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Jan 07, 2024

砂岩岩石間隙系の変化を引き起こす泥に対する過平衡圧力の役割

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8367 (2022) この記事を引用する 1319 アクセス 1 引用 メトリクスの詳細 オーバーバランス圧力は、掘削作業において非常に重要なパラメータです。 それは

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8367 (2022) この記事を引用

1319 アクセス

1 引用

メトリクスの詳細

圧力のオーバーバランスは、掘削作業において非常に重要なパラメータです。 これは、温度、時間、泥の種類と組成、岩石の鉱物含有量などのダウンホールの他のパラメータに応じて、地層の損傷に大きな影響を与えます。 この研究の目的は、泥岩と岩石の相互作用に対するオーバーバランス圧力の影響の程度と、その結果として生じる岩石間隙システムへの影響を判断することです。 この研究は、同じ温度と相互作用時間、異なるオーバーバランス圧力 (300、700、および 1000 psi) の下でのベレア バフ砂岩と水ベースの重晶石の相互作用に関する実験研究を示しています。 実験では、走査型電子顕微鏡と核磁気共鳴緩和測定を使用して、岩石サンプルの細孔システムの変化を監視しました。 改良された濾過セルを使用して、さまざまなオーバーバランス圧力で岩石サンプルと泥を収容しました。 得られた結果は、濾過特性、岩石流動特性(岩石透過性、細孔スロート半径、および細孔システムスケールタイプ)がすべてオーバーバランス圧力の増加によって影響を受けることを示しました。 オーバーバランス圧力が 300 psi から 1000 psi に増加すると、泥ケーキの厚さおよび濾過液の体積に関して濾過特性がそれぞれ 111% および 36% 増加しました。 岩石の総空隙率は、300、700、および 1000 psi の下で、それぞれ 21.6% (泥の相互作用前) から 17.6、15.2、および 14.2% への減少を示しました。 1000 psi のオーバーバランス圧力下では岩石の透過性が 75% 減少し、細孔スロート半径は 45% 減少しました。 ただし、岩石の細孔タイプは、泥との相互作用後も同じスケール (マクロ) に残ります。 統計分析の結果、岩石の空隙率と透水性は、0.99 という高い決定係数をもつ多項式関係により、オーバーバランス圧力の増加とともに減少することが示されました。 走査型電子顕微鏡による内部細孔系の分析により、地層損傷は主に過平衡圧力の増加に伴う泥固形物の析出に起因することが示された。

掘削作業は、石油生産のためのフィールド開発において非常に重要であり、費用がかかる段階です。 安全で効率的な掘削性能を達成するには、掘削液と掘削作業プログラムの設計で泥岩と岩石の相互作用を深く研究する必要があります。 泥岩と岩石の相互作用は坑井の安定性に大きく影響します。 その結果、泥水の設計が不適切なため、多くの掘削問題が発生し、ダウンホール設備のコスト、掘削作業の非生産的な時間、およびそのような問題の修復作業などの経済的損失につながる可能性があります1,2。 。

掘削液は、坑井を制御下に保つために地層の圧力を過剰に均衡させたり、坑井を清潔に保つために掘削された切粉を地表に洗い流したり、潤滑油を供給したりするなど、掘削作業に多くの機能を提供するため、掘削作業の中心を表します。掘削作業中にドリルストリングを冷却し、掘削地層の壁にフィルターケーキを形成することで坑井の安定性を高めます3、4、5。 掘削液の組成は、掘削作業中に必要な機能を達成するために効率的なレオロジー特性を提供すると同時に、掘削された地層を損傷から保護するように慎重に設計されています。 したがって、そのような目的を満たす泥の添加剤として新しい材料を提供するために多くの研究研究が行われました4,6。 地層損傷は石油産業における重大な問題であり、この問題に対する詳細な分析と技術的解決策を提供するために多くの研究が行われてきました7。

掘削された地層は、井戸の掘削作業中に掘削泥水システムにさらされ、それにより、空隙率、浸透性、流体の流れの特性、内部の岩石の地形、細孔システム、弾性特性、および岩石の強度の点で岩石の特性に重大な変化を引き起こす可能性があります8,9。 、10． 実験研究により、これらの変化はすべて、岩石の鉱物組成と泥の化学活動、特に井戸の掘削作業中に掘削された岩石に侵入する濾過液によるものであることが示されました11、12、13。