Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ciecz robocza na osnowie wody morskiej

Zima Grzegorz, Kasza Piotr, Jasiński Bartłomiej, Błaż Sławomir, Uliasz Małgorzata

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 5

259--268

PL

Wykonywanie prac rekonstrukcyjnych na odwiertach związane jest z zastosowaniem specjalnych cieczy roboczych. Do ich sporządzania mogą być używane roztwory wodne jednej lub kilku soli i solanki złożowe z dodatkiem środków chemicznych. Zastosowanie roztworów soli wiąże się z dodatkowymi kosztami sporządzania cieczy roboczych. Ciecz robocza zatłaczana do odwiertu powinna charakteryzować się takimi właściwościami, aby w kontakcie ze skałą zbiornikową nie wpływała negatywnie na jej przepuszczalność. Natomiast dotychczasowe doświadczenia przemysłowe i badania laboratoryjne wykazały, że wykorzystanie do sporządzania cieczy solanek złożowych często negatywnie wpływa na właściwości zbiornikowe skał ze względu na obecność w nich jonów, które powodują wytrącanie trudno rozpuszczalnych związków. Zatłaczanie do odwiertu solanek zawierających zanieczyszczenia mechaniczne, których źródłem mogą być woda, sól, cząstki ilaste, krzemionka, a także niedokładnie wyczyszczone systemy urządzeń do ich sporządzania i zatłaczania, wiąże się z ryzykiem kolmatowania przestrzeni porowej skał zbiornikowych w strefie przyodwiertowej. Wykorzystanie do przygotowania cieczy roboczych wody morskiej przyczyni się do ograniczenia kosztów zabiegów rekonstrukcji. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych nad opracowaniem składów cieczy roboczych sporządzonych na osnowie wody morskiej pobranej z Bałtyku. W pierwszym etapie dokonano doboru środków chemicznych do sporządzania cieczy roboczych na osnowie wody morskiej zapewniających uzyskanie stabilnych parametrów reologicznych i filtracji w warunkach otworopodobnych oraz odpowiedniego poziomu inhibicji hydratacji skał. Przy wyborze kierowano się kompatybilnością zastosowanych środków z wodą morską, gdyż nie powinny one powodować pogorszenia właściwości skał zbiornikowych. Wykonano również badania kompatybilności opracowanych cieczy z solanką złożową pobraną z odwiertu na szelfie Morza Bałtyckiego. Zapewnienie właściwego poziomu inhibicji przy minimalnej gęstości wymagało precyzyjnego doboru odpowiednich środków chemicznych, które umożliwiły dodatkowo uzyskanie odpowiednich parametrów reologicznych i filtracji. Na podstawie przeprowadzonych badań zaproponowano skład cieczy roboczej na osnowie wody morskiej do zastosowania podczas rekonstrukcji odwiertów.

EN

Performing reconstruction work on wells involves the use of special completion fluids. They can be prepared using aqueous solutions of one or more salts and formation brine with the addition of chemicals. The use of salt solutions involves additional costs of preparing working fluids. The working fluid injected into the well should have properties that, upon contact with reservoir rock, do not adversely affect its permeability. However, previous industrial experience and laboratory tests have shown that the use of formation brines to prepare completion fluids often negatively affects the reservoir properties of rocks due to the presence of ions in them, which cause the precipitation of insoluble compounds. Injecting brines containing mechanical impurities into the well, the source of which may be water, salt, clay particles, silica, as well as imprecisely cleaned systems of equipment for their preparation and injection, is associated with the risk of clogging the pore space of reservoir rocks in the near-wellbore zone. The use of seawater to prepare completion fluids will help reduce the costs of workover operations. The article presents the results of laboratory research on the development of compositions of workover fluids prepared on the basis of seawater taken from the Baltic Sea. In the first stage, chemicals were selected for the preparation of seawater-based working fluids, ensuring stable rheological and filtration parameters in borehole conditions and an appropriate level of rock hydration inhibition. The selection was guided by the compatibility of the agents used with seawater, which should not damage of the properties of reservoir rocks. Compatibility tests of the developed fluids with formation brine collected from a well on the Baltic Sea shelf were also carried out. Ensuring the appropriate level of inhibition at a minimum density required the precise selection of chemicals, which additionally enabled obtaining appropriate rheological and filtration parameters. Based on the conducted research, the composition of the working fluid based on seawater was proposed for use during workover operations.

2

Wpływ cieczy przemywających na jakość zacementowania rur po użyciu płuczek wiertniczych o różnych mechanizmach inhibitowania hydratacji

Jasiński Bartłomiej, Uliasz Małgorzata, Zima Grzegorz, Błaż Sławomir

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

171--183

PL

Jednym z najważniejszych wymogów stawianych przed zabiegiem cementowania kolumn rur okładzinowych jest to, aby stwardniały zaczyn cementowy tworzył maksymalnie szczelne i trwałe połączenie między rurami a skałą. Mimo dużego postępu w technice cementowania, jak i coraz bardziej nowoczesnych składów stosowanych zaczynów cementowych ciągle zdarzają się nieudane zabiegi, szczególnie w utworach ilastych i zailonych. W trakcie przewiercania tego typu skał niekontrolowana hydratacja wywołana fizykochemicznym oddziaływaniem filtratu z nieodpowiednio zastosowanej płuczki wiertniczej może powodować naruszenie stateczności ściany otworu przez zachodzenie zjawiska dyspersji lub pęcznienia, dlatego stosuje się płuczki wiertnicze zawierające w składzie związki chemiczne mające za zadanie maksymalne ograniczenie niekorzystnego zjawiska pęcznienia minerałów ilastych. Utworzony na ścianie otworu osad korzystnie wpływa na proces wiercenia, jednak może być przyczyną gorszej przyczepności kamienia cementowego po zabiegu cementowania rur okładzinowych. Artykuł przedstawia wyniki badań laboratoryjnych nad sformułowaniem składu cieczy przemywających pozwalających uzyskać wysoką jakość zacementowania kolumn rur okładzinowych po stosowaniu przy wierceniu płuczek wiertniczych zawierających różne inhibitory hydratacji skał ilastych: lateks, glikol, poliaminę. Do oceny skuteczności działania poszczególnych cieczy przemywających wykorzystano nowatorską metodykę badawczą polegającą na zastosowaniu cylindrycznych rdzeni skalnych. Na rdzeniach tych wytwarzano osad płuczkowy w warunkach otworopodobnych, używając aparatu Grace M2200 oraz specjalnie przystosowanej do tego komory HPHT. Następnie próbki poddawano przemywaniu za pomocą cieczy zawierających różne środki powierzchniowo czynne, a na końcu cementowano. Zacementowane próbki rdzeni skalnych były sezonowane w temperaturze 20°C oraz 50°C przez okres dwóch i siedmiu dni, po czym mierzono siłę potrzebną do zerwania przyczepności na kontakcie stwardniałego zaczynu cementowego ze skałą. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła wytypować środki, których użycie zapewnia najwyższą efektywność w usuwaniu osadu wytworzonego przez płuczkę wiertniczą.

EN

One of the main criteria to be met prior to the cementing the casing pipe column is that the hardened cement slurry should form the most tight and durable connection between the pipes and the rock. Despite the great progress in both the cementing technique and the increasingly modern compositions of the cement slurries used, unsuccessful treatments still occur, especially in clay and silt formations. When drilling through this type of rock, uncontrolled hydration caused by the physicochemical influence of the filtrate from improperly applied drilling mud may disturb the stability of the borehole wall through dispersion or swelling phenomena. This is why drilling fluids containing chemical compounds are used to minimize the unfavorable phenomenon of mineral swelling. The sediment formed on the wall of the hole has a positive effect on the drilling process, but it may lead to deteriorated adhesion of the cement stone after cementing of the casing pipes. The article presents the results of laboratory studies on the formulation of washer fluids to achieve high-quality cementation of casing columns after the use of drilling muds containing various hydration inhibitors of clay rocks: latex, glycol, polyamine. An innovative research methodology based on the use of cylindrical rock cores was used to assess the effectiveness of washer fluids. On these cores, a filter cake was produced in borehole-like conditions, using the Grace M2200 apparatus and a specially adapted HPHT chamber. The samples were then washed with liquids containing various surfactants and finally cemented. The cemented rock core samples were seasoned at 20°C and 50°C for two and seven days, and then the force needed to break the adhesion on the contact of the hardened cement slurry with the rock was measured. The analysis of the obtained results made it possible to select the agents the use of which ensures the highest efficiency in removing the sediment produced by the drilling mud.

3

Płuczka wiertnicza na osnowie polimerów syntetycznych z dodatkiem nanomateriałów dostosowana do warunków otworowych

Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej, Uliasz Małgorzata, Błaż Sławomir

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

157--170

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem poli-merów syntetycznych zbudowanych z merów winylowoamidowych, winylowosulfonowych, akrylowosulfonowych lub bezwodnika maleinowego do regulowania filtracji płuczek wiertniczych. Płuczki te zawierały w swoim składzie koloid ochronny typu skrobiowego, biopolimer, nanokrzemionkę hydrofobową dyspergowaną za pomocą sonifikatora w wodnym roztworze środków powierzchniowo czynnych oraz jonowy inhibitor hydratacji skał (KCl) i blokator węglanowy celem wytworzenia osadu filtracyjnego. Na podstawie przeprowadzonych badań z wykorzystaniem nowych środków syntetycznych dokonano ich doboru do regulowania filtracji oraz parametrów reologicznych płuczek wiertniczych w różnych warunkach geologicznych. Badania przeprowadzono dla płuczek o różnym stopniu zmineralizowania, przy różnej zawartości fazy stałej. Wykonano również badania właściwości smarnych i inhibicyjnych płuczek. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano składy płuczek charakteryzujące się niską filtracją w warunkach HPHT. Przeprowadzono pomiary statycznej filtracji HPHT na standardowych sączkach do pomiaru filtracji oraz w temperaturach 60°C i 120°C. Filtrację przy użyciu aparatu Grace M2200 HPHT wykonano na rdzeniach o porowatości 20 µm. W celu odtworzenia warunków otworowych do płuczek dodawano zwierciny (zmielony łupek mioceński) i skażenia chemiczne w postaci chlorków wapnia i magnezu. Wyniki pomiarów na aparacie Grace M2200 HPHT podane w artykule zostały przeliczone na podstawie stosunku po- wierzchni filtracji w celu porównania ze statyczną filtracją HPHT. Uzyskane wyniki badań mogą znaleźć zastosowanie w warunkach przemysłowych podczas głębokich wierceń oraz pozyskiwania energii geotermalnej.

EN

The article presents the results of research on the use of synthetic polymers made of vinylamide, vinylsulfonic, acryl-sulfonic or maleic anhydride to regulate the filtration of drilling fluids. These muds contained a starch-type colloid, a biopolymer, hydrophobic nanosilica dispersed using a sonificator in an aqueous solution of surfactants, as well as an ionic rock hydration inhibitor (KCl) and a carbonate blocker to produce a filter cake. Based on the research carried out with the use of new synthetic agents, their selection was made for regulating the filtration and rheological parameters of drilling fluids under various geological conditions. The tests were carried out for muds of various mineralization levels, with different solids content. The lubricating and inhibitory properties of the muds were also tested. On the basis of the obtained results, the drilling fluids compositions with low HPHT filtration were proposed. Static HPHT filtration measurements were performed on standard filters for filtration measurement and at a temperature of 60 and 120°C. Filtration using a Grace M2200 HPHT apparatus was performed on cores with a porosity of 20 µm. In order to restore the borehole conditions, drill cuttings (ground Miocene shale) and chemical contamination in the form of calcium and magnesium chlorides were added to the muds. The results of the measurements made using the Grace M2200 HPHT apparatus given in the article were converted from the filtration area ratio for comparison with the static HPHT filtration. The obtained research results can be used in industrial conditions during deep drilling and the acquisition of geothermal energy.

4

Badania laboratoryjne nad zwiększeniem przewodności cieplnej płuczek wiertniczych przeznaczonych do wierceń geotermalnych

Błaż Sławomir, Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 5

338--348

PL

Jednym z potencjalnych kierunków rozwoju energetyki w Polsce jest wykorzystanie dla celów geotermalnych jako źródła energii głęboko zlokalizowanych wód o wysokich temperaturach. Udostępnianie złóż geotermalnych wiąże się z wysokimi wymogami stawianymi stosowanym płuczkom wiertniczym. Wysoka temperatura i ciśnienie panujące na dnie otworu wiertniczego są główną przyczyną zmiany parametrów reologicznych, ekwiwalentnej gęstości cyrkulacyjnej i objętości płuczki wiertniczej. Dlatego niezmiernie istotne jest, aby płuczka wiertnicza miała odpowiednią charakterystykę przewodnictwa cieplnego. Szczególnie ważne jest to w przypadkach wiercenia otworów, gdzie występująca różnica między ciśnieniem porowym a ciśnieniem szczelinowania jest niewielka. Właściwości termofizyczne, takie jak przewodność cieplna i ciepło właściwe płuczki wiertniczej, wpływają na wymianę ciepła i odgrywają zasadniczą rolę w profilu temperaturowym cieczy wiertniczych cyrkulujących w otworze. Przewodność cieplna i właściwa pojemność cieplna są zależne od składu płuczki wiertniczej, gęstości, właściwości reologiczno-strukturalnych i zawartości fazy stałej. W artykule przedstawiono badania przewodności cieplnej wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych przeznaczonych do wierceń geotermalnych. Określono wpływ podstawowych składników płuczki oraz środków do regulowania jej parametrów na właściwości termofizyczne. Zaprezentowane zostały wyniki badań z zakresu prac eksperymentalnych zmierzających do wyboru i zastosowania środków chemicznych poprawiających przewodność cieplną płuczek wiertniczych. Na podstawie analizy otrzymanych wyników z badań laboratoryjnych opracowano skład płuczki wiertniczej do wiercenia otworów geotermalnych charakteryzującej się zwiększonymi wartościami przewodności cieplnej przy zachowaniu wysokiej odporności na działanie wysokiej temperatury i ciśnienia.

EN

One of the potential directions of energy development in Poland is the use of deep waters with high temperatures as a source of energy for geothermal purposes. Accessing geothermal deposits is associated with exacting requirements in terms of the drilling muds used. The high temperature and pressure at the bottom of the borehole are the main cause of changes in rheological parameters, equivalent circulation density and drilling mud volume. Therefore, it is of the utmost importance that the drilling mud has adequate thermal conductivity characteristics. This is especially important in cases of drilling holes where the difference between the pore pressure and the fracture pressure is small. Thermophysical properties such as the thermal conductivity and heat capacity of the drilling mud affect heat transfer and play an essential role in the temperature profile of the drilling fluids circulating in the hole. Thermal conductivity and proper heat capacity depend on the drilling mud composition, density, rheological and structural parameters and solid phase content. The article presents the study of thermal conductivity of water based drilling muds intended for geothermal drilling. The influence of basic mud components and agents regulating its parameters on thermophysical properties was determined. The results of experimental research designed to select and apply chemicals to improve the thermal conductivity of drilling muds are presented. Based on the analysis of the results obtained from laboratory tests, a composition for drilling mud for drilling geothermal boreholes was created with enhanced thermal conductivity while maintaining strong resistance to high temperature and pressure.

5

Wielofunkcyjny symulator procesu wiercenia

Uliasz Małgorzata, Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej, Błaż Sławomir

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2022

|

R. 25, Nr 4-5 (280)

6-11

PL

W artykule przedstawiono przykłady zastosowania aparatu Grace M2200 HPHT do badań płuczek wiertniczych w warunkach zbliżonych do otworowych. Aparat ten jest wielofunkcyjnym symulatorem procesu wiercenia, który umożliwia przeprowadzenie pomiaru smarności w środowisku płuczki na kontakcie metal - metal i metal - skała, filtracji dynamicznej płuczek wiertniczych przez ścianę otworu oraz pomiar szybkości wiercenia w rzeczywistych próbkach skał przy pomocy miniaturowego świdra wiertniczego w symulowanych warunkach otworowych. Istnieje możliwość symulowania warunków otworowych dzięki dużemu zakresowi temperatury roboczej (do 260°C) oraz ciśnienia (do 13,8 MPa). Obsługa urządzenia odbywa się przy użyciu oprogramowania komputerowego M2200 PC. Przedstawiono wybrane wyniki pomiarów filtracji i właściwości smarnych przykładowych płuczek wiertniczych a także szybkości wiercenia. Wyniki uzyskane na aparacie Grace porównano z wynikami pomiaru filtracji na prasie filtracyjnej w warunkach statycznych i dynamicznych oraz z pomiarami współczynnika tarcia na aparacie Fann. Badania prowadzone na aparacie Grace M2200 HPHT ułatwią wdrożenie do praktyki przemysłowej nowych rodzajów środków chemicznych do regulowania filtracji i właściwości smarnych płuczek wiertniczych w trudnych warunkach geologicznych. Umożliwią również rozbudowanie dotychczasowej metodyki badawczej pozwalającej na kompleksową analizę właściwości cieczy wiertniczych.

EN

The article presents examples of use the Grace M2200 HPHT apparatus for testing drilling fluids in simulated borehole conditions. This device is a multifunctional drilling process simulator that allows to measure the lubricity of drilling fluid on the metal-metal or metal-rock contact, dynamic filtration of drilling fluids through the wall of the borehole and measurement of the drilling rate in real rock samples using a miniature drill bit in simulated borehole conditions. It is possible to simulate the borehole conditions thanks to the wide range of operating temperature (up to 260°C) and pressure (up to 13,8 MPa). The device is operated using the M2200 PC software. Selected results of measurements of filtration and lubricating properties of exemplary drilling fluids as well as drilling rate are presented. The results obtained on the Grace apparatus were compared with the results of filtration measurements on the filter press under static and dynamic conditions and with the measurements of the friction coefficient on the Fann apparatus. Research conducted on the Grace M2200 HPHT apparatus will facilitate the implementation into industrial practice of new types of chemical agents to control the filtration and lubricating properties of drilling fluids in difficult geological conditions. They will expand the existing research methodology, allowing for a comprehensive analysis of drilling fluids properties.

6

Polimery syntetyczne do regulowania filtracji płuczek wiertniczych w warunkach podwyższonej temperatury

Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej, Uliasz Małgorzata, Błaż Sławomir

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 5

375--385

PL

W artykule przedstawiono badania laboratoryjne nad zastosowaniem do regulowania filtracji polimerów syntetycznych takich jak kopolimery i terpolimery zbudowane z merów winylowoamidowych, winylowosulfonowych, akrylowosulfonowych lub bezwodnika maleinowego. Środki te według danych literaturowych wykazują odporność termiczną powyżej 200°C. Na podstawie przeprowadzonych badań z wykorzystaniem nowych środków syntetycznych dokonano ich doboru do regulowania filtracji i parametrów reologicznych płuczek wiertniczych w różnych warunkach geologicznych oraz określono korelację pomiędzy wynikami badań filtracji uzyskanymi na statycznej i dynamicznej prasie filtracyjnej HPHT oraz wynikami filtracji otrzymanymi za pomocą aparatu Grace M2200 HPHT. Badania polimerów syntetycznych przeprowadzono w płuczce, w której składzie zastosowano środek skrobiowy i biopolimer XCD. Płuczka ta zawierała dodatkowo 7% inhibitora jonowego KCl i 7% blokatora węglanowego w celu utworzenia osadu filtracyjnego. Dla badanych płuczek przeprowadzono pomiary ich podstawowych właściwości oraz wykonano pomiary statycznej i dynamicznej filtracji HPHT na standardowych sączkach do pomiaru filtracji oraz krążkach ceramicznych o porowatości 20 µm. Filtrację statyczną określono w temperaturach 60°C i 120°C, natomiast dynamiczną w temperaturze 120°C. Filtrację przy użyciu aparatu Grace M2200 HPHT zmierzono również w temperaturach 60°C i 120°C na rdzeniach o porowatości 20 µm. W celu odtworzenia warunków otworowych do płuczek dodawano zwierciny (zmielony łupek mioceński) i skażenia chemiczne w postaci chlorków wapnia i magnezu oraz obciążano je barytem. Wyniki pomiarów na aparacie Grace M2200 HPHT podane w artykule zostały przeliczone na podstawie stosunku powierzchni filtracji w celu porównania z filtracją HPHT na krążkach ceramicznych. Dla płuczek dodatkowo przeprowadzono badanie dyspersji skały ilastej w celu określenia i porównania ich właściwości inhibicyjnych. Uzyskane wyniki badań mogą znaleźć zastosowanie w warunkach przemysłowych podczas głębokich wierceń oraz pozyskiwania energii geotermalnej.

EN

The article presents laboratory research on the use of synthetic polymers for controlling filtration, such as copolymers and terpolymers made of vinylamide, vinylsulfonic, acryl-sulfonic or maleic anhydride units. According to the literature data, these agents show thermal resistance above 200°C. Based on the research carried out with the use of new synthetic agents, they were selected to regulate the filtration and rheological parameters of drilling fluids in various geological conditions, and the correlation between the results of HPHT filtration tests obtained on the static and dynamic filter press and the filtration results obtained with the Grace M2200 PHT apparatus was determined. The research on synthetic polymers was carried out in a mud containing a starch agent and an XCD biopolimer. This mud contained an additional 7% KCl ionic inhibitor and 7% calcium carbonate to form a filter cake. For the tested muds, measurements of their basic properties were carried out, and static and dynamic HPHT filtration measurements were made on standard filters for filtration and ceramic discs with a porosity of 20 µm. Static filtration was determined at 60 and 120°C, and dynamic filtration at 120°C. Filtration using a Grace M2200 HPHT apparatus was performed on cores with a porosity of 20 µm. In order to restore the borehole conditions, drill cuttings (ground Miocene shales) and chemical contamination in the form of calcium and magnesium chlorides were added to the muds, and weighted with barite. The results of the measurements on the Grace M2200 HPHT apparatus given in the article were converted based on the filtration area ratio for comparison with the HPHT filtration on ceramic discs. For the muds, a rock dispersion test was carried out in order to determine and compare their inhibitory properties. The obtained test results can be used in industrial conditions during deep drilling and acquisition of geothermal energy

7

Płuczka aminowo-glikolowa szansą na stabilność reaktywnych formacji ilasto-łupkowych oraz frakcji ilastej skał piaskowcowych

Uliasz Małgorzata, Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 10

720--732

PL

Podczas przewiercania warstw skał ilasto-łupkowych często występują problemy z utrzymaniem stateczności ściany otworu. Wywołują je zarówno czynniki związane z regionalnymi oraz lokalnymi warunkami naprężeniowymi na danym obszarze, z właściwościami mechanicznymi skał w otworze, jak i z fizykochemicznymi oddziaływaniami w układzie skała–płuczka wiertnicza. Procesy fizykochemiczne związane z reakcją płuczki z przewiercanymi reaktywnymi utworami iłowców i mułowców są jednymi z kluczowych przyczyn niestabilności tych warstw. Zapobieganie skutkom tych niekorzystnych procesów fizykochemicznych należy prowadzić poprzez dobór mineralizacji płuczki wiertniczej w odniesieniu do mineralizacji wody w skale oraz zastosowanie w jej składzie inhibitorów polimerowych efektywnie ograniczających hydratację „wrażliwych na wodę” skał ilasto-łupkowych. W związku z tym ciągle są poszukiwane nowe technologie wysokoinhibitowanych płuczek wiertniczych, które pozwoliłyby na zmniejszenie hydratacji przewiercanych warstw w stopniu zbliżonym do efektu zastosowania płuczki inwersyjnej. Takie działanie przypisywane jest płuczkom, w których rolę inhibitora polimerowego pełnią środki zawierające w łańcuchu głównym grupę aminową. Środki te ze względu na specjalny mechanizm oddziaływania na przestrzenie międzypakietowe minerałów ilastych wyróżniają się wyższą skutecznością zapobiegania ich pęcznieniu i dyspersji niż znane i dotychczas stosowane inhibitory polimerowe. W artykule przestawione zostały wyniki badań nad opracowaniem wysokoinhibitowanej płuczki wiertniczej zawierającej różne rodzaje środków aminowych. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla warunków występujących w przewiercanych utworach jednostek karpackich, jednostki stebnickiej i miocenu autochtonicznego. Celem tych badań była ocena właściwości reologiczno-strukturalnych i inhibitujących oraz filtracji nowej odmiany inhibitowanej płuczki wiertniczej – aminowo-glikolowej. Przeprowadzone w warunkach otworopodobnych badania z różnymi rodzajami środków aminowych wykazały przydatność tej płuczki do przewiercania warstw skał ilasto-łupkowych i dowiercania horyzontów produktywnych występujących na złożu Przemyśl.

EN

During drilling through shale rocks, problems with maintaining the stability of the borehole wall often occur. These issues are caused by factors related to both regional and local stress conditions in the impacted area, mechanical properties of rocks in the borehole and physicochemical interactions in the rock-drilling mud system. Physicochemical processes related to the reaction of the drilling mud with the drilled reactive clay and mudstone formations are one of the key reasons for the instability of these layers. Prevention of the effects of these adverse physicochemical processes should be lead through the selection of drilling fluid mineralization in relation to the mineralization of water in the rock and the use of polymeric inhibitors in its composition effectively limiting the hydration of “water sensitive” clay-shale rocks. Therefore, new technologies of highly inhibited drilling muds are still being researched, which would allow to reduce the hydration of the drilled layers to match that of the effect of using an inversion mud. This effect is attributed to the drilling muds, in which the role of the polymer inhibitor is played by agents containing an amino group in the main chain. Due to the special mechanism of impact on the interlayer spaces of clay minerals, these chemical agents are distinguished by a higher effectiveness of prevention of their swelling and dispersion compared to the hitherto known and previously used polymer inhibitors. The article presents the results of research on the development of a highly inhibited drilling mud containing various types of amine agents. The laboratory tests were carried out in conditions occurring in the drilled formations of the Outer Carpathian units, the Stebnik unit as well as the autochthonous Miocene. The aim of these studies was to assess the rheological-structural and inhibiting properties as well as the filtration of the new type of inhibited drilling mud – amine-glycol. Tests carried out in borehole-like conditions with different the types of amine agents showed the suitability of this drilling mud for drilling clay-shale layers and for drilling productive horizons occurring in the Przemyśl gas field.

8

Badania nad podwyższeniem odporności płuczek wiertniczych z uwagi na niekorzystne warunki złożowe podczas wierceń geotermalnych

Jasiński Bartłomiej, Uliasz Małgorzata, Zima Grzegorz, Błaż Sławomir

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 4

274--287

PL

Udostępnianie złóż geotermalnych wiąże się z wysokimi wymogami stawianymi stosowanym płuczkom wiertniczym. Trudności podczas wiercenia wynikają głównie z podwyższonej temperatury i ciśnienia oraz czynników związanych ze składem mineralogicznym przewiercanych warstw oraz dopływających wód. W warunkach podwyższonej temperatury dochodzi do obniżenia wartości parametrów reologicznych i do wzrostu filtracji płuczki wiertniczej. Dzieje się tak na skutek zmian fizycznych zachodzących w płuczce pod wpływem temperatury lub pod wpływem degradacji polimerów odpowiedzialnych za nadawanie płuczce odpowiednich parametrów reologicznych i za ograniczanie filtracji. W pierwszym przypadku jest to proces odwracalny, natomiast w przypadku degradacji polimeru konieczna jest ciągła obróbka płuczki przez dodanie kolejnych porcji polimeru. Z degradacją polimeru mamy do czynienia szczególnie w przypadku równoczesnego występowania podwyższonej temperatury i skażeń jonami dwuwartościowymi (Ca2+ i Mg2+). Dobra stabilność termiczna płuczki zależy głównie od rodzaju i stężenia stosowanych do jej sporządzenia środków chemicznych charakteryzujących się zwiększoną odpornością termiczną. Artykuł przedstawia wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem środków takich jak: poli(kwas 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowy) (AMPS), sole mrówczanowe oraz nanocząsteczki węgla (nanorurki i tlenek grafenu). Przeprowadzono badania wpływu tych środków na podstawowe parametry płuczek wiertniczych, czyli na: parametry reologiczno-strukturalne, filtrację, pH. Następnie próbki płuczek zmodyfikowanych poprzez zastosowanie dodatku wyselekcjonowanych środków były poddawane oddziaływaniu temperatury 130°C przez 24 godziny w obecności jonów Ca2+ oraz Mg2+. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano oceny skuteczności działania poszczególnych środków oraz wytypowano skład płuczki najlepiej spełniający wymogi zastosowania do wierceń geotermalnych.

EN

Drilling in geothermal reservoirs is associated with high requirements for the used drilling muds. Difficulties during drilling are mainly caused by the increased temperature and pressure as well as factors related to the mineralogical composition of the drilled layers and inflowing waters. In conditions of higher temperature there is a reduction in value of rheological parameters and increase in filtration of drilling muds. It happens as a result of physical changes taking place in the drilling mud due to temperature or the degradation of polymers responsible for giving the drilling mud appropriate rheological parameters and limiting filtration. In the first case, it is a reversible process, while in the case of polymer degradation, it is necessary to continuously treat the drilling mud by adding successive portions of polymer. Polymers degradation takes place especially in the case of simultaneous occurrence of increased temperature and contamination with divalent ions (Ca2+ and Mg2+). Good thermal stability of the drilling mud depends mainly on the type and concentration of chemicals used for its preparation, characterized by increased thermal resistance. The article presents the results of research based on the basis of measures such as: poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) (AMPS), formate salts and carbon nanoparticles (nanotubes and graphene oxide). Examinations included the influence of these agents on the parameters of drilling fluids, such as: rheological and structural parameters, filtration, and pH. Then, samples of drilling mud modified by the addition of selected agents were heated to the temperature of 130°C for 24 hours in the presence of Ca2+ and Mg2+ ions. On the basis of obtained results, the effectiveness of individual agents was assessed and the drilling mud composition best suited to the requirements of geothermal drilling was selected.

9

Badania laboratoryjne nad zastosowaniem tetratlenku trimanganu jako materiału obciążającego do płuczek wiertniczych

Błaż Sławomir, Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 3

208--218

PL

Wiercenie otworów metodą nadciśnieniową wymaga stosowania płuczek wiertniczych o gęstości gwarantującej zrównoważenie ciśnienia złożowego i zapewnienie stabilności otworu. Do zwiększania gęstości płuczek wiertniczych najczęściej wykorzystywane są materiały obciążające takie jak węglan wapnia, baryt, ferrohem, hematyt. W praktyce do obciążania płuczek wiertniczych do dowiercania stosowany jest węglan wapnia CaCO3 z uwagi na jego wysoką rozpuszczalność w kwasie. Jednak zbyt duża koncentracja węglanu wapnia w płuczce wpływa na podwyższenie parametrów reologicznych płuczki oraz związane z tym komplikacje wiertnicze (np. przechwycenie przewodu wiertniczego). Dlatego też do płuczek o wyższej gęstości w celu zmniejszenia ilości materiałów stałych dodawany jest baryt, charakteryzujący się znacznie większą gęstością – 4,2 g/cm3 . Płuczki wiertnicze obciążane barytem w zmiennych warunkach ciśnienia i temperatury narażone są na częste zmiany gęstości, wynikające ze statycznego i dynamicznego osiadania barytu. Podczas wiercenia baryt może także powodować znaczne uszkodzenia formacji złożowych i konieczne jest w związku z tym przeprowadzenie zabiegów stymulacyjnych. Zwiększenie przepuszczalności złoża przeprowadza się między innymi poprzez zabieg kwasowania. Baryt jako materiał obciążający nie reaguje z powszechnie stosowanymi w zabiegach kwasami, co może powodować trwałe uszkodzenie złoża. Stosunkowo nowym rodzajem materiału obciążającego, który wykazuje zupełnie inne właściwości niż standardowy baryt używany do obciążania płuczek jest tetratlenek trimanganu. Materiał ten z uwagi na swoje właściwości wykazuje niewielki wpływ na parametry reologiczne płuczki, łatwo ulega w niej zawieszeniu, a dodatkowo stabilizuje zawiesiny, ograniczając sedymentację zwierconej fazy stałej, co ma znaczenie przy wierceniu otworów kierunkowych. W artykule przedstawiono badania laboratoryjne nad możliwością zastosowania tetratlenku trimanganu Mn3O4 jako środka do regulowania gęstości płuczek przeznaczonych do wiercenia otworów w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia HTHP. Tetratlenek trimanganu jako materiał obciążający może stanowić alternatywę dla barytu, szczególnie w płuczkach wiertniczych stosowanych do wiercenia otworów geotermalnych oraz do dowiercania horyzontów produktywnych. Opracowane płuczki zawierające nowy rodzaj materiału obciążającego charakteryzują się mniejszą tendencją do sedymentacji materiału obciążającego i niższymi parametrami reologicznymi w porównaniu z konwencjonalnymi płuczkami wiertniczymi obciążonymi barytem.

EN

Drilling holes using the overpressure method requires the use of drilling fluids with a density that guarantees the balance of the reservoir pressure and ensures the stability of the hole. Weighting materials such as calcium carbonate, barite, ferrohem, hematite are most often used to increase the density of drilling fluids. In practice, calcium carbonate CaCO3 is used for weighting drilling fluids due to its high acid solubility. However, too high a concentration of calcium carbonate in the drilling fluid increases the rheological parameters of the drilling fluid and the related drilling complications (e.g. interception of the drill string). Therefore, barite with a much higher density of 4.2 kg/m3 is added to higher-density muds to reduce the amount of solids. Drilling muds weighted with barite under changing pressure and temperature conditions are exposed to frequent changes in density resulting from static and dynamic barite sedimentation. During drilling, barite can also cause significant damage to reservoir formations, and it is therefore necessary to carry out stimulation treatments. The permeability of the deposit is increased through, among other things, acidization. Barite as a weighting material does not react with acids commonly used in treatments, which may cause permanent damage to the deposit. A relatively new type of weighting material that exhibits completely different properties compared to the standard barite used for weight drilling muds is trimanganese tetroxide. Due to its properties, this material has little effect on the rheological parameters of the drilling muds, it can be easily suspended in the drilling muds, and in addition it stabilizes the suspensions, limiting sedimentation of the solid phase, which is important when drilling directional holes. The article presents laboratory research on the possibility of using trimanganese tetroxide Mn3O4 as an agent to regulate the density of muds intended for drilling holes in HTHP conditions. Trimanganese tetroxide as a weighting material can be an alternative to barite, especially in drilling fluids used for drilling geothermal holes and drilling productive horizons. The developed muds containing a new type of weighting material are characterized by a lower tendency to cause sedimentation of the weighting material and lower rheological parameters compared to conventional bariteweighted drilling muds.

10

Metodyka kontrolowania związków aminowych i lateksów w płuczkach wiertniczych

Zima Grzegorz

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 3

164--174

PL

Obecnie w praktyce przemysłowej w składach płuczek wiertniczych coraz częściej są stosowane inhibitory hydratacji skał zaliczane do związków aminowych. Dla tego typu związków nie opracowano dotychczas metodyki oznaczania ich zawartości w płuczce wiertniczej, a prawidłowe serwisowanie tego rodzaju płuczek wymaga ciągłego kontrolowania ich zawartości celem zapewnienia odpowiednich właściwości inhibicyjnych. Podczas wiercenia związki aminowe adsorbują się na powierzchni skał i ich stężenie ulega zmniejszeniu, co skutkuje obniżeniem inhibicyjnych właściwości płuczki. Często stosowanym w składach płuczek dodatkiem jest lateks, którego oznaczanie jest niezbędne do zapewnienia stabilności parametrów płuczki. Związki tego typu zapewniają utrzymanie stateczności ścian otworu wiertniczego, a ich zawartość również ulega zmniejszeniu podczas głębienia otworu. Uzyskane w opisanych w artykule badaniach wyniki pozwoliły na zaproponowanie metod oznaczania związków aminowych i lateksów. Metody te mogą być wykorzystane w laboratorium polowym podczas serwisowania płuczek wiertniczych. W artykule przedstawiono metodykę oznaczania zawartości nowych rodzajów środków chemicznych stosowanych do płuczek wiertniczych, tj. inhibitorów hydratacji skał zaliczanych do związków aminowych oraz lateksów. Zaproponowane metody umożliwiają prawidłowe serwisowanie płuczek z dodatkiem tych środków, zapewniające utrzymanie odpowiednich właściwości płuczek. Metoda oznaczania związków aminowych polega na określeniu całkowitej zawartości azotu w filtracie płuczki wiertniczej. Rozcieńczenie filtratu pozwala na uzyskanie wyników w zakresie pomiarowym metody i obniżenie stężenia jonów chlorkowych, których ilość nie może przekraczać 10 000 mg/dm3 . Pierwsza z metod oznaczania lateksu polega na wagowym oznaczeniu suchej pozostałości po wydzieleniu lateksu z filtratu płuczkowego acetonem. Druga natomiast opiera się na pomiarach nefelometrycznych rozcieńczonego dziesięciokrotnie filtratu. Wynikiem pomiaru jest wartość NTU (ang. nephelometric turbidity unit – nefelometryczna jednostka mętności) zależna od zawartości lateksu w filtracie. Wszystkie z opracowanych metod wymagają sporządzenia krzywych wzorcowych, które stanowią podstawę do obliczania zawartości danego środka w płuczce.

EN

In industrial practice, rock hydration inhibitors, classified as amine compounds, are being increasingly used in drilling mud compositions. There is no methodology for determining this type of compounds content in the drilling mud, and proper servicing of this type of muds requires constant monitoring of their content to ensure appropriate inhibitory properties. During drilling, amine compounds adsorb on the surface of rocks and their concentration decreases during drilling and reduces the inhibitory properties of the mud. A common additive used in the composition of drilling muds is latex, the determination of which is necessary to ensure the mud parameters stability. Compounds of this type ensure the stability of the borehole wall, while their content also decreases during drilling. The results obtained from the research presented in the article allowed to propose methods for the determination of amine compounds and latexes. These methods can be used in the field laboratory when servicing drilling muds. The article presents the methodology for determining the content of new types of chemicals used in drilling muds, i.e. rock hydration inhibitors classified as amine compounds and latexes. The proposed methods enable proper servicing of muds with the addition of the agents that ensure the maintenance of appropriate mud properties. The method for the determination of amine compounds consists in determining the total nitrogen in the drilling mud filtrate. Dilution of the filtrate provides the results within the measuring range of the method and reduces the concentration of chloride ions, the amount of which may not exceed 10 000 mg/dm3 . The first method of latex determination is weight determination of the dry residue after separation of the latex from the filtrate with acetone. The second one is based on nephelometric measurements of a tenfold diluted filtrate. The measurement result is the NTU (nephelometric turbidity unit) value depending on the latex content in the filtrate. All of the developed methods require the preparation of calibration curves, which are the basis for calculating the content of a given agent in the mud.

11

Płuczka wiertnicza z dodatkiem pochodnych alkoholi tłuszczowych

Zima Grzegorz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 3

162--174

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem płuczek wiertniczych zawierających pochodne alkoholi tłuszczowych, które zapewnią uzyskanie ich optymalnych właściwości inhibitacyjnych w warunkach otworowych. W składach płuczek zostały zastosowane alkoksylowe pochodne alkoholi tłuszczowych, które są środkami niejonowymi i ich inhibitacyjne właściwości zostały potwierdzone we wcześniej przeprowadzonych badaniach. Płuczki o opracowanych składach zostały poddane badaniom w warunkach HPHT oraz obecności skażeń chemicznych i wzrastającej zawartości fazy stałej. Ze względu na możliwość zastosowania płuczek zawierających nowe rodzaje inhibitorów do dowiercania złóż, przeprowadzono również badania ich wpływu na uszkodzenie przepuszczalności skał zbiornikowych. Zastosowanie nowego rodzaju inhibitora wymagało opracowania metodyki kontrolowania jego zawartości w płuczce oraz metodyki obróbki płuczki w czasie wiercenia. Dotychczas stosowane tego typu inhibitory to tzw. poliglikole, będące polimerami tlenku etylenu lub kopolimerami tlenku etylenu i tlenku propylenu różniące się masą cząsteczkową. Głównym badaniem potwierdzającym inhibitacyjne właściwości płuczek jest badanie dyspersji skały ilastej, standardowo przeprowadzane w warunkach otoczenia. W niniejszym artykule opisano badania dyspersji w warunkach podwyższonej temperatury celem potwierdzenia właściwości inhibitacyjnych badanych środków w warunkach zbliżonych do otworowych. Badania dyspersji powiązano dodatkowo z pomiarami pęcznienia, czyli przyrostu objętościowego skały ilastej w środowisku płuczek wiertniczych. Przeprowadzono również badania płuczek zawierających nowe rodzaje poliglikoli w warunkach otworopodobnych: wykonano badania odporności tych płuczek na skażenie jonami metali dwuwartościowych (Ca2+ i Mg2+), skażenie fazą stałą (zmielonym łupkiem mioceńskim imitującym zwierciny) oraz działanie podwyższonej temperatury. Przedstawiona w artykule tematyka jest wynikiem niesłabnącego zainteresowania ze strony przemysłu stosowaniem płuczek z dodatkiem tego typu inhibitorów. Środki te posiadają podobne właściwości do dotychczas stosowanych poliglikoli, ale wykazują większą efektywność w warunkach otworowych.

EN

The article presents the results of research on the development of drilling muds containing derivatives of fatty alcohols, which will ensure that their optimal inhibitory properties in borehole conditions are achieved. In the mud compositions, alkoxy derivatives of fatty alcohols were used, which are non-ionic agents and their inhibitory properties have been confirmed in earlier studies. Drilling fluids were tested under HPHT conditions as well as under conditions of chemical contamination and increasing solids content. Due to the possibility of using muds containing new types of inhibitors to drill-in, studies on their effect on damage to reservoir rock permeability were also conducted. The use of a new type of inhibitor required the development of a methodology for controlling its content in the mud and a method for treating the mud during drilling. Previously used inhibitors of this type are polyglycols that are polymers of ethylene oxide or copolymers of ethylene oxide and propylene oxide differing in molecular weight. The main test confirming the inhibitory properties of scrubbers is the testing of clay rock dispersion, normally carried out under ambient conditions. This article describes dispersion studies under elevated temperature conditions to confirm the inhibitory properties of test agents under conditions similar to wellbore. Dispersion studies were additionally associated with swelling measurements, i.e. volumetric growth of clay rock in the drilling mud environment. Muds containing new types of polyglycols were also tested in borehole-like conditions: tests on the resistance of these muds to divalent metal ions (Ca2+ and Mg2+), solid phase contamination (ground Miocene shale imitating drill cuttings) and increased temperature. The subject matter presented in the article is the result of industry interest in the use of muds with the addition of this type of inhibitors. These agents have similar properties to the previously used polyglycols, but show greater efficiency under well conditions.

12

Prace badawczo-rozwojowe w zakresie wiertnictwa i ich wdrażanie w praktyce przemysłowej

Uliasz Małgorzata, Rzepka Marcin, Zima Grzegorz

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 12 (254)

4--7

PL

W artykule przedstawiono kierunki badań prowadzonych w Zakładzie Technologii Wiercenia Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego, INiG-PIB nad opracowaniem płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w różnych warunkach geologiczno-złożowych oraz zaczynów cementowych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Omówiono opracowane w ostatnich latach technologie płuczek wiertniczych i zaczynów cementowych oraz aktualnie prowadzone badania rozwojowe. Zamieszczono również opisy unikatowej aparatury, stosowanej do badań cieczy wiertniczych w warunkach HPHT.

EN

This article presents the directions of research conducted at the Department of Drilling Technology. The most important ones include the development of drilling muds for drilling holes in various geological and reservoir conditions and cement slurries for sealing columns of casing pipes. Drilling mud technologies and cement slurry technologies developed in recent years, as well as currently conducted research are discussed. Descriptions of the unique equipment used for testing drilling fluids under HPHT conditions are also included.

13

New shale hydration inhibitors adapted to the downhole conditions

Zima Grzegorz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 12

751--758

EN

The subject of the paper is the application of polyol compounds as active shale formation hydration inhibitors in drilling muds as the result of permanent interest from the industry in the use of this type drilling mud systems. Due to opportunity of precise compounds selection ensuring optimum properties of the drilling mud under specific down hole conditions, new agents have been developed that work effectively in a wider temperature range experienced in borehole conditions. The paper describes laboratory research carried over polyols that haven’t been used in drilling fluids technology yet but may ensure optimal inhibition properties in the wide temperature range. Compounds belongs to polyglycols category like ethylene oxide or copolymers of ethylene oxide and propylene oxide with different molecular weight, are widely use so far. However, in the presented discussion other agents were used, which are products of ethoxylation and propoxylation of long-chain hydrocarbon fatty alcohols (10 and more carbon atoms). The main test that can prove drilling mud inhibitory properties is active shale dispersion investigation, routinely carried in ambient conditions. As part of the additional tests carried out, the influence of the inhibitors used on the active shale dispersion under elevated temperature conditions was determined in order to confirm the inhibitory properties of these agents in near-down hole conditions. Near down hole conditions test was also carried out on drilling muds containing polyols group compounds, ie resistance test to contamination with ions of divalent metals (Ca2+ and Mg2+), solid phase contamination (milled Miocene shale pretending drill cuttings) and increased temperature. Investigations were also carried out on clouding of polyol solutions in 7% KCl solution. The acquired results indicate that chemical compound presence of the hydrophobic chain derived from fatty alcohol in the molecule further increases the effectiveness of the rock hydration inhibitor. The results obtained during the study allowed for a better understanding of the inhibition mechanism of these agents on the active shale. The new rock hydration inhibitor developed as part of the work can be used in industrial conditions.

PL

Przedstawiona w artykule tematyka dotyczy zastosowania w płuczkach wiertniczych związków z grupy polioli jako inhibitorów hydratacji skał ilastych i jest wynikiem ciągłego zainteresowania ze strony przemysłu wykorzystaniem tego typu płuczek. Ze względu na możliwość bardziej precyzyjnego doboru związków zapewniających optymalne właściwości płuczki w określonych warunkach otworowych – opracowano nowe środki działające efektywnie w szerszym zakresie temperatur występujących w warunkach otworowych. W niniejszym artykule opisano badania laboratoryjne nad doborem dotychczas niestosowanych w technologii płuczkowej polioli, które zapewnią uzyskanie optymalnych właściwości inhibicyjnych płuczek wiertniczych w szerokim zakresie temperatury. Dotychczas wykorzystywane środki z tej grupy to tzw. poliglikole, będące polimerami tlenku etylenu lub kopolimerami tlenku etylenu i tlenku propylenu, różniące się masą cząsteczkową. Natomiast w przedstawionych badaniach użyto dodatkowo innych środków, które są produktami etoksylowania i propoksylowania alkoholi o długich łańcuchach węglowodorowych (10 i więcej atomów węgla). Głównym badaniem potwierdzającym inhibicyjne właściwości płuczek jest badanie dyspersji skały ilastej, standardowo przeprowadzane w warunkach otoczenia. W ramach wykonanych dodatkowo badań określono wpływ użytych inhibitorów na dyspersję skały ilastej w warunkach podwyższonej temperatury celem potwierdzenia właściwości inhibicyjnych tych środków w warunkach zbliżonych do otworowych. Przeprowadzono również badania płuczek zawierających związki z grupy polioli w warunkach otworopodobnych, tj. wykonano badania odporności tych płuczek na skażenie jonami metali dwuwartościowych (Ca2+ i Mg2+), skażenie fazą stałą (zmielonym łupkiem mioceńskim, imitującym zwierciny) oraz działanie podwyższonej temperatury. Wykonano również badania temperatury mętnienia roztworów polioli w 7-procentowym roztworze KCl. Uzyskane wyniki badań wskazują, że obecność w cząsteczce związku chemicznego łańcucha hydrofobowego pochodzącego od alkoholu tłuszczowego dodatkowo zwiększa efektywność działania inhibitora hydratacji skał. Wyniki otrzymane podczas badań pozwoliły na lepsze zrozumienie mechanizmu inhibicyjnego działania tych środków na skały ilaste. Opracowany w ramach pracy nowy inhibitor hydratacji skał może znaleźć zastosowanie w warunkach przemysłowych.

14

Drilling muds with stable rheological parameters using modified natural polymers

Zima Grzegorz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 10

598--612

EN

This paper presents a study on the possible use of scleroglucan and guar gum mixture modified with aluminum ions as a part of a drilling mud. Currently, the most popular structure-directing agent for dispersed water-base drilling mud is the xanthan biopolymer (XCD). Scleroglucan is alternate structure-directing agent which can be used in a drilling mud, particularly in high temperature conditions. It has a completely nonionic character and creates a structure composed of polymer chains twisted in the form of a triple helix. Such build is characterized by high thermal resistance, multivalent metals cations resilience and salinity. Scleroglucan shows better capability in limiting water filtration than XCD especially in high temperatures. With that in mind its use is justified in the case of deep well. Improvement of rheologically-structural parameters of drilling muds can be achieved by using guar gum modified with use of trivalent ions, e.g. aluminum. This allows to reduce polymer concentration in drilling mud, resulting from a significant increase in viscosity due to the growth in molecular weight. Using scleroglucan in drilling mud composition combined with modified guar gum assures proper rheological parameters of drilling mud in low temperature as well as in high temperature. The combination of these two polymers enable the development of a drilling mud, which is characterized by the unique stability of its parameters in a wide temperature range. It is expected to reduce the expenditure on controlling drilling mud parameters during drilling due to combination of this type of agents in the drilling mud composition. In order to ensure an appropriate level of claystone hydration inhibition the addition of polyglycol was used in the composition of drilling muds, which in the proposed compositions additionally ensures appropriate technological parameters of drilling mud in borehole conditions. The paper proposes drilling mud compositions characterized by a special stability of rheological parameters in increased temperature. The most favorable properties of the drilling mud were obtained using a combination of xanthan, scleroglucan and guar gum modified with aluminum ions in its composition. By changing the type and concentration of individual polymers, we can design rheological parameters of drilling mud in the selected temperature range.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych nad możliwością zastosowania w recepturach płuczek wiertniczych skleroglukanu w połączeniu z żywicą guarową modyfikowaną jonami glinu. Obecnie najpopularniejszym środkiem strukturotwórczym do płuczek wodnodyspersyjnych jest biopolimer ksantan (XCD). Alternatywnym środkiem strukturotwórczym, który może znaleźć zastosowanie w płuczkach wiertniczych, szczególnie w warunkach podwyższonej temperatury, jest skleroglukan. Posiada on całkowicie niejonowy charakter i tworzy strukturę złożoną z łańcuchów polimerowych skręconych w postaci potrójnej helisy. Taka budowa warunkuje jego dużą odporność termiczną oraz odporność na kationy metali wielowartościowych i zasolenie. Skleroglukan wykazuje również lepszą od XCD zdolność ograniczania filtracji, szczególnie w wysokich temperaturach, w związku z tym jego użycie jest uzasadnione w przypadku głębokich otworów. Poprawę parametrów reologiczno-strukturalnych płuczek można również uzyskać przez zastosowanie modyfikacji żywicy guarowej za pomocą jonów trójwartościowych, np. glinu. Umożliwia to zmniejszenie stężenia polimeru w płuczce, wynikającego ze znacznego wzrostu lepkości, spowodowanego wzrostem masy cząsteczkowej. Użycie skleroglukanu w składzie płuczki wiertniczej w połączeniu z modyfikowaną żywicą guarową zapewni odpowiednie parametry reologiczne płuczki zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach. Połączenie tych dwóch polimerów umożliwi opracowanie płuczki, która charakteryzuje się unikatową stabilnością parametrów w szerokim zakresie temperatury. W wyniku zastosowania połączenia tego rodzaju środków w składzie płuczki wiertniczej należy spodziewać się również zmniejszenia nakładów na kontrolowanie jej parametrów w czasie wiercenia. W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu inhibicji hydratacji skał ilastych w płuczkach wiertniczych zastosowano dodatek poliglikolu, który w opracowanych składach dodatkowo zapewnia uzyskanie odpowiednich parametrów technologicznych płuczek wiertniczych w warunkach otworowych. W artykule zaproponowano składy płuczek wiertniczych charakteryzujących się szczególną stabilnością parametrów reologicznych w podwyższonej temperaturze. Najkorzystniejsze właściwości płuczki uzyskano przy zastosowaniu w jej składzie połączenia ksantanu, skleroglukanu i guaru modyfikowanego jonami glinu. Zmieniając rodzaj i zawartości poszczególnych polimerów, możemy projektować parametry reologiczne płuczek w wybranym zakresie temperatur.