Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Treatment of formation damage created during completion of shale gas wells by hydraulic fracturing fluids

Bailey S., Conway B.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

759--762

EN

Productivity of wells completed in shale reservoirs can be strongly impacted by interactions between the reservoir formations and introduced fluid systems. Formation damage caused by these interactions is difficult to assess in tight formations and is often overlooked due to ambiguous well test results. There is increasing evidence that some shale gas wells are damaged during well completion by additives in the fluid systems that form insoluble material capable of severely blocking flow. The blockages form early in production and before flowback in severe cases. Treatment methods to chemically solubilize the damaging material have shown marked success restoring conductivity in damaged fractures and near-perf zones. Post-treatment gas production in some wells exceeds initial production rates, indicating that the damage can form early, before initial production begins, and restrict production in fractured wells. Methods of identifying and diagnosing the damage are presented.

2

Controlling sol-gel transition rates in biocatalyzed silicate gels

Bailey S., Cicha-Szot R., Falkowicz S.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

671--675

EN

Use of biocatalysts to internally activate the sol-gel transition of silicates was evaluated. Commercial sodium silicates and colloidal silicas were screened to determine effects of physicochemical parameters in the range of biocatalysts on gelant stability, gelation transition points and gel properties. Results established stable gelant formulations that were amenable to biocatalyst control of the gelling reaction. The alkalinity of the gelants required the biocatalysts to be extreme alkaliphiles with metabolic capabilities complementary to gel stabilization to drive the reaction. Ex situ measurements indicated that after initial exponential growth of 24 – 36-hours the biocatalysts maintained stable activity in stationary phase for up to 800 hours. Placing the gelling reactions under the control of alkaliphilic biocatalyst provided a direct internal mechanism with favorable reaction kinetics. The biocatalysts reliably triggered gelation of gelants with two to six days sol-gel transition time. Gelling tests indicated biocatalyzed gels are potentially suited to a broad range of applications as controllable internal activators of sodium silicate gels.

PL

W artykule opisano sposób inicjowania żelowania zolu krzemianowego w procesie biokatalizy. Przeprowadzono szereg testów mających na celu określenie czasów żelowania własności fizykochemicznych powstałych żeli, kinetyki żelowania i innych w procesie biokatalizy. W oparciu o wyniki badań opracowano formułę kontrolowanego prowadzenia procesu biokatalizy (żelowania) zoli krzemianowych. W pierwszej kolejności uzyskano efektywne szczepy bakterii zdolnych prowadzić procesy metaboliczne w warunkach wysokiego pH równego 12. Testy wykazały, że wyselekcjonowane szczepy mikroorganizmów po początkowej 24 – 36-godzinnej ekspotencjalnej fazie wzrostu przechodziły w fazę stacjonarną, która trwała ok. 800 godzin. Mikroorganizmy w sposób powtarzalny i wiarygodny inicjowały proces żelowania roztworów krzemianu, który w zależności o warunków początkowych trwał od dwu do sześciu dni. Ta unikatowa możliwość kontroli czasu żelowania w tak szerokim spektrum czasowym potencjalnie czyni proponowaną technologię bardzo przydatną w wielu dziedzinach techniki, gdzie zachodzi konieczność głębokich modyfikacji własności filtracyjnych warstw wodo- czy roponośnych.

3

Biocatalized silicate gels in oil and geothermal industry

Falkowicz S., Cicha-Szot R., Dubiel S., Bailey S.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2009

|

T. 25, z. 4

5-22

EN

Technologies using silicates have become accepted worldwide as cost-effective solutions for enhancing oil production. Despite very intensive research work gelling mechanism of the silicate system in the reservoir conditions is still unknown. Selection of appropriate additives extending gelling time and improving gel properties is very difficult because of the lack of that information. Moreover, complexity of the systems which contains organic and inorganic additives cause difficulties in industrial applications. This paper presents complex literature review which gives complete picture on the use and application of silicate based systems for water shut-off and enhancing oil recovery. Moreover, it shows new way of pH-dependent silicate gels application during the permeability modification treatments as an interesting alternative to chemical crosslinked gels. Gelling time of that system can be extended by the using microbiology to the pH modification what limit the number of chemical additives, facilitate process control and improve treatment competitiveness. The effect of biocatalyzed silicate gels on porous rocks was tested in the reservoir conditions on the lab stand of the Temco Inc Company (USA). Experimental results of coreflooding experiments indicated that silicate gel system may cause decrease of core permeability in the range from 60 to 90%.

PL

W publikacji przedstawiono kompleksowy przegląd literatury fachowej dotyczącej zastosowań żeli krzemianowych w górnictwie naftowym. Jak wynika z przytoczonych wyników wieloletnich badań, do czynników wpływających na skuteczność zabiegu modyfikacji przepuszczalności skał złożowych można zaliczyć: — rodzaj warunków złożowych (litologia, temperatura złożowa, zasolenie, jednorodność budowy złoża), — sposób udostępnienia warstwy produktywnej, — mechanizm dopływu wody do odwiertu, — odpowiedni dobór układu żelującego (polimery, żywice lub krzemiany), — sposób zatłaczania żelu do właściwej strefy złożowej (użycie Coiled Tubingu, jednoczesne zatłaczanie do dwóch stref). Reasumując można stwierdzić, że wszystkie prace związane z zatłoczeniem żelu do strefy o podwyższonej przepuszczalności należy zakończyć przed upływem kilku godzin. Wliczając w to czas potrzebny na przygotowanie żelu oraz wytłoczenia żelu z Colied Tubingu, jest to czas bardzo krótki. Jednymi z najbardziej obiecujących środków do likwidacji stref złożowych o wysokich przepuszczalnościach skał są żele oparte na bazie krzemianów. Mimo intensywnych badań w dalszym ciągu nie został do końca poznany mechanizm żelowania krzemianów w złożu, co utrudnia dobór odpowiednich dodatków wydłużających czas żelowania oraz poprawiających właściwości żelu, a złożoność systemów zawierających dodatki organiczne i nieorganiczne powoduje utrudnienia w zastosowaniach przemysłowych. Zastosowanie mikrobiologii w celu modyfikacji pH znacznie wydłuża czas żelowania, a ponadto ogranicza liczbę dodatków chemicznych, przez co ułatwia kontrolę i poprawia również ekonomikę zabiegu. Jednak, aby technologia ta była przydatna do komercyjnego wykorzystania wskazane jest wykonanie odpowiednich testów laboratoryjnych, np. metodą czynnikową kolejnych przybliżeń. Testy te powinny w maksymalnym stopniu symulować warunki złożowe pod względem termobarycznym i technologicznym. Ze znacznym podobieństwem proces ten można symulować dzięki aparaturze firmy Temco Inc (USA) będącej na wyposażeniu Instytutu Nafty i Gazu w Krakowie. Celem przeprowadzonych badań laboratoryjnych była wstępna ocena przydatności roztworów krzemianów do likwidacji przepuszczalności porowatych skał zbiornikowych z wykorzystaniem biokatalizatorów. Do przygotowania cieczy zabiegowej użyto roztworu krzemianu sodu o następujących właściwościach: stosunek SiO2/Na2O - 3,11; zawartość Na2O - 9,5%; zawartość SiO2 - 29,5%; gęstość około 1420 kg/m3; pH = 11,5. W przygotowanych cieczach stosowano stężenia krzemianu sodu niższe niż 2%, bowiem po przekroczeniu tego stężenia proces żelowania krzemianu rozpoczynał się w przeciągu kilku godzin, co jest czasem zbyt krótkim z punktu widzenia wykorzystania tej technologii w praktyce. Przygotowano cztery ciecze zabiegowe różniące się stężeniem krzemianu sodu: 1 – 0,5%; 2 - 0,75%; 3 - 0,1%; – 0,75%. W przypadku cieczy nr 4, na podstawie wyników wcześniejszych testów, zastosowano zmodyfikowaną pożywkę dla mikroorganizmów. Do wszystkich cieczy dodawano mikroorganizmy alkalifilne w ilościach takich, aby ich końcowe stężenie wynosiło około 1 ź 102 w 1 ml. Po zatłoczeniu do rdzeni cieczy zabiegowej w warunkach beztlenowych, poddawano procesowi dwutygodniowej inkubacji w temperaturze 40°C. Po tym okresie określano przepuszczalność końcową rdzeni kks dla solanki, a tym samym określano zmiany (utratę) ich przepuszczalności. Do rdzeni oznaczonych numerami 1 i 2 zatłoczono ciecz oznaczoną nr 1. W czasie dwutygodniowej inkubacji nie stwierdzono zauważalnych zmian pH, ani lepkości przygotowanej cieczy. Nastąpiło tylko nieznaczne wytrącenie się krzemianów z cieczy i ich sedymentacja na dnie naczynia, w którym inkubowano rdzenie. Stwierdzono uszkodzenia przepuszczalności rdzeni o numerach 1 i 2 odpowiednio 70% i 4% (tab. 3). Podczas pomiaru przepuszczalności końcowej solanka przepływająca przez testowany rdzeń w całości gromadzona była w przezroczystym naczyniu. Stwierdzono, iż dno naczynia pokrywa zżelowany osad usuniętych z rdzenia krzemianów. Podobną sytuację stwierdzono w przypadku rdzeni oznaczonych numerami 3 i 4. Daje się jednak zauważyć na dnie naczynia większą ilość usuniętych krzemianów, niż w przypadku rdzeni 1 i 2. Jest to spowodowane większą ilością krzemianów w roztworze wyjściowym. W tym przypadku również nie stwierdzono zmian pH cieczy żelującej. Zanotowano odpowiednio 73% i 61% uszkodzenie przepuszczalności rdzeni. Wprowadzono modyfikację w składzie cieczy nr 3, którą zatłoczono do rdzeni 5 i 6. W tym przypadku proces przebiegał w sposób zbliżony do oczekiwanego. Po pierwsze, stwierdzono po ok. 14 dniach zmianę pH cieczy z 11 na 8 i żelowanie cieczy w całej objętości. Nie stwierdzono osadu w pojemniku, w którym zgromadzono ciecz wypływającą z rdzenia 3. Tak więc, przepływająca solanka nie usuwała w tym przypadku z rdzenia krzemianów. Stwierdzono uszkodzenia przepuszczalności na poziomie 77% i 80%. Następnie przygotowano ciecz oznaczoną numerem 4, którą zatłoczono do rdzeni o numerach 7, 8 i 9. Po około trzech dobach zaobserwowano wytrącanie się żelu krzemianowego. Zmiany pH roztworu odnotowano po 12 dniach od przygotowania cieczy roboczej. W testowanych rdzeniach stwierdzono zmiany przepuszczalności odpowiednio 67%, 90% i 93%. Były to największe, a zarazem najtrwalsze zmiany przepuszczalności ze wszystkich testowanych rdzeni. Jak w poprzednich eksperymentach, również w tym przypadku gromadzony był filtrat wypływający z rdzenia podczas pomiaru przepuszczalności końcowej. Wizualnie nie stwierdzono obecności krzemianów w zgromadzonym filtracie. Na rysunku 1 pokazano zmiany gradientu różnicy ciśnienia w rdzeniach nr 4 i 8 w trakcie pomiaru przepuszczalności końcowej kks. Zmiany te mają typowy przebieg dla tego typu eksperymentów. Kształt obu krzywych dostarcza istotnych informacji, co do zjawisk zachodzących w przestrzeni porowej testowanych piaskowców podczas przepływu przez nie solanki. Na początku gradient ciśnienia gwałtownie rośnie i osiąga wartość maksymalną, aby potem mniej lub bardziej gwałtownie spadać i po pewnym czasie osiągnąć stabilizację. Wielkość i dynamika zmian (spadku) wartości gradientu różnicy ciśnienia wynika z zakresu i tempa usuwania krzemianów jakie zostały zatłoczone do testowanych rdzeni. Im więcej przepływająca solanka usunie z rdzenia cząsteczek krzemianów tym spadki gradientu różnicy ciśnienia będą większe. Kształt krzywych pokazanych na rysunku 1 pozwala na stwierdzanie że z rdzenia 4 (ciecz robocza 2) przepływająca solanka usunęła więcej krzemianów niż z rdzenia 8, do którego zatłoczono ciecz roboczą 4. W przypadku rdzenia 8 siły hydraulicznego unoszenia nie były w stanie pokonać sił adsorbujących cząsteczki krzemianu na ścianach por piaskowca i krzemian nie został usunięty powodując 90% spadek przepuszczalności tego rdzenia. Czynnikiem, który steruje tym procesem są zjawiska elektrokinetyczne zachodzące na powierzchni krzemianów w środowisku solanek o różnym pH.

4

Application of Customized Microbial Culture Products for Improved Oil and Gas Production in the Carpathian Foreland, Poland

Bailey S., Schneider D., Falkowicz S., Kasza P.

Prace Instytutu Górnictwa Naftowego i Gazownictwa

|

2002

|

nr 116 wyd. konferencyjne

531--537

EN

Microbial culture products have been used commercially in oil wells for over 15 years to control paraffin, enhance oil production rates, and alleviate well bore problems such as scale and corrosion. Microbes have wide-ranging capacity to cause desirable changes in fluid properties and the various mechanisms by which microbes act are described. Traditionally, microbial treatments were designed to act like traditional chemical treatments. These considerations involve the production of biosurfactants, solvents, and other oil-mobilizing agents. Production of these bene-ficial chemicals in situ improves oil flow properties, removes occlusions from the formation pore channels, and releases oil trapped in the formation. The broad spectrum of oil types and formations that have been treated successfully are reported along with treatment protocols. Treatment of well problems with microbial cultures provides several benefits over traditional technologies. Microorganisms have the ability to colonize the formation matrix and continually produce desirable products in situ for prolonged periods of time. Recent advances in microbial culture technology have led to identifying specific metabolic capabilities and developing applications to apply these unique capabilities to certain well problems. Examples of these applications are given, as well as considerations of mechanisms and modes of action.