Opis projektu

Problematyka występującego w wiertnictwie zjawiska pęczniejących iłów

Pomimo technologicznego zaawansowania szczelinowania hydraulicznego i jego szerokiego zastosowania w wielu regionach świata metoda ta jest obciążona wieloma wadami, zarówno od strony technologicznej jak i środowiskowej, ekonomicznej i społecznej. Wykorzystanie wody, jako płynu bazowego w płynie szczelinującym wiąże się z problematycznym zjawiskiem pęczniejących iłów. Miękkie iły o wysokiej lepkości osadzają się na powierzchni rur okładzinowych uniemożliwiając poprawne związanie cementu.  Tabela 1 prezentuje powierzchnie właściwe i tzw. CEC (pojemność kationowymienną z ang.: Cation-Exchange Capacity). CEC wskazuje na zdolność gliny do wiązania wody, co powoduje pęcznienie. Zarówno smektyt jak i w mniejszym stopniu illit ekspandując korkują szczeliny zmniejszając skuteczność szczelinowania.

Tabela 1. Powierzchnia właściwa i CEC minerałów ilastych [1]

Rodzaj

minerału

Powierzchnia właściwa, [m2/g]

CEC

[meq/100 g]

Wewnętrzna

Zewnętrzna

Całkowita

smektyt

750

50

800

80-150

illit

5

15

30

10-40

kaolinit

0

15

15

1-10

chloryt

0

15

15

<10

Zjawisko ekspansji iłów w głąb otworu znacząco przekłada się, na jakość zacementowanych odcinków orurowania. Wiążące się z nim liczne zjawiska utrudniające operację cementowania takie jak: osadzanie się (przyklejanie) materiału skalnego o wysokiej lepkości na powierzchni rur, uniemożliwiające poprawne związanie cementu czy bezpośrednie zetknięcie rur okładzinowych z niektórymi iłowcami, to tylko jedno z wielu zagrożeń skracających żywotność otworu. Całkowite związanie cementu z kolumną rur i otwartym otworem poza aspektem izolacji cieczy i gazów jest jedną z najważniejszych operacji zwłaszcza w otworach gazowych. Stosowane narzędzia takie jak underreamer’y nie są w stanie zapewnić optymalnej geometrii i stanu technicznego otworu, którego średnica zmniejsza się w czasie. Dodatkowo stosowanie ich jest czasochłonne, kosztowne i często okazuje się nieskuteczne. Metody takie jak rotacja oraz ruch posuwisto-zwrotny rur okazują się nieskuteczne i mogą prowadzić do pogłębiających się zmian geometrii  

Projekt Narzędzie Otworowe – Protektor Przeciw Pęczniejącym Iłom

  Dobra Praktyka cementowania nakazuje usuwanie przyczyn powstawania zjawiska zamiast usuwania jego skutków. Dlatego też celem projektu jest stworzenie i wdrożenie narzędzia otworowego- protektora przeciw pęczniejącym iłom, którego rolą będzie usunięcie (ścięcie) pęczniejących iłów wraz z ich cyrkulacją na powierzchnie, w trakcie zapuszczania rur. W przypadkach, gdy nieskuteczne okażą się znane metody zapewniające dobre wiązanie cementu Protektor będzie w takim wypadku jedyną dostępną alternatywą. W ramach realizacji projektu Politechnika Gdańska przeprowadzi szereg badań i analiz poświęconych optymalizacji urządzenia tj.:
  • opracowanie optymalnego modelu trójwymiarowego urządzenia wraz z rysunkami technicznymi, spełniającego założenia patentowe, w szczególności:
    • narzędzie skrawające pęczniejące iły w otworze,
    • strefa czołowa urządzenia,
    • połączenie gwintowe,
  • wykonanie obliczeń naprężeń i odkształceń różnych wariantów urządzenia metodą elementów skończonych,
  • opracowanie modelu fizycznego zjawisk zachodzących podczas pracy urządzenia,
  • stworzenie prototypu urządzeń w skali, oraz analiza skuteczności  działania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych,
  • zbudowanie prototypu urządzenia i analiza jego skuteczności w rzeczywistym odwiercie,
  • wykonanie prototypu narzędzia w jakości standardów API na obrabiarkach CNC,
  • stalenie metodologii wykrywania potencjalnego zagrożenia w postaci pęczniejących iłów  za pomocą pomiarów takich parametrów jak PGGg, PNNt, PGs;
  • model fizyczny warunków powstawania zjawiska mikro-szczeliny i kanałów w zaczynie cementowym.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *