Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wybranych dodatków lekkich na zmianę parametrów technologicznych zaczynu

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 6

426--434

PL

W celu obniżenia gęstości zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w warunkach obniżonego ciśnienia złożowego czy w strefach skał słabo zwięzłych stosuje się lekkie dodatki, takie jak mikrosfera bądź perlit. Użycie tego rodzaju materiałów pozwala na zredukowanie wartości ciśnienia hydrostatycznego i tym samym zapobiega ucieczce cementu w strefy słabo zwięzłe. Dodatkowo zaczyny o obniżonej gęstości mogą być stosowane w przypadku konieczności tłoczenia cementu w przestrzeni pozarurowej na dużą wysokość. Jednak wykorzystanie dodatków redukujących gęstość zaczynu nie pozostaje bez znaczenia dla parametrów technologicznych zarówno świeżego, jak i stwardniałego zaczynu. W przypadku płynnego zaczynu obecność lekkich frakcji powoduje zmianę parametrów reologicznych zaczynu, wzrost wartości filtracji bądź też odstoju wody. Natomiast analizując parametry stwardniałego zaczynu cementowego, należy się spodziewać obniżenia wartości wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych itp. Z uwagi na konieczność stosowania w recepturach zaczynów lekkich dodatków redukujących gęstość w niniejszej publikacji omówiono to zagadnienie na podstawie przeprowadzonych prac badawczych. W artykule przedstawiono wyniki badań zaczynów zawierających 4 różne dodatki (mikrosferę glinokrzemianową dotychczas stosowaną, mikrosferę glinokrzemianową nowej generacji CSF K, mikrosferę szklaną oraz perlit filtracyjny E100F). Dodatki lekkie stosowano w ilości 15% w stosunku do masy cementu. Przeprowadzono badania dla zaczynu kontrolnego (bez dodatków lekkich). Zaczyn ten zawierał w swoim składzie środki niezbędne do kontrolowania parametrów decydujących o efektywności uszczelniania otworu wiertniczego. Następnie receptura kontrolna była modyfikowana dodatkiem lekkich frakcji. Przeprowadzono badania laboratoryjne parametrów technologicznych zarówno świeżych, jak i stwardniałych zaczynów cementowych. Na podstawie uzyskanych wyników określono wpływ badanych lekkich dodatków na parametry świeżych i stwardniałych zaczynów cementowych.

EN

Light additives such as microsphere or perlite are used to reduce the density of slurries intended for sealing casing columns in conditions of reduced deposit pressure or in the zones of weakly concise rocks. The use of this type of materials allows to reduce the value of hydrostatic pressure and thus prevents the cement slurry from escaping into weakly consolidated zones. In addition, lightweight cement slurries can be used for pressing the cement slurry to a great height. However, the use of additives reducing the density of the cement slurry changes the technological parameters of both fresh and hardened cement slurry. In the case of a liquid cement slurry, the presence of light fractions changes the rheological parameters of the slurry, increases the filtration value or free water. On the other hand, when analyzing the parameters of the hardened cement slurry, a decrease in the compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes and others should be expected. Due to the necessity to use light additives reducing the density in the cement slurry formulas, this publication discusses this issue on the basis of the conducted research. The article presents the results of tests of slurries containing 4 different additives (the previously used aluminosilicate microsphere, the new generation CSF K aluminosilicate microsphere, glass microsphere and E100F filter perlite). Light additives were used in the amount of 15% in relation to the weight of the cement. Tests were carried out for the control cement slurry (without light additives). This slurry contained in its composition the additives necessary to control the parameters determining the effectiveness of sealing the borehole. Then the control recipe was modified with the addition of light fractions. Laboratory tests of technological parameters of both fresh and hardened cement slurries were carried out. On the basis of the obtained results, the influence of the tested light additives on the parameters of fresh and hardened cement slurries was determined.

2

Zmiana parametrów zaczynu cementowego w obecności kopolimeru butadienowo- -styrenowo-amidowego

Kątna Ewa

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 9

593--599

PL

Wodna dyspersja kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z zastosowaniem środków modyfikujących to najczęściej wykorzystywany rodzaj lateksu w branży wiertniczej. Zaczyny cementowe zawierające ten dodatek nazywane są zaczynami lateksowymi. Zawierają one w składzie od kilku do kilkudziesięciu procent lateksu. Dodatek lateksu do zaczynu w ilości nieprzekraczającej 10% zwykle nie wpływa na właściwości mechaniczne związanego zaczynu cementowego, ale zapobiega migracji gazu. Przy zawartości mniejszej od około 5% masy cementu lateks nie ma znaczącego wpływu na plastyczność. Ilość stosowanego w zaczynie lateksu wpływa na parametry technologiczne decydujące o efektywności uszczelnienia. W związku z tym niezbędne jest prowadzenie badań wpływu zmiany parametrów zaczynu wynikającej z zastosowania dodatku kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego. W niniejszym artykule, na podstawie badań laboratoryjnych, przedstawione zostały receptury zmodyfikowanych zaczynów cementowych, które charakteryzują się zwiększoną ilością lateksu. Zawartość tego materiału dochodzi do 20%, natomiast w celu doszczelnienia matrycy płaszcza cementowego zastosowano również mikrocement w ilości 50%. Przeprowadzono analizę właściwości technologicznych sporządzonych zaczynów cementowych w przedziale temperatur od 25°C do 60°C. Głównym celem stosowania w zaczynach cementowych dodatku lateksu i mikrocementu jest minimalizowanie lub wyeliminowanie zjawiska migracji gazu oraz powstrzymanie procesu tworzenia się kanałów gazowych w strukturze wiążącego zaczynu cementowego. Przedstawione w publikacji wyniki badań przyczyniają się do projektowania nowych receptur przeznaczonych do uszczelnia- nia otworów w warunkach podwyższonego ryzyka wystąpienia migracji gazu. Tego rodzaju zaczyny mogą być używane do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych w różnych warunkach geologiczno-złożowych w warunkach temperatury do 60°C i ciśnienia do około 40 MPa.

EN

The aqueous dispersion of butadiene styrene-amide copolymer with the addition of modifying agents is the most commonly used type of latex in the drilling industry. Cement slurries containing this additive are called latex slurries. They contain from a few to several dozen percent of latex. The addition of latex to the slurry in an amount not exceeding 10% usually does not affect the mechanical properties of the bound cement slurry, but prevents gas migration. At less than about 5% by weight of cement, latex has no significant effect on plasticity. The amount of latex used in the slurry affects the technological parameters that determine the effectiveness of the seal. Therefore, it is necessary to conduct research on the effect of changing the parameters of the slurry under the influence of the addition of butadiene styrene-amide copolymer. This article presents, based on laboratory tests, the recipes of modified cement slurries, which are characterized by an increased amount of latex. The amount of this material is up to 20%, while a microcement in the amount of 50% was also used to seal the matrix of the cement sheath. The technological properties of prepared cement slurries were analyzed in the temperature range from 25°C to 60°C. The main objective of the use of latex and microcement in cement slurries is to minimize or eliminate the phenomenon of gas migration and to stop the process of the formation of gas channels in the structure of the binding cement slurry. The research results presented in the publication contribute to the design of new recipes for sealing boreholes in conditions of increased risk of gas migration. This type of slurry can be used to seal casing pipes in boreholes in various geological and deposit conditions under temperature conditions up to 60°C and pressure up to approx. 40 MPa

3

Zaczyny do uszczelniania otworów w warunkach niskich wartości gradientów ciśnienia szczelinowania skał oraz do prac rekonstrukcyjnych

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 2

102--109

PL

Receptury o obniżonej gęstości to zaczyny najczęściej stosowane w warunkach występowania niskich wartości gradientów ciśnienia szczelinowania, w rejonie skał słabozwięzłych, chłonnych, lub podczas prowadzenia prac rekonstrukcyjnych odwiertu. Stosowanie zaczynów lekkich zawierających frakcje o wymiarach większych niż średnica ziaren cementu pozwala wyeliminować ewentualność przesiąkania cieczy uszczelniającej przez strukturę skały o znacznej chłonności. Odpowiednio dobrany zaczyn lekki na skutek niskiej wartości ciśnienia hydrostatycznego nie powoduje rozszczelinowania struktury skał słabozwięzłych. Jednak mimo licznych zalet zaczynu lekkiego pojawiają się również negatywne aspekty, do których w pierwszej kolejności można zaliczyć nadmierne frakcjonowanie. Takie zachowanie zaczynu jest niekorzystne, ponieważ powoduje tworzenie się niejednolitej struktury płaszcza cementowego po związaniu. W związku z powyższym głównym parametrem, któremu należy poświęcić najwięcej uwagi podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego jest właśnie stabilność sedymentacyjna. W celu wyeliminowania nadmiernego frakcjonowania stosuje się środki, które pozwalają utrzymać w całej objętości cieczy zarobowej cząstki o różnej gęstości. Odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy poszczególnych domieszek pozwala na uzyskanie zaczynu cementowego o optymalnych parametrach, dostosowanych do konkretnych warunków geologiczno-technicznych, który nie będzie ulegał sedymentacji, a powstały z takiej receptury płaszcz cementowy będzie posiadał porównywalne wartości badanych parametrów bez względu na miejsce pomiaru. Zagadnienia dotyczące receptur zaczynów o obniżonej gęstości z przeznaczeniem do uszczelniania otworów w warunkach niskich wartości gradientów ciśnienia szczelinowania oraz do prac rekonstrukcyjnych wymagają ciągłego doskonalenia i prowadzenia prac badawczych. W związku z powyższym w niniejszej publikacji omówiono wyniki prac badawczych nad opracowaniem nowych zaczynów przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach jak wspomniano powyżej. Zaprojektowano 4 receptury zaczynów o obniżonej gęstości, których parametry porównywano do receptury kontrolnej. W trakcie realizacji prac badawczych użyto zarówno dotychczas stosowane, jak również nowe lekkie dodatki wypełniające i środki ograniczające nadmierne frakcjonowanie projektowanych receptur. Opracowano nowe receptury zaczynów dla warunków otworowych o temperaturze około 30°C i ciśnieniu około 5 MPa. Wykonane zostały badania frakcjonowania zaczynów i przeprowadzono badania parametrów decydujących o efektywności uszczelniania. W przypadku próbek stwardniałych zaczynów wykonano badania wytrzymałości na ściskanie oraz określono siłę związania (przyczepności) stwardniałego zaczynu cementowego z powierzchnią rury okładzinowej.

EN

The slurries most commonly used in the conditions of occurrence of low values of fracturing pressure gradients, in the area of weak, porous rocks, or during bore workover operations are reduced density recipes. The use of lightweight slurries containing fractions with dimensions larger than the diameter of cement grains allows to eliminate the possibility of seeping of sealing liquid through the rock struc- ture with significant absorbency. Due to the low value of hydrostatic pressure properly selected, lightweight slurry doesn’t cause fracturing of the structure of weak rocks. However, despite the numerous advantages of lightweight slurry, there are also negative aspects, which may include first of all excessive fractionation. This cement slurry behavior is disadvantageous because it causes the formation of a heterogeneous structure of the cement sheath after setting. Therefore, the main parameter that should be given the most attention when designing a lightweight cement slurry recipe is the sedimentation stability. In order to eliminate excessive fractionation, means that allow particles of different densities to be maintained in the entire volume of the liquid are used. Appropriate qualitative and quantitative selection of individual additives allows to obtain cement slurry with optimal properties, adapted to specific geological and technical conditions, which will not sediment. The resulting cement sheath will have comparable values of tested parameters regardless of the place of measurement. Issues regarding reduced density slurry recipes intended for sealing boreholes under low fracture pressure gradients and for workover operations require continuous improvement and research. Therefore, this publication discusses the results of research work on the development of new cement slurries for sealing holes under conditions mentioned above. Four low density cement slurry recipes were designed, whose parameters were compared with the control recipe. During the implementation of research works, both previously used as well as new lightweight fillers and measures to limit excessive fractionation of designed recipes were used. New slurry recipes have been developed for well conditions with a temperature of about 30°C and a pressure of about 5 MPa. Slurry fractionation were tested and parameters determining the sealing efficiency were studied. In the case of samples of hardened cement slurries, compressive strength tests were performed and the bonding strength (adhesion) of the hardened cement slurry with the surface of the casing pipe was determined.

4

Receptura zaczynu lekkiego do uszczelniania otworów w strefie niskich ciśnień złożowych

Kremieniewski Marcin, Pikłowska Anna

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 9

577--584

PL

W technologii uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworze wiertniczym zachodzi niekiedy potrzeba zastosowania zaczynu o obniżonej gęstości. Najczęściej ma to miejsce w przypadku uszczelniania otworu wierconego w strefie niskiego ciśnienia złożowego. Aby zaprojektować recepturę zaczynu lekkiego, stosuje się dodatek materiału wypełniającego, którego gęstość jest znacznie niższa niż gęstość cementu. Jednak obecność takiego dodatku w strukturze płynnego zaczynu cementowego może niekiedy powodować destabilizację układu objawiającą się nadmiernym frakcjonowaniem, w wyniku czego lekkie cząsteczki migrują w górne partie zaczynu, a ciężkie ziarna cementu opadają na dno. Ponadto zaczyny zawierające dodatki lekkie wykazują również obniżone wartości parametrów mechanicznych, większą porowatość i przepuszczalność dla gazu. Cechy te mogą dyskwalifikować dany zaczyn pod kątem zastosowania go w warunkach otworowych. W celu wyeliminowania tych niekorzystnych zmian zachodzących w strukturze zarówno płynnego, jak i stwardniałego zaczynu lekkiego, stosuje się domieszki pozwalające na znaczną poprawę parametrów technologicznych projektowanej receptury. Odpowiedni dobór zarówno ilościowy, jak i jakościowy wybranych środków umożliwia wyeliminowanie frakcjonowania zaczynu, w wyniku czego możliwe jest uzyskanie homogenicznej struktury płynnego zaczynu, a powstały po związaniu płaszcz cementowy będzie wykazywał izotropię badanych parametrów. Ponadto dodatki i domieszki drobnocząsteczkowe pozwalają doszczelnić matrycę płaszcza cementowego w taki sposób, że wytrzymałość na ściskanie ulega znacznej poprawie i zredukowana zostaje wartość przepuszczalności i porowatości. W artykule zostały omówione wyniki badań nad opracowaniem receptur zaczynów lekkich przeznaczonych do uszczelniania otworów w strefie niskich ciśnień złożowych. Jako próbkę kontrolną przyjęto recepturę, która była stosowana w warunkach otworowych. Zaczyn ten ze względu na brak stabilności sedymentacyjnej został wytypowany do modyfikacji. Kolejne receptury zawierały zróżnicowane ilości materiałów wypełniających. Jako dodatki lekkie użyto: perlit filtracyjny, mikrosferę glinokrzemianową oraz mikrosferę szklaną. Natomiast w celu poprawy stabilności sedymentacyjnej i uzyskania odpowiednich wartości parametrów mechanicznych użyto dwie formy krzemionki: koloidalny roztwór krzemianu sodu oraz nanokrzemionkę hydrofilową. Zaprojektowane receptury zaczynów charakteryzowały się odpowiednimi wartościami parametrów technologicznych i stabilnością sedymentacyjną. Wprowadzone modyfikacje w recepturach zaczynów pozwoliły na osiągnięcie homogenicznej mikrostruktury stwardniałego zaczynu oraz uzyskanie wzrostu wartości parametrów mechanicznych. Opracowana grupa receptur może być stosowana do uszczelniania w strefie niskich ciśnień złożowych w warunkach temperatury około 30°C i w ciśnieniu około 3 MPa.

EN

In the technology of sealing casing columns in a borehole, sometimes it is necessary to use cement slurry with reduced density. This occurs most often during sealing of the borehole in the low reservoir pressure zone. To design lightweight cement slurry, an addition of filler material is used, the density of which is much lower than the density of cement. However, the presence of such an additive in the structure of fresh cement slurry may sometimes cause destabilization of the system manifested by excessive fractionation, as a result of which light particles migrate to the upper parts of the cement slurry and heavy cement grains sink to the bottom. In addition, cement slurries containing light additives also show reduced values of mechanical parameters, greater porosity and capacity for gas migration, which may disqualify a given cement slurry for use in borehole conditions. In order to eliminate these adverse changes occurring in the structure of both fresh and hardened lightweight cement slurry, admixtures are used to significantly improve the technological parameters of the designed recipe. Appropriate selection, both quantitative and qualitative, of selected agents makes it possible to eliminate the cement slurry fractionation, as a result of which it is possible to obtain a homogeneous structure of the fresh cement slurry, and the cement sheath formed after setting will demonstrate the isotropic properties of the tested mechanical parameters. In addition, additives and low molecular weight admixtures allow sealing of the cement sheath matrix in such a way that the compressive strength is significantly improved and the value of permeability and porosity is reduced. The article discusses the results of research on the development of lightweight cement slurry recipes intended for scaling of openings in the zone of low reservoir pressures. As a control sample, a recipe was selected that had been used in well conditions. This cement slurry was selected for modification due to the lack of sedimentation stability. The following recipes contained various amounts of filling materials. As light additives, filter perlite, aluminosilicate microsphere and glass microsphere were used. However, two forms of silica were used to improve sedimentation stability and obtain appropriate mechanical parameters: a colloidal sodium silicate solution and hydrophilic nanosilica. The designed cement slurry recipes were characterized by appropriate technological parameters and sedimentation stability. The modifications introduced to the cement slurries allowed to achieve a homogeneous microstructure of the hardened cement slurry and an increase in the value of mechanical parameters was obtained. The developed group of recipes can be used to seal openings in the low reservoir pressure zone at a temperature of about 30°C and a pressure of about 3 MPa.

5

Korelacja skuteczności działania środków dyspergujących o różnym mechanizmie upłynniania

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 11

816--826

PL

Efektywne uszczelnienie otworu wiertniczego zależy od wielu właściwości zaczynu cementowego. Do ważniejszych należą parametry reologiczne. Zaprojektowanie zaczynu o wymaganych wartościach lepkości plastycznej, granicy płynięcia czy współczynnika konsystencji przyczynia się do sprawnego przeprowadzenia zabiegu cementowania i pozwala efektywnie wypełnić cementowaną przestrzeń pozarurową. W celu dostosowania parametrów reologicznych do wymagań technologicznych wykorzystuje się środki dyspergujące. Działanie tych upłynniaczy bądź superplastyfikatorów związane jest z ich budową chemiczną, która ma wpływ na mechanizm upłynniania. Dlatego też w celu odpowiedniego doboru środka upłynniającego korzystne jest zaznajomienie się z jego mechanizmem działania, dzięki czemu możliwe będzie zastosowanie optymalnych ilości dla danej receptury zaczynu. W publikacji omówiona została skuteczność działania środków dyspergujących w zależności od ich mechanizmu upłynniania. Realizowane prace badawcze polegały na modyfikacji zaczynu cementowego za pomocą soli sodowych polikondensatów formaldehydowych kwasów naftalenosulfonowych oraz dyspergatora polimerowego na bazie karboksylanów. Zastosowano ilości środka dyspergującego w zakresie od 0,05% (bwoc1 ) do 1,0% (bwoc). Przeprowadzono badania parametrów reologicznych opisywanych za pomocą pięciu modeli reologicznych, tj. Newtona, Binghama, Ostwalda de Waele’a, Cassona, Herschela-Bulkleya. Głównym celem prac opisanych w artykule było przeprowadzenie analizy korelacyjnej zmiany parametrów reologicznych zaczynów modyfikowanych środkami dyspergującymi należącymi do różnych grup w zależności od ich mechanizmu upłynniania. Dzięki temu możliwe było wskazanie efektywności działania dodatków dyspergujących w zależności od zastosowanej ilości upłynniacza należącego do danej grupy. Zrealizowane prace są pomocne przy określeniu optymalnej ilości środka dyspergującego danego rodzaju (o danym mechanizmie działania).

EN

Effective borehole sealing depends on many properties of the cement slurry. The rheological parameters are the most important. Designing the cement slurry with the required values of plastic viscosity, yield point or consistency coefficient contributes to the efficient performance of the cementing procedure and allows for effective filling of the cemented space outside the tubing. In order to adjust rheological parameters to technological requirements, dispersants are used. The operation of these plasticizers or superplasticizers is related to their chemical structure, which determines their liquefaction mechanism. Therefore, in order to properly select a fluidizing agent, it is beneficial to become familiar with its mechanism of operation, thanks to which it will be possible to use the optimal amounts for a given cement slurry recipe. The publication discusses the effectiveness of dispersing agents depending on their liquefaction mechanism. The research work carried out consisted in the modification of the cement slurry with the use of sodium salts of polycondensates of naphthalene sulfonic acids and a polymer dispersant based on carboxylates. Amounts of dispersant ranging from 0.05% (bwoc) to 1.0% (bwoc) were used. The rheological parameters described by means of five rheological models, i.e. Newton, Bingham, Ostwald de Waele, Casson and Herschele-Bulkley, were tested for the cement slurries. The main goal of the work presented in the article was to conduct a correlation analysis of the change in rheological parameters of slurries modified with dispersants belonging to different groups depending on their liquefaction mechanism. Thanks to this, it was possible to indicate the effectiveness of the dispersing additives depending on the amount of the fluid used belonging to a specific group. The work carried out is helpful in determining the optimal amount of dispersing agent depending on its type (mechanism of action).

6

Serwisowe badania zaczynów cementowych jako droga do poprawy efektywności uszczelniania otworów wiertniczych

Kremieniewski Marcin

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 3 (245)

4--8

PL

W artykule omówiono serwisowe badania parametrów technologicznych zaczynów cementowych, które są realizowane przez Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy. Płaszcz cementowy, szczególnie z zaczynu lekkiego, może niekiedy wymagać dłuższego czasu oczekiwania na związanie, dlatego też ważne jest określenie, po jakim czasie można będzie przystąpić do dalszych prac po cementowaniu. Prowadzone w trakcie zabiegu cementowania pomiary parametrów technologicznych zaczynu pozwalają określić szereg istotnych parametrów i dają możliwość wprowadzenia korekty w składzie receptury. W publikacji omówiono wyniki badań zaczynów, które zostały użyte do uszczelnienia kolumn rur okładzinowych dwóch otworów wiertniczych. Jedna receptura zaczynu nie została poddana poprzedzającym testom kontrolno-korygującym, natomiast drugi zaczyn został uprzednio zweryfikowany w laboratorium Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego. Przedstawiony przykład potwierdza, że brak testów kontrolno-korygujących może skutkować nieskutecznym uszczelnieniem kolumny rur okładzinowych. W oparciu o wieloletnią współpracę PGNiG oraz INiG - PIB prowadzone badania parametrów zaczynów cementowych przyczyniają się do poprawy efektywności uszczelniania otworów wiertniczych. Jest to możliwe poprzez modyfikowanie obecnych i projektowanie nowych receptur zaczynów. Na poprawę skuteczności uszczelnienia niewątpliwie wpływa monitorowanie oraz korygowanie parametrów technologicznych zaczynów sporządzanych w warunkach otworowych podczas zabiegu cementowania oraz wymiana doświadczeń z Serwisem Cementacyjnym.

7

Poprawa wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego z zaczynów lekkich

Kremieniewski Marcin

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2019

|

nr 227

1--286

PL

Efektywność uszczelnienia otworu wiertniczego jest w głównej mierze uzależniona od prawidłowo wykonanego zabiegu cementowania i odpowiednio zaprojektowanej receptury zaczynu cementowego. Jest to szczególnie istotne w przypadku zaczynów przeznaczonych do uszczelnienia kolumn rur okładzinowych posadowionych w rejonach niskiego ciśnienia złożowego lub w strefach chłonnych. Na przełomie ostatnich lat technologia cementowania nie uległa większym zmianom, jednak coraz większe wymagania dotyczące jakości uszczelnienia otworu wymusiły wprowadzanie innowacji w składach receptur zaczynów cementowych. Jest to widoczne w przypadku zaczynów o obniżonej gęstości, których stosowanie pozwala zmniejszyć wartość ciśnienia hydrostatycznego w czasie cementowania, dzięki czemu można zapobiec ucieczce cementu w strefy chłonne. Jednak opracowanie tego rodzaju zaczynu jest problematyczne ze względu na konieczność uzyskania wymaganej wytrzymałości po krótkim czasie wiązania. W początkowym okresie hydratacji płaszcz cementowy posiada niskie wartości parametrów mechanicznych i nabiera odpowiedniej wytrzymałości dopiero w późniejszym czasie wiązania. Obecnie widoczny jest trend do skracania czasu oczekiwania na pomiary geofizyczne po zatłoczeniu i związaniu cementu, co przede wszystkim dyktowane jest względami ekonomicznymi (skrócenie czasu oczekiwania na realizację kolejnych etapów wiercenia). Zbyt wczesne wykonanie pomiarów stanu zacementowania może skutkować uzyskaniem niemiarodajnego obrazu stanu zacementowania otworu. Ponadto płaszcz cementowy powstały z zaczynu lekkiego może ulec mikrodestrukcji podczas realizacji dalszych prac po cementowaniu, w efekcie czego mogą pojawić się mikroprzepływy mediów gazowych w przestrzeni pierścieniowej. Przedstawione w niniejszej pracy receptury zaczynów lekkich o podwyższonej wczesnej wytrzymałości mechanicznej charakteryzują się wysoką wartością wytrzymałości na ściskanie w początkowym okresie hydratacji, co przyczynia się zarówno do poprawy efektywności uszczelniania, jak również do uzyskania faktycznego obrazu stanu zacementowania podczas pomiarów geofizycznych, co było kwestią dyskusyjną podczas stosowania dotychczasowych receptur. W publikacji zaprezentowano wyniki badań nad poprawą i zwiększeniem wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z lekkich zaczynów cementowych. W trakcie realizacji pracy wykorzystano zarówno dotychczas stosowane, jak i nowe dodatki i domieszki pozwalające na skrócenie czasu hydratacji zaczynu oraz na wzrost wczesnej wytrzymałości mechanicznej tworzącego się płaszcza cementowego. Badania czasu wiązania i wczesnej wytrzymałości mechanicznej otrzymanego stwardniałego zaczynu cementowego przeprowadzono dla zaczynów przeznaczonych do stosowania w określonych warunkach otworowych. Wykonano również badania parametrów świeżego zaczynu, które wpływają na efektywność uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Opracowano grupę nowych receptur zaczynów lekkich, charakteryzujących się podwyższonymi wartościami wytrzymałości mechanicznej po krótkim czasie wiązania. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie pomiarów geofizycznych po znacznie krótszym czasie niezbędnym do związania zaczynu, przy jednoczesnym utrzymaniu na wymaganym poziomie pozostałych parametrów technologicznych, co przyczynia się do poprawy stanu uszczelnienia otworu wiertniczego.

EN

The effectiveness of sealing the borehole is mainly dependent on properly carried out cementing and a properly designed cement slurry recipe. This is particularly important in the case of slurries intended for sealing columns of casing pipes mounted in areas of low reservoir pressure or in absorbent zones. Cement technology hasn’t changed much in recent years, but the increasing demand for borehole seal quality has forced the introduction of continuous innovations in cement slurry recipes. This is visible in the case of slurries with reduced density, the use of which reduces the value of hydrostatic pressure during cementation, so that cement slurry can escape into absorbent zones. However, the development of this type of cement slurry is problematic due to the need to obtain the required compressive strength after a short setting time. In the initial hydration period, the cement sheath has low mechanical parameters and acquires adequate strength only at a later setting time. Currently, there is a trend to shorten the waiting time for geophysical measurements after cement slurry crowding and setting, which is primarily dictated by economic considerations (shortening the waiting time for subsequent drilling stages). Too early cement bond logging may result in not obtaining a reliable picture of the cement state of the borehole. In addition, the cement sheath resulting from lightweight cement slurry may undergo micro-destruction during the implementation of further works after cementing, the result of which may be the occurrence of micro-flows of gaseous media through the cement sheath. The lightweight cement slurry recipes presented in the paper have an increased early mechanical strength and characterized by a high value of compressive strength in the initial hydration period, which contributes both to improving the sealing efficiency as well as to obtaining an actual picture of the cement state during geophysical measurements, which was a questionable issue when used existing recipes. The publication presents the results of research on improving and increasing the early mechanical strength of a cement sheath formed from lightweight cement slurries. During the implementation of the work, both previously used and new additions and admixtures were used, which allowed to reduce the hydration time of the cement slurry and to increase the early mechanical strength of the cement sheath. Tests for setting time and early mechanical strength of the obtained hardened cement slurry were carried out for slurries intended for use in specific well conditions. Tests for fresh cement slurry parameters that affect the sealing efficiency of the casing pipe columns were also carried out. A group of new lightweight cement slurry recipes was developed, characterized by increased values of mechanical strength after a short setting time. Thanks to this, it is possible to conduct geophysical measurements after a much shorter time necessary to bind the cement slurry, while maintaining the required level of other technological parameters, which helps to improve the sealing condition of the borehole.

8

Receptury zaczynów do uszczelniania kolumn rur posadowionych w otworach wierconych w skałach chłonnych

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 8

451--457

PL

Uszczelnienie kolumny rur okładzinowych w otworach wierconych w rejonie występowania skał chłonnych może przysporzyć wielu problemów. Głównym utrudnieniem jest możliwość ewentualnej ucieczki cementu w strefę chłonną i w konsekwencji zanik cementu i utrata cyrkulacji, efektem czego będzie brak uszczelnienia danego interwału. W celu ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska ucieczki cementu w strefy chłonne opracowywane są receptury zaczynów o obniżonej gęstości. Tego rodzaju zaczyny lekkie pozwalają na znaczne obniżenie ciśnienia hydrostatycznego w wypełnianej przestrzeni pierścieniowej otworu, dzięki czemu zachowana zostaje równowaga w układzie ciśnienie złożowe–ciśnienie hydrostatyczne. Podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego stosuje się domieszki lekkie, których obecność w recepturze zaczynu powoduje obniżenie jego gęstości. Wprowadzenie takich lekkich frakcji może jednak niekiedy skutkować znacznym sedymentowaniem płynnego zaczynu i wzrostem jego parametrów reologicznych. Jest to niekorzystne, ponieważ zaczyn taki będzie wówczas wymagał zastosowania wyższych wydatków tłoczenia, co może skutkować wzrostem oporów hydraulicznych i niepożądanym wniknięciem cementu w strefy chłonne. Ponadto płaszcz cementowy powstały z zaczynów lekkich charakteryzuje się gorszymi wartościami parametrów mechanicznych i strukturalnych. W celu wyeliminowania tych niekorzystnych czynników, receptura zaczynu cementowego musi być opracowywana w taki sposób, aby jej parametry odpowiadały konkretnym warunkom otworowym, co zostało omówione w niniejszej publikacji. Problematyka dotycząca receptur zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur posadowionych w otworach wierconych w skałach chłonnych jest ciągle aktualna i wymaga prowadzenia badań nad nowymi zagadnieniami. Dlatego też w niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki prac badawczych nad opracowaniem nowych zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych posadowionych w tego rodzaju formacjach geologicznych. Opracowano cztery receptury zaczynów, których parametry porównywano do receptury kontrolnej. Do sporządzania zaczynów użyto zarówno stosowane dotychczas, jak również nowe lekkie dodatki wypełniające i środki pozwalające na uzyskanie homogenicznej struktury. Zaprojektowano nowe receptury zaczynów dla warunków otworowych o temperaturze około 50°C i ciśnieniu około 10 MPa. Przeprowadzono badania stabilności sedymentacyjnej zaczynów oraz badania parametrów decydujących o efektywności uszczelniania. Dla próbek stwardniałych zaczynów wykonano badania porowatości i na podstawie uzyskanych wyników określono jednorodność struktury tworzącego się płaszcza cementowego.

EN

Sealing the casing pipe column in holes drilled in the area of absorptive rocks can cause many problems. The main difficulty is the possible escape of cement in the absorption zone and, consequently, the disappearance of cement and loss of circulation, the effect of which will be the lack of sealing the given interval. In order to reduce this phenomenon of the escape of cement into absorptive zones, the recipes of slurries with reduced density are developed. Such lightweight slurries allow to reduce the hydrostatic pressure in the space of the annular opening, thanks to which the balance in the system of the reservoir pressure – hydrostatic pressure is preserved. When designing lightweight cement slurry, light admixtures are used that reduce density. However, the introduction of such light fractions can sometimes result in a strong sedimentation of the liquid slurry and an increase in its rheological parameters. This is disadvantageous, because the slurry will then require the use of expensive pressing, which can cause an increase in hydraulic resistance and penetration of cement into the absorptive zones. In addition, the cement coat made of lightweight slurries is characterized by poorer values of mechanical and structural parameters. In order to eliminate these unfavorable factors, the cement slurry must be developed so that its parameters correspond to the specific borehole conditions, as discussed in this publication. Problems concerning the recipes of cement slurries for sealing the columns of pipes set in holes drilled in absorptive rocks are still valid and require research on new issues. Therefore, the article presents the results of research works on the development of new cement slurries intended for sealing the columns of casing pipes placed in such geological formations. Four leaven formulas were developed, whose parameters were compared to the control recipe. Previously used and new lightweight filler additives and the means to obtain a homogeneous structure were used to prepare the leaven. New recipes for cement slurries were designed for borehole conditions with a temperature of approx. 50°C and a pressure of approx. 10 MPa. Sedimentation stability tests of cement slurries and testing of parameters determining the effectiveness of sealing were carried out. The porosity tests were carried out for samples of hardened slurries and the homogeneity of the structure of the cement coat formed was determined based on the obtained results.

9

Korelacja wyników badań wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego z zaczynu o obniżonej gęstości

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 10

613--624

PL

Podczas projektowania receptury zaczynu cementowego jednym z najczęściej określanych parametrów po związaniu zaczynu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Parametr ten może być badany za pomocą metody niszczącej w hydraulicznej prasie wytrzymałościowej, jednak w ostatnich latach coraz częściej wytrzymałość mechaniczną wyznacza się przy użyciu metody nieniszczącej – poprzez pomiar prędkości przenikania fali w ultradźwiękowym analizatorze cementu. Ze względu na to, że jest to badanie proste do przeprowadzenia, ponieważ urządzenie automatycznie rejestruje przyrost wytrzymałości mechanicznej w jednostce czasu, to badanie takie najczęściej wykonuje się w ośrodkach badawczych, a wyniki są umieszczane w wytycznych do cementowania. Należy jednak zaznaczyć, że pod względem poprawy efektywności uszczelniania i stabilizacji kolumn rur okładzinowych bardziej istotna jest przyczepność tworzącego się płaszcza cementowego do powierzchni rur okładzinowych i formacji skalnej. Jednak tego rodzaju wyniki badań najczęściej są zaniedbywane. Ze względu na zależność pomiędzy wartością wytrzymałości mechanicznej i przyczepności stwardniałego zaczynu do powierzchni rur stalowych występuje możliwość obliczenia z dużym prawdopodobieństwem wartości przyczepności na podstawie uzyskanych wyników wytrzymałości na ściskanie stwardniałego zaczynu. Istnieją publikacje poruszające tematykę zależności analizowanych cech, jednak nie natrafiono na wyniki analizy korelacyjnej, na podstawie czego można by było określić, w jakim stopniu porównywane parametry mogą się pokrywać, a szczególnie w przypadku próbek z zaczynów o obniżonej gęstości. W związku z powyższym w niniejszej publikacji omówione zostały wyniki badań, na podstawie których przeprowadzono analizę korelacyjną wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego powstałego z zaczynu o obniżonej gęstości. Analiza korelacyjna została wykonana dla wyników badań wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych próbek powstałych z 9 receptur zaczynów lekkich. Zaczyny podzielono na 3 grupy w zależności od rodzaju dodatku obniżającego gęstość. Dodatkową zmienną była temperatura i ciśnienie hydratacji. Dla tak sporządzonych próbek stwardniałych zaczynów wykonane zostały badania wytrzymałości na ściskanie oraz badanie przyczepności stwardniałego zaczynu do rury stalowej po czasie hydratacji wynoszącym 2, 7, 14 oraz 28 dni. Następnie uzyskane wyniki zostały poddane analizie korela- cyjnej, na podstawie której określono relacje pomiędzy analizowanymi cechami. Korelowano zależność przyczepności do rur od wartości wytrzymałości dla dwóch grup analizowanych cech. W pierwszej grupie analizie poddano stały skład zaczynu w zmieniającej się temperaturze pomiaru, natomiast w drugiej grupie analizowano różne receptury zaczynów w tej samej temperaturze. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślono równania empiryczne. Obliczono również, jaki procentowy udział w wartości wytrzymałości na ściskanie stanowi wartość przyczepności do rur stalowych. Uzyskane wyniki mogą być pomocne przy określaniu wartości przyczepności płaszcza cementowego z zaczynu lekkiego do rur stalowych w przypadku posiadania tylko wartości wytrzymałości na ściskanie.

EN

When designing the cement slurry recipe, one of the most commonly deter-mined parameters after setting the slurry is its compressive strength. This parameter can be tested by a destructive method using a hydraulic testing machine. In recent years, however, mechanical strength has increasingly been determined using a non-destructive method by measuring the speed of wave penetration in the Ultrasonic Cement Analyzer. As this test is simple to perform because the device automatically records the increase in mechanical strength per unit of time, it is most often carried out in research centers, and the results are included in the cementing guidelines. It should be noted that in terms of improving the efficiency of sealing and stabilization of the casing pipe columns, the adhesion of the cement sheath to the surface of the casing and rock formation is more important. However, these types of test results are mostly neglected. Due to the relationship between the value of mechanical strength and adhesion of the hardened cement slurry to the surface of steel pipes, it is possible to calculate the adhesion value with high probability based on the obtained compressive strength of the hardened cement slurry. There are publications on the dependencies of the analyzed features, but no correlation analysis results based on which it would be possible to determine to what extent the compared parameters can overlap were found, especially in the case of lightweight cement slurries. This publication therefore discusses the results of the research on the basis of which a correlation analysis of the values of compressive strength and adhesion to steel pipes of the cement sheath produced from reduced density cement slurry was carried out. The said analysis was carried out for the results of the tests of compressive strength and adhesion values for steel pipes of samples made from 9 lightweight cement slurries recipes. The cement slurries were divided into 3 groups depending on the type of density-reducing additive. An additional variable was the temperature and hydration pressure. For such prepared samples of hardened cement slurries, compressive strength tests and adhesion tests of hardened slurry to steel pipe after hydration time of 2, 7, 14 and 28 days were performed. The obtained results were then subjected to a correlation analysis on the basis of which the relations between the analyzed features were determined. The dependence of adhesion to pipes depending on the strength value for two groups of analyzed features was correlated. In the first group, a constant composition of cement slurries with changing temperature of the measurement was analyzed, while in the second group, various recipes of cement slurries were analyzed at the same temperature. On the basis of the obtained results, empirical equations were plotted. It was also calculated what percentage share of the value of compressive strength constitutes the value of adhesion to steel pipes. The results obtained can be helpful in determining the adhesion value of the cement sheath made of lightweight slurry to steel pipes when only compressive strength values are available.

10

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%.

11

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.

12

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.

13

Technological parameters of innovative cement slurries used for sealing wellbores in shale formations

Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R., Kotwica Ł., Złotkowski A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2016

|

Vol. 33, no. 4

781--800

EN

In the years 2014–2016 two scientific units, i.e. Faculty of Drilling, Oil and Gas, AGH UST and Oil and Gas Institute – National Research Institute cooperated on the realization of a project called Optidrilltec. A group of innovative recipes of slurries to be used for sealing wellbores in shale formations were worked out. Both fresh and hardened cement slurries should meet restrictive technological requirements, therefore this issue was in the focus of the conducted research. Laboratory experiments were performed on high-class research and control/measurement equipment, thanks to which innovative recipes of cement slurries for sealing casing in shale gas formations could be worked out. These recipes comply with standards and can be successfully used as read-made applications for sealing casing installed in shale formations.

14

Pspq1 - dodatek wywołujący pęcznienie zaczynów cementowych

Kątna Z., Fornal J.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

1998

|

R. 1, Nr 7 (7)

12-14