Mechanische Uitbreiding van stalen buizen als een oplossing voor lekkende boorputten

De gerapporteerde experimentele procedure heeft twee belangrijke componenten die essentieel zijn gecombineerd cilinders boorputten en de expansie inrichting die wordt gebruikt voor het uitvoeren van mechanische manipulatie van het cement simuleren.

Boorputten zijn de belangrijkste toegangspoort voor de productie van ondergrondse vloeistoffen (water, olie, gas of stoom) en injectie van diverse vloeistoffen. Ongeacht zijn functie, is de boorput die nodig is om een ​​gecontroleerde stroom geproduceerd / geïnjecteerde vloeistoffen bieden. Boorput bouw heeft twee verschillende activiteiten: boren en voltooiing. Boorput cement, van afwerkingen procedure, dat voornamelijk zonale isolatie, mechanische ondersteuning van de metalen buis (behuizing) en bescherming van de metalen onderdelen van corrosieve vloeistoffen. Dit zijn essentiële elementen van compromisloze, volledig functionerende boorputten. De integriteit van de boorput cement mantel is een functie van de chemische en fysische eigenschappen van het gehydrateerde cement, de geometrie van de cgoed ased, en de eigenschappen van de omliggende formatie / formatievloeistoffen ^2,3. Onvolledige verwijdering van boorvloeistof zal resulteren in slechte zonale isolatie omdat het voorkomt vorming van sterke bindingen aan raakvlakken met steen en / of metaal. Cement scheden kan om vele soorten van mislukking worden onderworpen tijdens de levensduur van een goed. Druk en temperatuur oscillaties door voltooiing en productieactiviteiten bijdragen aan de ontwikkeling van breuken in het cement matrix; onthechting wordt veroorzaakt door druk en / of temperatuur verandert en cementhydratatie krimp ^4,5,6. Het resultaat is bijna altijd aanwezig microannular vloeistofstroom, hoewel het optreden of na vroege jaren van de levensduur kan worden gedetecteerd.

Heathman en Beck (2006) creëerde een model van gecementeerde behuizing blootgesteld aan meer dan 100 druk en temperatuur cyclische belastingen, die zichtbaar onthechten initiatie van cement scheuren die preferentiële wegen kunnen vormen voor de migratie van vocht toonde, <sup> 7. In het veld, zal de uitzetting en inkrimping van de metalen onderdelen van een boorput niet samenvallen met die van cement en steen, waardoor grensvlak onthechten en de vorming van een microannulus, leidt tot een verhoging van de permeabiliteit van het cement mantel. Een extra behuizing belasting kan de propagatie van radiale scheuren in het cement matrix veroorzaken zodra de trekspanningen hoger de treksterkte van het materiaal ^8. Alle voornoemde cement fouten kunnen leiden tot micro-channeling, wat leidt tot gasmigratie, het voorkomen van SCP en langdurige milieurisico's.

Een aanzienlijk aantal van de productie en verlaten putten met SCP vormen een potentieel nieuwe bron van continue aardgas emissie ^9. De analyse uitgevoerd door Watson en Bachu (2009) van 315.000 olie, gas, en injectieputten in Alberta, Canada toonde ook aan dat boorput afwijking, goed type, de verlating methode, en de kwaliteit van het cement zijn de belangrijkste factoren die medentributing potentiële goed lekkage in het ondiepere gedeelte van de put ^10. De bestaande corrigerende operaties zijn duur en mislukte; de squeeze cementeren, een van de meest gebruikte corrigerende technieken heeft succes van slechts 50% ^11.

In dit artikel doen we verslag van de evaluatie van de Expandable Casing Technology (ECT) als nieuwe saneringstechniek voor lekkende boorputten ^12,13. ECT kan worden toegepast bij nieuwe of bestaande putten ^14. De eerste commerciële installatie van deze technologie werd uitgevoerd door Chevron op een putje in ondiepe wateren van de Golf van Mexico in november 1999 ^15. De huidige operationele middelen voor expandeerbare buizen kapselt een helling van 100 ° van de verticaal, temperatuur tot 205 ° C, slijkgewicht 2,37 g / cm ^3, een diepte van 8763 m, hydrostatische druk van 160,6 GPa en een buisvormig lengte 2092 m ^16. Een typische uitbreiding tarief voor vaste uitbreidbaar tuben is eenpproximately 2.4 m / min ^17.

Deze studie heeft een unieke benadering voor de aanpassing van ECT technologie als een nieuwe sanering voor SCP. De uitbreiding van de stalen buis comprimeert de cement die leidt tot sluiting van de gasstroom aan het grensvlak en dicht de gaslek. Het is belangrijk te vermelden dat de focus van deze studie is de afdichting van een bestaande microannular gasstroom, dus we alleen gericht op dat als een mogelijke oorzaak van lekkende boorputten. Om de doeltreffendheid van nieuwe aangepaste technologie te testen hiervoor ontwierpen we een boorput model met een bestaande microannular flow. Dit wordt verkregen door het roteren van de binnenbuis tijdens cementhydratatie. Dit is elk gebied operaties niet te simuleren, maar gewoon om vooruit te spoelen wat er zou gebeuren na decennia van thermische en drukbelasting in een boorput.