej/niskiej lepkości oraz dużej gęstości mogą okazać się niemożliwe lub nieskuteczne. Do pokonania tej trudności na przewodzie zastosowano mechaniczne wgłębne urządzenie czyszczące w celu pobudzenia zwiercin i utworzenia zawiesiny, która zostanie wyniesiona na powierzchnię wraz z płuczką wiertniczą. Urządzenia tego typu wyposażone są w ostrza, które wywołują pożądany efekt hydrodynamiczny w trakcie obrotu przewodu wiertniczego, i w wyniku czego zwierciny zostają podniesione z miejsca gromadzenia się. Główne mechanizmy związane z czyszczeniem otworu polegają na wzbiciu osadu, odpowiednich właściwościach reologicznych płuczki wiertniczej oraz hydrauliki.

4

Prognozowanie przepuszczalności absolutnej gruntów niespoistych w świetle badań laboratoryjnych

Fąfara Z., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2006

|

R. 23/1

191-198

PL

W trakcie budowy laboratoryjnego stanowiska pomiarowego do badania migracji substancji ropopochodnej w gruncie na podstawie badań bezpośrednich określono wybrane właściwości materiałów użytych do wykonania fizycznych modeli gruntu niespoistego. Bazując na tych parametrach, dokonano prognozowania współczynnika przepuszczalności z wykorzystaniem wybranych, ogólnie uznanych modeli petrofizycznych. Otrzymane oceny porównano z wynikami badań laboratoryjnych zrealizowanych na stanowisku pomiarowym do określania przepuszczalności dla powietrza. Bazując na kruszywach wykorzystanych do wykonania modeli gruntu, przygotowano do pomiaru dla każdego przypadku dwa modele ośrodka porowatego: dla luźnego i zagęszczonego ułożenia ziaren

EN

During construction of the laboratory position for research of migration of petroleum hydrocarbon substances in soil, was found chosen properties of materials used to made of physical soil models, on base of direct laboratory research. It predicts of permeability ratio used these parameters and generally recognized petrophisical models. It compares received estimates with results of laboratory research realized on measuring position for finding of absolute permeability for air. For each soil model two models of porous media were prepared for loose and condensed grain laying

5

Friction pressure loss determination of yield power law fluid in eccentric annular laminar flow

Ahmed R., Miska S., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2006

|

R. 23/1

47-53

EN

Accurate predictions of friction pressure losses are very important in drilling and well completions operations. In some applications, for example, drilling in areas where the margin between pore pressure and fracture pressure gradients is small, inaccurate predictions of bore hole pressure may lead to serious complications and even a loss of the well. This paper is focused on a flow of yield power law type (pseudo-plastic with the yield stress) fluid in the annular space with the possibility that the inner pipe maybe eccentric. A new mathematical model that is based on a concept of generalized average wall shear rate - wall shear stress relationship is presented. A carefully designed laboratory facility that permits accurate differential pressure measurements as a function of flow rate in both pipe and annular flow has been developed. The desired rheology of the fluids was obtained by mixing two types of polymers (PAC and HEC) with water. Pipe flow measurements have been utilized to produce flow curves and subsequently the fluid rheological characterization (yield stress, consistency index and flow behavior index). The results of measured pressure losses are compared to those predicted by the proposed model. While the discrepancies are noticeable the difference is less than 15% and frequently is even less than 5%. We believe that the proposed model is simple useful for practical design applications

PL

Dokładne określenie strat ciśnienia przepływu płuczki w otworze jest bardzo ważne podczas wiercenia i dowiercania. W niektórych warunkach np. podczas wiercenia w interwałach, gdzie różnica między ciśnieniem porowym a gradientem ciśnienia szczelinowania jest mała, niedokładne określenie ciśnienia w otworze może prowadzić do poważnych komplikacji z likwidacją otworu włącznie. Artykuł dotyczy przepływu płynu posiadającego granicę płynięcia, opisanego równaniem potęgowym, w przestrzeni pierścieniowej, w sytuacji niecentrycznego ułożenia przewodu wiertniczego w stosunku do rur okładzinowych lub ściany otworu. Przedstawiony, model matematyczny oparty jest na idei średniej uogólnionej wartości naprężenia ścinającego przy ścianie otworu. Zaprojektowano i wykonano urządzenie laboratoryjne umożliwiające dokładny pomiar strat ciśnienia przy zmiennych prędkościach przepływu w rurze i przestrzeni pierścieniowej. Do badań użyto dwóch typów roztworów polimerów: PAC i HEC, o wymaganych parametrach reologicznych. Pomiary na stanowisku badawczym były podstawą do wykreślenia krzywych płynięcia ww. płynów, jak również do określenia parametrów reologicznych takich, jak: granica płynięcia, współczynnik konsystencji i współczynnik n (miara odchylenia od cieczy newtonowskiej). Wyniki pomiarów strat ciśnienia porównane zostały z wynikami uzyskanymi z obliczeń sporządzonych na podstawie prezentowanego modelu. Jakkolwiek rozbieżności są zauważalne, to jednak różnice nie przekraczają 15%, a w niektórych przypadkach nawet 5%. Mamy nadzieję, że proponowana metodyka będzie z powodzeniem wykorzystywana w zastosowaniach praktycznych

6

Modeling of complex bottom hole assemblies in curved and straight holes

Miska S., Miska W.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 1

35-54

EN

In horizontal and directional drilling operations a drilling engineer is always faced with issues related to designing the elements of bottom hole assemblies to achieve the planned directional well path. A fundamental question here is how to select the composition of the BHA so that the drillbit will penetrate the rocks in the desired direction. This is usually accomplished by assuming the composition of the BHA and then calculating the side force at the drillbit. Once the side force is known one can predict the direction and magnitude of the resultant force at the bit and hence the anticipated instantaneous bit displacement. Therefore the oil/gas industry has a strong interest in studies that permit better predictions ofBHAs. Following the fundamental studies of Arthur Lubinski a number of authors proposed various techniques for handling this problem. Detailed analysis of the literature in this area can be a subject of a separate paper. More important papers are listed at the end ofthe paper. An effective technique for determining the static equilibrium configuration of complex (including various sizes of drill collars, down - hole motors, stabilizers and bent subs) bottom hole assemblies (BHAs) in curved and straight holes is presented in this paper. The technique is based upon a concept of transfer matrix that is widely used by structural engineers for analyzing complex configurations of elastic beams. This technique permits to find the equilibrium shape of the BHA and forces at the drill bit and all points of contacts with the well bore wall for given geometry of BHA and working conditions. In general, BHA consists of a number of mechanical elements, including various types of drill collars, down hole motors, MWD units etc. of given geometrical and mechanical properties. It is also possible that some of these elements can be initially curved rather than straight. To achieve the desired directional drilling performance (building, holding and dropping tendencies), various stabilizers and bent subs are used in addition to the above-mentioned components. The assembly is laterally constrained by the walls of the borehole. The borehole itself can be geometrically straight or curved. The working conditions are specified by a hole size and geometry (straight, curved or some combi nations of both straight and curved segments), weight on bit, drilling fluid density etc. The main purpose of this paper is to provide a theoretical background for the proposed transfer matrix approach for analyzing complex BHAs.

PL

W kierunkowych otworach wiertniczych występuje problem łączenia projektowanych elementów wyposażenia dolnej części przewodu do osiągnięcia planowanej trajektorii otworu. Zasadniczym pytaniem jest w jaki sposób dobrać skład zestawu dolnej części przewodu wiertniczego (bottom hole assemblies _ BRA), aby świder przewiercał pokłady w pożądanym kierunku. Proces sterowania realizowany jest przez dobranie składu BRA a następnie wyliczenie nacisku na świder. W pewnych przypadkach nacisk jest znany i można przewidzieć kierunek i wielkość wypadkowej siły na świder oraz określić przemieszczanie świdra. W ostatnich latach znacznie wzrosła ilość otworów kierunkowych i dlatego przemysł naftowy jest bardzo zainteresowany coraz lepszym doborem BRA. Niniejszy artykuł jest kontynuacją podstawowych badań prof. Artura Lubińskiego i szeregu innych autorów proponujących różne techniki potraktowania tego problemu. Szczegółowa analiza literatury w tym zakresie mogłaby być przedmiotem oddzielnego artykułu. Najważniejsze prace w tym zakresie są przedstawione na końcu tego artykułu. Głównym zamierzeniem tego artykułu jest dostarczenie teoretycznych podstaw analizy złożonych układów dolnej części przewodu wiertniczego takich jak rury płuczkowe, silniki wgłębne, zestawy do pomiarów podczas wiercenia (MWD), stabilizatory, krzywe łączniki itp. mających określone geometryczne i mechaniczne właściwości. Dla określenia układu statycznej równowagi złożonego zestawu BRA - w częściach prostych i zakrzywionych otworu kierunkowego zaproponowano unikalną metodykę opartą na teorii macierzy przejścia (ang. transfer matrix) szeroko stosowanej między innymi w mechanice np. do analizy złożonych układów belek elastycznych. Metodyka ta pozwala określić równowagę modelu BRA, siły działające na świder jak również punkty kontaktu przewodu wiertniczego dla założonej geometrii BRA i warunków pracy. Niniejszy artykuł składa się z trzech zasadniczych części. W pierwszej z nich wyprowadzono równanie różniczkowe opisujące jeden element dolnej części przewodu w postaci wymiarowej (2a) i bezwymiarowej (10) w krzywoliniowym układzie współrzędnych (rys. l) oraz przedstawiono warunki brzegowe do jego rozwiązania. W drugiej części przedstawiono teorię rozwiązania dla wieloelementowego zestawu w oparciu o metodykę macierzy przejścia (transfer matrix) przy założeniu braku przewodu ze ścianą otworu wiertniczego, którą rozbudowano w części trzeciej uwzględniającej stabilizatory, czyli z kontak tem przewodu ze ścianą odwiertu (rys. 2). W załącznikach A i B przedstawiono wyprowadzenie równań różniczkowych opisujące powyżej przedstawione zagadnienie.

7

Rozpraszanie zanieczyszczeń ropopochodnych w gruncie w świetle badań laboratoryjnych

Fąfara Z., Miska W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2005

|

R. 22/1

127--134

PL

W pracy dokonano analizy teoretycznej zjawiska dyspersji strumienia zanieczyszczeń ropopochodnych migrujących w gruncie po uprzednim ich rozlaniu na powierzchni terenu. Następnie scharakteryzowano laboratoryjne stanowisko pomiarowe i zamieszczono wyniki wykonanych pomiarów bezpośrednich pozwalających na opisanie poziomego rozpraszania węglowodorów. Pomiary zrealizowano dla trzech różnych modeli fizycznych gruntu, reprezentujących typowe grunty piaszczyste i piaszczysto-pylaste oraz etyliny, jako substancji zanieczyszczającej. Przygotowane stanowisko pomiarowe spełnia kryteria podobieństwa. Podczas interpretacji ilościowej otrzymanych wyników dokonano porównania charakterystyk czasowych i amplitudy zarejestrowanego sygnału. Na tej podstawie wyciągnięto wnioski dotyczące szybkości ruchu i wielkości strumienia par węglowodorów przemieszczających się w kierunku poziomym w wyniku procesu dyfuzji w poszczególnych modelach gruntu. Sam mechanizm rozpraszania zależy od pierwotnego nasycenia przestrzeni porowej gruntu wodą.

EN

The phenomenon of flow petroleum hydrocarbon contaminants dispersion, when they migrate in granular soil after their previous on surface spilling, are analysed in the paper. A laboratory measuring post has been presented. The results of measurements for horizontal hydrocarbon dispersion description follow. The measurements were made for three different physical soil models representing typical sandy soil and sandy-mud soil and ethyline, as contaminants. The prepared measuring post creates conditions of similarity. They enable calculation of the amplitude of the incorporated signal during a quantitative interpretation of the received results, which is proportional to the magnitude of flow horizontal dispersion and speed of relocation value front of wave of dispersion in individual models of soil. A strong dependence of coverage and largeness of horizontal hydrocarbon dispersion wave from filtering soil properties has been proved. The mechanism of scattering additionally depends on primary porous media saturation with water.

8

Komputerowy program doboru i oceny efektywności pracy świdrów do wierceń obrotowych

Rzyczniak M., Chrząszcz W., Miska W.

Górnictwo / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

1998

|

R. 22, z. 2

75-86

PL

W publikacji, skrótowo opisano podstawy teoretyczne ekonomicznego kryterium doboru i oceny efektywności pracy świdrów wiertniczych. Scharakteryzowano opracowany program komputerowy umożliwiający wykonywanie obliczeń porównawczych techniczno-ekonomicznych wskaźników dla różnych typów świdrów pracujących ze stałą, oraz zmieniającą się w czasie, wartością prędkości wiercenia. Zamieszczono przykłady porównawczych obliczeń oraz prezentacji ich wyników, które umożliwia charakteryzowany program komputerowy.

EN

In the paper, theoretical assumptions for economic criterion of selection and evaluation of efficiency of drilling bits, was shortly presented. Computer programme, enabling comparative calculations of technical, economical indicators for various types of drills working with constant and varying in time rate of drilling, was developed and characterized. Examples of comparative calculations and presentation of results with the help of characterized computer programme, were given.