Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dobór materiałów wiążących w celu poprawy wytrzymałości kamieni cementowych z zaczynów emulsyjnych

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 3

154--161

PL

Technologia uszczelniania przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumną rur okładzinowych a ścianą otworu wiertniczego oparta jest głównie na zaczynach cementowych lub cementowo-lateksowych na bazie wody słodkiej lub wody zasolonej. Takie zaczyny uszczelniające sprawdzają się podczas zabiegów cementacyjnych w otworach odwiercanych płuczką wodnodyspersyjną. Jednak coraz częściej otwory wiertnicze wykonywane są przy użyciu płuczki inwersyjnej (olejowodyspersyjnej), np. Kutno, Tyczyn, Kramarzówka. Płuczki te mogą być stosowane do wiercenia otworów w prawie każdych warunkach geologicznych. Użycie tego typu płuczki niesie wiele pozytywnych aspektów, jednak zdarzają się też negatywne. Jedną z niedogodności jest pozostawianie na ścianach otworu wiertniczego trudnego do usunięcia osadu, co w konsekwencji może mieć wpływ na nieskuteczne uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Obecność tego rodzaju płuczki wiertniczej i jej osadów w otworze podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymaga zastosowania specjalnie opracowanych zaczynów cementowych z dodatkiem oleju. Pierwsze próby sporządzenia zaczynów cementowych przygotowanych na bazie płynu woda w oleju wykazały, że nie jest to łatwe do osiągnięcia, ale jednak możliwe. Otrzymano zaczyny cementowe o dobrych parametrach reologicznych, natomiast parametry mechaniczne kamieni cementowych były niskie. Celem badań laboratoryjnych było więc opracowanie zaczynów cementowych sporządzonych na bazie różnych spoiw wiążących do uszczelniania kolumn rur okładzinowych po zastosowaniu płuczki inwersyjnej, z których można by uzyskać kamienie cementowe o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych. Obecność oleju w składzie zaczynu cementowego może wpłynąć na jego większą kompatybilność z pozostawionymi na ścianach otworu osadami, a co za tym idzie – także na skuteczniejsze uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej. Jako cieczy zarobowej użyto wody wodociągowej, do której dodawano kolejno: środek powierzchniowo czynny (SPC) oraz cement, mieszaninę cementów lub cementu z innym spoiwem. Po ujednorodnieniu mieszaniny dodawano do niej olej wymieszany z emulgatorem. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne: gęstości, parametrów reologicznych, filtracji, czasu wiązania, elektrycznej stabilności emulsyjnej. Z wybranych zaczynów sporządzono próbki kamieni cementowych. Próbki te utwardzano i przetrzymywano w dwóch różnych temperaturach: 25°C oraz 120°C. Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, przyczepności do rur stalowych, porowatości, przepuszczalności dla gazu. Badania wykazały, że zastosowanie cementów glinowo-wapniowych lub ich mieszanin z innym spoiwem wpłynęło pozytywnie na parametry technologiczne zaczynów i kamieni cementowych. Użycie tego rodzaju cementów i spoiw doprowadziło do obniżenia filtracji oraz wzrostu elektrycznej stabilności emulsyjnej zaczynów cementowych w porównaniu do powszechnie stosowanych cementów portlandzkich. Ujednorodnienie mieszaniny oraz wspólne łączenie się poszczególnych dodatków nie stwarzało większych trudności. Również otrzymane kamienie cementowe odznaczały się dobrymi parametrami mechanicznymi (Maghrabi et al., 2011; Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

EN

Sealing technology during the sealing of the annular space between the casing column and the borehole wall mainly used cement slurries or latex cement slurries based on freshwater or brackish water. Such cement slurries work well during cementation operations in holes drilled with water-based drilling mud. In the oil industry, more and more often boreholes are drilled using inversion mud (oil-based mud), e.g. Kutno, Tyczyn, Kramarzówka. These muds can be used to drill holes in almost any geological conditions. The use of this type of mud has many advantages and benefits, however, there are also negative aspects. One of the disadvantages is the difficulty of removing mud cake on the walls of the borehole, which may affect the ineffective sealing of the casing column. The presence of this type of drilling mud and its filter cakes in the hole, when sealing the column of casing pipes, requires the use of specially developed cement slurries with the addition of oil. First attempts to prepare cement slurries based on liquid water-in-oil showed that this is not easy to achieve but not impossible. Cement slurries with good technological parameters were obtained, however, the mechanical parameters of cement stones were low. The aim of the presented research was to develop cement slurries based on various binders, used to seal the casing columns after the use of an invert emulsion drilling mud, from which we will obtain stones with increased strength parameters. The presence of oil in the composition of the cement slurry may affect its greater compatibility with mud cake on the walls of the borehole and more effective sealing of the annular space. The freshwater played the role of the slurry. The dispersant, surfactant, cement, a mixture of types of cement or cement with another binder were then added. The oil mixed with the emulsifier was added after homogenizing the mixture. Once all the components were combined, the cement slurry was mixed for 30 minutes and their technological parameters such as density, rheological parameters, filtration, setting time and electrical stability were examined. Cement stone test samples were prepared from selected cement slurries. These samples were cured and hydrated at two different temperatures: 25°C and 120°C. The compressive strength and adhesion to steel pipes tests, porosity and gas permeability were performed for the obtained cement stones. The tests showed that the use of calcium-aluminum types of cement or their mixtures with other binders had a positive effect on the technological parameters of the slurries and cement stones. The use of this type of cement and binders resulted in a decrease of filtration and an increase in the electrical emulsion stability of cement slurries compared to the Portland types of cement. The homogeneity of the mixture and the combination of additives did not pose major difficulties. The obtained cement stones had good mechanical parameters (Maghrabi et al., 2011; Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan and Krishnamoorti, 2013).

2

Badania laboratoryjne nad opracowaniem emulsyjnych zaczynów cementowych typu woda w oleju

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 4

214--221

PL

Dotychczas w Polsce żadne laboratorium nie prowadziło szczegółowych badań nad opracowaniem zaczynów cementowych sporządzonych na bazie płynu olej w wodzie, jak i woda w oleju. W przemyśle naftowym coraz częściej otwory wiertnicze wykonywane są przy użyciu płuczki inwersyjnej. Zastosowanie tego typu płuczki ma wiele pozytywnych aspektów, jednak zdarzają się też te negatywne. Jedną z niedogodności jest pozostawianie na ścianach otworu wiertniczego trudnego do usunięcia osadu, co w konsekwencji może wpływać na nieskuteczne uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Celem badań laboratoryjnych było więc opracowanie zaczynów cementowych sporządzonych na bazie różnych spoiw wiążących do uszczelniania kolumn rur okładzinowych po zastosowaniu płuczki inwersyjnej. Obecność oleju w składzie zaczynu cementowego może wpłynąć na jego większą kompatybilność z pozostawionymi na ścianach otworu osadami, a co za tym idzie – na skuteczniejsze uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej. Jako cieczy zarobowej użyto wody wodociągowej, do której dodawano kolejno upłynniacz, środek powierzchniowo czynny (SPC) oraz cement. Po ujednorodnieniu mieszaniny dodawano do niej olej wymieszany z emulgatorem. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne, takie jak: gęstość; parametry reologiczne; filtracja; czas wiązania; elektryczna stabilność emulsyjna. Z wybranych zaczynów sporządzono próbki kamieni cementowych. Próbki te utwardzano i przetrzymywano w dwóch różnych temperaturach: 25°C oraz 120°C. Otrzymane kamienie poddano badaniu: wytrzymałości kamienia cementowego na ściskanie; przyczepności kamienia cementowego do rur stalowych. Przeprowadzone badania wykazały, że pod względem parametrów reologicznych zaczynów cementowych lepszy okazał się cement glinowo-wapniowy od cementów portlandzkich. Zastosowanie tego cementu wpłynęło na obniżenie filtracji oraz znaczny wzrost elektrycznej stabilności emulsyjnej zaczynów cementowych. Ujednorodnienie mieszaniny oraz wspólne łączenie się poszczególnych dodatków nie stwarzało większych trudności. Jedynym mankamentem były niskie wartości otrzymanych parametrów kamieni cementowych, dlatego też istotne jest prowadzenie dalszych badań nad doborem odpowiednich receptur (Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

EN

So far, no laboratory in Poland, has conducted detailed research on the development of oil-in-water and water-in-oil cement slurries. In the oil industry, more and more boreholes are often drilled using an inversion mud. The use of this type of mud has many advantages and benefits, however, there are also negative aspects. One of the disadvantages is the difficulty to remove mud cake from the walls of the borehole, which may affect the sealing of the casing column. The aim of the research being presented, was to develop cement slurries, prepared based on various binders, used to seal the casing columns after the use of an invert emulsion drilling mud. The presence of oil in the composition of the cement slurry may affect its greater compatibility with the mud cake on the walls of the borehole and more effective sealing of the annular space. Sweet water played the role of the slurry. The dispersant, surfactant and cement were then added. After homogenizing the mixture, the oil mixed with the emulsifier was added. After combining all the components, the cement slurry was mixed for 30 minutes and the technological parameters such as density, rheological parameters, filtration, setting time and electrical stability were examined. Cement stone test samples were prepared from selected cement slurries. These samples were cured and hydrated at two different temperatures: 25°C and 120°C. The compressive strength and adhesion to steel pipes tests were performed for obtained cement stones. The conducted tests showed that better rheological parameters were obtained for aluminium-calcium cement in comparison to Portland. The use of this cement reduced the filtration and resulted in a significant increase in the electric emulsion stability of cement slurries. The homogeneity of the mixture and the combination of additives did not pose major difficulties. Parameters of the obtained cement stones were low, therefore it is important to conduct further research on the selection of appropriate recipes (Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

3

Nowe rodzaje cieczy przemywających osady z płuczki inwersyjnej przed zabiegiem cementowania otworów wiertniczych

Błaż S.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 5

302--311

PL

Cementowanie rur okładzinowych do ścian otworu jest niezwykle ważnym etapem w procesie wiercenia, uzależnionym przede wszystkim od właściwego oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej z płuczki wiertniczej i powstałych w trakcie wiercenia osadów filtracyjnych. Jednym z głównych wymogów stawianych przed zabiegiem cementowania jest uzyskanie maksymalnie szczelnego wypełnienia przestrzeni pierścieniowej i trwałego połączenia między rurami a ścianą otworu. Odpowiednie przygotowanie otworu do zabiegu cementowania zakłada wytłoczenie płuczki i usunięcie ze ścian otworu powstałych osadów filtracyjnych i zanieczyszczeń. Proces oczyszczania otworu nabiera szczególnej wagi podczas zastosowania do wiercenia płuczki olejowodyspersyjnej. Płuczki olejowodyspersyjne to jedne z najmniej kompatybilnych cieczy wiertniczych z zaczynem cementowym. Nieprawidłowe wytłoczenie płuczki i pozostawienie nieusuniętej warstwy olejowej na ścianach otworu może być przyczyną zanieczyszczenia zaczynu cementowego płuczką, nieprawidłowego wypełnienia przestrzeni pierścieniowej przez zaczyn, zmniejszenia przyczepności związanego zaczynu cementowego do ściany otworu i rur okładzinowych, zmniejszonej integralności strukturalnej i słabej izolacji międzystrefowej. W artykule przedstawiono badania laboratoryjne nad opracowaniem składu cieczy przemywającej skutecznie rozpuszczającej i usuwającej zanieczyszczenia olejowe powstałe podczas wiercenia otworu po płuczce inwersyjnej przed zabiegiem cementowania kolumn rur okładzinowych. Opracowana ciecz przemywająca powinna charakteryzować się wysoką skutecznością oczyszczania osadów z płuczki olejowodyspersyjnej, być kompatybilna z płuczką wiertniczą i zaczynem cementowym oraz zapobiegać tworzeniu się emulsji wodno-olejowych. Zastosowanie nowo opracowanej cieczy przemywającej przed zabiegiem cementowania powinno także wpłynąć na zwiększenie przyczepności zaczynu cementowego do ścian otworu i lepsze wypełnienie przestrzeni pierścieniowej.

EN

Casing cementing is an extremely important step in the drilling process, which is primarily dependent on the proper cleaning of the annular space, which involves the removal of drilling mud and filter cake. The main goals of cementing is to get the maximum/tightest filling of the annular space and a permanent connection between casing and wall. Proper preparation of the hole before the cementing operation involves removing of drilling mud from the hole and cleaning filter cake from the wall. Cleaning the borehole becomes particularly important when oil-based mud was used during drilling. This is due to the fact that the oil-based drilling muds are not very compatible with cement slurries. Incomplete removal of mud and leaving a layer of oil on the wall of the hole, can cause problems such as cement slurry pollution, improper filling of annular space, reduced adhesion between cement and wall, and reduced structural integrity. The article presents studies on the development of preflush fluid composition, which effectively dissolves and removes contaminants generated during drilling with invert emulsion drilling mud. Designed preflush fluid should be characterized by a high efficiency of filter cake, be compatible with drilling mud and cement slurry and prevent the formation of oil-in-water emulsion. The use of newly developed preflush fluid before cementing should also lead to increased adhesion of cement slurry to the wall and allow for better annular space filling.

4

Analiza właściwości technologicznych płuczki inwersyjnej w warunkach HTHP

Błaż S.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 6

403--412

PL

Wiercenie otworów w warunkach występowania wysokich ciśnień i temperatury najczęściej realizowane jest przy zastosowaniu płuczek olejowodyspersyjnych, które – z uwagi na swoje właściwości – kwalifikują je do celów HTHP. Jednym z ważniejszych zagadnień występujących podczas wiercenia głębokich otworów jest dostosowanie właściwości płuczki do panujących warunków otworowych. Płuczka musi charakteryzować się wysoką odpornością temperaturową, zapobiegać uszkodzeniu złoża i innym zagrożeniom związanym z wierceniem otworów w warunkach HTHP. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych odporności opracowanej płuczki inwersyjnej na działanie wysokiego ciśnienia i temperatury. Przeprowadzone badania umożliwiły także ocenę oddziaływania płuczki na skały ilasto-łupkowe oraz określenie jej wpływu na przepuszczalność skał zbiornikowych dla ropy i gazu.

EN

Drilling holes in conditions of high pressure and high temperature (HTHP) is often realized by using invert emulsion drilling muds, due to their properties. One of the major tasks that occur during drilling deep holes is to adjust mud properties to borehole conditions, that can lead to safe and efficient exploitation. The drilling mud must have high temperature resistance, must prevent formation damage and other threats related to drilling under HTHP conditions. The article presents the results of laboratory tests on the developed invert emulsion mud resistant to high pressure and temperature. The studies also enabled the evaluation of drilling mud impact on clay-shale rocks and its effect on the permeability of reservoir rocks.