Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Influence of the contact time of the preflush fluid with the filter cake on the effectiveness of the purification of the annular space

100%

Kremieniewski M. , Rzepka M. , Kędzierski M.

|

2018

|

tom R. 74, nr 1

29--36

EN

In the process of drilling wells, tightness in the annular space between casing string and beyond is of particular importance. In order to eliminate undesirable gas migration due to lack of tightness, lowered casing string should be sealed by filling the annular space with cement slurry. During the pumping of cement slurry, drilling mud is removed from the annular space. However, cement slurry pumped directly after the mud, cannot sufficient 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 clean the annular space from filter cake by pumping the preflush fluid, and then completely removing the mud by spacer fluid and cement slurry. Fulfilling these conditions and obtaining a properly cleaned annular space prior to cementation can help improve the sealing and to some extent eliminate the possibility of undesirable gas migration at the contact of the cement sheath with the contact surfaces (casing string and rock formation). Taking into account the problem of improving the cleaning of the annular space and related issues, the laboratory tests have been carried out to determine the effect of the contact time of the preflushes on the purification of the annular space. During conducting the laboratory tests used the simplest type of preflush fluid, which was water. Such selection was conditioned by the necessity to demonstrate the effect of contact time on the efficiency of cleaning the annular space, excluding the physicochemical action of the surfactant used in the preflush liquid. In order to pick up changes, control samples were also prepared on which no filter cake was produced. Laboratory tests of the effect of the contact time of the preflush fluid on the purification of the annular space were conducted by determining the adhesion of the cement sheath to the rock formation, from which the previously produced filter cake was removed.

PL

W procesie wiercenia otworów wiertniczych szczególne znaczenie odgrywa zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi. W celu wyeliminowania m.in. niepożądanych zjawisk migracji gazu na skutek braku szczelności należy zapuszczoną kolumnę rur okładzinowych uszczelnić wypełniając przestrzeń pierścieniową lub pozarurową zaczynem cementowym. W trakcie tłoczenia zaczynu cementowego z przestrzeni pierścieniowej wypierana jest płuczka. Jednak tłoczony zaczyn cementowy nie jest w stanie dostatecznie dobrze usunąć pozostałości po płuczce. W celu dobrego uszczelnienia otworu zaczynem, który po związaniu ma za zadanie uniemożliwić przepływ gazu konieczne jest dokładne oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej z osadu płuczkowego poprzez przetłoczenie cieczy przemywającej, a następnie całkowite wyparcie płuczki przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Spełnienie tych warunków i uzyskanie odpowiednio oczyszczonej przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania może przyczynić się do poprawy uszczelnienia i w pewnym stopniu wyeliminować możliwość zachodzenia niepożądanego zjawiska migracji gazu na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami styku (rurą okładzinową i formacją skalną). Biorąc pod uwagę problem poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej i związane z nim zagadnienia, przeprowadzone zostały badania laboratoryjne pod kątem określenia wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na poprawę oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej. Podczas realizacji pracy wykorzystano najprostszy rodzaj cieczy przemywającej, którą była woda. Wybór taki uwarunkowano koniecznością wykazania wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na skuteczność oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej. Pominięto działanie fizykochemiczne użytych środków powierzchniowo czynnych. W celu wychwycenia zmian efektywności oczyszczania sporządzono również próbkę kontrolną rdzenia skalnego, na której nie wytwarzano osadu płuczkowego. Badania wpływu czasu kontaktu cieczy przemywającej na oczyszczenie przestrzeni pierścieniowej prowadzone były poprzez pomiar przyczepności płaszcza cementowego do formacji skalnej, z której usuwano wytworzony wcześniej osad płuczkowy. Na podstawie tego pomiaru określano skuteczność usunięcia osadu płuczkowego.

2

Wpływ temperatury na skuteczność działania cieczy przemywającej stosowanej w zabiegu cementowania otworu wiertniczego

100%

Kędzierski M. , Rzepka M. , Kremieniewski M.

|

2019

|

tom R. 75, nr 4

205--213

PL

W artykule przestawiono wyniki badania wpływu temperatury na skuteczność działania cieczy przemywającej. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano istotne informacje o oddziaływaniu cieczy wiertniczych na rdzeń skalny w warunkach podwyższonej temperatury. Badania zostały przeprowadzone dla dwóch wydatków tłoczenia cieczy przemywającej: 10,0 i 11,2 l/min przy czasie kontaktu cieczy ze skałą wynoszącym 4 i 6 minut. W celu realizacji badań przeprowadzono modyfikację symulatora przepływu cieczy wiertniczych dodając do niego płaszcz grzewczy umożliwiający podgrzanie cieczy wiertniczych do danej temperatury. Badania wykonano dla różnych temperatur: 25°C, 40°C, 60°C.. Do przeprowadzenia badań laboratoryjnych zostały wykorzystane trzy rodzaje płuczek wiertniczych (beziłowa z blokatorami, polimerowo-chlorkowa, solno-barytowa) i zaczynów cementowych stosowanych w warunkach przemysłowych oraz ciecz przemywająca sporządzona w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym z nowego rodzaju środków. Stopień oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej określono za pomocą przyczepności na kontakcie kamień cementowy–skała. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż wraz ze wzrostem temperatury płuczki wiertniczej maleje skuteczność wymywania osadu za pomocą cieczy przemywającej. Skuteczność usuwania osadu płuczkowego uzależniona jest również od wydatku tłoczenia cieczy przemywającej oraz od czasu kontaktu tej cieczy z oczyszczaną powierzchnią. W przypadku każdej z płuczek wiertniczych największą skuteczność działania cieczy przemywającej uzyskano dla wydatku tłoczenia 11,2 l/min przy czasie kontaktu wynoszącym 6 minut w temperaturze 25°C. Najniższy stopnień wymywania osadów płuczkowych po dwudniowym sezonowaniu próbek uzyskano dla wydatku tłoczenia cieczy przemywającej wynoszącym 10,0 l/min i czasie kontaktu 4 minuty w temperaturze 60°C. Uzyskane wyniki przyczepności dla temperatury 25°C zawierały się w przedziale 60–90% wartości bazowej. Wartości przyczepności dla temperatury 40°C mieściły się w zakresie 45–60% przyczepności bazowej, zaś dla temperatury 60°C uzyskane wyniki zawierały się w przedziale 35–45% przyczepności bazowej.

EN

The article presents the results of investigation into the impact of temperature on the effectiveness of preflush fluid. The research showed significant information about the influence of drilling fluids on the rock core in conditions of elevated temperature. The testing was performed for two preflush fluid pumping rate: 10.0 and 11.2 l/min at the fluid contact time of 4 and 6 minutes. In order to carry out the tests, a modification of the drilling fluids flow simulator was made by adding a heating mantle to it, allowing the heating of drilling fluids to a given temperature. The tests were carried out at various temperatures: 25°C, 40°C, 60°C. For laboratory tests various types of drilling muds (non-bentonite drilling mud, potassium chloride-polymer drilling mud, NaCl-barite drilling mud) were used, and cement slurries used in industrial conditions, as well as preflush fluid prepared from a new type of the additives in Oil and Gas Institute – National Research Institute. The degree of cleaning of the annular space was determined by the adhesion on the contact between the cement stone and the rock. Based on the analysis of the obtained results, it was found that the effectiveness of the filter cake removal decreased with the increase of temperature. The effectiveness of the mud cake removal depends on the preflush fluid pumping rate and the contact time of this fluid with the surface being cleaned. For each of the drilling muds, the highest efficiency of the preflush fluid was obtained for a pumping rate of 11.2 l/min with a contact time of 6 minutes at 25°C. The lowest degree of filter cake removal after two-day hydration of the samples was obtained for a preflush fluid pumping rate of 10.0 l/min with a contact time of 6 minutes at 60°C. Obtained adhesion results for the temperature of 25°C were in the range of 60–90% of the base adhesion. The adhesion values for 40°C were in the range of 45–60% of the basic adhesion, while for the temperature of 60°C, the obtained results were in the range of 35–45% of the basic adhesion.

3

Poprawa oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania

61%

Kremieniewski M. , Kędzierski M. , Rzepka M. , Kremieniewski M.

|

tom nr 220

1--171

PL

Podczas realizacji prac związanych z uszczelnieniem kolumny rur okładzinowych jednym z najistotniejszych aspektów jest zapewnienie szczelności w przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi. Niezachowanie tego warunku może skutkować poważnymi konsekwencjami począwszy od wzrostu ciśnienia w górnej części otworu, a skończywszy na migracji bądź ekshalacji gazu. W celu wyeliminowania takich niepożądanych zjawisk należy uszczelnić kolumnę rur okładzinowych tłocząc zaczyn cementowy. Jednak na odpowiednie uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej składa się również przygotowanie otworu do cementowania poprzez dokładnie jego oczyszczenie. W tym celu następuje przetłoczenie cieczy przemywającej, a następnie płuczka wypierana jest przez ciecz buforową i zaczyn cementowy. Odpowiednie przygotowanie przestrzeni pierścieniowej przyczynia się do znacznej poprawy uszczelnienia i umożliwia wyeliminować powstawanie mikroprzepływów gazu na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchnią przewiercanej wcześniej formacji skalnej oraz powierzchnią zapuszczanej rury okładzinowej. W książce przedstawione zostały mechanizmy przepływu cieczy w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz omówiono zagadnienia dotyczące działania środków przemywających na poprawę efektywności oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej przed zabiegiem cementowania. Opisana została innowacyjna metodyka badań efektywności usuwania osadu płuczkowego. Zaprezentowano również nowe, skonstruowane w INiG – PIB urządzenie (symulator przepływu cieczy wiertniczych), które pozwalało na realizację prac badawczych w zakresie skuteczności działania cieczy przemywających. Omówiono wyniki badań wpływu czasu kontaktu oraz prędkości przepływu cieczy przemywającej na skuteczność usuwania osadu płuczkowego z formacji skalnej oraz z powierzchni rur okładzinowych. Przedstawiono również badania nad opracowaniem nowych cieczy przemywających oraz hybrydowej cieczy przemywającej, która wykazywała dwufunkcyjny charakter usuwania osadu (chemiczny oraz mechaniczny). Omawiana problematyka realizowanych prac badawczych w znacznym stopniu przyczynia się do poprawy oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania, a tym samym do ograniczenia migracji i ekshalacji gazu w otworach wiertniczych.

EN

During the implementation of works related to the sealing of the casing string, one of the most important aspects is to ensure tightness in the annular space between the casing and beyond. Failure to comply with this condition may result in serious consequences, ranging from pressure increase in the upper part of the hole, to migration or gas exhalation. In order to eliminate such undesirable phenomena, the casing column should be sealed by pumping the cement slurry. However, the proper sealing of the annular space also consists in preparing the borehole for the cementing operations by thoroughly cleaning it. For this purpose, a preflush fluid is pumped into the hole, and the drilling mud is displaced by a spacer fluid and cement slurry. Appropriate preparation of the annular space contributes to a significant improvement of the sealing and allows to eliminate the formation of gas microflows on the contact of the cement sheath with the surface of the previously drilled rock formation and the surface of the casing string. This book presents the mechanisms forming the liquid flow in the annular space of the borehole and discusses the issues concerning the action of washing agents to improve the efficiency of cleaning the annular space before the cementing operations. It presents an innovative methodology for the effectiveness of removal of mud cake. It also presents, a new device (a simulator of the flow of drilling fluids), constructed in The Oil and Gas Institute – National Research Institute, which allowed to carry out research work in the field of the effectiveness of washing fluids. The results of the influence of contact time and flow rate of the preflush fluid on the efficiency of removing the mud cake from the rock formation and the surface of the casings were discussed. Also presented are Laboratory tests on the development of a new types of washing fluids and a hybrid preflush fluid, which showed a dual-purpose character of filter cake removal (chemical and mechanical). The discussed issues of conducted research work significantly contribute to the improvement of the purification of the annular space of the borehole before cementing operations, and thus to the reduction of gas migration and exhalation in wellbores.