ژل پلاگ چاه نفتی جهت مسدود سازی ارتبات نفت چاه با قسمت بالایی است
این ماده مسدود کننده با اسیدشویی، شسته میشود.
فورت نلسون، BC
اطلاعات خوب
اپراتور: Shell
مکان: فورت نلسون، بریتیش کلمبیا، کانادا
چالش
اپراتور در حال حفاری بدون تلفات بود که شکست مته رخ داد و بیت 5 دقیقه سقوط کرد. از دست دادن کل گردش خون در یک ماسه سنگ شکسته رخ داده است.
راه حل
Poly Plug® Ultra Squeeze
BHA در 5 بشکه در داخل محفظه 13 3/8 اینچی قرار داده شد و 180 bbls Poly Plug ® Ultra Squeeze مخلوط و برای BHT ساکن 122 درجه فارنهایت فرموله شد. با لوله مته در خلاء، Poly Plug Ultra Squeeze پمپ شد. داخل لوله مته پس از خروج +/- 140 bbls Poly Plug ® Ultra Squeeze از بیت، برگشت های جزئی روی سطح مشاهده شد.
پنج بشکه Poly Plug® Ultra Squeeze در لوله مته باقی مانده بود تا هنگام کشیدن بالای قرص از آلودگی با OBM جلوگیری شود. Hydril بسته شد و 10 bbls Poly Plug ® Ultra Squeeze در 0.25 BPM در سازند فشرده شد.
چاه به مدت 8 ساعت بسته شد. Poly Plug ® Ultra Squeeze در زیر کفش پوشاننده برچسب زده شد و شستشو و باز کردن آن شروع شد.
نتایج
یک FIT موفقیت آمیز به دست آمد و حفاری بدون حادثه بیشتر آغاز شد.
Poly Plug Ultra Squeeze East Texas
اطلاعات خوب
اپراتور: نجیب
مکان: تگزاس شرقی
چالش
کاهش گردش خون و افزایش وزن گل هنگام حفاری در سازند قله تراویس، که از سنگ آهک شکسته تشکیل شده است. هدف این است که در هنگام حفاری ایمن از طریق سازندهای شیل تحت تنش تکتونیکی، گردش تلفات را درمان کنیم.
راه حل
Poly Plug® Ultra Squeeze
چاه با تلفات نشت پویا 30 بشکه در ساعت مواجه بود. یک قرص 20 bbl از Poly Plug® Ultra Squeeze مخلوط شد و در سراسر سازند هدف مشاهده شد. لوله مته بالای دوغاب کشیده شد و Hydril بسته شد. فشارهای کمی تردید تا 250 psi اعمال شد. پس از فشردن در فواصل 2-3 bbl، چاه اجازه داده شد تا تثبیت شود.
پس از فشردن مجموعاً 8 bbls، چاه با 200 psi روی بدنه تثبیت شد و به مدت شش ساعت در بسته ماند. پلاگین شسته شد و مایع حفاری تهویه شد. لوله مته به کفش پوششی POOH بود و یک FIT تا 10.9 EMW انجام شد.
نتایج
هنگامی که چاه آزمایش شد، وزن گل از 10.1 به 10.7 افزایش یافت و حفاری بدون هیچ گونه حادثه دیگری آغاز شد. Poly Plug® Ultra خاموش کننده ناحیه داخلی
Poly Plug Ultra Squeeze Cement City، OK
اطلاعات خوب
اپراتور: شورون
مکان: شهر سمنت، اوکلاهما
چالش
چاه در 16000 دقیقه به ماسه سنگ تخلیه شده برخورد کرد. سه شاخه سیمانی دیگر قبل از استفاده از Poly Plug® Ultra Squeeze پمپ شدند و سوراخ چاه در خلاء بود.
راه حل
Poly Plug® Ultra Squeeze
یک قرص 80 bbls Poly Plug® Ultra Squeeze مخلوط شد و در 15500 دقیقه از رویه کفش پمپ شد. پس از 8 ساعت چاه با برگشت کامل به گردش درآمد. قرص Poly Plug® Ultra Squeeze سوراخ شد و تقریباً 70٪ بازده ذکر شد. سپس قرص دوم 40 بشکه ای مخلوط و پمپ شد و چاه به مدت 6 ساعت در آن بسته شد.
نتایج
تلفات چاه قبل از Ultra Squeeze 2500 بشکه OBM بود. پس از برچسب زدن قرص دوم Poly Plug ® Ultra Squeeze، از پایین به بالا به عنوان مایع حفاری به گردش در آمد. شست و شو و ریمینگ آغاز شد و عملیات حفاری توانست تا 800 دقیقه دیگر بدون تلفات TD ادامه یابد.
ژل شفاف پلی پلاگ
- بررسی اجمالی
- مطالعات موردی
برای کاربردهای حفاری و کار استفاده Poly Plug TM ژل شفاف می شود، بسته به مشخصات و چالش های چاه شما، می تواند به عنوان یک پلیمر با وزن مولکولی بالا یا پایین مخلوط شود. این یک محصول پلیمری متقاطع فعال شده با دما است و می تواند برای عملکرد در BHT چاه از 44.6 درجه فارنهایت تا بیش از 400 درجه فارنهایت کند یا تسریع شود.
- فناوری تنظیم زاویه راست در 120 درجه فارنهایت
- فناوری تنظیم زاویه راست در 345 درجه فارنهایت
با غلظت های بالای پلیمر آنیونی با وزن مولکولی کم فرموله شده است. هنگامی که با یک عامل اتصال متقابل کمپلکس کربوکسیلات ترکیب می شود، ژل شفاف یک ساختار ژل حلقه ای لاستیکی مانند ایجاد می کند. تنها محصول در نوع خود در بازار امروز، ژل شفاف توسط بیش از 50 اپراتور مختلف برای نشت پوشش، یکپارچه سازی بسته های سنگریزه، ماتریس با نفوذپذیری کم کم و رها شدن سوراخ برای پلاگین ها استفاده می شود.
فواید:
- در جایی کار می کند که سیمان کار نمی کند
- طراحی شده با ویسکوزیته پایین قبل از اتصال عرضی برای کمک به تزریق
- موثر در درمان قطع کامل در ماتریس سنگ کمتر از 750 md
- با ورود به مخزن و کاهش نفوذپذیری کار می کند، نه با بستن سوراخ به سادگی مانند عملیات سیمان پرتلند
- هرگز مشکلی در حفاری نیست، برای تمیز کردن آسان از لوله شستشو می شود
- سوراخ ها را در مناطق آبی آب بندی می کند
ژل پلاگین پلیمری برای لایه های شکسته و کاربرد آن
خلاصه
نشت چاه لایه های شکسته یک مشکل مشکل در حین حفاری است. این مشکل سخت معمولاً به دلیل شکل‌گیری ضعیف درجه سیمانکاری، مش‌تختی شکستگی و ظرفیت باربری پایین سازند ایجاد میشود که می‌تواند منجر به یک پنجره باریک و حتی ناایمن از چگالی سیال حفاری شود. برای اقشار شکسته، مواد شمع معمولی دارای معایب اندازه نامناسب و استحکام کم است که منجر به اتصال ناموفق برای اولین بار و افزایش هزینه می شود. بنابراین، ما یک ژل پلمری پلاگین برای لایه های شکسته به نام XNGJ-3 ایجاد کردیم. XNGJ-3 عمدتا از یک مونومر آکریل آمید ساخته شده است و با مونومرهای واکنش پذیر کربوکسیل و هیدروکسیل به عنوان مواد تشکیل دهنده همراه است. XNGJ-3 قبل از ژل شدن ویسکوزیته پایینی دارد. در دمای 80 درجه سانتیگراد ژل می شود و زمان ژل شدن در مدت زمان لازم برای کاربرد عملی کنترل می شود. این شرایط برای ایجاد مواد مسدود کننده به آرامی وارد شکستگی متقاطع شده و شکستگی را مسدود می کند. XNGJ-3 همچنین دارای تغییر شکل خوبی است و می تواند در طول فرآیند بسته شدن شکستگی آسیب نبیند. آزمایش شبیه سازی نشت چاه نشان داد که ظرفیت باربری این ماده می تواند به 21 مگاپاسکال و ظرفیت باربری معکوس به 20 مگاپاسکال برسد. این استحکام بیش از دو برابر ژل های پلمری معمولی است. در نهایت، از سه چاه نشت‌شده در لایه‌های شکسته حوضه سیچوان برای تأیید اثر مسدود شدن XNGJ-3 استفاده شد. XNGJ-3 در مقایسه با سایر مواد پریز متداول، دارای مزایایی چون داشتن نرخ موفقیت بالاتر در اتصال بار اول، هزینه اقتصادی کمتر، زمان کار کوتاهتر و غیره است که نشان می‌دهد این ماده اتصال دهنده دارای ارزش کاربردی مهندسی خوبی است. در برخورد با نشت چاه لایه های شکسته.
1. معرفی
نشت چاه یک حادثه رایج حفاری است. هنگامی که رخ می دهد، سیال حفاری تحت یک اختلاف فشار وارد لایه ها می شود و در نتیجه شرایط پیچیده ای ایجاد می شود [ 1 ]. نشت چاه در حین حفاری لایه های شکسته جدی تر است. رسیدگی به این نوع نشتی به دلیل شکستگی لایه ها، شکستگی های پیچیده و ظرفیت باربری پایین لایه ها دشوار است. ریزشکستگی‌ها و شکستگی‌های قطع شده زیادی در لایه‌های اولیه وجود دارد، این شکستگی‌ها در ابتدا باعث نشتی نمی‌شوند، اما تحت فشار چاه منبسط می‌شوند و به هم متصل می‌شوند و در نهایت می‌توانند منجر به نشت چاه شوند [ 2 ، 3 ]. همچنین، لایه شکستگی های درهم آمیخته سیمان بندی ضعیفی دارد و بسیار مستعد فشار است [ 4 ]. در حال حاضر مهندسان و محققین در این زمینه دریافته اند که یک ماده مناسب برای حل نشتی چاه برای انواع اقشار کلیدی خواهد بود و از این رو مواد مسدود کننده زیادی اختراع شده است [ 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ]. مرسوم ترین و سنتی ترین روش پلاگین پلاگینی است که در آن از مواد پلاگین به عنوان بالشتک و پل زدن استفاده می شود تا یک ناحیه دوشاخه با استحکام مناسب تشکیل شود. 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 ]. با این حال، اندازه شکست لایه‌های شکسته بسیار تغییر می‌کند، که می‌تواند باعث شود که مواد پل به سختی وارد شکستگی شوند یا تشکیل ناحیه مسدود شده پل را سخت کنند [ 15 ، 16 ، 17 ]. این نوع حادثه نشت چاه یک مشکل واقعاً دردسرساز در چاله است که می تواند از نظر هزینه اقتصادی و زمان حفاری منجر به ضرر زیادی شود و حتی می تواند به کارگران حفاری آسیب برساند.
امروزه، مواد ژل پلاگین به دلیل مزایای بی شماری که دارند، به طور گسترده در مناطقی که به خوبی وصل می شوند استفاده می شوند [ 18 ، 19 ، 20 ]. این مواد ژل پلیمری که از مونومرهای زیادی تشکیل شده اند که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده اند، معمولاً مولکول هایی با زنجیره بلند هستند. طول زنجیره آنها تحت تأثیر عواملی مانند شرایط پلیمریزاسیون، غلظت مونومر و استحکام پیوند کووالانسی قرار دارد. خواص این مواد، مانند رئولوژی، حلالیت، شرایط تغییر سل-ژل، استحکام و غیره تحت تأثیر ساختار، نوع گروه عاملی و غلظت مونومر واکنش است [ 21 ، 22 ، 23 ، 24 ]. بنابراین، با طراحی مولکول مناسب، می توان از یک ماده ژل با کارایی خاص به عنوان ماده مسدود کننده برای بسیاری از لایه ها استفاده کرد. با استفاده از خاصیت سیالیت مواد ژل قبل از ژل شدن، 25 آرد Konjac را به عنوان یک ماده اصلی انتخاب کرد و سپس pH، چسب و مونومر پیوند را برای کنترل قدرت ژل پلاگین تنظیم کرد و در نهایت یک ماده ژل پلاگین ساخت. دو [ 26 و 27 ] یک ماده مسدود کننده موقتی مقاوم در برابر حرارت ایجاد کردند که بسته به دما می‌تواند مسدود و حل شود. Luo [ 28 ، 29 ] نوعی ماده ژل را توسعه داد که دارای سیالیت خوب در سرعت سیال بالا و ویسکوزیته بالا در سرعت کم است. این ماده نمی تواند با گاز و آب مخلوط شود و در لایه حاوی لایه آب استفاده می شود. محمود و بای [ 30 ، 31 ] تأثیر نفوذپذیری ژل فشار تحت فشار برگشتی را تجزیه و تحلیل کردند و اثرات اندازه ذرات، فشار برگشتی و سایر عوامل را بر نفوذپذیری به دست آوردند. اگرچه کاربردهای موفقیت آمیزی از مواد ژل پلاگین وجود دارد، اما در ژل حاضر چندین نقص وجود دارد. بیشتر ژل های پلاگین ژل های از پیش ساخته شده هستند و هنوز محدودیت هایی برای نشت چاه در لایه های شکسته دارند: (1) مواد در حالت ژل با ویسکوزیته بالا به سازند فرستاده می شوند، بنابراین باعث می شوند وارد شکستگی های کوچک نشوند [ 28 ، 29 ]. (2) سیالیت ژل به شدت تحت تأثیر محیط قرار می گیرد و ممکن است مواد در زمان های نامناسب مسدود شوند که منجر به عدم اتصال می شود. (3) قدرت باربری ژل پلاگین برای لایه های شکسته به اندازه کافی خوب نیست [ 26 ، 27 ، 32 ، 33 ]، که ممکن است باعث از کار افتادن ناحیه وصل شده تحت فشار مثبت یا فشار برگشتی شود.
بنابراین، با در نظر گرفتن محدودیت‌های مواد مسدودکننده فعلی و ویژگی‌های لایه‌های شکسته، در این مقاله، ژل پلمری پلاگین به نام XNGJ-3 را توسعه دادیم. علاوه بر این، سیالیت، استحکام مکانیکی، زمان تحکیم، ظرفیت تحمل فشار و اثر اتصال این ماده جدید در آزمایش‌های آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفت. علاوه بر این، کاربرد مهندسی عملی با استفاده از یک چاه نشتی در حوضه سیچوان، جنوب غربی چین ارزیابی شد.
2. ژل پلاگین پلیمری
ژل پلاگین پلیمری (XNGJ-3) از جزء اصلی و نوعی ماده پل تشکیل شده است. جزء اصلی XNGJ-3 نوعی ذره ژل پلیمری محلول است. این ذره ژل پلیمری حاوی یک گروه عاملی است که می تواند تحت شرایط خاصی پلیمریزه شود. بنابراین، XNGJ-3 می‌تواند به‌عنوان یک مایع در سازند جریان یابد و برای ایجاد تجمع در شکستگی سازند برای مسدود کردن نشت چاه، منجمد شود. در همین حال، یک ماده پل با ذرات ژل پلیمری مخلوط می شود تا استحکام آن افزایش یابد. ذرات ژل پلیمری و مواد پل به شرح زیر معرفی می شوند.
2.1. ذرات ژل پلیمری
2.1.1. چارچوب اساسی برای آماده سازی ذرات ژل پلیمری
برای توسعه ژل پلاگین پلیمری، ما نیاز به دانستن ویژگی‌های مواد مسدودکننده معمولی مورد استفاده برای لایه‌های شکسته داشتیم که می‌توان از موارد زیر استخراج کرد. (1) مواد مسدود کننده پل به دلیل اندازه شکستگی های پیچیده به سختی وارد منطقه شکسته می شوند. (2) ظرفیت باربری لایه های شکسته ضعیف است که می تواند باعث شکست ناحیه نشتی شود. (3) ظرفیت باربری معکوس مواد بسته‌کننده کم است و در نتیجه در حین عملیات سواب‌کشی، مواد بسته‌کننده به داخل چاه باز می‌گردد. برای حل این مشکلات، آکریل آمید در این ماده مسدودکننده توسعه یافته به عنوان جزء اصلی مونومر محلول در آب، با توجه به سیالیت خوب آن قبل از ژل شدن استفاده شد [ 27 ، 34 ، 35 ]. سپس، مونومرهای حاوی کربوکسیل و هیدروکسی به مونومر واکنش اضافه شدند تا مواد تحت شرایط خاصی از دما، فشار و نوع کاتالیزور ببندند [ 36 ، 37 ]. مهمتر از همه، زمان تشکیل ژل مواد جدید پلاگین باید نیازهای عملیات پلاگین را برآورده کند و این ماده اتصال باید استحکام کافی برای مقاومت در برابر فشارهای مثبت و مخالف در شکستگی را حتی در شرایط دمای بالا داشته باشد.
2.1.2. روش تهیه ذرات ژل پلیمری
مواد اولیه: آب دیونیزه، آکریل آمید A، مونومر B (حاوی کربوکسیل)، مونومر C (حاوی هیدروکسی)، عامل امولسیفایر D، و عامل تحریک کننده E. همه مواد شیمیایی معرف های تحلیلی بدون خالص سازی بیشتر هستند.
دستگاه ها: یک اتوکلاو 5 متر مکعبی برای واکنش استفاده شد. یک شیار بلند 2 متر مکعب برای واکنش استفاده شد. یک پمپ گردش آب برای جایگزینی گاز استفاده شد. برای خشک کردن امولسیون از خشک کن استفاده شد. یک کمیناتور برای شکستن بلوک ژل استفاده شد. برای غربالگری مواد از غربال ارتعاشی استفاده شد.
فرآیند واکنش: (1) به منظور اطمینان از اینکه واکنش پلیمریزاسیون توسط اکسیژن و سایر گازهای موجود در هوا مختل نمی شود، خط لوله واکنش و راکتور قبل از واکنش به طور کامل با یک پمپ خلاء جایگزین شدند، به طوری که واکنش همیشه یک نیتروژن است. محیط غنی (2) امولسیفایر D با آب مخلوط شد تا مایع میسل در اتوکلاو تشکیل شود، سپس ماده A و عامل تحریک کننده E با هم زدن به امولسیون اضافه شد. (3) مواد B و C به طور یکنواخت در شیار بالا هم زده شدند و سپس 30 درصد از مونومر مخلوط در اتوکلاو به اتوکلاو منتقل شد. (4) در دمای اتوکلاو 30 درجه سانتیگراد، بقیه مونومر مخلوط (70٪) ظرف 2 ساعت به اتوکلاو منتقل شد. سپس اتوکلاو شماره 2 تا دمای 60 درجه سانتیگراد با سرعت 0.5 درجه سانتیگراد در دقیقه گرم شد. پس از آن، دما تا پایان واکنش که حدود 6 ساعت طول کشید، ثابت نگه داشته شد. مونومرهای مخلوط به یک امولسیون تبدیل شدند. (5) امولسیون تا رسیدن به سطح رطوبت مورد نیاز آب با اسپری خشک شد و پس از کاهش آن به دمای اتاق، مواد خرد شد. پس از آن، از غربال ارتعاشی برای غربال کردن ذرات ژل پلیمری استفاده شد تا تضمین کند که محتوای جامد کمتر از 90٪ نباشد و ذرات از غربال ارتعاشی حاوی 20 تا 100 سوراخ در هر اینچ مربع عبور کنند. شکل 1 نمودار آماده سازی ذرات ژل پلیمری است. شکل 2 ذرات ژل پلیمری است.
نمودار آماده سازی ذرات ژل پلیمری: 1 یک پمپ خلاء است. 2 یک اتوکلاو است. 3 یک شیار بلند است. 4 یک دریچه است. 5 یک ابزار کنترل دما است. 6 یک و 5 مخازن پیستونی هستند. 6 خشک کن است. 7 یک کمیناتور است. 8 یک غربال ارتعاشی است.
ذرات ژل پلیمری ( الف ) یک عکس فیزیکی؛ ( ب ) یک نمودار شماتیک از ساختار مولکولی.
2.1.3. اندازه گیری FT-IR ذرات ژل پلیمری
محصولات پلیمریزاسیون پلیمری پیچیده هستند که تا حد زیادی تحت تأثیر مواد خام، دما، زمان واکنش و سایر شرایط قرار می گیرند. برای بررسی اینکه مواد به دست آمده دارای ساختار مولکولی از پیش طراحی شده هستند، لازم است که مواد مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. طیف‌سنج مادون قرمز می‌تواند برای مطالعه ساختار و پیوند شیمیایی مولکول‌ها مورد استفاده قرار گیرد و بنابراین روش خوبی برای شناسایی و تشخیص گونه‌های شیمیایی است. بنابراین، یک طیف سنج مادون قرمز NO استفاده شد. Nicolet 6700 تولید شده توسط Thermal Scientific (Mansfield، TX، ایالات متحده آمریکا)، برای شناسایی ذرات ژل پلیمری استفاده شد. این ابزار که از یک منبع مادون قرمز دور میانی استفاده می‌کند، دارای محدوده قابل اندازه‌گیری از 7800 تا 350 سانتی‌متر – 1 و دقت آن 0.01 سانتی‌متر – ۱ است. ابتدا ذرات ژل پلیمری به طور یکنواخت با KBr در نسبت 1:200 (ذرات ژل پلیمری: KBr) مخلوط شدند و سپس این ماده مخلوط تحت فشار 15 مگاپاسکال پوسته پوسته شد. در نهایت، پوسته پوسته شدن توسط طیف سنج مادون قرمز آزمایش شد.
شکل 3 نتیجه اندازه گیری FT-IR (طیف سنجی مادون قرمز تبدیل گلدار) ذرات ژل پلیمری است. رابطه بین عدد موج و انتقال در کتابچه راهنمای استفاده از ابزار اندازه گیری FT-IR و شیمی تحلیلی [ 38 ] نشان داده شده است. پیک ارتعاش کششی OH در گروه هیدروکسیل الکل 3434 سانتی متر -1 بود. پیک ارتعاش کششی NH در گروه آمینو 3203 سانتی متر -1 بود. پیک ارتعاش کششی CH در آلکیل 2933 سانتی متر -1 بود. پیک ارتعاش کششی C=O 1624 سانتی متر بود . پیک ارتعاش خمشی 1454 سانتی متر بود . پیک ارتعاش کششی OC=O در استر 1041 سانتی متر بود . پیک ارتعاش کششی COC پیوند اتری نامتقارن 847 سانتی متر -1 بود. اینها نشان دادند که ذره ژل پلیمری که با استفاده از روش معرفی شده در بخش 2.1.2 می تواند مطابق با ساختار مولکولی مورد نیاز مطابق شکل 2 ب باشد.
طیف FT-IR ذرات ژل پلیمری.
2.2. مواد پل
برای پاسخگویی به درخواست اتصال لایه‌های شکسته، ما یک ماده پل فیبر برای افزایش استحکام ژل پلاگین پلیمری (XNGJ-3) اضافه کردیم. این ماده پل فیبری دارای مزایای زیر است. (1) فیبر به دلیل سبک وزنی که دارد قادر است به خوبی در محلول آماده شده پخش شود. (2) در مقایسه با سایر مواد پل، مانند مواد ذرات و پلاتی، فیبر دارای ویژگی های کشسانی و انعطاف پذیری است که می تواند با شکستگی های پیچیده سازگار شود. (3) فیبر همچنین می تواند شکل یک ساختار شبکه فیزیکی را به خود بگیرد که ساختار خالص ژل را همراهی می کند، که می تواند استحکام تشکیل ژل و نیروی چسبناک مواد مسدود کننده ژل را افزایش دهد.
پایداری پراکندگی برای مواد پل بسیار مهم است. فیبر پلی اولفین معمولی دارای ویژگی های آب گریزی است، بنابراین نیاز به انتخاب انواع اصلاحات آبدوست برای افزایش پایداری پراکندگی مواد در گل مسدود کننده دارد. تعامل پلی اولفین و مواد مسدود کننده پلیمری در اینجا و همچنین توزیع آن در بدنه پایه مورد ارزیابی قرار گرفت.
شکل 4 فیبر پلی اولفین معمولی و فیبر آبدوست و شکل 5 توزیع فیبر پلی اولفین معمولی و فیبر آبدوست را در بدنه پایه نشان می دهد. الیاف پلی اولفین معمولی به طور ناهموار در بدنه پایه پراکنده می شود و برهمکنش بین فیبر و بدنه پایه ضعیف است، بنابراین عملکرد تقویت محدود است. پس از اصلاح آبدوست سطحی، به طور یکنواخت در بدنه بازال پراکنده می شود و برهمکنش بین فیبر اصلاح شده و بدنه پایه قوی است. این فیبر اصلاح شده دارای اثر پل زدن قوی است، بنابراین فیبر آبدوست به عنوان ماده پل در XNGJ-3 استفاده شد.
فیبر پلی اولفین معمولی ( a ) و فیبر آبدوست ( b ).
توزیع فیبر پلی اولفین معمولی ( a ) و توزیع فیبر آبدوست ( b ).
3. ارزیابی عملکرد XNGJ-3
3.1. ارزیابی سیالیت
3.1.1. Experiment Device and Method
سیالیت خوب مواد مسدود کننده قبل از یکپارچه شدن می تواند باعث شود که به راحتی وارد شکستگی ها شود. به منظور آزمایش سیالیت XNGJ-3، از ویسکومتر چرخشی شش سرعته (Heng Taida Co. Ltd., Qingdao, China) استفاده شد. 5٪ بنتونیت و 10.3٪ XNGJ-3 (10٪ ذرات ژل پلیمری و 0.3٪ مواد پل فیبر اصلاح، همه نسبت ها بر حسب وزن هستند و موارد زیر یکسان است) در داخل آب مخلوط شدند تا نمونه تشکیل شود. شکل 6 نمونه و ویسکومتر چرخشی شش سرعته را نشان می دهد.
نمونه XNGJ-3 ( a ) و ویسکومتر چرخشی شش سرعته ( b ).
3.1.2. نتایج آزمایش
در مهندسی عملی، دوغاب پلاگین خیلی قبل از استفاده قرار نمی گیرد، بنابراین سیالیت را در عرض 3 ساعت پس از آماده سازی آزمایش کردیم. جدول 1 نتایج تجربی را نشان می دهد.
میز 1
نتایج تست سیالیت
| زمان پس از آماده سازی (دقیقه) | شماره گروه | Φ600 / Φ300 | Φ200 / Φ100 | Φ6 / Φ3 | ویسکوزیته پلاستیک (mPa·s) | نیروی برشی دینامیکی (Pa) | نیروی برشی استاتیک (Pa) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 25.5/15.5 | 12.5/9.5 | 6.5/6 | 10 | 2.8105 | 3.066 |
| 2 | 25/15.5 | 12.5/9.5 | 6.5/5.5 | 9.5 | 3.066 | 2.8105 | |
| 60 | 1 | 25.5/16 | 13/9.5 | 7.5/7 | 10.5 | 3.3215 | 3.577 |
| 2 | 25/16 | 12.5/10 | 7.5/7 | 10 | 3.577 | 3.577 | |
| 120 | 1 | 27/16.5 | 13.5/9.5 | 7/7 | 11.5 | 3.066 | 3.577 |
| 2 | 27/16.5 | 13/11 | 7/6.5 | 11 | 3.066 | 3.3215 | |
| 180 | 1 | 29/17.5 | 14/9.5 | 9/7.5 | 13 | 3.066 | 3.8325 |
| 2 | 29.5/18 | 14/11.5 | 8.5/8 | 13.5 | 3.3215 | 4.088 |
نتایج تجربی نشان می‌دهد که ویسکوزیته پلاستیک، نیروی برشی دینامیکی و نیروی برشی ساکن محلول ژل بسیار کم است. بنابراین، حلال ژل دارای سیالیت خوبی است و می تواند در فرآیند اتصال واقعی به راحتی وارد شکستگی های پیچیده شود.
3.2. ارزیابی زمان انعقاد
زمان انعقاد ژل پلاگین یک پارامتر مهم برای انتخاب مواد پلاگین است. یک ماده ژل پلاگین خوب باید به راحتی وارد شکستگی ها شود و در زمان مناسب مسدود شود.
3.2.1. دستگاه و روش آزمایش
ضخیم‌کننده فشار و دمای بالا (مؤسسه فناوری کاربردی دانشگاه هوافضای شن یانگ، شنیانگ، چین) برای ارزیابی زمان انعقاد XNGJ-3، همانطور که در شکل 7 . فشار کاری آن می تواند به 200 مگاپاسکال برسد و دمای کار می تواند 250 درجه سانتیگراد باشد. این دستگاه شامل ابزار نظارت بر فشار، دما و قوام است. تمام داده های اندازه گیری شده توسط کامپیوتر ثبت شد.
ضخیم کننده فشار و دمای بالا شماره OWC-9380: ( الف ) ظرف واکنش. ( ب ) کف عملیاتی دستگاه.
با توجه به روش استاندارد مهندسی، زمان انعقاد XNGJ-3 باید در 90-160 دقیقه باشد تا الزامات عملیات وصل کردن میدان را برآورده کند. بنابراین، 5٪ بنتونیت و 10.3٪ XNGJ-3 (10٪ ذرات ژل پلیمری و 0.3٪ مواد پل فیبر اصلاح) در آب مخلوط شدند تا نمونه تشکیل شود. روش آزمون به شرح زیر بود. (1) مواد مخلوط شده در ظرف واکنش قرار داده شد و توسط حمام روغن در یک محیط بسته گرم شد. (2) یک میله چرخان در دستگاه واکنش، که با یک ابزار تست قوام متصل بود، برای اندازه‌گیری مقاومت گردان و ارزیابی قوام و زمان انعقاد چرخانده شد.
3.2.2. نتایج آزمایش
با توجه به وضعیت واقعی اقشار، این آزمایشات در 5 شرایط مختلف دما و فشار انجام شد. زمان انعقاد XNGJ-3 نیز توسط منعقدکننده و کندکننده تنظیم شد. جدول 2 شرایط آزمایش و نتایج را نشان می دهد و شکل 6 منحنی های زمان انعقاد XNGJ-3 را در شرایط مختلف نشان می دهد.
جدول 2
شرایط آزمایش و نتایج برای ارزیابی زمان انعقاد XNGJ-3.
| شرایط آزمایش | منعقد کننده (%) | کندکننده (%) | زمان انسداد اولیه (دقیقه) | زمان سخت شدن (دقیقه) | منحنی های سازگاری |
|---|---|---|---|---|---|
| 70 درجه سانتیگراد، 20 مگاپاسکال | 2 | 0 | بسته نشده | – | شکل 8 الف |
| 80 درجه سانتیگراد، 50 مگاپاسکال | 1 | 0 | 154 | 15 | شکل 8 ب |
| 90 درجه سانتیگراد، 50 مگاپاسکال | 0 | 0 | 144 | 14 | شکل 8 ج |
| 105 درجه سانتیگراد، 65 مگاپاسکال | 0 | 0.2 | 60 | 9 | شکل 8 د |
| 0 | 0.4 | 64 | 8 | شکل 8 e | |
| 0 | 0.6 | 124 | 10 | شکل 8 f | |
| 120 درجه سانتیگراد، 80 مگاپاسکال | 0 | 0.6 | 58 | 4 | شکل 8 گرم |
| 0 | 0.8 | 97 | 5 | شکل 8 h |
نتایج زیر را می توان از شکل 8 : (1) قوام XNGJ-3 قبل از رسیدن به نقطه انجماد اولیه بسیار کم است که نشان می دهد این ماده سیالیت خوبی دارد و برای جاری شدن در شکستگی مفید است. (2) در حالی که دمای محیط زیر 80 درجه سانتیگراد است، XNGJ-3 حتی اگر مقدار زیادی ماده منعقد کننده اضافه شود ژل نمی کند. دلیل این امر این است که دما به نقطه انعقاد XNGJ-3 نمی رسد. با این حال، هنگامی که دما 80 درجه سانتیگراد است، XNGJ-3 می تواند پس از 154 دقیقه ژل شود و زمان انعقاد اولیه با افزایش دما و فشار کوتاهتر می شود. (3) زمان انعقاد اولیه XNGJ-3 بین 90 تا 160 دقیقه است که می‌توان با افزودن یک کندکننده یا منعقدکننده برای تناسب با نیاز زمان انعقاد در عملیات بستن عملی تنظیم کرد. (4) کل فرآیند ژل XNGJ-3 بیش از 15 دقیقه کنترل شد و این فرآیند با افزایش دما و فشار کوتاه تر خواهد بود که برای مسدود کردن شکستگی و کاهش از دست دادن مواد مسدود کننده خوب است. شکل 9 مواد غیر انجماد (a) و مواد انجماد (b و c) را پس از آزمایش نشان می دهد.
منحنی های زمان انعقاد XNGJ-3 تحت شرایط مختلف: ( الف ) در شرایط 70 درجه سانتی گراد، 20 مگاپاسکال، 2٪ منعقد کننده. ( ب ) تحت شرایط 80 درجه سانتیگراد، 20 مگاپاسکال، 1٪ منعقد کننده. ( ج ) تحت شرایط 90 درجه سانتیگراد، 50 مگاپاسکال. ( د ) تحت شرایط 105 درجه سانتیگراد، 65 مگاپاسکال، 0.2% کندکننده. ( ه ) تحت شرایط 105 درجه سانتیگراد، 65 مگاپاسکال، 0.4% کندکننده. ( f ) تحت شرایط 105 درجه سانتیگراد، 65 مگاپاسکال، 0.6% کندکننده. ( گرم ) تحت شرایط 120 درجه سانتیگراد، 80 مگاپاسکال، 0.6% کندکننده. و ( h ) در شرایط 120 درجه سانتیگراد، 80 مگاپاسکال، 0.8٪ کندکننده.
ویژگی های انعقاد XNGJ-3 تحت شرایط مختلف: ( الف ) در شرایط 70 درجه سانتی گراد، 20 مگاپاسکال، 2٪ منعقد کننده، تثبیت نشده. ( ب ) تحت شرایط 90 درجه سانتیگراد، 50 مگاپاسکال، پس از 144 دقیقه تثبیت شده است. و ( ج ) تحت شرایط 120 درجه سانتی گراد، 80 مگاپاسکال، 0.8٪ کندکننده، پس از 97 دقیقه تثبیت شده است.
3.3. آزمایش فشرده سازی تک محوری
3.3.1. دستگاه و روش آزمایش
به منظور ارزیابی استحکام مواد، XNGJ-3 پس از ژل شدن توسط دستگاه فشرده سازی تک محوری (Hengruijin testing machine Co. Ltd., Jinan, China) مورد آزمایش قرار گرفت. رابطه بین استحکام فشاری تک محوری و کرنش را می توان با تنظیم نرخ های بارگذاری مختلف، و صادرات آنها به کامپیوتر اندازه گیری کرد. مواد آزمایشی نمونه‌های ژل استوانه‌ای با اندازه 50 × 25 mm (5٪ بنتونیت و 10.3٪ XNGJ-3، 10٪ ذرات ژل پلیمری، و 0.3٪ از مواد پل فیبر اصلاح‌کننده) بودند. دستگاه فشرده سازی تک محوری و نمونه های ژل سیلندر در شکل 10 است.
دستگاه فشرده سازی تک محوری ( a ) و بلوک های ژل سیلندر ( b ).
فرآیند تغییر شکل مواد جدید: ( الف ) مواد اولیه. ( ب ) مواد سالم تحت فشار بالا. ( ج ) مواد شکست تحت فشار بالا. ( د ) بازیابی مواد پس از کاهش فشار.
The stress–strain curves of the new material. (a) The curve of sample 1; (b) the curve of sample 2.
Table 3
The mechanical property parameters of the material after gelation.
| عدد | قطر (میلی متر) | طول (میلی متر) | مقاومت فشاری (MPa) | مدول الاستیک (Mpa) | کرنش در نقطه شکست (%) | رابطه فشار-تغییر شکل |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 45.55 | 57.55 | 0.94 | 1.35 | 69.5 | شکل 12 الف |
| 2 | 45.60 | 56.45 | 0.96 | 1.32 | 72.6 | شکل 12 ب |
نتایج زیر را می توان از نتایج تجربی بدست آورد. (1) این ماده دارای تغییر شکل و کرنش شکست بالایی است که می تواند به 70٪ برسد. (2) در مرحله تغییر شکل الاستیک، یک همبستگی مثبت خطی واضح بین تنش و کرنش وجود دارد. (3) پس از باز شدن، مواد همچنان به شکل بلوک های ژل به هم متصل می شوند و توانایی بازیابی تغییر شکل قوی دارند. این ویژگی ها نشان می دهد که ژل تغییر شکل پذیری خوبی دارد، به این معنی که می تواند در طول فرآیند بسته شدن شکستگی آسیب نبیند.
3.4. آزمایش شبیه سازی اتصال پویا
به منظور ارزیابی اثر اتصال XNGJ-3، یک آزمایش شبیه‌سازی اتصال پویا بر اساس شرایط کاری واقعی انجام شد که به شرح زیر معرفی میشود.
3.4.1. دستگاه آزمایش
آزمایش شبیه‌سازی پلاگین پویا با هدف شبیه‌سازی حالت اتصال مواد اتصال در محیط سازند و سپس قضاوت در مورد کیفیت اتصال انجام شد که می‌تواند داده‌های علمی را برای کاربردهای عملی ارائه دهد. یک دستگاه آزمایشی پلاگین دینامیکی دما و فشار بالا شماره DL-A2، تولید شده توسط Haian Petroleum Technologies Co. Ltd. (Haian، چین) برای ارزیابی اثر اتصال، همانطور که در شکل 13 .
شبیه ساز دینامیکی دما و فشار بالا: ( الف ) تصویری از محصول واقعی. ( ب ) نمودار ساختار، که در آن 1، 2، و 3 ظرف هستند. 4 و 5 مخازن پیستونی هستند. 6 یک ظرف واکنش است. 7 یک شکستگی شبیه سازی است که از دو نیم ستون به طول 5 سانتی متر و با عرض قابل تنظیم تشکیل شده است، همانطور که در شکل 14 . 8 یک پمپ فرارفتی است که با فشارهایی کار می کند که می تواند به 40 مگاپاسکال برسد و سرعت جریان آن 0.01 تا 20 میلی لیتر در دقیقه باشد. 9 یک موتور الکتریکی است. 10 و 11 سوپاپ های ایمنی هستند. 12 ما یک مبدل فشار. و 13، 14، 15، و 16 سوپاپ هستند.
جدول 4
نتایج آزمایش شبیه سازی پلاگین پویا
| درجه حرارت (درجه سانتیگراد) | کند کننده (%) | منعقد کننده (%) | زمان هم زدن (دقیقه) | اندازه شکستگی (میلی متر) | تفاوت فشار شبیه سازی (MPa) | مقدار نشت (میلی لیتر) | فشار تحمل جلو (MPa) | فشار بلبرینگ معکوس (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 80 | 0 | 1 | 140 | 2 | 1.5 | 50 | 21 | 20 |
| 3 | 1.5 | 61 | 21 | 20 | ||||
| 4 | 1.5 | 104 | 21 | 20 | ||||
| 5 | 1.5 | 123 | 21 | 20 | ||||
| 90 | 0 | 0 | 130 | 2 | 1.5 | 50 | 21 | 20 |
| 3 | 1.5 | 60 | 21 | 20 | ||||
| 4 | 1.5 | 98 | 21 | 20 | ||||
| 5 | 1.5 | 120 | 21 | 20 | ||||
| 105 | 0.6 | 0 | 110 | 2 | 1.5 | 49 | 21 | 20 |
| 3 | 1.5 | 59 | 21 | 20 | ||||
| 4 | 1.5 | 95 | 21 | 20 | ||||
| 5 | 1.5 | 112 | 21 | 20 | ||||
| 120 | 0.8 | 0 | 80 | 2 | 1.5 | 48 | 23 | 20 |
| 3 | 1.5 | 59 | 23 | 20 | ||||
| 4 | 1.5 | 81 | 21 | 20 | ||||
| 5 | 1.5 | 94 | 21 | 20 |
جدول 5
مقایسه اثر اتصال بین XNGJ-3 و سایر مواد اتصال.
| Material Name | Test Descriptions | Test Results |
|---|---|---|
| Polyacrylamide gel (GPAM) [31] | Formulation of plugging material: 300 mL basic slurry + 100 mL GPAM + ocl-BST-1. Test conditions: sand bed dehydration at 25 °C. | The bearing capacity is 2.25 MPa with a granularity between 0.18 and 0.28 mm of sand samples. |
| ژل شیمیایی کامپوزیت (OCL-GYDL) [ 32 ] | فرمولاسیون مواد پلاگین: 6% دوغاب پایه آرد جامد + 3% دوغاب OCL-GYDL و 6% دوغاب پایه آرد جامد + 5% OCL-GYDL. شرایط تست: پرس فیلتر با دمای بالا و فشار. | ظرفیت باربری 10 مگاپاسکال با دانه بندی بین 0.18 تا 0.28 میلی متر نمونه های ماسه است. |
| عامل اتصال موقت حرارتی (SDA-8) [ 19 ، 20 ] | فرمول مواد اتصال: SDA-8. شرایط آزمایش: سنگ مصنوعی (5 سانتی متر × 2.54 سانتی متر)، عرض شکست 0.5 میلی متر و دمای 105 درجه سانتی گراد است. | ظرفیت باربری 6.8 مگاپاسکال است. |
| XNGJ-3 | فرمول مواد پلاگین: 10.3٪ XNGJ-3 (10٪ ذرات ژل پلیمری و 0.3٪ مواد پل فیبر اصلاح) + معرف. شرایط آزمایش: ابزارهای تست فشار و دمای بالا، دمای آزمایش بین 80 درجه سانتیگراد تا 120 درجه سانتیگراد و عرض شکست بین 2 میلی متر تا 5 میلی متر بود. | ظرفیت باربری 21 مگاپاسکال است و ظرفیت باربری معکوس می تواند به 20 مگاپاسکال برسد. |
3.4.4. نتایج تجربی نشت
به منظور تجزیه و تحلیل عوامل نشتی در فرآیند پلاگین، نشتی در مرحله دوم هر پنج ثانیه ثبت شد و منحنی سرعت نشتی مطابق شکل 15 . نتایج زیر را می توان به وضوح از شکل 15 کرد. (1) سرعت نشت اولیه زیاد است و سپس به سرعت کاهش می یابد، و سرعت نشت و زمان رابطه تابع نمایی خوبی دارند. (2) در دمای یکسان، سرعت نشت اولیه افزایش می‌یابد و زمان توقف نشت با افزایش عرض شکست افزایش می‌یابد. (3) برای همان عرض شکست، سرعت نشت اولیه افزایش می یابد و زمان توقف نشت با افزایش دما کاهش می یابد. دلیل این امر این است که XNGJ-3 راحت تر جریان می یابد و کل زمان انعقاد در دمای بالاتر کوتاه تر است که با چهارمین نتیجه آزمایش عملکرد ضخیم شدن همزمان است.
رابطه بین سرعت نشت و زمان: ( الف ) در 80 درجه سانتیگراد. ( ب ) در 90 درجه سانتیگراد؛ ( ج ) در 105 درجه سانتیگراد؛ ( د ) در 120 درجه سانتیگراد. نقطه شروع زمان، نقطه زمانی است که مواد شروع به نشت کردند.
3.5. خلاصه ای از خواص مواد
از طریق این تجزیه و تحلیل های تجربی، خواص اصلی مواد به شرح زیر است. (1) این ماده به عنوان یک حلال ژل با سیالیت خوب استفاده می شود و می تواند به راحتی در فرآیند اتصال واقعی وارد شکستگی شود. (2) حلال ژل نمی تواند زیر 80 درجه سانتیگراد یک جامد ژل تشکیل دهد، اما زمانی که دما به 80 درجه سانتیگراد رسید، ژل می شود و زمان ژل شدن در مدت زمان مورد نیاز کاربرد عملی کنترل می شود. (3) ماده جدید دارای تغییر شکل بالایی است که می تواند در طول فرآیند بسته شدن شکستگی آسیب نبیند. (4) از آزمایش شبیه سازی پلاگین پویا، ظرفیت باربری XNGJ-3 می تواند به 21 مگاپاسکال و ظرفیت باربری معکوس آن به 20 مگاپاسکال برسد.
اکثر ژل های پلاگین ژل های از پیش ساخته شده هستند و در حالت ژل به لایه ها فرستاده می شوند. اگر ژل از استحکام بالایی برخوردار باشد، نمی تواند وارد شکستگی های کوچک شود. اگر یک ژل استحکام کمی داشته باشد، قادر به تشکیل یک لایه اتصال پایدار نیست. XNGJ-3 یک ژل پلیمری محلول است. می توان آن را در یک مایع ژل به لایه ها فرستاد و با استحکام بالا پلیمریزه کرد. به منظور نشان دادن مزایای XNGJ-3، این ماده با مواد پلاگین پل و ژل پلاگین معمولی در جدول 6 است.
Table 6
Comparison between bridge plugging materials, common plugging gel, and XNGJ-3.
| Contrastive Term | Bridge Plugging Material | Common Plugging Gel | XNGJ-3 |
|---|---|---|---|
| State on the ground | Particles, lines, and flake solids with different sizes | Gel block | Gel solution |
| State in the fracture | A dense accumulation body with a small pore | Gel block | Gel block |
| مکانیزم دوشاخه | ذرات بزرگ نمی توانند از لایه پلاگین عبور کنند و نفوذپذیری لایه مسدود کننده کم است. | تشکیل یک حلزون که سیال حفاری و یک لایه نشتی را جدا می کند. | تشکیل یک حلزون که سیال حفاری و یک لایه نشتی را جدا می کند. |
| مناسب برای چه عرض شکستگی | این ماده برای عرض شکستگی کمتر از 5 میلی متر مناسب است. | این ماده برای شکستگی های بزرگتر مناسب است، ورود آن به ترک هایی با عرض کمتر از 2 میلی متر دشوار است. | عرض شکست قابل استفاده از مواد گسترده است. |
| ظرفیت تحمل | ظرفیت فشار بالا | ظرفیت فشار عمومی | ظرفیت فشار بالا |
| مزایای | این ماده ظرفیت باربری بالایی دارد و می تواند نشت عمومی را مسدود کند. | این ماده سازگاری خوبی دارد و می تواند همراه با مواد دیگر برای بستن شکستگی های بزرگ استفاده شود. | این ماده را می توان در لایه های شکسته پیچیده استفاده کرد و ظرفیت باربری بالایی دارد. |
| معایب | نتایج کاربرد در شکستگی‌های بزرگ و سیستم‌های فشار پیچیده ضعیف هستند. | این ماده برای شکستگی های کوچک مناسب نیست و نمی توان از آن به تنهایی برای بهبود فشار سازند استفاده کرد. | این ماده را نمی توان برای ژل شدن در دمای کمتر از 80 درجه سانتی گراد استفاده کرد، بنابراین برای لایه های کم عمق مناسب نیست. |
از جدول 6 ، ما دریافتیم که عملکرد XNGJ-3 در هنگام مسدود کردن نشت چاه در لایه‌های شکسته پیچیده میانی، بهتر از سایرین است. اگرچه، از آنجایی که مونومرهای آکریل آمید قرار است سرطان زایی یا سمیت داشته باشند، مقررات سختگیرانه و اقدامات حفاظتی جامعی در تولید، ذخیره سازی و استفاده از مواد وجود دارد. آلودگی این مواد به محیط زیست ناچیز است زیرا این ماده در هزاران متر زیر سطح استفاده می شود. از منظر اتصال سریع و موثر XNGJ-3، ماده جدید برای محیط لایه های عمیق قابل استفاده است زیرا تعداد زیادی از حوادث نشت مایع حفاری باعث افزایش آلودگی لایه ها می شود. پس از یک سری ارزیابی های تجربی و تجزیه و تحلیل های مقایسه ای، XNGJ-3 تایید شده است که برای مسدود کردن لایه های شکسته موثر است.
4. کاربردهای مهندسی XNGJ-3
4.1. ویژگی های نشت منطقه مورد مطالعه
حوضه سیچوان، که در آن منابع نفت و گاز فراوان وجود دارد، منطقه مهمی برای بهره برداری نفت و گاز در جنوب غربی چین است. با این حال، اکثر چاه ها دارای مشکلات نشتی چاه هستند. برای مقابله با این مشکلات از انواع روش های دوشاخه اعم از دوشاخه حفاری، بستن پل، سیمانکاری چاه و غیره در این زمینه استفاده شده است، اما همه آنها برای اولین دوشاخه نسبت موفقیت پایینی داشته اند. بر اساس داده های آماری ناقص، در سازند Xujiahe، میانگین زمان اتصال برای هر چاه نشتی 6.4 و نسبت موفقیت آمیز اولین وصل تنها 20٪ بود. در سازند قاره ای یوانبا، میانگین زمان اتصال هر چاه نشتی 11 بود و نسبت موفقیت اولین وصل تنها 25٪ بود.
شکل 16 و شکل 17 تصاویر ورود به سیستم چاه X1 را در ناحیه غربی سیچوان و چاه D1 در منطقه شرقی سیچوان را نشان می دهد. بر اساس داده‌های گزارش، صفحه لایه لایه پیچیده است و چگالی شکست زیادی دارد و شکستگی به صورت متقاطع گسترش می‌یابد که باعث ایجاد سنگ‌های شکننده و نشت‌های مکرر میشود که به سختی می‌توان آن را مسدود کرد.
تصویر ثبت چاه X1 در ناحیه غربی سیچوان: HCF نشان دهنده شکستگی های با رسانایی بالا، IF نشان دهنده شکستگی های القا شده، HRF نشان دهنده شکستگی های مقاوم بالا، PB نشان دهنده بستر موازی، CB نشان دهنده بستر متقاطع، HS نشان دهنده لایه بندی افقی است. LI رابط لایه را نشان می دهد و SS سطح آبشستگی را نشان می دهد.
تصویر ورود به سیستم چاه D1 در منطقه شرقی سیچوان.
4.2. شرح کاربرد مهندسی
از سه چاه نشتی ZY3، X502 و ZJ107 برای مطالعه کاربردهای مهندسی XNGJ-3 استفاده شد. جدول 7 اثر مسدود شدن سه چاه نشتی را شرح می دهد. نسبت ترکیب مواد مسدود کننده با توجه به دما و فشار تشکیل تعیین شد.
جدول 7
شرح اتصال سه چاه نشتی.
| خوب نام | ZY3 | X502 | ZJ107 |
|---|---|---|---|
| محل | سازه ناودیس هه با در ساگ کیان جیانگ در جنوب شرقی چونگ چینگ. | بال شمال غربی حوضه سیچوان در ساختار فرورفتگی سیچوان غربی. | بال غربی حوضه سیچوان در غرب سیچوان ساختار زونگ جیانگ فرورفتگی. |
| ویژگی های نشتی | 9 نشتی از 1441 متر تا 2054 متر اتفاق افتاد، سرعت نشتی از 1.5 متر مکعب در ساعت تا 12.7 متر مکعب در ساعت بود. هر دو وصل شدن در حین حفاری و بستن پل باطل شدند و میزان نشت 325.71 متر مکعب بود . | نشتی هنگام حفاری تا 3113 متر اتفاق افتاد. هم وصل کردن در حین حفاری و هم وصل کردن پل به خوبی کار نکردند. مواد وصل کننده در حین وصل کردن برگشت و مقدار نشتی 255.73 متر مکعب بود . | پس از اجرای محفظه باز دوم، نشت چاه زمانی رخ داد که انتشار گردش پمپ به 28 لیتر در ثانیه افزایش یافت و سرعت نشتی 12.5 متر مکعب بر ساعت بود. |
| Reason Analysis | There are many strata fractures in the Xiaoheba and Longmaxi group and the bearing capacity of the formation is low. | According to log data and the results of the rock test, it was defined as the fractured leakage of the sandy gas layer bedding. | Because too many centralizers were installed in the well, the annulus was blocked by the rock debris, and the pressure of the annular space was higher than the bearing capacity of the formation. |
| Plugging Evaluation | There was no leakage after double plugging, one was at 2053.4 m and the other was before cannula sealing. The plugging material was made by 5% bentonite + 10.3% XNGJ-3 (10% polymer gel particles and 0.3% bridge material of the modification fiber). | The well has never leaked and the material has never returned again after plugging. The plugging material was made by 5% bentonite + 10.3% XNGJ-3 (10% polymer gel particles and 0.3% bridge material of the modification fiber). | Leakage was controlled and there was no leakage again when the emission increased in the normal range. The plugging material was made by 5% bentonite + 10.3% XNGJ-3 (10% polymer gel particles and 0.3% bridge material of the modification fiber). |
نشت چاه چاه ZY3 و چاه X502 هر دو ناشی از شکستگی‌های طبیعی لایه‌ای بوده و به سختی با روش‌های معمولی وصل می‌شوند. با این حال، همانطور که در جدول 7 ، نشت سه چاه با استفاده از XNGJ-3 با موفقیت کنترل شد، که نشان داد این ماده مسدود کننده دارای خواص مسدود کننده موثر است. نشتی چاه ZJ107 که ناشی از عملکرد نامناسب بود نیز توسط XNGJ-3 کنترل شد و در عملیات بعدی این چاه نشتی نداشت. هر دو نوع نشت چاه با موفقیت وصل شده اند، که نشان می دهد XNGJ-3 می تواند الزامات عملکرد مهندسی استاندارد را برآورده کند.
4.3. وصل کردن ارزیابی
جدول 8 ارزیابی اتصال XNGJ-3 را در مقایسه با مواد وصل کننده معمولی نشان می دهد. اولاً، برای سه چاه ZY3، X501 و ZI107، که همگی از طریق لایه‌های شکسته حفر شده‌اند، نرخ موفقیت انسداد در ابتدا 100٪ بود که بسیار بالاتر از مواد معمولی است. ثانیاً، اگرچه هزینه یکبار مصرف XNGJ-3 بیشتر از مواد معمولی است، اما با در نظر گرفتن هزینه نشت مایع حفاری و زمان اتصال، هزینه کل اولی ممکن است بسیار کمتر از دومی باشد. ثالثاً اگر عملکرد ایمن و آسیب نشت به لایه ها را در نظر بگیریم، مزایای بیشتری از XNGJ-3 دارد.
جدول 8
ارزیابی اتصال XNGJ-3.
| شماره چاه | ZY3 | X502 | ZJ107 | |
|---|---|---|---|---|
| عمق چاه (متر) | 756-2145 | 3113-3197 | 2842 | |
| مواد وصله معمولی | زمان اتصال به برق | 9 | 5 | 0 |
| هزینه مواد برای اتصال تک (ده هزار یوان) | 0.4 | 0.5 | 0 | |
| نشت مایع حفاری ( m3 ) | 325.71 | 359.12 | 0 | |
| هزینه مایع حفاری نشتی (ده هزار یوان) | 57.9 | 71.2 | 0 | |
| زمان اتصال (ساعت) | 65 | 89 | 0 | |
| هزینه زمان (ده هزار یوان) | 27.3 | 37.38 | 0 | |
| نسبت موفقیت | 33% | 0 | – | |
| مواد اتصال جدید با XNGJ-3 مخلوط شده است | زمان اتصال به برق | 2 | 1 | 1 |
| هزینه مواد برای اتصال تک (ده هزار یوان) | 1.7 | 1.7 | 1.9 | |
| نشت مایع حفاری ( m3 ) | 20 | 15 | 11 | |
| هزینه مایع حفاری نشتی (ده هزار یوان) | 3.57 | 2.97 | 1.76 | |
| زمان اتصال (ساعت) | 16 | 5.5 | 4.5 | |
| هزینه زمان (ده هزار یوان) | 6.72 | 2.31 | 1.89 | |
| نسبت موفقیت | 100% | 100% | 100% | |
با توجه به آنچه در بالا بحث شد، ثابت شده است که XNGJ-3 می تواند ظرفیت باربری لایه ها را در لایه های شکسته افزایش دهد، که می تواند نسبت موفقیت را تا حد زیادی افزایش دهد. XNGJ-3 همچنین می تواند هزینه حفاری و زمان حفاری را کاهش دهد و ظرفیت کنترل چاه را افزایش دهد. در مجموع، اگر XNGJ-3 برای حل نشتی چاه ناشی از لایه های شکسته استفاده شود، هزینه کمتر و ایمنی بیشتر در پایین چاله به دست می آید.
5. نتیجه گیری ها
حوادث نشت چاه ناشی از شکستگی لایه ها یک مشکل عمده چاه است که به سختی در حفاری چاه حل می شود. این مشکل سخت، ناشی از شکل‌گیری ضعیف درجه سیمانکاری، مش‌تختی شکستگی، و ظرفیت باربری پایین سازند، می‌تواند منجر به پنجره باریک و حتی ناایمن چگالی سیال حفاری شود. به منظور بهبود اثر پلاگین لایه های شکسته، ما یک ژل پلاگین پلیمری به نام XNGJ-3 ایجاد کردیم و عملکرد و کاربرد آن نیز اندازه گیری و ارزیابی شد. برخی از نتایج به شرح زیر است:
در محیط نیتروژن، آکریل آمید و مونومرهای حاوی کربوکسیل و هیدروکسیل با هم واکنش داده و ژل را تشکیل دادند. این ژل (XNGJ-3) پس از خشک شدن، آسیاب کردن و غربالگری توانست نوعی ذره ژل را تشکیل دهد. با استفاده از این ذرات ژل، یک ژل پلاگین پلیمری (XNGJ-3) با افزودن یک ماده پل از فیبر آبدوست به دست آمد.
با توجه به نتایج آزمایش سیالیت، ویسکوزیته پلاستیک، نیروی برشی دینامیکی و نیروی برشی استاتیکی حلال ژل در عرض 3 ساعت پس از آماده‌سازی بسیار کم بود (این زمان برای سایر آماده‌سازی‌ها قبل از وصل کردن کافی است). با توجه به نتایج آزمایش زمان انعقاد، زمانی که دما به 80 درجه سانتیگراد رسید، XNGJ-3 ژل شد و زمان ژل شدن در زمان مورد نیاز کاربرد عملی کنترل شد. این ویژگی‌ها برای اینکه مواد مسدودکننده به آرامی وارد شکستگی متقاطع شوند و شکستگی را مسدود کنند، مفید هستند.
با توجه به تست فشرده سازی تک محوری، ماده جدید دارای تغییر شکل و کرنش شکست بالایی است که می تواند به 70٪ برسد. همچنین دارای همبستگی مثبت خطی واضحی بین تنش و کرنش است. پس از باز شدن، مواد همچنان به شکل بلوک های ژل به هم متصل می شوند و قابلیت بازیابی تغییر شکل قوی دارند. این ویژگی ها نشان می دهد که ژل تغییر شکل پذیری خوبی دارد که می تواند در طول فرآیند بسته شدن شکستگی آسیب نبیند.
ظرفیت باربری XNGJ-3 می تواند به 21 مگاپاسکال و ظرفیت باربری معکوس آن به 20 مگاپاسکال برسد که بسیار بیشتر از سایر ژل های پلاگین است. این برای پایداری لایه اتصال در ساخت و ساز بعدی خوب است. ژل می تواند به سرعت و به طور موثر وصل شود، که به کاهش نشتی و هزینه ها در فرآیند اتصال کمک می کند. همچنین آسیب نشت مایع حفاری به لایه ها را کاهش می دهد.
با توجه به ارزیابی کاربرد سه چاه نشتی با ویژگی‌های نشتی مختلف، نشت چاه را می‌توان پس از استفاده از XNGJ-3 به خوبی کنترل کرد و پس از وصل کردن دوباره اتفاق نخواهد افتاد. XNGJ-3 در مقایسه با مواد پلاگین معمولی دارای مزایای زیادی از جمله مزایای اقتصادی بهتر، هزینه زمان اتصال کمتر و نسبت موفقیت اتصال بالاتر برای لایه های شکسته است، که به این معنی است که XNGJ-3 ارزش کاربردی خوبی برای لایه های شکسته دارد.