Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porównanie wyników metod pomiaru skuteczności usuwania osadu płuczkowego

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 1

34--46

PL

Odpowiednie oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania jest jednym z ważniejszych czynników mających wpływ na prawidłowe uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Nieodpowiednie lub niecałkowite usunięcie płuczki lub pozostałości osadu płuczkowego może skutkować powstawaniem niekontrolowanych wypływów gazu (migracji bądź ekshalacji) na kontakcie płaszcza cementowego z formacją skalną oraz z powierzchnią zapuszczonych rur okładzinowych. Związane jest to z brakiem kompatybilności płuczki i tłoczonego po niej zaczynu cementowego, co objawia się tworzeniem na ścianach otworu żelujących kanalików, umożliwiających przepływ gazu. Dodatkowo brak odpowiedniego oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej powodował będzie obniżenie wartości przyczepności płaszcza cementowego do powierzchni styku. Wynikiem powyższego może być brak odpowiedniej stabilizacji kolumny rur poprzez osłabione jej zespolenie w dolnej części ze ścianą otworu, a w górnej części z poprzednią kolumną rur o większej średnicy. W związku z tym w celu poprawy zarówno szczelności odwiertu, jak też jakości stanu zacementowania prowadzi się badania laboratoryjne efektywności oczyszczania przestrzeni pierścieniowej poprzez pomiar skuteczności usuwania osadu płuczkowego. Dotychczas pomiar skuteczności usuwania osadu lub działania cieczy przemywającej prowadzony był przy użyciu wiskozymetru obrotowego. Podczas badania osad płuczkowy wytwarzany jest na powierzchni rotora, a następnie usuwany za pomocą cieczy przemywającej. W ostatnim czasie w INiG – PIB opracowano nową metodę pomiaru skuteczności usuwania osadu płuczkowego przez zastosowanie nowo zaprojektowanego symulatora przepływu cieczy wiertniczych (patent P.423842). Urządzenie pozwala na symulację przepływu cieczy wiertniczej (płuczki, cieczy przemywającej, buforu) w symulowanej przestrzeni pierścieniowej. Możliwy jest dobór parametrów przepływu (wydatku tłoczenia) oraz czasu kontaktu cieczy z badaną powierzchnią. Ze względu na zróżnicowanie zasad pomiaru podczas badań przy użyciu wiskozymetru i symulatora – postanowiono przeprowadzić badania porównawcze w celu określenia stopnia zbieżności omawianych metod. Badania polegały na ocenie skuteczności usuwania tego samego rodzaju osadu przez te same ciecze przemywające, lecz przy użyciu różnych metod pomiaru. Uzyskane wartości skuteczności usuwania osadu poddano analizie korelacyjnej, na podstawie której możliwe było porównanie wyników analizowanych metod pomiaru.

EN

The proper cleaning of the annular space before cementing is one of the most important factors affecting the proper sealing of the casing column. Inadequate or incomplete removal of the mud cake or residues of the mud may result in the formation of uncontrolled gas outflows (migration or exhalation) at the contact of the cement sheath with the rock formation and with the surface of run-down casing. It is related to the lack of compatibility in the contact of the mud and the cement. Additionally, the lack of proper cleaning of the annular space will reduce the adhesion value of the cement sheath to the contact surface. The result of the above may be the lack of adequate stabilization of the column of pipes due to its weakened connection in the lower part with the wall, and in the upper part with the previous column of larger diameter pipes. Therefore, to improve both the tightness of the borehole as well as the quality of the cementation condition, laboratory tests of the efficiency of cleaning the annular space are carried out by measuring the efficiency of washing mud removal. So far, measuring the efficiency of mud removal or the effect of washing utilization have been done using a rotary viscometer. During the test, a mud cake is produced on the rotor surface and then removed with washing liquid. Recently, the Oil and Gas Institute – National Research Institute developed a new method for measuring the efficiency of drilling mud removal by using a newly developed drilling fluid flow simulator (Patent P.423842). The device enables the simulation of the drilling fluid flow (drilling fluid, washing fluid, spacer) in the simulated annular space. It is possible to select the parameters of the flow (delivery rate) and the contact time of the liquid with the tested surface. Due to the different measurement principles during the tests with the viscometer and the simulator, it was decided to conduct a comparison and determine the degree of convergence of the discussed methods. The same rinsing liquids were tested to remove the same type of mud, but using different measurement methods. The obtained values of mud removal efficiency were subjected to the correlation analysis, which made it possible to compare the results of the analyzed measurement methods.

2

Korelacja skuteczności usuwania osadu za pomocą cieczy na osnowie jonowych (anionowych) i niejonowych SPCz

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 3

167--177

PL

Poprawa oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania jest bardzo rozbudowanym zagadnieniem. Związane jest to z faktem, że na odpowiednie usunięcie osadu filtracyjnego wpływa wiele czynników, począwszy od technicznych i technologicznych, poprzez hydraulikę i mechanikę płynów, a skończywszy na chemicznych zmianach zachodzących w układach stosowanych cieczy przemywających. Skuteczne oczyszczenie kolumny rur okładzinowych oraz formacji skalnej wpływa na ograniczenie lub wyeliminowanie migracji bądź ekshalacji gazu na kontakcie płaszcza cementowego z elementami przylegającymi (formacja skalna lub rura okładzinowa). Dodatkowo oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej przyczynia się do dokładnego związania płaszcza cementowego z powierzchniami styku, co pozwala zminimalizować działanie środowiska korozyjnego na kolumnę rur okładzinowych w czasie wieloletniej eksploatacji odwiertu. W celu uzyskania wymaganego usunięcia osadu płuczkowego podczas przygotowywania otworu do cementowania stosuje się ciecze przemywające na bazie różnych środków. Są to zazwyczaj środki powierzchniowo czynne, które pozwalają na zdyspergowanie pozostałości osadu płuczkowego i jednocześnie nawilżenie powierzchni przestrzeni pierścieniowej, co jest korzystne podczas hydratacji wtłaczanego w kolejnym etapie prac zaczynu cementowego. Problematyka doskonalenia usuwania osadu płuczkowego wiąże się z koniecznością opracowywania nowych cieczy przemywających. W tym celu badaniom poddawane są różnego rodzaju środki charakteryzujące się zróżnicowaną budową i mechanizmem działania. W celu uzyskania wymaganych rezultatów działania cieczy przemywającej należy prowadzić szereg prac badawczych, a na podstawie porównań i analizy uzyskanych rezultatów staje się możliwe otrzymanie wymaganego efektu. W niniejszej publikacji przedstawiono badania efektywności usuwania osadu płuczkowego za pomocą cieczy przemywających sporządzonych na osnowie środków o anionowej oraz niejonowej budowie. Następnie przeprowadzono analizę korelacyjną w celu przedstawienia zależności efektywności usuwania osadu od rodzaju stosowanych środków. Przeprowadzona analiza pozwala na wytypowanie grupy środków charakteryzujących się korzystniejszym działaniem oraz określenie wpływu budowy środka powierzchniowo czynnego na skuteczność jego działania. Podczas realizacji prac badawczych wykonane zostały testy dla różnych stężeń środków anionowych oraz środków niejonowych. Badania skuteczności działania cieczy przemywających przeprowadzono w oparciu o pomiar stopnia usunięcia osadu płuczkowego z powierzchni rotora wiskozymetru obrotowego. Podczas prowadzenia badań zastosowano zakres koncentracji środków powierzchniowo czynnych w przedziale od 0,1% do 10%.

EN

Improving the cleaning of the annular space sealing before cementing is a very complex issue. This is due to the fact that the appropriate removal of filtering sludge is influenced by many factors ranging from technical and technological, through hydraulics and fluid mechanics, and ending with chemical changes occurring in the systems of used washing liquids. Effective cleaning of the drill pipes and rock formation reduces or eliminates migration or exhalation of gas on the contact of the cement with adjoining elements (rock formation or casing). In addition, the cleaning of the annular space contributes to the precise bonding of the cement with the contact surfaces, which minimizes the corrosive environment’s impact on the column of casing pipes during long-term exploitation of the well. In order to obtain the required removal of the mud sludge during the preparation of the cementing, washing liquids based on various means are used. These are usually surfactants that allow to disperse the residue of the sludge and simultaneously moisturize the surface of the annular space, which is beneficial during the hydration of the cement slurry pressed in the next stage. The problem of improving the removal of mud sludge involves the need to develop new washing liquids. To this end, various types of measures characterized by diversified structure and mechanism of action are subjected to research. In order to obtain the required results of the action of the washing liquid, a number of research works should be carried out, and based on comparisons and analysis of the results obtained, it becomes possible to obtain the required effect. This publication presents studies on the effectiveness of removing mud sludge with the use of washing liquids prepared on the basis of anionic agents and non-ionic construction. Then a correlation analysis was carried out in order to present the dependence of the efficiency of sludge removal on the type of measures used. The conducted analysis allows to select a group of agents characterized by a more beneficial effect, and to determine the impact of the surfactant structure on its effectiveness. During the research work, tests were carried out for various concentrations of anionic agents and non-ionic agents. The tests of the effectiveness of the washing liquids were carried out based on the measurement of the degree of removal of the sludge from the rotor surface of the viscometer. During the tests, the concentration range of surfactants used was in the range of 0.1% to 10%.

3

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.

4

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.