Espansione meccanica dei tubi d'acciaio come una soluzione per i pozzi che perde

La procedura sperimentale riportato ha due componenti principali che sono critici: cilindri compositi che simulano i pozzi e l'apparecchio di espansione che viene utilizzato per effettuare la manipolazione meccanica del cemento.

I pozzi sono la porta principale per la produzione di fluidi del sottosuolo (acqua, olio, gas o vapore) e iniezione di fluidi diversi. Indipendentemente dalla sua funzione, il pozzo è tenuto a fornire un flusso controllato di / fluidi iniettati prodotte. Costruzione del pozzo ha due operazioni distinte: la perforazione e il completamento. Cemento pozzo, parte della procedura completamenti, fornisce principalmente l'isolamento zonale, supporto meccanico del tubo metallico (involucro), e la protezione dei componenti metallici da fluidi corrosivi. Questi sono gli elementi essenziali di compromessi, i pozzi pienamente funzionanti. L'integrità della guaina cemento pozzo è funzione delle proprietà chimiche e fisiche del cemento idratato, la geometria della cASED bene, e le proprietà del circostante formazione / formazione Fluidi ^2,3. Rimozione incompleta del fluido di perforazione si provocherebbe un calo isolamento zonale in quanto impedisce la formazione di legami forti a interfacce con rock e / o metallo. Guaine cemento possono essere sottoposti a molti tipi di guasto durante la vita di un pozzo. Pressione e temperatura oscillazioni causate dalle operazioni di completamento e di produzione contribuiscono allo sviluppo di fratture all'interno della matrice cementizia; debonding è causato dalla pressione e / o variazioni di temperatura e di idratazione ritiro ^4,5,6. Il risultato è quasi sempre la presenza di flusso di fluido microannular, anche se la sua presenza può essere rilevata presto o dopo anni di vita di servizio.

Heathman e Beck (2006) hanno creato un modello di telaio cementato sottoposto a più di 100 carichi ciclici di pressione e temperatura, che hanno mostrato debonding visibile, iniziazione di crepe cementizi in grado di rappresentare i percorsi preferenziali per la migrazione del fluido <sup> 7. Nel campo, l'espansione e la contrazione di componenti metallici di pozzo non coincidere con quelli di cemento e rocce, provocando debonding interfacciale e la formazione di un microannulus, portando ad un aumento della permeabilità della guaina di cemento. Un ulteriore involucro di carico può provocare la propagazione di cricche radiali nella matrice cementizia volta le tensioni di trazione superano la resistenza a trazione del materiale ^8. Tutti i fallimenti cemento suddetti possono causare micro-canalizzazione che porta alla migrazione di gas, il verificarsi di SCP, e rischi ambientali a lungo termine.

Un numero considerevole di produzione e abbandonati pozzetti con SCP rappresentano una potenziale nuova fonte di emissioni di gas naturale continua ^9. L'analisi condotta da Watson e Bachu (2009) di 315.000 petrolio, gas, e pozzi di iniezione in Alberta, Canada ha anche mostrato che la deviazione del pozzo, e tipo, metodo di abbandono, e la qualità del cemento sono fattori chiave contributing a potenziali perdite bene nella parte meno profonda del pozzo ^10. Le operazioni di recupero esistenti sono costosi e senza successo; la cementazione compressione, una delle tecniche di riparazione più comunemente utilizzati, ha un tasso di successo di appena il 50% ^11.

In questo articolo riportiamo sulla valutazione della Cassa tecnologia espandibile (ECT) come nuova tecnica di bonifica per i pozzi che perde ^12,13. ECT può essere applicato in nuove o esistenti pozzi ^14. La prima installazione commerciale di questa tecnologia è stata effettuata da Chevron in un pozzo nelle acque del Golfo del Messico poco profonde nel novembre 1999 ^15. La busta di funzionamento corrente dei tubolari espandibili incapsula una inclinazione di 100 ° rispetto alla verticale, temperatura fino a 205 ° C, Peso fango a 2,37 g / cm ^3, una profondità di 8.763 m, pressione idrostatica di 160,6 GPa e una lunghezza tubolare 2.092 m ^16. Un tasso di espansione tipica per tubolari espandibili solido è unpproximately 2,4 m / min ^17.

Questo studio offre un approccio unico per l'adattamento della tecnologia ECT come una nuova operazione di bonifica per SCP. L'espansione del tubo in acciaio comprime il cemento che comporterebbe la chiusura del flusso del gas all'interfaccia e sigillare la perdita di gas. E 'importante ricordare che l'obiettivo di questo studio è la tenuta di un flusso di gas microannular esistente, quindi ci siamo concentrati solo su quello come possibile causa di i pozzi che perde. Al fine di testare l'efficacia della tecnologia recentemente adattato per questo scopo, abbiamo progettato un modello di pozzo con un flusso microannular esistente. Ciò è ottenuto ruotando il tubo interno durante idratazione del cemento. Non si tratta di simulare tutte le operazioni sul campo, ma semplicemente far avanzare rapidamente quello che sarebbe successo dopo decenni di carico termico e di pressione in un pozzo.