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Aug 12, 2023

パーライト粒子を広範囲に掘削し、四酸化マンガン泥のろ過性を向上

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18445 (2022) この記事を引用 568 アクセス メトリクスの詳細 掘削配合物に必要な機能は、次のことによって地層の損傷を軽減することです。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18445 (2022) この記事を引用

568 アクセス

メトリクスの詳細

あらゆる掘削配合物に必要な特徴は、優れた濾過特性とフィルターケーキ特性を持つことで地層の損傷を軽減することです。 地層の損傷を防止および制限するための重要な要素は、計画された掘削流体のシール品質を向上させることです。 この研究では、四酸化マンガン泥ケーキの能力を向上させてシール機能を向上させるために、「パーライト」と呼ばれる新しい濾過剤が導入されました。 パーライト粒子を、増量剤として四酸化マンガンを含む配合物に充填した。 水ベースの掘削泥は高密度 (14.25 および 17.2 ppg) で設計されました。 最適な性能を達成するために、パーライトをさまざまな濃度で添加しました。 ろ過テストは、リザーバ温度 250 °F、差圧 300 psi で実施され、フィルターケーキが形成されました。 テストは、ろ過媒体として 2 つの異なる透過性カテゴリー (低透過性と高透過性) を持つ砂岩コアを使用して実行されました。 これにより、さまざまな地層特性に対して実装され、掘削液の特性を考慮したパーライトの性能の全体像が得られました。 形成されたフィルターケーキの構造と化学組成は、走査型電子エネルギー分散型 X 線 (SEM-EDS) を使用して評価されました。 提示された結果は、パーライトが同じ配合物中で四酸化マンガン増量剤に添加するのにどのように適合するかを示しました。 さらに、フィルターケーキの密閉性を向上させる能力があり、濾過容積を 41% 低下させ、フィルターケーキの内層と外層の透過性をそれぞれ 58% と 25% 低下させます。 さらに、EDS 分析は、パーライト粒子がフィルター ケーキの内層に一般に集中していることを示しました。

掘削液は掘削作業の血液と考えられているため、掘削液の配合を最適化することは、石油・ガス業界にとって非常に重要です1。 最適化には、効率的かつ経済的に坑井を掘削するための正しい添加剤と正しい量の選択が含まれます。 これらの添加剤は、地層圧力の制御、坑井の洗浄と切削物の運搬、地層を保護するためのフィルターケーキの形成など、多くの機能を提供します2、3。 井戸の深さ、地層の種類、実現可能性に応じて、これらの添加剤の必要性は変わります4。 科学者や研究者は、長年にわたって多くの添加剤を提案してきました。たとえば、循環損失材料としてドリアンの皮を使用すること5、泥レオロジーを改善するためにさまざまな種類のイオン液体を利用すること6,7、切断材の輸送効率を向上させるためにポリプロピレンとポリエチレンのビーズを導入すること8,9、重要な添加剤の 1 つは、泥水配合物に必要な密度を提供する増量材料です 16。 必要な加重材の量は多くの要因に基づいて変化します。たとえば、深井戸の掘削では地層圧力を制御するために高密度が必要であり、これは加重材の比重に応じて高用量の加重材を使用することになります17。 さらに、それらはレオロジー、濾過挙動、フィルターケーキなどの泥の他の特性にも影響を与えます。 したがって、泥配合物に適切な加重材料を選択することが重要です。

重晶石、赤鉄鉱、イルメナイト、ジェラナ、およびその他の計量鉱物は、石油およびガス部門で利用されています18、19、20、21、22、23、24。 さらに、これらの材料の一部は、特性を改善し、たるみなどの関連問題を軽減するために微粒子化されています17、25、26、27、28。 四酸化マンガン (Mn3O4) は重り材料として使用することが提案されており、比重は約 4.8 g/cm3、粒径は約 1 μm と小さく、形状は球形です 29,30。 これらの特徴により、Mn3O4 (Micromax) が掘削および完成流体の優れた候補として促進されました 31。 Al-Yami et al.32 は、KCl/Mn3O4 から構成される水ベースの配合物を配合および調査し、それを既存の配合物 2 つ (つまり、KCl/BaSO4/CaCO3 および CHKO2/CaCO3) と比較しました。 彼らは、Micromax 配合物が他の配合物と比較して優れた濾過特性とレオロジー特性を備えた優れた熱安定性を示すことを発見しました。 Moroni ら 31 は、完成液用の逆エマルジョンの増量剤として Mn3O4 を使用しました。 彼らは、高密度を提供するために塩水を使用するか、シェール形成を安定させるために石油を使用するかの間で交渉する必要がある英国の 2 つの現場事例を示しました。 最初のケースでは、完了文字列を実行するために 1.95 SG の完了液が必要でした。 彼らは、実験室での 14 日間にわたるたわみ特性と穴あけ工具上の皮膜特性に焦点を当て、鉱物油逆エマルジョンの増量材料として Mn3O4 を使用しました。 ラボでの結果は素晴らしく、現場での実装の成功につながりました。 2 番目のケースは、粘土/頁岩層に囲まれた砂の生産に関連したボーリング孔の安定性の問題を伴う指向性坑井で発生しました。 提案された解決策は、固体を含まない非水性流体が必要であることを達成するためにサンドスクリーンを設置することでした。 逆乳剤を使用し、必要な密度 (つまり 1.44 SG) に達するまで Mn3O4 を添加しました。 使用済み完成液は、サンドスクリーンの設置プロセスに積極的に役立ちました。 さらに、Micromax は重晶石などの他の掘削液の垂れを最小限に抑えるのに役立ちます。 Basfar et al.33 は、重晶石と​​ Micromax の混合物を使用することにより、逆エマルジョン流体における重晶石の垂れ下がりの問題を解決しました。 彼らは、15 wt% と 30 wt% を含む 2 つの異なる Micromax パーセンテージを研究し、重晶石のたるみを解消する最適なパーセンテージは 30 wt% であることを発見しました。 また、濾過、レオロジー、粘弾性など、他の掘削液の特性も強化されました。 また、彼らは、水ベースの掘削液中での重晶石の垂れ下がりについても同じ解決策を調査しました 34。 彼らの結果は、25 wt% で重晶石の垂れをなくし、掘削液の全体的な品質を向上させることができることを示しました。