Die Herausforderung:

Eine Verunreinigung des Bohrspülsystems kann aus jeder einzelnen der folgenden Quellen stammen: Materialien, die aus der Formation stammen, thermische Verschlechterung der organischen Stoffe im Schlamm oder Belüftung oder Überbehandlung an der Oberfläche. Im Allgemeinen sind wasserbasierte Spülsysteme im Vergleich zu wasserfreien Spülsystemen anfälliger für Verunreinigung. Herkömmliche wasserbasierte Flüssigkeiten, die mit Bentonitton viskosifiziert sind, sind im allgemeinen anfälliger als wasserbasierte Hochleistungsflüssigkeiten.

Änderungen bei den Flüssigkeitseigenschaften weisen auf Verunreinigung hin. In einem idealen Bohrspülsystem sollten sich, bei Annahme, dass die Bedingungen des Lochs stabil sind, die Eigenschaften der Bohrspülung wie Viskosität und Filtration während des Bohrvorgangs nicht ändern. Dies passiert jedoch in der Praxis nie. Vor Ort ändern sich einige Eigenschaften der Bohrspülungen letztendlich, auch wenn die Bedingungen des Lochs stabil sind.

Unterschiedliche Verunreinigungen haben unterschiedliche Auswirkungen und Folgen:

  1. Gebohrte Feststoffe, die häufigsten Verunreinigungen in Bohrspülungen, zeigen sich an einer Erhöhung der Rheologien und werden durch die Mbt quantifiziert.
  2. Anhydrit und Kalziumsulfat sind nicht hydriertes und hydriertes CaSo4. Die Kalziumionen lösen sich in der Bohrspülung, wodurch Tone im System ausflocken.
  3. Cement also releases calcium ions into the drilling fluid. Drilling wells requires drilling cement after each casing or liner is set.
  4. Zement setzt ebenfalls Kalziumionen in der Bohrspülung frei. Bohrlöcher benötigen Bohrzement nach Einsetzen jedes Futterrohrs oder jeder Auskleidung.
  5. Salzwasserströme und Salzformationen, die Salzstöcke enthalten, Stringer, massive, komplexe Evaporite flocken das System aus, senken den pH-Wert und ändern die Eigenschaften der Flüssigkeit.
  6. Karbonate und Bikarbonate flocken reaktive Feststoffe aus. Quellen der Verunreinigung umfassen Co2 (aus der Formation, dem Formationswasser, der Luftzufuhr an der Oberfläche), Überbehandlung mit Bikarbonat und Sodaasche (für Kalziumsulfat oder Zement), thermische Verschlechterung organischer Additive und verunreinigtes Barit oder Bentonit. Das Verhältnis der Karbonate zu den Bikarbonaten ist eine Funktion des pH-Werts. Verunreinigung zeigt sich dadurch, dass Mf schneller zunehmen als Pf, die Fließgrenze (Cp) sich erhöht, sowie progressive Gelstärke.
  7. Wasserstoffsulfid (H2S) ist bei Einatmen tödlich. Es zeigt sich durch eine Verringerung des pH-Werts und Änderungen bei den Eigenschaften der Flüssigkeit. Die Aufrechterhaltung eines hohen pH-Werts wandelt H2S in Sulfide um, die aufgelöst werden. Jedoch kann ein weiterer Zufluss von saurem Gas den pH-Wert senken und die Sulfide wieder in H2S umwandeln. Mit der Zeit korrodieren die Sulfide das Bohrrohr, was zu Sulfidspannungsrissen führt.

Lösung:

In herkömmlichen wasserbasierten Flüssigkeiten beginnt die nötige Behandlung zur Minimierung und Vermeidung von Bohrproblemen mit der Identifizierung und Quantifizierung der Verunreinigung. Tabelle 1A (Verunreinigungstabelle) in Software für die Analyse der Verunreinigung von Bohrspülungen beschreibt Änderungen der Eigenschaften der Flüssigkeit für jeden Verunreinigungstyp. Der für die Bohrspülung zuständige Ingenieur nutzt mechanische, chemische und methodologische Mittel zur Behandlung der Verunreinigung.

Mechanisch:

  • Änderung der Feststoffkontroll- und Mischgeräte für verbesserte Entfernung von Bohrfeststoffen, verringerte Luftzufuhr

Chemisch:

  • Entfernung des überschüssigen Kalziums durch Bikarbonat und Sodaasche. Entfernung von Karbonaten und Bikarbonaten durch Kalk und Kalziumsulfat.
  • Entfernung der Sulfide oder H2S mit Zinkverbindungen oder anderen Fängern.
  • Aufrechterhaltung der Integrität des Bohrkleins durch Schieferinhibitoren für maximale Entfernung der Feststoffe an den Schüttelsieben.

Methodologisch:

  • Verhinderung oder Kontrolle der Lochvergrößerung beim Bohren durch Salz durch Erhöhung der Salzkonzentration bis zur Sättigung oder knapp unter der Sättigung.
  • Verbesserung der Qualitätskontrolle
  • Umwandlung in oder Ersatz durch ein alternatives Spülsystem (salztolerant, tonfrei, thermisch stabil usw.)

Abmilderung der Auswirkungen von Verunreinigungen durch Verwendung wasserbasierter Hochleistungsflüssigkeiten ist bei moderner Fluidtechnologie eine gangbare Option. Das wasserbasierte Evolution-Hochleistungssystem von Newpark ist so konzipiert, dass es gegenüber Verunreinigungen beständig ist. Das System ist tonfrei, was die Menge reaktiver Feststoffe in einer Lösung verringert und die Toleranz gegenüber Co2 (Karbonate/Bikarbonate) und Kalzium (Zement, Kalziumsulfat usw.) erhöht. Das System basiert auf einem Satz Polymer-Viskosifizierern mit unterschiedlicher Beständigkeit gegenüber Verunreinigung und thermischer Stabilität.

Die individuelle Anpassung des Evolution-Systems an die voraussichtlichen Verunreinigungen mit neuen und verbesserten Produkten schafft vielseitige und einzigartige Lösungen für schwierige Bohrlöcher. Eine große Vielzahl neuer Produktauswahlmöglichkeiten sorgt dafür, dass diese neuen Systeme für die charakteristischen Eigenschaften jedes einzelnen Bohrlochs formuliert werden kann.

Software für die Analyse der Verunreinigung von Bohrspülungen: Die bloße Anwendung von Bohrspülungen ist ein natürliches Ziel für Verunreinigungen, sei es von der Oberfläche oder von Bohrlochquellen aus. Verfahren zur Neutralisierung von Verunreinigungen oder zur Abmilderung ihrer Auswirkungen müssen notwendigerweise mit der Identifizierung und Quantifizierung beginnen. Die präzise Identifizierung einer Verunreinigung in einer wasserbasierten Bohrspülung erfordert eine gründliche Analyse der physikalischen, rheologischen und chemischen Eigenschaften der Flüssigkeit und eine Kenntnis der Trends und Veränderungen bei diesen Eigenschaften.