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Jul 17, 2023

Bohr- und Fertigstellungsflüssigkeiten

Da die Öl- und Gasbohrindustrie in technisch anspruchsvollere Umgebungen vordringt (z. B. Bohren ultratiefer Onshore-/Offshore-Bohrlöcher unter extrem hohen Temperaturen (über 300 °F) und Druck).

Da sich die Öl- und Gasbohrindustrie in immer technisch anspruchsvollere Umgebungen bewegt (z. B. das Bohren ultratiefer Onshore-/Offshore-Bohrlöcher unter extrem hohen Temperaturen (über 300 °F) und Druck (spezifisches Gewicht des Schlamms über 2,0)), geraten Unternehmen zunehmend unter Druck, sich weiterzuentwickeln Technologie zu verbessern und die Bohrleistung zu verbessern, während wir gleichzeitig kontinuierlich danach streben, die Kosten zu senken und die Anforderungen strengerer Umweltvorschriften zu erfüllen. Erhebliche Reservenzuwächse können realisiert werden, wenn die mit Bohrungen unter derart rauen Bedingungen verbundenen Risiken (z. B. Druckkontrolle, Instabilität des Bohrlochs, Zirkulationsverlust, Sauergas) effektiv bewältigt werden können. Entwurf und Entwicklung einer neuen Generation von Bohrflüssigkeiten, die in der Lage sind, alle zugeschriebenen Funktionen (z. B. Stabilisierung des Bohrlochs, Kontrolle des Formationsdrucks, Transport des Bohrkleins, Minimierung des Flüssigkeitsverlusts und keine Reduzierung der Formationsproduktivität) unter solch extremem Druck zu erfüllen Die Temperaturbedingungen sind eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Erschließung dieser Ressourcen.

Bohrflüssigkeiten, die unter ultrahohen Drücken und Temperaturen verwendet werden, müssen thermisch stabil sein und ihre rheologischen Eigenschaften beibehalten. Traditionell wurden unter diesen extremen Bedingungen nichtwässrige Bohrflüssigkeiten (NADFs) verwendet. NADFs haben jedoch erheblich hohe Betriebskosten mit einem damit verbundenen Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltrisiko. Infolgedessen besteht seitens der Betreiber eine zunehmende Nachfrage nach der Verwendung wässriger Bohrflüssigkeiten [wasserbasierter Schlamm (WBM)], die bekanntermaßen umweltfreundlich und relativ kostengünstiger sind. Der Einsatz von WBMs unter extremen Temperaturen und Drücken ist jedoch mit mehreren Herausforderungen verbunden, darunter dem Abbau von Polymeren und anderen Additiven, die als Flüssigkeitsverlustverhinderer und rheologische Stabilisatoren verwendet werden. Daher konzentrierte sich die jüngste Forschung auf den Entwurf und die Entwicklung von WBM-Systemen, die die folgenden Spezifikationen erfüllen:

Die neu entwickelten wasserbasierten Ultrahochtemperatursysteme verwendeten maßgeschneiderte verzweigte synthetische Polymere, die hervorragende rheologische Eigenschaften und Flüssigkeitsverlustkontrolle sowie Langzeitstabilität über 400 °F aufweisen. Diese verzweigten synthetischen Polymere sind mit den meisten Ölfeldsolen kompatibel und behalten eine hervorragende Rheologie im unteren Preissegment bei.

Andere Formulierungen schlugen die Verwendung von β-Cyclodextrin-Polymer-Mikrokügelchen (β-CPMs) als umweltfreundliches Ultrahochtemperatur-Filtrationsreduziermittel vor. Wenn die Temperatur auf über 160 °C anstieg, kam es zu einer hydrothermischen Reaktion der β-CPMs und in der Folge bildeten sich zahlreiche mikro- und nanogroße Kohlenstoffkügelchen, die Mikro- und Nanoporen im Filterkuchen überbrückten und die Durchlässigkeit des Filterkuchens verringerten effektiv.

Bentonit-hydrothermale Kohlenstoff-Nanokomposite werden auch als nichtpolymere Additive vorgeschlagen, um die Herausforderung bei ultrahohen Temperaturen und hohem Druck in Bohrspülungen auf Wasserbasis zu lösen. Die Nanokomposite werden durch eine einfache hydrothermale Reaktion synthetisiert, bei der Biomassestärke und Natriumbentonit als Vorläufer bzw. Templat verwendet werden. Solche Formulierungen zeigten nach dem Warmwalzen bei Temperaturen von bis zu 460 °F günstige Rheologie- und Filtrationseigenschaften.

In diesem Abschnitt werden ausgewählte Artikel vorgestellt, die Beispiele für Design, Entwicklung und Feldanwendungen der neuen Generation von WBM-Fluidtechnologien zeigen.

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Die technischen Dokumente dieses Monats

SPE 206444 Erfolgreiche Anwendung einer neuen Generation von Ton-Inhibitor-Polymeren beim Bohren einer tiefen Explorationsbohrung in der Region Astrachan von Petr Leonidovich Ryabtsev, Akros, et al.

SPE 205539 Verbesserung der rheologischen und Filtrationseigenschaften wasserbasierter Bohrflüssigkeiten unter Verwendung von Bentonit-hydrothermischen Kohlenstoff-Nanokompositen unter Ultrahochtemperatur- und Hochdruckbedingungen von Hanyi Zhong, China University of Petroleum East China, et al.

SPE 209805 Die Nutzung selbstvernetzbarer Nanopartikel als Hochtemperatur-Verstopfungsmittel in wasserbasierter Bohrflüssigkeit von Ming Lei, University of Alberta, et al.

Ergun Kuru, SPE, ist Professor und Direktor für Erdöltechnik am Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen der University of Alberta. Er hat einen BS-Abschluss der Middle East Technical University sowie einen MS- und PhD-Abschluss der Louisiana State University, alle in Erdöltechnik. Zuvor arbeitete Kuru als Fakultätsmitglied an der Middle East Technical University in Ankara, Türkei, und am Petroleum Institute in Abu Dhabi. Seit mehr als 30 Jahren unterrichtet er Kurse und forscht zu Themen im Zusammenhang mit Bohr- und Bohrlochkomplettierungstechnik. Kuru ist Autor oder Co-Autor von mehr als 190 technischen Artikeln. Er war Mitglied mehrerer SPE-Ausschüsse, darunter des Annual Technical Conference and Exhibition Drilling Engineering Program Committee, des Global Training Committee und des Education and Accreditation Committee. Er erhielt 2017 den SPE Canada Region Distinguished Achievement Award für die Fakultät für Erdöltechnik und wurde 2021 zum SPE Distinguished Member ernannt.