W artykule przedstawiono rozszerzoną metodykę doboru modelu reologicznego zaczynów cementowych stosowanych w technologiach wiertniczych, bazującą na autorskiej procedurze Rheosolution. Standardowe modele reologiczne zalecane przez normy API (Binghama, Ostwalda de Waele oraz Herschela-Bulkleya) często okazują się niewystarczające do precyzyjnego odwzorowania zachowania współczesnych, chemicznie modyfikowanych zaczynów cementowych. W odpowiedzi na te ograniczenia zaproponowano wdrożenie zaawansowanego, nieliniowego modelu vom Berga, zawierającego funkcję odwrotnego sinusa hiperbolicznego (sinh⁻¹) dotychczas stosowanego głównie w przemyśle budowlanym. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie skuteczności tego modelu w opisie zależności naprężeń stycznych w funkcji szybkości ścinania oraz porównanie wyników z klasycznym podejściem wg norm API. Przeprowadzono szczegółowe badania laboratoryjne pięciu modyfikowanych chemicznie zaczynów cementowych opartych na cemencie klasy G, różniących się współczynnikiem wodno-cementowym (w/c w zakresie od 0,40 do 0,60). Do badań zastosowano standardowy lepkościomierz rotacyjny typu Fann, a analiza danych oparta została o numeryczne metody regresji najmniejszych kwadratów oraz statystyczne kryteria jakości dopasowania (współczynnik korelacji liniowej Pearsona, test Fishera-Snedecora, suma kwadratów odchyleń). Uzyskane rezultaty jednoznacznie wykazały, że model vom Berga zapewnia najwyższą zgodność z danymi eksperymentalnymi (średni współczynnik korelacji Pearsona ~ 0,999), znacząco przewyższając dokładność tradycyjnie stosowanych modeli zalecanych przez API. Implementacja nowej metodyki w autorskim oprogramowaniu Rheosolution pozwala na dokładniejsze projektowanie i realizację zabiegów cementowania, zmniejszając ryzyko awarii technicznych oraz optymalizując koszty operacyjne. Zaprezentowane wyniki stanowią mocne uzasadnienie dla uwzględnienia modelu Vom Berga w przyszłych normatywnych rekomendacjach branżowych oraz sugerują konieczność dalszych badań w warunkach uwzględniających wpływ temperatury i ciśnienia.
EN
This article presents an extended methodology for selecting rheological models of cement slurries used in drilling technologies, based on the proprietary Rheosolution procedure. Standard rheological models recommended by API standards (Bingham, Ostwald de Waele, and Herschel-Bulkley) often prove insufficient for accurately describing the behavior of modern, chemically modified cement slurries. To address these limitations, the implementation of the advanced nonlinear vom Berg model, incorporating an inverse hyperbolic sine function (sinh‘l), is proposed. The purpose of the research was to evaluate the effectiveness of this model in describing the relationship between shear stress and shear rate and to compare these results with the classical API-standard approaches. Detailed 1a- boratory studies were conducted on five chemically modified cement slurries based on Class G cement, differing in their water-to-cement ratio (w/c ranging from 0.40 to 0.60). A standard Fann rotary viscometer was used for the experiments, and the data analysis employed numerical methods of least-squares regression and statistical criteria for fit quality assessment (Pearson linear correlation coefficient, Fisher-Snedecor test, sum of squared deviations). The obtained results clearly demonstrated that the vom Berg model provides the best conformity with experi- mental data (mean Pearson correlation coefficient exceeding 0.999), significantly outperforming the traditionally used API-recommended models. The implementation of this new methodology within the Rheosolution software enables more precise design and execution of cementing operations, thus reducing technical failure risks and optimizing operational costs. The presented results strongly justify incorporating the vom Berg model into future normative industry recommendations and suggest the necessity for further research considering temperature and pressure effects.
This article examines the potential applications of the Vom Berg rheological model in the technology of polymer-modified drilling muds. In recent years, intensive research has been conducted at the Faculty of Drilling, Oil, and Gas to optimize procedures for selecting rheological models for technological fluids used in drilling operations. One of the key outcomes of this research is the proprietary RheoSolution methodology, applied in this study to assess the adaptability of the Vom Berg rheological model. Originally developed for analyzing the rheology of cement slurries in civil engineering, this model has been utilized here to describe the relationship between shear stress and shear rate in polymer-modified drilling muds. As part of the research, laboratory experiments were conducted at the Drilling Fluids Laboratory of the Faculty of Drilling, Oil, and Gas, focusing on drilling muds modified with xanthan biopolymer. The obtained results served as the basis for a comparative analysis of the classical API methodology and the proposed RheoSolution approach in determining the rheological parameters of the tested fluids. Special attention was given to the applicability of the Vom Berg model as a tool for a more precise characterization of drilling mud behavior under dynamic conditions. This article is part of a broader series of publications aimed at demonstrating the utility and potential advantages of the RheoSolution methodology in studies on the rheological properties of technological drilling muds.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.