Badania Laboratoryjne Przepływu Cementu w Zniekształconej Przestrzeni Pierścieniowej

Zespół zaprojektował i zmontował stanowisko do badania przepływu cementu w zniekształconej przestrzeni pierścieniowej. Stanowisko miało na celu odzwierciedlenie wpływu niekorzystnych zjawisk w odwiercie na jakość zacementowania otworu wiertniczego (cement job). Stanowisko składa się z mieszalnika szybkoobrotowego do przygotowania płuczki, płynu buforującego oraz zaczynu cementowego. Stamtąd za pomocą pompy będącej częścią mieszalnika ciecze tłoczone są do wewnętrznej rury. Następnie ciecz wypychana jest przestrzenią pierścieniową miedzy wewnętrzną a zewnętrzną rurą skąd odbierana jest przez specjalnie uszczelniony kolektor i odprowadzona do beczki.

annular pipes 

Rys 1 Schemat głównej części stanowiska 

Natężenie przepływu mierzone było między mieszkalnikiem a wejściem wewnętrznej rury poprzez przepływomierz elektromagnetyczny. Rysunek 1 przedstawia schamtyczny rysunek stanowiska natomiast Rysunek 2 i 3-  fizyczną realizację. stanRel

Rys 2 Skonstruowane tanowisko

Stan Rel2Rys 3 Skonstruowane stanowisko

Aby odwzorować zniekształcenie przestrzeni pierścieniowej wyprodukowano 6 rodzajów przeszkód. Rysunek 4 przedstawia Przekrój owych przeszkód. Pole zielone odpowiada swobodnemu przepływowi cieczy natomiast pole czarne stanowi obstrukcje przepływu. przeszkody copy  

Rys 4 przekrój przeszkód zniekształcających przestrzeń pierścieniową

Przpeorwadzone zostały testy składające się z umieszczenia płuczki wiertniczej w zestawie rur zawierającym przeszkody następnie zalania wewnętrznej rury płynem buforującym oraz przepompowania zaczynu cementowego przez zestaw rur. Po tych operacjach rury były demontowane i odstawione na 72h dla związania cementu. Wykonano również próbkę z niezabużoną przestrzenią pierścieniową.

Po wykonaniu badań laboratoryjnych zacementowane rury – próbki zostały przycięte do rozmiarów umożliwiających zeskanowanie ich za pomoca tomografu komputerowego.  tomoskan  

Rys 5 Tomograf komputerowy z próbką

  Zeskanowano obszar 10 cm pod i nad przeszkodą, następnie przeprowadzono analizę wykrywającą puste przestrzenie oraz zżelowaciałą płuczkę w zaczynie cementowym. Poniżej przedstawiony jest przykładowy skan z zaznaczonymi niedoskonałościami zacementowania.scan_Merged_Scans_1-3 1  

Rys 6 Wyniki analizy niedoskonałości w przestrzeni pierścieniowej

Przeanalizowano wyniki dla każdej z zeskanowanych próbek. Objętość niedoskonałości została porównana. Wszystkie próbki z przeszkoda wykazywały większą ilość niedoskonałości niż próbka bez przeszkody. W najbardziej niekożystnym wypadku zabserwowano aż 5 krotny wzrost. Dowiedziono ilościowo i jakościowo iż już niewielka zmiana geometrii przestrzeni pierscieniowej negatywnie wpływa na jakość zacementowania otworu.

 

Dodaj komentarz

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