Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza porównawcza metod prowadzenia pomiarów w sieciach sterowanych programowo (SDN)

Skołyszewski G., Lasoń A., Rzepka M., Boryło P.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2018

|

nr 8-9

752--755, CD

PL

Pomiary w sieciach SDN mogą być prowadzone i analizowane zarówno przy użyciu metod znanych z tradycyjnych sieci, jak i z wykorzystaniem protokołu interfejsu południowego. Celem niniejszej pracy jest zestawienie rozwiązań prowadzenia pomiarów pasywnych w czasie rzeczywistym. Szczegółowo porównano metody pomiarów obciążenia sieci z wykorzystaniem protokołów OpenFlow i sFlow.

EN

Measurements in SDN can be conducted based on both SDN southband-API and traditional approaches. The aim of this work is to compare real time passive measurement solutions. Comparative analysis of OpenFlow and sFlow protocols was conducted in terms of network load measurements.

2

Poprawa oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania

Kremieniewski M., Kędzierski M., Rzepka M., Kremieniewski M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2018

|

nr 220

1--171

PL

Podczas realizacji prac związanych z uszczelnieniem kolumny rur okładzinowych jednym z najistotniejszych aspektów jest zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi. Niezachowanie tego warunku może skutkować poważnymi konsekwencjami począwszy od wzrostu ciśnienia w górnej części otworu, a skończywszy na migracji bądź ekshalacji gazu. W celu wyeliminowania takich niepożądanych zjawisk należy uszczelnić kolumnę rur okładzinowych tłocząc zaczyn cementowy. Jednak na odpowiednie uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej składa się również przygotowanie otworu do cementowania poprzez dokładnie jego oczyszczenie. W tym celu następuje przetłoczenie cieczy przemywającej, a następnie płuczka wypierana jest przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Odpowiednie przygotowanie przestrzeni pierścieniowej przyczynia się do znacznej poprawy uszczelnienia i umożliwia wyeliminować powstawanie mikroprzepływów gazu na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchnią przewiercanej wcześniej formacji skalnej oraz powierzchnią zapuszczanej rury okładzinowej. W książce przedstawione zostały mechanizmy przepływu cieczy w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz omówiono zagadnienia dotyczące działania środków przemywających na poprawę efektywności oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania. Opisana została innowacyjna metodyka badań efektywności usuwania osadu płuczkowego. Zaprezentowano również nowe, skonstruowane w INiG – PIB urządzenie (symulator przepływu cieczy wiertniczych), które pozwalało na realizację prac badawczych w zakresie skuteczności działania cieczy przemywających. Omówiono wyniki badań wpływu czasu kontaktu oraz prędkości przepływu cieczy przemywającej na skuteczność usuwania osadu płuczkowego z formacji skalnej oraz z powierzchni rur okładzinowych. Przedstawiono również badania nad opracowaniem nowych cieczy przemywających oraz hybrydowej cieczy przemywającej, która wykazywała dwufunkcyjny charakter usuwania osadu (chemiczny oraz mechaniczny). Omawiana problematyka realizowanych prac badawczych w znacznym stopniu przyczynia się do poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania, a tym samym do ograniczenia migracji i ekshalacji gazu w otworach wiertniczych.

EN

During the implementation of works related to the sealing of the casing string, one of the most important aspects is to ensure tightness in the annular space between the casing and beyond. Failure to comply with this condition may result in serious consequences, ranging from pressure increase in the upper part of the hole, to migration or gas exhalation. In order to eliminate such undesirable phenomena, the casing column should be sealed by pumping the cement slurry. However, the proper sealing of the annular space also consists in preparing the borehole for the cementing operations by thoroughly cleaning it. For this purpose, a preflush fluid is pumped into the hole, and the drilling mud is displaced by a spacer fluid and cement slurry. Appropriate preparation of the annular space contributes to a significant improvement of the sealing and allows to eliminate the formation of gas microflows on the contact of the cement sheath with the surface of the previously drilled rock formation and the surface of the casing string. This book presents the mechanisms forming the liquid flow in the annular space of the borehole and discusses the issues concerning the action of washing agents to improve the efficiency of cleaning the annular space before the cementing operations. It presents an innovative methodology for the effectiveness of removal of mud cake. It also presents, a new device (a simulator of the flow of drilling fluids), constructed in The Oil and Gas Institute – National Research Institute, which allowed to carry out research work in the field of the effectiveness of washing fluids. The results of the influence of contact time and flow rate of the preflush fluid on the efficiency of removing the mud cake from the rock formation and the surface of the casings were discussed. Also presented are Laboratory tests on the development of a new types of washing fluids and a hybrid preflush fluid, which showed a dual-purpose character of filter cake removal (chemical and mechanical). The discussed issues of conducted research work significantly contribute to the improvement of the purification of the annular space of the borehole before cementing operations, and thus to the reduction of gas migration and exhalation in wellbores.

3

Wpływ wydatku tłoczenia cieczy przemywającej na stopień oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej

Kędzierski M., Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 5

365--371

PL

Cementowanie rur okładzinowych jest jednym z najważniejszych etapów podczas wykonywania otworu wiertniczego. Zaczyn cementowy wypełnia i uszczelnia przestrzeń pomiędzy kolumną rur okładzinowych a formacją geologiczną otaczającą otwór wiertniczy. Niekompletna izolacja strefowa i/lub słabe uszczelnienie pomiędzy rurami okładzinowymi, płaszczem cementowym a formacją skalną może powodować niekontrolowane przepływy mediów złożowych, ograniczając potencjał eksploatacyjny otworu wiertniczego. Niedostateczne usunięcie płuczki bądź osadu pozostałego po płuczce wiertniczej może prowadzić do komplikacji podczas zabiegu cementowania poprzez powstawanie kanałów płuczki w cemencie. W celu zapewnienia skutecznego związania rur okładzinowych z formacją geologiczną za pomocą zaczynu cementowego, płuczka wiertnicza oraz osad powstały na ścianie otworu muszą zostać cał- kowicie usunięte. Jako środek zapobiegawczy najczęściej stosuje się wtłaczanie przed zaczynem cementowym cieczy przemywają- cych i buforowych, które wpływają na oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej oraz pozwalają uzyskać dobre związanie cementu ze skałą. W artykule przedstawiono wpływ wydatku tłoczenia cieczy przemywającej na stopień oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Na podstawie pomiaru wydatków tłoczenia możliwe było określenie stopnia oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego. Badania zostały przeprowadzone dla różnych wartości wydatku przy stałym czasie kontaktu cieczy ze skałą. Testy wykonano przy użyciu wody jako wzorcowej cieczy przemywającej, natomiast osad płuczkowy utworzono z płuczki potasowo-polimerowej. Badania wpływu wydatku tłoczenia cieczy przemywającej na stopień oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej były przeprowadzone na rdzeniach piaskowca, które umieszczono w specjalnie skonstruowanym urządzeniu. Analiza uzyskanych wyników badań laboratoryjnych umożliwiła wytypowanie odpowiednich wydatków tłoczenia cieczy przemywającej, pozwalając na właściwe oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego z osadu płuczkowego. W wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych wytypowano wydatki tłoczenia cieczy przemywającej, przy których uzyskano najlepsze usunięcie osadu płuczkowego ze ściany otworu wiertniczego, co znajduje przełożenie na skuteczne związanie rur okładzinowych z formacją skalną.

EN

Cementing is one of the most important steps in well construction. Cement slurry fills and seals the annular space between the casings and geological formation surrounding the well. Incomplete zone isolation can cause gas leakage, oil spills and reduce the potential exploitation of the well. Non-removal of the mud cake or drilling fluid from the borehole wall can lead to channeling in the cement sheath. In order to ensure effective bonding of the casing with the geological formation by cement slurry, the drilling fluid and mud cake formed on the wall of the borehole must be removed completely. As a precautionary measure, washes and spacers are pumped into the hole before the cement slurry. Preflushes prepare the annulus for the upcoming cement placement and affect the cleaning of the annular space from the drilling mud and allow good bonding of the cement to the rock. The article presents the effect of the flow rate of the preflushes on the degree of purification of the annular space of a borehole. Depending on the flow velocity, it was possible to determine the degree of purge of the annular space from the filter cake. Laboratory tests were carried out for different fluid velocities at a steady preflushes contact time with the rock. Tests performed using water as a standard wash, while the filter cake was formed from a polymer-potassium mud. The study of the influence of the flow rate of the preflushes on the degree of purification of the annular space was carried out on sandstone cores which were placed in a specially constructed device. Interpretation of the obtained results allows to identify the appropriate flow rate of the preflushes allowing proper cleaning of the annular space of the borehole from the filter cake. As a result of laboratory tests, the flow rate of the preflushes was selected for the best removal of the filter cake from the borehole wall, which is reflected in the effective bonding of the casing with the rock formation.

4

Wpływ superplastyfikatora na hydrofilowość zaczynów cementowych

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 10

745--751

PL

Zaprojektowanie receptury zaczynu o parametrach reologicznych umożliwiających uzyskanie wymaganych warunków przepływu pozwala na otrzymanie odpowiedniego współczynnika wyparcia płuczki, na usunięcie pozostałości osadu płuczkowego oraz wypełnienie skawernowanej przez świder powierzchni górotworu. Uzyskanie wymaganych parametrów reologicznych, a tym samym optymalnej przetłaczalności zaczynu cementowego w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego, jest możliwe wskutek modyfikacji receptury zaczynu poprzez zastosowanie dodatków dyspergujących, tj. plastyfikatorów bądź superplastyfikatorów. Środki te, działając dyspergująco, powodują również obniżenie napięcia powierzchniowego zaczynu. Ponadto środki upłynniające przyczyniają się do zmiany hydrofilowości zaczynu, co jest istotne z punktu widzenia odpowiedniego nawilżenia powierzchni, do których przylega wiążący zaczyn cementowy. Wpływa to na wzrost przyczepności płaszcza cementowego do powierzchni styku. Dotychczas badania hydrofilowości wykonywane były jedynie dla różnego rodzaju środków polimerowych lub podobnych substancji, natomiast dla dyspersyjnego układu zaczynu cementowego modyfikowanego za pomocą superplastyfikatorów nie prowadzono tego rodzaju badań. W niniejszej publikacji podjęte zostały próby określenia hydrofilowości zaczynów cementowych z dodatkiem środków dyspergujących. Wykonano badania receptur kontrolnych (niepoddanych modyfikacji) oraz zaczynów zawierających określone ilości superplastyfikatora. Wykazano, że stosowane polimerowe dodatki superplastyfikatorów nie tylko wpływają na obniżenie parametrów reologicznych zaczynów cementowych, ale również powodują obniżenie napięcia powierzchniowego i zwiększenie hydrofilowości zaczynu. Uzyskane wyniki badań pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy zachodzące w dyspersyjnym układzie zaczynu cementowego, który poddano modyfikacji za pomocą środka upłynniającego, co może się przyczynić do poprawy szczelności na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami styku.

EN

The design of cement slurry with rheological parameters enabling obtaining the required flow regimes, allows to achieve the appropriate mud displacement coefficient, removing the residue of the mud cake and filling the surface of the wellbore rocks caverned by the drill. Obtaining the required rheological parameters, and thus optimal circulation of cement slurry in the annular space of the borehole is possible due to the modification of the cement slurry recipe by the use of dispersing additives, i.e. plasticizers or superplasticizers. These additives acting dispersingly also reduce the surface tension of the cement slurry. Furthermore, plasticizers contribute to change in the hydrophilicity of the slurry, which is important for the proper hydration of the surfaces to which the binding cement slurry adheres. This results in increased adhesion of the cement sheath to the contact surface. So far, hydrophilicity studies have been conducted only for various types of polymeric agents or similar substances, whereas for dispersive systems of cement slurry modified with superplasticizers they were not. This article presents attempts to determine the hydrophobicity of cement slurries with the addition of dispersing agents. Base cement slurries (unmodified) were tested as well as slurries containing a specified amount of superplasticizer. Studies have shown that the polymeric superplasticizer additives used, not only reduced the rheological parameters of cement slurries, but also reduced the surface tension and increased the hydrophilicity of the slurries. The obtained test results allow to better understand the mechanisms occurring in the dispersive system of cement slurry, which has been modified by a dispersing agent, which may contribute to the improvement of the sealing of the contact between the cement sheath and the contact surfaces.

5

Symulator przepływu cieczy wiertniczych – zasada pomiaru i możliwości badawcze

Kremieniewski M., Kędzierski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 7

518--525

PL

Podczas tłoczenia zaczynu cementowego następuje wypieranie płuczki wiertniczej z przestrzeni pierścieniowej. Jednak zaczyn nie jest w stanie dostatecznie dobrze usunąć pozostałego po płuczce osadu płuczkowego. W celu dobrego uszczelnienia otworu i rur zaczynem, który po związaniu ma uniemożliwić przepływ gazu, niezbędne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie odpowiednio zaprojektowanej cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Dotychczas parametry pozwalające określić skuteczność działania cieczy przemywającej określane były przy użyciu wiskozymetru obrotowego. Badanie polegało na wytworzeniu osadu na powierzchni rotora wskutek ruchu obrotowego rotora w płuczce wiertniczej. Następnie osad ten był usuwany w cieczy przemywającej w sposób analogiczny jak podczas wytwarzania osadu wskutek ruchu obrotowego. Na podstawie różnicy masy rotora przed wytworzeniem osadu, po wytworzeniu oraz po usunięciu osadu określano jego procentowe usunięcie. Metoda ta pomimo swojej prostoty oraz szybkości cechowała się sporym zakresem błędu pomiaru. W związku z powyższym zaprojektowany został symulator przepływu cieczy wiertniczych (zgłoszenie patentowe P.423842), który umożliwia odwzorowanie ruchu poszczególnych cieczy wiertniczych w symulowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Na podstawie prac badawczych przy użyciu symulatora przepływu cieczy wiertniczych możliwe jest określenie wielu parametrów decydujących o efektywności uszczelniania przestrzeni pierścieniowej i pozarurowej. W niniejszej publikacji omówiono zasadę działania symulatora przepływu cieczy wiertniczych oraz jego możliwości badawcze. Przeprowadzone zostały też przykładowe testy w celu przedstawienia metodyki badawczej przy użyciu innowacyjnego urządzenia. Na podstawie wyników badań uzyskanych podczas testów z zastosowaniem symulatora przepływu cieczy określono skuteczność działania wytypowanych cieczy przemywających w stosunku do próbki bazowej, która nie posiadała osadu płuczkowego.

EN

During the pumping of cement slurry, drilling mud is removed from the annular space. However, cement slurry cannot sufficiently remove residues from the mud. In order to properly seal the borehole and casing with cement slurry, which after binding is designed to prevent the flow of gas, it is necessary to clean the annular space from filter cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Earlier, the parameters allowing to determine the effectiveness of the preflush fluids were determined using a rotating viscometer. The test consisted of the formation of mud cake on the surface of the rotor due to rotational motion of the rotor in the drilling mud. Then the mud cake was removed in the preflush fluid in a manner analogous to the generation of mud cake due to rotation. On the basis of the rotor weight difference before the filter cake was produced, after the mud cake was produced and after removal of the mud cake, the percentage of the removal was determined. This method, despite its simplicity and rapidity, was characterized by a large range of measurement error. Therefore, the “drilling fluid flow simulator” was designed (patent application P.423842), which allows to map the movement of drilling fluids in a simulated borehole annular space. Based on research using the drilling fluid flow simulator, it is possible to determine a number of parameters determining the efficiency of sealing the annular space. This paper discusses the operating principle of a drilling fluid flow simulator and its research capabilities. Also, exemplary tests were carried out to present the research methodology using an innovative device. Based on the test results obtained during the tests carried out with the use of the fluid flow simulator, the effectiveness of the selected preflush fluids in relation to the base sample without the mud cake was determined.

6

Poprawa szczelności płaszcza cementowego za pomocą innowacyjnych dodatków antymigracyjnych

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 6

457--464

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.

7

Influence of the contact time of the preflush fluid with the filter cake on the effectiveness of the purification of the annular space

Kremieniewski M., Rzepka M., Kędzierski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 1

29--36

EN

In the process of drilling wells, tightness in the annular space between casing string and beyond is of particular importance. In order to eliminate undesirable gas migration due to lack of tightness, lowered casing string should be sealed by filling the annular space with cement slurry. During the pumping of cement slurry, drilling mud is removed from the annular space. However, cement slurry pumped directly after the mud, cannot sufficient 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 clean the annular space from filter cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Fulfilling these conditions and obtaining a properly cleaned annular space prior to cementation can help improve the sealing and to some extent eliminate the possibility of undesirable gas migration at the contact of the cement sheath with the contact surfaces (casing string and rock formation). Taking into account the problem of improving the cleaning of the annular space and related issues, the laboratory tests have been carried out to determine the effect of the contact time of the preflushes on the purification of the annular space. During conducting the laboratory tests used the simplest type of preflush fluid, which was water. Such selection was conditioned by the necessity to demonstrate the effect of contact time on the efficiency of cleaning the annular space, excluding the physicochemical action of the surfactant used in the preflush liquid. In order to pick up changes, control samples were also prepared on which no filter cake was produced. Laboratory tests of the effect of the contact time of the preflush fluid on the purification of the annular space were conducted by determining the adhesion of the cement sheath to the rock formation, from which the previously produced filter cake was removed.

PL

W procesie wiercenia otworów wiertniczych szczególne znaczenie odgrywa zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi. W celu wyeliminowania m.in. niepożądanych zjawisk migracji gazu na skutek braku szczelności należy zapuszczoną kolumnę rur okładzinowych uszczelnić wypełniając przestrzeń pierścieniową lub pozarurową zaczynem cementowym. W trakcie tłoczenia zaczynu cementowego z przestrzeni pierścieniowej wypierana jest płuczka. Jednak tłoczony zaczyn cementowy nie jest w stanie dostatecznie dobrze usunąć pozostałości po płuczce. W celu dobrego uszczelnienia otworu zaczynem, który po związaniu ma za zadanie uniemożliwić przepływ gazu konieczne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Spełnienie tych warunków i uzyskanie odpowiednio oczyszczonej przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania może przyczynić się do poprawy uszczelnienia i w pewnym stopniu wyeliminować możliwość zachodzenia niepożądanego zjawiska migracji gazu na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami styku (rurą okładzinową i formacją skalną). Biorąc pod uwagę problem poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej i związane z nim zagadnienia, przeprowadzone zostały badania laboratoryjne pod kątem określenia wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na poprawę oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej. Podczas realizacji pracy wykorzystano najprostszy rodzaj cieczy przemywającej, którą była woda. Wybór taki uwarunkowano koniecznością wykazania wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na skuteczność oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej. Pominięto działanie fizykochemiczne użytych środków powierzchniowo czynnych. W celu wychwycenia zmian efektywności oczyszczania sporządzono również próbkę kontrolną rdzenia skalnego, na której nie wytwarzano osadu płuczkowego. Badania wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej prowadzone były poprzez pomiar przyczepności płaszcza cementowego do formacji skalnej, z której usuwano wytworzony wcześniej osad płuczkowy. Na podstawie tego pomiaru określano skuteczność usunięcia osadu płuczkowego.

8

Hybrydowa ciecz przemywająca do oczyszczania przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 5

372--379

PL

Zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi odgrywa główną rolę w wyeliminowaniu niekontrolowanych przepływów mediów złożowych. Aby osiągnąć taki efekt należy zapuszczoną kolumnę rur okładzinowych uszczelnić, poprzez wtłoczenie w przestrzeń pierścieniową lub pozarurową zaczynu cementowego. Podczas tłoczenia zaczynu cementowego z przestrzeni pierścieniowej usuwa się płuczkę wiertniczą. Nie zawsze jednak zaczyn cementowy ma możliwość efektywnego usunięcia pozostałości po płuczce. Żeby zabezpieczyć otwór przed ewentualnym przepływem gazu po zacementowaniu, niezbędne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego, poprzez przetłoczenie odpowiedniej cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Zachowanie tych warunków oraz uzyskanie odpowiednio oczyszczonej przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania, pozwala uzyskać wymagane uszczelnienie i w pewnym stopniu zminimalizować możliwość zachodzenia niepożądanego zjawiska migracji gazu, na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami na styku rury okładzinowej i formacji skalnej. Analizując problem poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej, przeprowadzone zostały badania laboratoryjne nad opracowaniem nowego rodzaju hybrydowej cieczy przemywającej umożliwiającej zwiększenie efektywności usuwania osadu. Działanie cieczy hybrydowej polega zarówno na chemicznym, jak i mechanicznym usuwaniu pozostałości osadu płuczkowego. Podczas realizacji pracy badaniom poddano grupę środków oraz domieszek różnych frakcji stałych, których odpowiedni dobór ilościowy i jakościowy umożliwił zaprojektowanie hybrydowej cieczy przemywającej o bardzo dobrych parametrach oczyszczających. Przeprowadzone zostały badania efektywności usuwania osadu płuczkowego w symulatorze przepływu cieczy wiertniczych. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że zarówno działanie środków powierzchniowo czynnych oraz dodatku drobnoziarnistych dodatków ściernych, a także ich odpowiednia koncentracja, przyczyniają się do poprawy efektywności usuwania pozostawionego na powierzchni skały osadu płuczkowego. Badania nad opracowaniem hybrydowej cieczy przemywającej i efektywności jej działania przeprowadzone zostały na podstawie pomiaru przyczepności stwardniałego zaczynu cementowego do formacji skalnej, z której usuwano wytworzony wcześniej osad płuczkowy. Na podstawie analizy uzyskanych wyników oraz ich korelacji z próbkami wzorcowymi, stwierdzono znaczną poprawę efektywności usuwania osadu płuczkowego.

EN

Ensuring sealing-off in the annular space between casing string and beyond, plays an important role in eliminating uncontrolled flows of gaseous media. In order to achieve this effect, it is necessary to seal the casing column by the pumping of the cement slurry, into the annular space. During the pumping of the cement slurry from the annular space, the drilling mud is removed. However, it is not always possible to use cement slurry to effectively remove the remains of the mud. To eliminate the possibility of gas flow after cementing, it is necessary to thoroughly clean the annular space of the mud cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Fulfilling these conditions and obtaining a properly cleaned annular space prior to cementation can help to improve the sealing and to some extent eliminate the possibility of undesirable gas migration at the point of contact of the cement sheath with the contact surfaces casing string and rock formation. Analyzing the problem of improving the cleaning of the annular space, laboratory tests have been carried out to develop a new type of hybrid preflush fluid that allows to increase the efficiency of filter cake removal. The hybrid fluid is relies on both chemical and mechanical removal of the residual mud cake. During the research, a group of agents and admixtures of various solid fractions were investigated, the appropriate quantitative and qualitative selection of which made it possible to design a hybrid washing fluid with very good purifying parameters. Tests on the efficiency of removing the filter cake in a drilling fluid flow simulator, was carried out. On the basis of the obtained test results, it was found that both surfactants and fine abrasive additives, as well as their appropriate concentration contributes to the improvement of removal efficiency of the mud cake on the surface of the rock. Research on the development of a hybrid washing fluid and effectiveness of its actions were conducted by determining the adhesion of the cement sheath to the rock formation, from which the previously produced filter cake was removed. Based on the analysis of the obtained results and their correlation to the standard samples, a significant improvement in the efficiency of removal of the mud cake was found.

9

Cement slurries for sealing high temperature and high reservoir pressure boreholes

Rzepka M., Kremieniewski M., Kędzierski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 10

739--744

EN

A number of cement slurries proposed for sealing casing string in boreholes, where dynamic temperatures are in the range range from about 110 to about 150o C and pressures from 45 to 90 MPa, were investigated and analyzed in this article. In developing recipes were guided by the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing in the conditions of the occurrence of very high temperatures and reservoir pressures. Before the application of cement slurry in industrial conditions, the density, viscosity, thickening time, cement setting, free water and compressive strength of cement stone were examined. Developed cement slurries for HPHT conditions in research carried out in the Oil and Gas Institute – National Research Institute, had densities in the range from 1865 to 1890 kg/m3 and after appropriate fluidifying were characterized by good rheological parameters. Thickening times of the developed cement slurries ranged from approx. 4 to approx. 6 ½ hours, and can be successfully adjusted (most effectively with a suitably selected additive of sodium lignosulfonate in an amount of about 0,25÷1%). The initial viscosities of the cement slurries tested in the HPHT consistometer were small (about 10 Bc). The course of changes in the consistency of cement slurries was “rectangular”, and time between the consistency of 30 and 100 Bc was generally short (about 10 minutes or less). Cement stones formed after bonding of developed cement slurries were characterized by extremely high mechanical parameters. After 2 days, compressive strength of most tested samples exceeded 25 MPa, and after 7 days of hydration, the compressive strength was about 35 MPa. The cement slurry recipes presented in the article can be used for sealing casing strings in our country or in Ukraine (where cementation is performed in deep boreholes).

PL

W artykule przedstawiono opis i analizę badań szeregu zaczynów cementowych proponowanych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych, w których występują temperatury dynamiczne w zakresie od około 110°C do około 150°C i ciśnienia od 45 MPa do 90 MPa. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania bardzo wysokich temperatur oraz ciśnień złożowych. Przed zastosowaniem zaczynu cementowego w warunkach przemysłowych zwracano uwagę na jego gęstość, lepkość, czas gęstnienia, wiązanie, filtrację, odstój wody oraz wytrzymałość kamienia cementowego na ściskanie. Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe do warunków HPHT posiadały gęstości od 1865 kg/m3 do 1890 kg/m3 i po odpowiednim upłynnieniu cechowały się dobrymi parametrami reologicznymi. Czasy gęstnienia zaczynów cementowych wynosiły od około 4 godzin do około 6,5 godziny i można je z powodzeniem regulować (najskuteczniej za pomocą odpowiednio dobranego dodatku lignosulfonianu sodowego w ilości około 0,25÷1%). Lepkości początkowe zaczynów badanych w konsystometrze ciśnieniowym były niewielkie (wynosiły około 10 Bc). Przebieg zmian konsystencji zaczynów cementowych miał charakter „prostokątny”, a czas pomiędzy uzyskaniem konsystencji 30 Bc i 100 Bc był z reguły krótki (około 10 minut lub krócej). Kamienie cementowe powstałe po związaniu opracowanych zaczynów cechowały się niezwykle wysokimi parametrami mechanicznymi. Już po 2 dniach wytrzymałość na ściskanie większości badanych próbek przekraczała 25 MPa, natomiast po 7 dniach hydratacji wynosiła około 35 MPa. Zaprezentowane w artykule receptury zaczynów mogą być zastosowane podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w naszym kraju lub na obszarze Ukrainy (gdzie mamy do czynienia z wykonywaniem prac cementacyjnych w głębokich otworach wiertniczych).

10

Microstructure of porous space in cement sheath used for sealing oil wells

Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2018

|

Vol. 35, no. 3

433--442

EN

The effect of cement slurry modification on the microstructure of the annular space in a wellbore is presented in this paper. An admixture of macromolecular copolymer GS was used, which is usually applied in cement slurry technology to counteract gas migration by the binding cement slurry. The copolymer addition also results in sealing up the cement matrix at the stage of the binding and formation of hardened cement slurry. The modification of a slurry composition with this admixture results in the fact that the cement matrix has low porosity and is strongly compact. Consequently, a significantly higher number of micropores with small diameters are formed than those with larger micropores in the analyzed hardened cement slurry sample. An admixture of a macromolecular copolymer (7 wt.% of the cement) was added and 10% of the latex was removed from the recipe to show the influence of the modified recipe on the microstructure of the cement sheath. Thanks to this modification, the microcement participation could be reduced by 50% with the simultaneously improved quality of the most important technological parameters of fresh and hardened cement slurry. The basic and modified recipes were analyzed. The following parameters of the slurry were determined: rheology, filtration, water settlement, and time of densification. The influence of the modified slurry on the parameters describing the microstructure of the hardened slurry was analyzed for the hardened slurry (i.e., porosimetric porosity and microtomographic porosity). The microstructure of a sample fracture was also investigated. The analyses were conducted for recipes of slurries to be used for sealing wells at a temperature of 40°C and pressure of 10 MPa.

11

Improving the efficiency of cleaning annular space with a new flushing fluid

Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2018

|

Vol. 35, no. 1

219--233

EN

One of the most important conditions to be met when cementing casing columns is obtaining appropriate tightness of the sealed interval, otherwise gas will have to be released from the annular space due to the dangerously high pressure in the upper part of the well. Gas migrating along the well in the annular space can penetrate directly the soil, groundwater or atmosphere. To counteract these unfavorable effects the casing columns are sealed and the annular space filled with appropriate cement slurry. During injection, the slurry displaces mud from the annular space. However mud residue left out in the wellbore walls may cause that the slurry does not bond the rock sufficiently well and consequently gas may flow on the hardened cement slurry/rock/casing contact. This effect can be eliminated by thorough cleaning of the annular space from mud cake with flush fluid, followed by its complete displacement with buffer fluid and cement slurry. Hence it is crucial for the efficiency of cementing to precede this job with thorough cleaning of the annular space with appropriate flush fluids. Laboratory experiments were undertaken to work out a new flush fluid with which the efficiency of removal of filtration cake from the wellbore walls and the cleaning of the annular space will be improved. Tests were performed for a group of agents, which appropriately selected as far as their quantity and quality is concerned, could create bases for a new type of fluid with very good flushing properties. The efficiency of mud cake removal was analyzed in a mud flow simulator. The analysis of the results revealed that the efficiency of removal of the mud cake on the rock surface can be improved by synergic operation of surfactants and surface active agent, when they are used in good concentrations. The influence of the injection volume and duration of contact of the flush fluid with the rock were taken into account as the main emphasis was on how to increase the efficiency of the designed fluid on the near well zone. The works on the new recipe of flush fluid and its efficiency were based on the measurement of adhesiveness of hardened cement slurry and the rock sample, from which mud cake was removed with the use of flush fluid. The analysis of the laboratory results shows that the efficiency of mud cake removal was considerably increased when the presented flush fluid was applied.

12

Zaczyny cementowe i cementowo-lateksowe sporządzane na bazie wody morskiej

Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 4

250--256

PL

W ostatnich latach coraz częściej w technologii cementacyjnej wykorzystywane są mieszaniny wiążące oparte na cieczach o różnym zasoleniu. Ma to związek z faktem, iż w wielu wypadkach konieczne jest użycie zmineralizowanej wody zarobowej, zawierającej znaczne ilości rozpuszczonych soli. Dotyczy to np. wierceń prowadzonych na platformach wiertniczych, w których jako ciecz zarobową można wykorzystać wodę morską. Woda morska jest powszechnie stosowana na wielu platformach wiertniczych, zwłaszcza w Zatoce Meksykańskiej, okolicach Alaski, Zatoce Perskiej i na Morzu Północnym. W literaturze [13] można znaleźć informacje, że woda morska jest odpowiednia do przygotowania zaczynów cementowych do uszczelniania rur okładzinowych, a własności technologiczne otrzymywanych zaczynów z kilku prób są powtarzalne i stabilne. W artykule omówiono badania laboratoryjne wykonane w INiG – PIB, mające na celu opracowanie składów zaczynów cementowych zarabianych wodą morską. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano dwa rodzaje receptur zaczynów cementowych na bazie wody morskiej (pobranej z Morza Bałtyckiego). Były to zaczyny cementowe oraz cementowo-lateksowe testowane w temperaturach 50 i 70°C i przy ciśnieniach 25 i 35 MPa. W celu opracowania odpowiedniego zaczynu cementowego należało dobrać głównie ilość środka opóźniającego wiązanie. Zaczyny cementowe posiadały gęstości od około 1790 kg/m3 (przy zastosowaniu cementu portlandzkiego CEM I 32,5) do około 1870 kg/m3 (przy użyciu cementu wiertniczego G). Czasy początku gęstnienia opracowanych zaczynów dla temperatur 50 i 70°C wynosiły około 3÷3 ½ godziny, natomiast czasy końca gęstnienia – około 4÷4 ½ godziny. Kamienie cementowe po 7 dniach hydratacji posiadały wytrzymałość na ściskanie wynoszącą około 20÷25 MPa.

EN

In recent years, binding mixtures based on various salinity fluids are being used increasingly in cementing technologies. This is due to the fact that in many cases it is necessary to use mineralized mixing water, containing substantial quantities of dissolved salts. This applies for example to offshore drilling during which seawater can be used as mixing water. The seawater is commonly used on many offshore platforms, especially in the Gulf of Mexico, around Alaska, the Persian Gulf and the North Sea. In many publications we can find information that seawater is suitable for the preparation of cement slurries for sealing the casing and obtained cement slurries have reproducible and stable technological properties. This paper discusses the result of laboratory tests carried out in The Oil and Gas Institute – National Research Institute, for the development of formulas for cement slurries based on seawater. As a result of the tests, two kind of seawater based cement slurries (water from Baltic Sea) have been developed. Developed slurries: cement slurries and latex-based slurries were tested at temperatures 50°C and 70°C and at pressure 25 MPa and 35 MPa. The aim of laboratory tests was to develop cement slurries with the addition of an appropriate amount of retarders. Cement slurries had density in the range from 1790 kg/m3 (based on Portland cement class CEM I) to 1870 kg/m3 (based on drilling class cement G). The slurries analyses were performed at temperatures 50°C and 70oC, the beginning of their thickening time was approx. 3÷3 ½ hour, while the end of thickening time was approx. 4÷4 ½ hour. The compressive strength of cement stones was about 20÷25 MPa after 7 days of hydration.

13

Wpływ perlitu pylistego na własności technologiczne zaczynu cementowego

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 12

943--952

PL

W artykule przedstawiono wpływ domieszki perlitu pylistego na parametry zarówno świeżego, jak również stwardniałego zaczynu cementowego. Obecność perlitu w technologiach budowlanych znana jest już od dłuższego czasu, jednak w przemyśle naftowym nie był on wykorzystywany. Dlatego też postanowiono poddać badaniom zaczyny cementowe z domieszką najdrobniejszych frakcji perlitu, który określa się mianem perlitu pylistego bądź perlitu filtracyjnego. Środka tego użyto w celu regulacji parametrów technologicznych świeżego zaczynu cementowego oraz poprawy mikrostruktury płaszcza cementowego. Drobne frakcje dodatków i domieszek umożliwiają z reguły wypełnienie przestrzeni międzyziarnowych, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie szczelnej matrycy płaszcza cementowego. Wspomnieć należy, iż dodatkowa cecha perlitu, którą jest jego bardzo niski ciężar właściwy, umożliwia zaprojektowanie zaczynu cementowego o obniżonej gęstości. Jest to korzystne na przykład podczas uszczelniania horyzontów wykazujących prawdopodobieństwo ucieczek podczas prac rekonstrukcyjnych lub posiadających niskie gradienty szczelinowania. Jednak w tym celu stosowane są znacznie większe ilości tego środka. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie wpływu domieszki perlitu na parametry technologiczne zaczynu cementowego, zastosowano perlit pylisty 0,5% w stosunku do ilości masy cementu. W celu wychwycenia zmian w parametrach zaczynów sporządzono receptury kontrolne. Określone zostały takie właściwości zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów określono wpływ domieszki na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie) i parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Dodatkowo stwardniały zaczyn cementowy poddano badaniom opisującym mikrostrukturę próbki i wykonano badania porowatości oraz przepuszczalności. W celu określenia wpływu domieszki perlitu pylistego na parametry zaczynu i powstałego z niego stwardniałego zaczynu, badania przeprowadzone zostały dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych o temperaturze od 30°C do 90°C oraz ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.

EN

The article presents the effect of perlite admixture on the parameters of fresh and set cement slurry. The presence of perlite in construction technologies has been known for a long time, however, in the oil industry, perlite has not been used. Therefore, it was decided to undertake research on cement slurries with the admixture of the finest fractions of perlite, which are called perlite dust or filter perlite. This agent was used to adjust the technological parameters of fresh cement slurry and enhance the microstructure of cement sheath. Fine fractions of filler additives and admixtures usually fill the intergranular space, which makes it possible to obtain a sealed matrix of the cement sheath. It should be mentioned that an additional feature of perlite, which is its very low specific gravity, is that it allows the design of a low density cement slurry. This is an advantage when, for example: sealing the horizons with probability of leakage during reconstruction work or low pressure gradient. However, much larger amounts of this agent are used for this purpose. During research, which were aimed at investigating the effect of perlite admixture on the technological parameters of the cement slurry, perlite dust was used in a specified (0.5%) amount to weight of cement. In order to detect the changes in the parameters of slurries, base cement slurry was prepared. The properties of the cement slurry such as: rheological parameters, fluid loss, thickening time, free water and sedimentation stability were determined. For samples of hardened cement slurry, the effect of the admixture on mechanical parameters (compressive strength), physico-mechanical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) were determined. In addition, the set cement slurry was subjected to microstructure analysis and porosity and permeability tests were also performed. In order to determine the effect of dust perlite on the parameters of fresh and hardened cement slurry, tests were conducted for cement slurries designed to seal wells under hole conditions of 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

14

Wodna dyspersja bezpostaciowej krzemionki jako dodatek poprawiający parametry technologiczne zaczynu cementowego

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 10

750--759

PL

W celu uzyskania wymaganych parametrów technologicznych zarówno świeżego (płynnego), jak i stwardniałego zaczynu cementowego projektowane receptury poddawane są ciągłym modyfikacjom. Obecne w składzie zaczynu dodatki i domieszki wywierają wpływ na jego poszczególne właściwości, jednak zdarza się, że poprawa jednego parametru skutkować może jednocześnie pogorszeniem innego. Należy tak dobierać stosowane środki, aby w miarę możliwości uzyskać wymagane wartości konkretnych parametrów przy jednoczesnym zachowaniu na stałym (niezmiennym) poziomie pozostałych cech technologicznych zaczynu cementowego. Zdarza się, iż w trakcie prowadzenia prac badawczych uzyskuje się wyniki, które pozwalają stwierdzić, że stosowany dodatek powoduje poprawę wielu parametrów technologicznych zaczynu cementowego, co zostało omówione w niniejszym artykule. W trakcie realizacji prac badawczych wykazano korzystny wpływ dodatku wodnej dyspersji bezpostaciowej krzemionki na parametry świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego i zastosowano dodatek szkła wodnego sodowego CB75 w określonej ilości w stosunku do ilości wody zarobowej. W celu potwierdzenia poprawy badanych parametrów technologicznych sporządzono kontrolne receptury zaczynów. Określone zostały takie własności zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów ustalono wpływ dodatku CB75 na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie), parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Ponadto stwardniały zaczyn cementowy poddano analizom opisującym mikrostrukturę próbki i wykonano badania porowatości oraz przepuszczalności. W celu potwierdzenia poprawy parametrów świeżego i stwardniałego zaczynu badania przeprowadzone zostały dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych w temperaturze od 30°C do 90°C oraz przy ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.

EN

In order to obtain the required technological parameters of both fresh (liquid) and hardened cement slurry, the designed recipes are subjected to constant modifications. The additives and admixtures present in the cement slurries formulas affect the various parameters of cement slurry, however, it may happen that the improvement of a given parameter can result in the deterioration of another parameter. The additives should be selected so that, where possible, the required values of the specific parameters will be achieved while maintaining at the constant (unchanging) level the other technological characteristics of the cement slurry. It is sometimes the case that during the implementation of the research, obtained results show that the additive used improves many of the technological parameters of the cement slurry, as discussed in this article. During the research work, the beneficial effects of the addition of an aqueous dispersion of amorphous silica on the parameters of fresh and set cement slurry have been shown. The CB75 water glass was added in a specific quantity in relation to the amount of water used. In order to confirm the improvement of the tested technological parameters, base cement slurries were prepared. The properties of the cement slurry such as: theological parameters, fluid loss, thickening time, free water and sedimentation stability were determined. For samples of hardened cement slurry, the effect of the CB75 addition on the mechanical parameters (compressive strength), physico-mechaical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) were determined. In addition, the set cement slurry was subjected to microstructure analysis and porosity and permeability tests were also performed. In order to confirm the improvement of the parameters of fresh and hardened cement slurry, tests were conducted for cement slurries designed to seal wells under hole conditions of 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

15

Celowość prowadzenia prac badawczych nad nowymi środkami obniżającymi filtrację zaczynów cementowych

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 8

583--590

PL

W artykule zwrócono uwagę na konieczność prowadzenia specjalistycznych badań laboratoryjnych nad nowymi środkami przeznaczonymi do zaczynów cementowych. Podczas realizacji prac badawczych użyto nowego rodzaju domieszek, których zadaniem było zminimalizowanie wartości filtracji zaczynu cementowego. Głównym celem prac zaprezentowanych w niniejszej publikacji było zaprojektowanie zaczynu cementowego o niskiej wartości filtracji. W tym celu zastosowano trzy rodzaje domieszek antyfiltracyjnych. Dla porównania działania tych domieszek sporządzono próbkę zaczynu kontrolnego (bez środków regulujących filtrację zaczynu). We wszystkich zaczynach określono podstawowe parametry technologiczne, jednakże największe znaczenie miała wartość filtracji zaczynu cementowego. W celu określenia wpływu danej domieszki antyfiltracyjnej na pozostałe parametry zaczynu wykonane zostały badania w temperaturze 25°C i przy ciśnieniu 3 MPa. Ze względu na uzyskanie niespodziewanych wyników badań (w niektórych przypadkach otrzymano niemal sześciokrotny wzrost wartości filtracji po zastosowaniu domieszki antyfiltracyjnej) postanowiono upowszechnić efekty przeprowadzonych prac. Artykuł zawiera wyniki badań nad nowymi domieszkami antyfiltracyjnymi.

EN

This paper discusses the necessity of conducting specialized laboratory tests for new means/agents designed for cement slurries. During the execution of the research, new types of additives were used, in order to minimize the fluid loss of cement slurry. The main purpose of the research presented in this paper, was to design a cement slurry with low fluid loss value. For this purpose three types of fluid loss agents were used. To compare the impact of the fluid loss agent, a sample of base cement slurry (without additives regulating fluid loss of cement slurry) was prepared. The basic technological parameters were determined for all cement slurries, nonetheless, most significant was the fluid loss value of the cement slurry. In order to determine the effect of the fluid loss agent on other parameters, tests were conducted at a temperature of 25°C and at a pressure of 3 MPa. Due to the unexpected test results (in some cases almost a 6-fold increase in the fluid loss was obtained, after the application of the fluid loss agent) that were achieved it was decided to publish the results of the research. This paper presents the results of the research on innovative fluid loss agents.

16

The influence of anti-sedimentation agents on the technological parameters of cement slurry

Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 4

945--957

EN

Recently, the intensifying development of shale drilling has contributed to the more numerous realization of directional and horizontal boreholes. Moreover, such boreholes are more advantageous as they provide about 4 times higher production than in their vertical counterparts, give access to poorly drained areas, or production of already developed reservoir, where only a new borehole has to be introduced to the network. It should be stressed that the sealing of the casing columns is a challenge because of the restrictions set before drilling fluids used for sealing horizontal boreholes. Slurries play a special role while sealing horizontal boreholes and therefore their technological parameters and density should be adjusted to the geological-reservoir conditions. At the stage of designing slurries for sealing horizontal boreholes, the most important parameters are: sedimentation stability, zero water settling water settling and low filtration. Meeting these requirements was possible by selecting proper admixtures and additives, which in turn, is a guarantee of the uniform and homogeneous structure of fresh and hardened cement slurry. Thus formed cement sheath of bounded slurry should be impervious to gas and have good mechanical properties over the length of the sealing without any trends of anisotropy of the medium in particular points. Modification and designing specialist recipes for definite technological conditions lie, among others, in choosing proper slurry additives and admixtures. However, obtaining appropriate parameters for given conditions may be connected with a change of other parameters deciding about the efficiency of the sealing of a given horizon. Therefore while working out a new recipe for a slurry, the designer should account for the analytical results and influence of the applied agents on all of the parameters of slurry. This is the subject matter of the paper.

17

Influence of bentonite addition on parameters of fresh and hardened cement slurry

Kremieniewski M., Stryczek S., Wiśniowski R., Rzepka M., Gonet A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 2

335--348

EN

The recipe of cement slurry contains a number of additives and admixtures used for obtaining appropriate technological parameters. Some of these agents have a loose form and their density is higher or lower than that of working water, which may result in sedimentation of solid phase. For the sake of eliminating this effect, the viscosity of the working fluid should be increased to keep the fine solids over the entire volume of the slurry. This can be done with the use of appropriate high-molecular polymers. However, bearing in mind the cost of the polymers, bentonite is most frequently applied. Bentonite (montmorillonite) has a packet build and the resulting higher water-demand causes an increase of viscosity of working fluid. It is most frequently used to improve the sedimentation stability, though the presence of this additive is not neutral for the technological parameters of the slurry. During research works aimed at analyzing the influence of montmorillonite on the parameters of fresh and hardened cement slurry predefined quantities of bentonite were used in proportion to the working water. Reference recipes of slurries were worked out to trace the changes. The following properties of the slurry were defined: rheological parameters, filtration, thickening time, water settling, sedimentation stability. For hardened cement samples the bentonite addition was analyzed in view of its influence on the mechanical properties (compressive strength), physicochemical parameters (adhesiveness to steel pipes and adhesiveness to rock formation). Additionally, hardened cement slurry underwent analyses describing the microstructure of the sample porosity and permeability tests). For the sake of determining the influence of mineral additives on parameters of slurry and the hardened slurry there were performer tests for recipes of slurries to be used in wellbore conditions at temperature from 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

18

Zaczyny cementowe o kontrolowanym czasie żelowania zapobiegające migracji gazu

Rzepka M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

309--313

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wykonanych w celu opracowana innowacyjnych receptur zaczynów cementowych. Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe cechują się czasem żelowania dobranym odpowiednio do warunków geologiczno-technicznych panujących w otworze oraz posiadają bardzo dobre parametry technologiczne. Czasy przejścia (Transition Time) opracowanych zaczynów nie przekraczają jednej godziny, co według badań i doświadczeń wykonywanych w ośrodkach naukowych na świecie zabezpiecza przez wtargnięciem gazu do wiążącego płaszcza cementowego.

EN

The paper presents the results of laboratory tests performed to develop innovative cement slurries. Developed at the Oil and Gas Institute cement slurries are characterized by gel strength build-up selected according to the geological and technical conditions in the borehole and have a very good technological parameters. The Transition Time of developed slurries do not exceed one hour, which according to studies and experiments conducted at scientific centers in the world, prevents the intrusion of gas to setting cement sheath.

19

Przyczyny i skutki przepływu gazu w zacementowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody zapobiegania temu zjawisku

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 9

722--728

PL

W artykule zaprezentowano zagadnienia dotyczące migracji gazu. Omówione zostały poszczególne etapy występowania tego niepożądanego zjawiska. Przedstawiono przyczyny powstawania migracji gazu, skutki jego przepływu w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody mające na celu zapobieganie temu zjawisku.

EN

The article presents the issues related to gas migration. Various stages of the occurrence of this undesirable phenomena were discussed. Causes of gas migration, the effects of the gas flow in annular space and methods to prevent this phenomenon were presented.

20

Nanocząsteczki – nowa droga w kształtowaniu parametrów świeżych i stwardniałych zaczynów cementowych

Dębińska E., Rzepka M., Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 12

1084--1091

PL

Zwiększające się wymagania odnośnie właściwości zaczynu i kamienia cementowego sprawiają, iż konieczne jest poszukiwanie niekonwencjonalnych rozwiązań i materiałów, które zapewnią uzyskanie jak najlepszych efektów. Przy stosowaniu odpowiednich ilości nanocząsteczek możliwe jest zaprojektowanie zaczynu cementowego o dobrych parametrach reologicznych, dużej wytrzymałości, a równocześnie charakteryzującego się niską filtracją. W wyniku przeprowadzonych w INiG – PIB badań nad wpływu nanotlenku krzemu i nanotlenku glinu na właściwości zaczynu cementowego można stwierdzić, że komponenty te powodują wyraźną poprawę parametrów stwardniałego zaczynu cementowego. Na uwagę zasługuje fakt, że kamienie cementowe uzyskane z zaczynów zawierających nanokomponenty charakteryzowały się wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie, co jest spowodowane upakowaniem się w przestrzeniach porowych nanocząsteczek o bardzo małych rozmiarach. Nawet w temperaturze 25°C próbki z nano-SiO2 i nano-Al2O3 osiągały bardzo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, dochodzące w niektórych przypadkach nawet do 30 MPa po 2 dniach i prawie 50 MPa po 28 dniach. W porównaniu z kamieniem cementowym bez dodatku nanocząsteczek jest to przyrost wytrzymałości na ściskanie sięgający kilkudziesięciu procent. Stwardniałe zaczyny cementowe z dodatkiem nanocząsteczek wykazywały również znacznie bardziej zwartą mikrostrukturę w porównaniu z tzw. „czystym” zaczynem bazowym. Próbki z nanocząsteczkami posiadały także bardzo niską (około 1,5÷2%) zawartość porów kapilarnych, mogących tworzyć kanaliki dla przepływu mediów złożowych przez płaszcz cementowy w otworze wiertniczym. Pory o najmniejszych rozmiarach (poniżej 100 nm) stanowią zdecydowaną większość (95÷98%) z ogólnej ilości porów występujących w matrycy cementowej. Świadczy to o bardzo niskiej przepuszczalności dla medium złożowego w przypadku zastosowania próbek z dodatkami nanokomponentów. Zaprezentowane w niniejszym artykule zaczyny cementowe z nanocząsteczkami krzemu i glinu mogą być podstawą do opracowania szerokiej gamy innowacyjnych receptur zaczynów uszczelniających o podwyższonych wytrzymałościach mechanicznych i bardzo wysokiej szczelności matrycy cementowej.

EN

Increasing requirements on the properties of slurry and set cement slurry enforce seeking unconventional solutions and materials that will ensure obtaining the best results. By using appropriate amounts of nanoparticles, it will be possible to design a cement slurry with good rheological parameters, high compressive strength, and at the same time low filtration. The results of research carried out in The Oil and Gas Institute – National Research Institute, concerning the influence of nanosilica and nano alumia oxide (nano-Al2O3) on the properties of cement slurry, confirmed that the addition of nanoparticles significantly improves the parameters of set cements. Noteworthy is the fact that the cement stones prepared from cement slurries with nanoparticles were characterized by high values of compressive strength, which was caused by packing of the small size nanoparticles in the pore spaces. Even at temperatures of 25oC cement samples with nano-SiO2 and nano-Al2O3 achieved high compressive strength, as high as 30 MPa after 2 days and almost 50 MPa after 28 days. Compared to the samples base without the addition of nanoparticles, an increase of compressive strength of tens of percent up could be observed. Equate to base cement slurry, set cements with nanoparicles addition were characterized by more compact microstructure. Pore distribution of cement stone samples with nanoparticles were characterized by a small number of capillary pores (in the range 1.5÷2%), which could cause channels for the flow of reservoir fluids through the cement sheath in the borehole. Pores of the smallest sizes (below 100 nm), made up a vast majority (95÷98%) of the total pores in the cement matrix, which prove their low permeability for reservoir fluids. Presented in this article, cement slurries with the addition of nanosilica and nano alumia oxide can be the basis for the development of a wide range of innovative recipes sealing slurries with higher mechanical strength and very high tightness of the cement matrix.