Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research and development of combined universal cement mortar admixture

Suleymanov Eldar, Ibrahimov Rafiq, Novruzova Sudaba, Bahshaliyeva Shirin

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 2

106--109

EN

Due to the wide variety of drilling and cementing conditions, different grades of cements for different conditions need to be produced by factories. Nowadays, with the development of test methods and techniques, additional materials and substances, the trend has been to focus on some basic cement (base), which, with various additional substances or materials, can be modified according to the conditions of use. According to the technology adopted in Schlumberger, two portions of cement slurry are mainly used for the entire length of the annulus “lead” and “tail” i.e. literally the “leader” (the first portion) and the “tail’ (the second, last portion). Of course, the treatment of these portions with chemical reagents is different, and the first portion is several times larger in volume than the second portion. It is known that as a result of unsuccessful cementing, a gas-water-oil show may appear, leading to the removal of casing strings, fire, etc. As a result, this leads to the abandonment of the well. There is a time difference between the mixing of the first and subsequent portions of dry cement, especially the last ones, since while the subsequent portions of dry cement are just being mixed, the freshest ones have not yet been mixed at all, but the first portions are already finished; this portion of cement slurry in the well gradually begins to thicken under the influence of temperature and pressure. An effective reagent is needed. The optimal composition of the combined reagent should be considered as follows: CMC – 0.2%; FLS – 0.4%; Na2CO3 – 0.05%.

PL

Ze względu na dużą różnorodność warunków wiercenia i cementowania, wcześniej w zakładach produkcyjnych starano się wytwarzać różne gatunki cementów, dostosowane do różnych warunków wiercenia. Obecnie, wraz z rozwojem metod i technik badawczych, jak również dodatkowych materiałów i substancji, trendem jest skoncentrowanie się na pewnym podstawowym cemencie (bazie), który za pomocą różnych dodatkowych substancji lub materiałów można modyfikować w zależności od warunków użytkowania. Zgodnie z technologią przyjętą w firmie Schlumberger stosuje się głównie dwie porcje zaczynu cementowego na całej długości przestrzeni pierścieniowej „prowadzącą” i „kończącą”, czyli dosłownie „lead” – pierwsza porcja i „tail” – druga, ostatnia porcja. Oczywiście obróbka tych porcji odczynnikami chemicznymi jest inna, a pierwsza porcja ma kilkakrotnie większą objętość niż druga. Wiadomo, że w wyniku nieudanego cementowania może dojść do wycieku gazowo-wodno-ropnego, prowadzącego do usunięcia kolumny rur okładzinowych, pożaru itp., co w efekcie prowadzi do likwidacji odwiertu. Istnieje różnica czasu między mieszaniem pierwszej i kolejnych porcji suchego cementu, zwłaszcza tych ostatnich, podczas gdy kolejne porcje suchego cementu są mieszane, ostatnie nie są jeszcze w ogóle wymieszane, a pierwsze porcje są już przygotowane; zaczyn znajdujący się w otworze zaczyna stopniowo gęstnieć pod wpływem temperatury i ciśnienia. Potrzebny jest więc skuteczny odczynnik. Optymalny skład połączonego odczynnika należy rozważyć w następujący sposób: CMC – 0,2%; FLS – 0,4%; Na2CO3 – 0,05%.

2

Perforation of oil and gas wells by a high-velocity jet of polymer solution

Pogrebnyak Volodymyr G., Chudyk Igor I., Pogrebnyak Andriy V., Perkun Iryna V.

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

3--12

EN

The work is devoted to the development of a technological process for perforating oil and gas well casing strings by a highvelocity jet of a polymer solution. The proposed method of well perforation refers to methods for the secondary opening of productive deposits in the well by hydrojet perforation of the casing strings, annulus cement ring (stone) and rock. The new knowledge about the dynamics of polymer solutions under the conditions of flow through the jet-forming nozzles of a hydroperforator, which create a high-velocity jet, became the main scientific basis for this method of hydroperforation of oil and gas well casings. The study of the reaction of polymer solutions to the hydrodynamic effect with stretching led to the formulation of a structural concept, the “common denominator” of which is a strong deformation effect of the hydrodynamic field on macromolecular coils, which in terms of nonequilibrium thermodynamics generates a kind of rubber-like high elasticity. The peculiarities of the hydrodynamic behaviour of aqueous solutions of polyethylene oxide (PEO) during flow under the conditions of various nozzle jets were modelled, and the regularities of the influence of the resulting dynamic structures on the efficiency of hydrojet water–polymer perforation were established. The mechanism of hydrojet water–polymer perforation of casing columns in oil and gas wells was clarified. The mechanism of the large destructive capacity of a high-velocity polymer solution jet is not due to the reduction of turbulent friction by small polymer additives (the Toms effect), but consists in the destructive action of the dynamic pressure of the water–polymer jet “reinforced” by highly developed macromolecular coils and the dynamic structures formed under the action of extended flow in the inlet section of the hydroperforator nozzles. The method of perforating oil and gas well casings comprises the exact determination of the perforation zone in lowering on production tubing a hydroperforator with 2–4 jet flow-forming nozzles for directing hydrojet to the zone of perforation, sealing the inside cavity of tubing pipes and the jet operators, actuating a ball valve at the bottom of the jet operators, sealing the annulus with a self-sealing gland and supplying the working cutting fluid to the tubing – which differs in that the aqueous solution of PEO used as a working cutting fluid has a molecular weight of 6 · 106 and a concentration 0.003–0.007% by weight and a working pressure of 100–300 MPa. The PEO additives are very environmentally friendly because this polymer is not harmful to humans or the environment. Experimental and industrial testing of this method of well perforation, which was carried out during the secondary opening of a reservoir at a well in the Carpathian oil- and gas-bearing region, confirmed the practical and economic feasibility of its use.

PL

Praca poświęcona jest opracowaniu procesu technologicznego perforacji kolumn rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych za pomocą strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości. Zaproponowana metoda perforacji odwiertów odnosi się do metod wtórnego udostępniania złóż produkcyjnych za pomocą hydroperforacji kolumny rur okładzinowych, płaszcza cementowego (kamień) i skały. Uzyskana nowa wiedza na temat dynamiki roztworów polimerów w warunkach przepływu przez dysze strumieniowe hydroperforatora, które tworzą strumień o dużej prędkości, stała się główną podstawą naukową dla tej metody hydroperforacji rur okładzinowych w odwiertach ropnych i gazowych. Badanie reakcji roztworów polimerów na efekt hydrodynamiczny z naprężeniem pozwoliło na sformułowanie koncepcji strukturalnej, której podstawą jest silny wpływ odkształcenia pola hydrodynamicznego na kulki wielkocząsteczkowe, co w warunkach termodynamicznej nierównowagi generuje swego rodzaju „podobną do gumy” wysoką elastyczność. Zbadano osobliwości hydrodynamicznego zachowania się wodnych roztworów tlenku polietylenu (PEO) w modelowych warunkach podczas przepływu przez różne dysze tworzące strumień oraz ustalono prawidłowości dotyczące wpływu utworzonych struktur dynamicznych na efektywność hydroperforacji strumieniem woda–polimer. Wyjaśniono mechanizm hydroperforacji kolumn rur okładzinowych strumieniem wodno-polimerowym w odwiertach ropnych i gazowych. Mechanizm dużej zdolności niszczącej strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości nie wynika ze zmniejszenia oporów w warunkach przepływu turbulentnego przez małe dodatki polimeru (efekt Tomsa), ale polega na niszczącym działaniu ciśnienia dynamicznego strumienia woda–polimer „wzmocnionego” przez silnie rozwinięte wiązki makromolekularne i struktury dynamiczne powstające w wyniku działania wydłużonego przepływu w sekcji wlotowej dysz hydroperforatora. Metoda perforacji rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych polega na dokładnym określeniu strefy perforacji, opuszczaniu na rurach wydobywczych aparatu perforacyjnego z 2–4 dyszami formującymi strumień w celu skierowania przepływu w strefę perforacji i uszczelnieniu wnętrza rur wydobywczych. Następnie operatorzy perforatora uruchamiają zawór kulowy umieszczony w jego dolnej części, następuje uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej samouszczelniającą dławnicą i doprowadzenie cieczy roboczej do rur. Jako płyn roboczy używany jest wodny roztwór tlenku polietylenu o masie cząsteczkowej 6 · 106 i stężeniu 0,003–0,007% wag. i pod ciśnieniem roboczym 100–300 MPa. Dodatki PEO są bardzo przyjazne dla środowiska, ponieważ polimer ten nie jest szkodliwy dla ludzi ani środowiska. Doświadczalne i przemysłowe testy tej metody perforacji odwiertów, które przeprowadzono podczas wtórnego udostępnienia złoża ropno-gazowego w jednym z odwiertów rejonu karpackiego, potwierdziły zasadność jej wykorzystania pod względem praktycznym i ekonomicznym.

3

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

Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 9

676--683

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.

4

Determining of stress-strain state of the casing string according to the directional survey data during the wellbore construction

Paliychyk I. I.

Journal of New Technologies in Environmental Science

|

2018

|

Vol. 2, nr 4

156--167

EN

The casing string in the curvilinear borehole is represented as a long elastic rod, for which a non-uniform system of differential equations is constructed and integrated taking into account its own weight and friction. Formulas for the distribution of axial forces and bending moments in the body of the column, as well as the reactions of the walls leading the column to the actual well profile are obtained. To calculate these force factors, a method for numerical integration of inclinometric measurements data and software for numerical analysis of a real well are developed. This technique allows to detect the areas of local increase of the curvature and difficult passage of the curvilinear well and calculate the parameters of the stress-strain state of the casing column in it.