Expansion mécanique de tubes en acier en tant que solution de puits de forage qui fuient

La procédure expérimentale a rapporté deux principales composantes qui sont essentielles: les bouteilles composites qui simulent des puits de forage et le montage d'expansion qui est utilisé pour effectuer la manipulation mécanique du ciment.

Puits de forage sont la principale porte d'entrée pour la production de fluides souterrains (eau, pétrole, gaz ou de la vapeur) ainsi que l'injection de fluides divers. Quelle que soit sa fonction, le puits de forage est nécessaire pour fournir un flux contrôlé de fluides produits / injectés. Construction de puits de forage a deux opérations distinctes: forage et la complétion. Ciment puits de forage, une partie de la procédure de complétion, fournit principalement l'isolation zonale, support mécanique du tuyau de métal (boîtier), et la protection des composants métalliques de fluides corrosifs. Ce sont des éléments essentiels de puits de forage sans compromis, pleinement opérationnels. L'intégrité de la gaine de puits de forage ciment est une fonction des propriétés chimiques et physiques du ciment hydraté, la géométrie de la celon bien, et les propriétés de la formation / formation entourant Fluides ^2,3. Une élimination incomplète du fluide de forage se traduira par une mauvaise isolation zonale, car il empêche la formation de liens solides au niveau des interfaces avec le rock et / ou en métal. gaines de ciment peuvent être soumis à de nombreux types de défaillance au cours de la vie d'un bien. Les variations de pression et de température provoquées par des opérations de complétion et de production contribuent au développement de fractures au sein de la matrice cimentaire; le décollement est provoqué par la pression et / ou des changements de température et le retrait ^4,5,6 hydratation du ciment. Le résultat est presque toujours la présence de l'écoulement du fluide microannular, bien que sa présence peut être détectée tôt ou après des années de durée de vie.

Heathman et Beck (2006) ont créé un modèle de cuvelage cimenté soumis à plus de 100 pression et de température des charges cycliques, qui ont montré un décollement visible, initiation des fissures de ciment qui peuvent poser chemins préférentiels pour la migration fluide <sup> 7. Sur le terrain, l'expansion et la contraction de composants métalliques d'un puits de forage ne sont pas coïncider avec celles du ciment et la roche, ce qui provoque un décollement interfacial et la formation d'un microanneau, conduisant à une augmentation de la perméabilité de la gaine de ciment. Une enveloppe supplémentaire chargement peut provoquer la propagation de fissures radiales dans la matrice de ciment une fois que les contraintes de traction dépasse la résistance à la traction de la matière ^8. Tous les échecs de ciment ci-dessus peut se traduire par des micro-acheminement, ce qui conduit à la migration de gaz, l'apparition de SCP et de risques pour l'environnement à long terme.

Un nombre considérable de producteurs et abandonnés puits avec SCP constitue une nouvelle potentiellement source d'émission de gaz naturel continue ^9. L'analyse effectuée par Watson et Bachu (2009) de 315 000 pétrole, du gaz, et des puits d'injection de l'Alberta, Canada a également montré que l'écart de puits de forage, type bien, méthode d'abandon, et la qualité du ciment sont des facteurs clés contributing à bien des fuites potentielles dans la partie profonde du puits ^10. Les opérations d'assainissement existants sont coûteux et infructueux; la cimentation de compression, l'une des techniques de réparation les plus couramment utilisés, a un taux de seulement 50% de ¹¹ succès.

Dans cet article, nous présentons l'évaluation de l'enveloppe de la technologie extensible (ECT) comme une nouvelle technique d'assainissement des puits de forage qui fuient ^12,13. ECT peut être appliquée dans les puits ¹⁴ nouvelles ou existantes. La première installation commerciale de cette technologie a été réalisée par Chevron sur un bien dans les eaux peu profondes du golfe du Mexique en Novembre 1999 ^15. L'enveloppe de fonctionnement actuel pour tubulaires extensibles encapsule une inclinaison de 100 ° à la verticale, de la température jusqu'à 205 ° C, poids de la boue à 2,37 g / cm ^3, une profondeur de 8763 m, la pression hydrostatique de 160,6 GPa et un tronçon tubulaire ¹⁶ 2092 m. Un taux d'expansion typique pour tubulaires extensibles solides est unnviron 2,4 m / min ^17.

Cette étude propose une approche unique de l'adaptation de la technologie ECT comme une nouvelle opération d'assainissement des SCP. L'expansion du tube en acier comprime le ciment qui entraînerait la fermeture de l'écoulement de gaz à l'interface et à colmater la fuite de gaz. Il est important de mentionner que l'objectif de cette étude est l'étanchéité d'un flux de gaz microannular existant, donc nous ne concentrons sur que comme une cause possible de puits de forage qui fuient. Afin de tester l'efficacité de la nouvelle technologie adaptée à cet effet, nous avons conçu un modèle de puits de forage avec un débit de microannular existant. Ceci est obtenu en faisant tourner le tube intérieur au cours de l'hydratation du ciment. Cela ne veut pas simuler des opérations sur le terrain, mais simplement pour faire avancer rapidement ce qui se passerait après des décennies de charge thermique et la pression dans un puits de forage.