Introduction
יש הליך ניסיוני דיווח על שני מרכיבים עיקריים שהם קריטיים: בלונים מורכבים המדמים ששיטה ומתקן ההרחבה המשמש לביצוע מניפולציה מכאנית של המלט.
ששיטת השער העיקרי לייצור של נוזלים מתחת לפני הקרקע (מים, נפט, גז, או קיטור) וכן הזרקה של נוזלים שונים. ללא קשר לתפקידו, נדרש בור הקידוח על מנת לספק זרימה מבוקרת של נוזלים המופקים / הזריקו. יש בניית בור קידוח שתי פעולות נפרדות: קידוח והשלמה. מלט בור קידוח, חלק מהליך הגמר, בעיקר מספק בידוד אֵזוֹרִי, תמיכה מכאנית של צינור המתכת (מעטפת), והגנה על רכיבי מתכת מנוזלי מאכל. אלה הם מרכיבים חיוניים של ששיטה ללא פשרות, לתפקוד מלא. שלמות נדן מלט בור הקידוח היא פונקציה של התכונות כימיות ופיסיות של מלט התייבשות, הגיאומטריה של גased גם, ואת המאפיינים של ההיווצרות / המבנה מסביב נוזלי 2,3. ההסרה חלקית של קידוח נוזלים תגרום לבידוד אֵזוֹרִי העני שכן הוא מונע היווצרות של קשרים חזקים בממשקים עם רוק ו / או מתכת. יכולים להיות נתונה נדני מלט לסוגים רבים של כישלון בחייו של באר. תנודות בלחץ והטמפרטורה שנגרמו על ידי פעולות השלמה והפקה לתרום לפיתוח של שברים בתוך המטריצה של המלט; debonding נגרמת על ידי לחץ ו / או שינויי טמפרטורה ולחות 4,5,6 הצטמקות מלט. התוצאה היא כמעט תמיד נוכחות של זרימת נוזל microannular, למרות התרחשותו ניתן לאתר מוקדם או לאחר שנים של חיי שירות.
Heathman ובק (2006) יצרו מודל של המעטפת ביצרו נתון מעל 100 עומסים מחזוריים לחץ וטמפרטורה, אשר הראו debonding הגלוי, ייזום של סדקי בטון שיכול להוות מסלולים מועדפים להעברת נוזל <sup> 7. בתחום, ההתרחבות וההתכווצות של רכיבי מתכת של בור קידוח לא יעלו בקנה אחד עם אלה של מלט ורוק, גורמים debonding והיווצרות microannulus interfacial, שהובילו לעלייה בחדירות של נדן המלט. טעינת מעטפת נוספת יכולה לגרום להתפשטות של סדקים רדיאליים במטריצה של מלט פעם מאמצי המתיחה יעלו חוזק המתיחה של החומר 8. כל כישלונות המלט האמורים עלולים לגרום למייקרו-תקשור, מה שמוביל להגירה גז, את המופע של SCP, וסיכונים סביבתיים לטווח ארוך.
מספר רב של בארות הפקה ונטושות עם SCP מהווה מקור פוטנציאלי חדש של פליטת גז טבעי רציף 9. הניתוח שנערך על ידי ווטסון וBachu (2009) של 315,000 נפט, גז, ובארות הזרקה באלברטה, קנדה הראתה גם כי סטיית בור קידוח, גם סוג, שיטת נטישה, והאיכות של מלט הם גורמי מפתח במשותףntributing לדליפה גם פוטנציאל בחלק הרדוד של הבאר 10. הפעולות מתקנים הקיימות הן יקרות ולא מוצלחות; המלט לסחוט, אחת טכניקות מתקנת הנפוצות ביותר, יש שיעור הצלחה של 50% -11.
במאמר זה אנו מדווחים על ההערכה להרחבה מעטפת הטכנולוגיה (ECT) כטכניקת תיקון חדשה שלשיטה דולפת 12,13. ניתן ליישם ECT בבארות חדשות או קיימים 14. ההתקנה המסחרית הראשונה של טכנולוגיה זו בוצעה על ידי שברון על גם במים הרדודים של המפרץ מקסיקו בנובמבר 1999 15. מעטפת התפעול השוטפת לtubulars הרחבה מתמצתת עד 205 מעלות צלזיוס נטייה של מהמצב אנכי, טמפרטורה 100 מעלות, משקל בוץ כדי 2.37 גרם / סנטימטר 3, לעומק של 8763 מ 'בלחץ, ההידרוסטטי של 160.6 GPA ואורך צינור 2,092 מ' 16. קצב התפשטות טיפוסי לtubulars הרחבה המוצק הואpproximately 2.4 מ '/ דקת 17.
מחקר זה מציע גישה ייחודית להתאמה של טכנולוגית ECT כמבצע תיקון חדש לSCP. הרחבת צינור הפלדה דוחסת את המלט אשר יביא סגירת זרימת הגז בממשק ולאטום את דליפת הגז. חשוב להזכיר כי במוקד של מחקר זה הוא האיטום של זרימת גז microannular הקיימת, ולכן אנחנו מתמקדים רק בזה כסיבה אפשרית שלשיטה דולפת. על מנת לבחון את היעילות של טכנולוגיה מותאמת חדש למטרה זו, עיצבנו מודל בור קידוח עם זרימת microannular הקיימת. זה מתקבל על ידי החלפת הצינור הפנימי במהלך הידרציה מלט. אין בכך כדי לדמות כל פעולות שטח, אלא פשוט כדי להריץ קדימה מה יקרה אחרי עשרות שנים של טעינה תרמית ולחץ בבור קידוח.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. לדוגמא Composite (איור 1)
הערה: רוב מקומות עבודה המלט במפרץ מקסיקו (ארה"ב) נעשים באמצעות מלט הכיתה H 18, לכן, אותו הסוג של בטון המשמשים לביצוע הניסויים במעבדה כדי לדמות תנאים כמו שדה-, התחולה הפוטנציאלית של טכנולוגיה זו לSCP תיקון במפרץ מקסיקו.
- לדוגמא הכנה
הערה: המדגם הארוך 61 סנטימטר מורכב מצינורות שתי כיתה ב 'חשמלי התנגד מרותכים (ERW) פלדת פחמן (איור 1). הצינור הפנימי ארוך 61 סנטימטר ויש לו 6 סנטימטר מחוץ הקוטר (OD) עם עובי דופן 2.8 מ"מ. הצינור החיצוני הוא ארוך 59.7 סנטימטר, יש 10 OD סנטימטר ועובי דופן של 5.7 מ"מ. כוח התשואה וחוזק מתיחה של הצינורות 241 מגפ"ס ו414 מגפ"ס, בהתאמה.- לקדוח 12 חורים של 2.4 מ"מ בצינור החיצוני כדי לספק ההקלה של לחץ במהלך ההתרחבות נקבוביות חקיין של סלעים בתנאי שדה. תרגיל שמונה חורים 8.6 מ"מ הבא על הדואר צינור חיצוני, 90 מלבד מעלות עם ארבעה חורים 13 סנטימטרים מהחלק העליון וארבעה חורים 53 סנטימטר מהחלק העליון.
- השחל את החורים האלה עם 3.2 מ"מ NPT (אשכול צנרת הלאומי) קצה השחלה כדי לאפשר חיבור עם אבזרי צנרת והרכבת סעפת צינורות ניילון בתחתית (כניסה) והצד העליון (שקע) של המדגם. ודא שיציאות הכניסה ויציאה בנפרד 40.64 סנטימטר ומשמשות להפעלה של ניסויי זרימה דרך גז רב שיעור הרחבה לפני ואחרי.
- צינור חיצוני מעיל עם ספריי נגד קורוזיה למניעת קורוזיה במהלך תקופת הריפוי שיכול להפריע לניסויים עקב היווצרות של מוצרי הידרוקסיד וקורוזיה ברזל עלול לגרום microfracturing של מלט.
הערה: תרחיש זה ייבחן בניסויים העתידיים כקורוזיה של מתכת היא לעתים קרובות במערכות בור קידוח. - מכונת יצא חרוז הריתוך על הקיר הפנימי של הצינור הפנימי.
- חותך צימוד פלדה מותאמת אישית לאורך של 4.5 סנטימטר, מצינור OD 6.35 סנטימטר. Thread החתיכה על הקיר בתוך ולרתך אותו לטבעת 0.63 סנטימטר הפלדה עבה צלחת (איור 2). השחל את החלק התחתון של הצינור הפנימי בקיר החיצוני באורך של 4.5 סנטימטר כדי לאפשר חיבור עם הצימוד מרותך, כפי שמוצג באיור 2.
- לרתך את הצינור החיצוני לטבעת הפלדה.
- לשמן קיר החיצוני של הצינור הפנימי עם וזלין ותרסיס אפייה לכל אורכו. הברג את הצינור הפנימי לצימוד כדי לסיים את ההרכבה המדגם מורכבת.
- מלט הנפח בין צינורות הפנימיים וחיצוניים עם בוצת 3 מלט 1.57 גר '/ סנטימטר, 0.87 W / ג יחס.
- דגימות תרופה באמבט מים בתנאי הסביבה לתקופה מינימאלית של 28 ימים. שמור את ה- pH של המים באמבטיה בין 12 ל 13 על ידי הוספת Ca (OH) 2 למים כדי לשמור על סביבת pH גבוהה.
- הכנה של 13.1 ליברות / סלארי מלט גל (עבור נפח של 2.2 ל ')
- יוצקים 1,350 גרם של מים ל4 L, בלנדר 3.75 כוחות סוס מעבדה וטרום-מימה 30 גרם (2%, לפי משקל המלט) של בנטוניט במשך 5 דקות במהירות נמוכה (30,000 XG).
- , לאחר 5 דקות לשפוך 5 מיליליטר של סוכן קצף לכיבוי ו1,500 גרם של אבקת מלט לתוך הבלנדר והגזירה עבור 40 שניות על מהירות גבוהה של 51,755 x ז. יוצקים את תערובת הבטון לתוך annulus של ההרכבה הצינור ומכסה בניילון בד ופלסטיק רטוב כדי להימנע מחשיפה לאוויר ולמנוע סודה של מלט.
- שש שעות לאחר סלארי המלט הוא שפך בין הצינורות, לסובב את הצינור הפנימי הרבע סיבוב הלוך ושוב כל 15 דקות במשך 20 שעות הבאות של לחות מלט כדי למנוע הדבקת בטון עם הצינור הפנימי וליצור microchannel (חובה לmicroannular זרימת גז).
- מניחים את המדגם המורכב ביצרו אופקי באמבט המים במשך תקופה מינימאלית של 28 ימים. ודא שיש לו את האמבטיה במי ערך ה- pH של כ -13 אשר מושגת על ידי הוספה של Ca (OH) 2 100 גרמו ל -20 ליטר של מים.
2. ניסויי זרימה דרך קדם הרחבה
- בורג 3.2 מ"מ אביזרים לארבע יציאות כניסה ויציאה בצינור החיצוני של המדגם. חבר סעפות כניסה ויציאה עם מתמרי לחץ לאביזרים (איור 5).
- לחצי בלון גז ראשוני לחץ בכניסה של 50 kPa. הפעל תוכנות מחשב ללחצי שיא.
- פתח את מד הזרימה ולהתחיל בבדיקת הזרימה דרך. צג כניסה ויציאה לחצים על מסך דקות 1, כפי שמוצג באיור 6.
- לחצי בלון גז למפרצון לחץ של 172 kPa ולנטר את הלחץ לעוד 2 דקות.
- זרימה דרך סוף ניסוי והקלטת לחץ. סגור את בלון הגז ולפרוק את הגז שנותר לאטמוספרה. לפרק את היריעות וכיסוי עליון של המדגם עם מטלית רטובה בזמן הפעלת יחידת ההרחבה, כדי למנוע דו-תחמוצת הפחמן וייבוש של מלט.
- מעיל הקיר הפנימי של הצינור הפנימי עם lubricant לניהול תקין של חרוט ההרחבה והמדגם מוכן להרחבה.
התקנת 3. הרחבה ונוהל הרחבה
- באופן מלא לשמור על mandrel ההרחבה מהדיור נמוך יותר על ידי הצילינדר ההידראולי, כפי שמוצג באיור 4 א. מניחים את המדגם המורכב עם מלט התייבשות בדיור המדגם הנמוך של המתקן דרך הפתח בחלק העליון (איור 4).
- באופן מלא להאריך את mandrel ההתרחבות באמצעות המדגם לאחר שחרוט ההרחבה עם יחס הרחבה רצוי (איור 3) הוא חמק אליו, כפי שמוצג באיור 4C. הברג את mandrel השמירה על mandrel הרחבה, לאחר מכן להבריג את מדריך mandrel התמך על המחבר התחתון של הדיור נמוך יותר. המדגם מוכן להרחבה.
- כוח היחידה ההידראולית ללחץ אופטימלי של 10.3 מגפ"ס, והפעל את תוכנת מחשב להקלטת כוח צירית.
- הפעל את שיתוףntrol לעבור לחזור mandrel הרחבה ולמשוך את ההתרחבות באמצעות הצינור הפנימי של המדגם, ובכך להרחיב את הצינור ודחיסת נדן המלט. להרחיב דגימות לאורכו של 40.64 סנטימטר (4D איור) ולאחר מכן להאריך את mandrel ההתרחבות להמצב מקורי. לעצור את ההקלטה של כוחות צירי.
- להתיר את מדריך mandrel ייצוב והסיר את mandrel התמך. תוריד את הקונוס ההרחבה מmandrel הרחבה ולחזור בו מmandrel באופן מלא על מנת להסיר את המדגם בצורת הדיור נמוך יותר.
- אחרי המדגם מוסר, להכין אותו לניסויי זרימה דרך גז רב שיעור שלאחר הרחבה.
ניסויי זרימה דרך Multi-שיעור 4. פוסט הרחבה
- כניסה ויציאות יציאה נקיות מכל עודף של דבק מלט לחץ.
- בורג אבזרי צנרת לארבע יציאות כניסה ויציאה בצינור החיצוני של המדגם. חבר סעפות כניסה ויציאה לאביזרים, כפי שמוצגת ב
- ללחוץ על בלון הגז ראשוני לחץ בכניסה של 172 kPa. הפעל תוכנות מחשב ללחצי שיא.
- פתח את מד הזרימה ולהתחיל בבדיקת הזרימה דרך. צג כניסה ויציאה לחצים על המסך (איור 6).
- לאחר 5 דקות, לחצים על בלון הגז למפרצון לחץ של 345 kPa ולנטר את הלחצים ל5 דקות נוספות.
- לאחר 5 דקות להגדיל את הלחץ בכניסה ל517 kPa.
- לאחר 5 דקות להגדיל את הלחץ בכניסה ללחץ בכניסה סופית של 690 kPa למשך 5 דקות נוספות.
- בסופו של ניסוי הזרימה דרך הקלטת לחץ. סגור את בלון הגז ולפרוק את הגז שנותר לאטמוספרה. לפרק סעפות מהמדגם.
5. חישובים של החדירות האפקטיבית של Microannulus
הערה: מטרתו העיקרית של מחקר זה הייתה לספק מידע איכותי לגבי קיומה של זרימת גז לפני ואחרי הדוארxpansion. עיצוב ניסיוני אין לו רכיבים מתוחכמים כדי להיות מסוגל למדוד את רוחב הערוץ וזרימת דיוק שיעור. במהלך הניסויים הראשוניים הללו האיטום של זרימת גז היה המוקד העיקרי. לכן, כל חישובי חדירות המוצגים כאן הם יותר חצי כמותית ולא מטרה העיקרית של המחקר.
- לחישוב של החדירות יעילות, להשתמש בזרימת חנקן קצב הקבוע של כ q = 1.42 סנטימטר 3 / sec על ייצוב לחץ. גורם סטיית גז חנקן בתנאי הסביבה הוא Z = 1 וצמיגות μ = 0.018 CP. לנהל את כל בדיקות הזרימה דרך בתנאי הסביבה של T = 535 ºR.
- לחשב את השטח של החלל טבעתי ביצרו ידי לקיחת רדיוס פנימי של הצינור החיצוני, r Oinn = 4.6 סנטימטר, ורדיוס חיצוני של הצינור הפנימי, r Iout = 3.05 סנטימטר. המרחק בין כניסה ויציאות יציאה (ΔL) הוא 40.64 סנטימטר. ההפרש לחץ (שקע -P כניסת P), recorded על ידי כניסה ומתמר ללחץ לשקע, הוא רק משתנה המשמשים בחישובים של חדירות יעילות של microannulus-מיוצר מראש (EF K) 19:
EQ. 1
קצב זרימת חנקן [3 סנטימטר / sec] EF K - - q סלסול יעיל. של microannulus [mD]
r Iout - ID של צינור חיצוני [סנטימטר] r Oinn - OD של צינור פנימי [סנטימטר]
μ - גורם סטיית גז - Z [CP] צמיגות גז
T - טמפרטורותמחדש [ºR] ΔL - מרחק בין מתמרי לחץ [סנטימטר]
כניסת P - לחץ בכניסה [כספומט] לשקע P - לחץ לשקע [כספומט] - להחליף את כל הערכים שמעל למשוואה 1 ולחשב את החדירות יעילות כמוצג להלן בדוגמא 1. הלחץ בכניסה שנרשמה במהלך ניסוי זרימה דרך קדם-הרחבה הייתה כניסת P = 12 kPa (0.12 אטמוספרות) תוך מתמר הלחץ לשקע היה שקע P = 0.4 kPa (0.004 אטמוספרות).
דוגמא 1:
EQ. 1 
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בדיקות זרימה דרך גז טרום הרחבה על המדגם המורכב הראו הקלטה לחץ על מתמר הלחץ לשקע, המאשרת זרימת גז דרך microannulus-מיוצר מראש (איורים 7 ו -8). תנאים ראשוניים נשמרו באותו שבו לחץ בכניסה ראשונית היה 103 kPa וגז קצב הזרימה נשמר ב 85 מיליליטר / דקה לאותה תקופה. פער הזמן בהקלטה לחץ בין מתמרים הכניסה ולחץ היציאה היה 7.5 שניות, בעוד שהלחצים הגבוהים ביותר שנרשמו לאחר עליית הלחץ בכניסה ל -172 kPa היה 117 kPa (כניסה) ו20.7 kPa (שקע). עקב זרימה מועדפת של גז דרך microannulus, כל החדירות נלקחות כחדירות יעילות של microannulus (EF K). התייצב לחצים המשמשים בחישובי EF K היו כניסה = 12 לשקע kPa וP P = 0.4 kPa, חדירות נותנים microannulus היעילה של K EF = 0.66 ד כל מתח השיוריבתוך מטריצת הבטון בשל התרחבות צינור והשפעתה על חדירות הוא זניח.
מבחן זרימה דרך הגז שני יתחיל מייד לאחר הטלת יחס הרחבה 8%, עם עלייה הדרגתית בלחץ בכניסה על ידי 172 kPa כל חמש דקות מלחץ ראשוני של 172 kPa ללחץ סופי של 690 kPa. הבדיקה הראתה שום לחץ הקלטה על מתמר הלחץ לשקע, כפי שמוצגת באיור 9.
אותו הנוהל חזר על עצמו לאחר 24 שעות ולאחר מכן לאחר 60 ימים. שני הבדיקות לא הראו שום קריאות לחץ על מתמר הלחץ לשקע, אשר אישר כי קצב ההתפשטות של 8% היה מוצלח בסגירת זרימת גז microannular במודל בור הקידוח. ארבע דוגמאות נוספות הורחבו עם יחסים שונים הרחבה (2% ל 4%) ונבדקו על זרימה באותו אופן כמו לדוגמא הנ"ל. אותן התוצאות התקבלו ואישרו את האיטום המוצלח של זרימת גז microannular(טבלה 1). חשוב להזכיר שכל הכנת מדגם דורשת הכנת עבודה אינטנסיבית וזמן, ולכן הוא לא יכול להיות בהשוואה למחקרים פשוטים של ליבות מלט שניתן לעצב בקלות במספרים גדולים.
| לדוגמא | EF K [D] | יחס הרחבה [%] | EF K [D] | EF K [D] | EF K [D] |
| 0 שעות | 24 שעות | 60 ימים | |||
| 1 | 0.14 | 4 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0.66 | 8 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 2.11 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 4 | 2.31 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 7.04 | 8 | 3 x 10 -7 | 0 | 0 |
רשימת טבלת 1. דוגמאות עם permeabilities microannulus מחושב היעיל (EF K) ותוצאות שלאחר הרחבה-של בדיקות זרימה דרך נערכה מייד, 24 שעות ו -60 ימים לאחר ההרחבה.
איור 1. סכמטי מודל בור קידוח. מבט מלמעלה מראה את המלט (צבע אדום) בין צינור הפנימי וחיצוני. נקודות החץ לכיוון של התרחבות. מבט תחתון מראה את טבעת הפלדה מרותכת לצינור חיצוני וצימוד צינור. צינור פנימי הוא מוברג בצימוד (SCAle הוא באינץ ').
איור 2. רכיבי מתכת של החלק התחתון של בור קידוח הדגם:... טבעת פלדה (0.63 ס"מ עובי); ב צימוד צינור פלדת OD 6.35 סנטימטר; ג צימוד צינור מרותך על טבעת פלדה; ד חלק משורשר של. הצינור הפנימי שדופק לצימוד הצינור;. דואר הרכבה מוגמרת. חלק האחרון של מודל בור הקידוח הוא הצינור החיצוני הממוקם בקצה מרותך לטבעת הפלדה באזור החיצוני.
איור 3. קונוסים הרחבה עם 2%, 4% ו -8% יחס הרחבה;.. ב מבט צד של 2% קונוס יחס הרחבה. כל שיתוף יש נס זווית קונוס 14 מעלות ומותאמות אישית מסגסוגת פלדה שטיפול בחום על הקשיות של 60 RC.
איור התקנה 4. ותהליך התרחבות (מבט מלמעלה): א. mandrel ההרחבה נשמרת במטרה לנקות את הדיור נמוך יותר עבור מיקום של המדגם המורכב; ב. המדגם המורכב ממוקם בדיור נמוך יותר וmandrel ההתרחבות מוארך באופן מלא דרך הצינור הפנימי; ג. קונוס ההרחבה החליק על mandrel ההרחבה. תצוגה מוגדלת מראה את חרוט ההרחבה שנערך במקום עם mandrel התמך; ד. mandrel ההרחבה נשמרת וחרוט ההתרחבות נמשך דרך הצינור הפנימי (חץ אדום מראה את הכיוון של הרחבה).
מחדש 5 "src =" / קבצים / ftp_upload / 52,098 / 52098fig5highres.jpg "/>
איור 5. חזור ומול נוף של המדגם מראה את ההרכבה סעפת גז עם אבזרי צנרת וצינורות ניילון. מבט קרוב יותר של סעפות כניסה ויציאה מראה מיקום של מתמרי לחץ.
איור 6. זרימה דרך הגדרת ניסוי. מד הזרימה (FM) שולט זרימת חנקן גז (חצים אדומים) לאורך כל הניסוי. תזרים וגז נכנס למדגם המורכב על סעפת היניקה שבו מתמר לחץ בכניסה (PT-1) רושם את הלחץ בכניסה. גז זורם דרך microannulus-מיוצר מראש של המדגם ולחץ הקלטה על מתמר הלחץ של סעפת השקע (PT-2) מספק את המידע אם יש קישוריות ונדידת גז microannular באמצעות המדגם המורכב. לחץ טרנסducers מחובר למערכת רכישת נתונים ולחצים מנוטרים ונרשמים בזמן אמת על המחשב וזמין לצפייה על המסך. תצוגה מוגדלת תערוכות התקנה של אבזרי הצנרת.
עלילת איור 7. טרום הרחבת זרימה דרך גז נתוני בדיקה מראה לחצים נרשמו בשתי הכניסה ומתמר ללחץ לשקע, המאשר את זרימת גז microannular באמצעות מודל בור הקידוח. לחץ בכניסה החל מבלון הגז 50 kPa, והוא עלה ל 172 kPa, שהביא לעלייה חדה של שני הלחצים ביציאות כניסה ויציאה.
עלילה למחצה יומן נתוני בדיקה מראה בבירור di לחץ איור זרימה דרך גז 8. טרום הרחבהfferential (ΔP) בין לחצים רשומים על מתמרי לחץ הכניסה ויציאה. בהתבסס על ΔP המדוד, חישובים של חדירות יעילות של microannulus הביאו ערך של 660 MD.
עלילת איור 9. Multi-שיעור גז זרימה דרך נתוני בדיקה שנרשמה מייד לאחר הרחבה עם 8% קונוס יחס הרחבה. לאחר עלייה הדרגתית של 172 kPa בלחץ בכניסה במכל הגז בכל חמש דקות מ172 kPa 690 kPa, לא היה לחץ שנרשם במתמר הלחץ לשקע, המצביע על תיקון מוצלח של זרימת גז microannular.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
המחברים מבקשים להודות לאנשים ולמוסדות הבאים לעזרה והתמיכה שלהם: ויליאם Portas וג'יימס Heathman (יועצים תעשייה, Shell E & P), ריצ'רד Littlefield ורודני פנינגטון (מרכז הטכנולוגיה Westhollow Shell), דניאל די Crescenzo (מהנדס Shell ובכן המחקר ), ביל קרותרס (Lafarge), טים קווירק (עכשיו עם שברון), ג'רי מסטרמן וויין מנואל (מעבדת PERTT LSU), ריק יאנג (מעבדה מכניקת LSU רוק), ואנשי המעבדה SEER (Arome Oyibo, טאו טאו, ו יורדן Bossev).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ASTM A53 Grade B ERW Schedule 40 Steel pipe - OD=10.16 cm, ID=10.04 cm, L=59.7 cm | Baker Sales | BPE-4.00BB40 | |
| ASTM A53 Grade B ERW Schedule 10 Steel pipe - OD=6 cm, ID=5.94 cm, L=61 cm | Service Steel | n/a | |
| Expansion Cones - AISI D2 grade alloy steel (60 RC hardness) | Shell | Custom-made | |
| Pipe coupling - OD=6.35 cm, ID=6 cm, L=4.4 cm | LSU | Custom-made | |
| Steel plate ring - OD=10.16 cm, ID=5.76 cm, thickness=6.35 mm | Louisiana Cutting | Custom-made | |
| Class H Cement | LaFarge | 04-16-12 / 14-18 | |
| Defoaming agent - D-Air 3000L | Halliburton | n/a | |
| Bentonite clay | LSU | n/a | |
| Calcium hydroxide | LSU | n/a | |
| Expansion Fixture | Shell | Custom-made | |
| Pressure transducers | Omega | PX480A-200GV | |
| Teflon tubing | Swagelok | PB0754100 | |
| Union tee | Swagelok | SS-400-3 | |
| Elbow union | Swagelok | SS-400-9 | |
| Female elbow | Swagelok | SS-400-8-8 | |
| Port connector | Swagelok | SS-401-PC | |
| Forged body valve | Swagelok | SS-1RS4 | |
| Tube adapter | Swagelok | SS-4-TA-1-2 | |
| Pipe lubricant | E.F. Houghoton & Co. | 71323998 | |
| Instant Galvanize Zinc Coating | CRC | 78254184128 |
References
- King, G. E. Well Integrity: Hydraulic Fracturing and Well Construction – What are the Factual Risks. SPE Wellbore Integrity Webinar. 5, (2013).
- Taylor, H. F. Cement Chemistry. , Telford Thomas. London, United Kingdom. (1997).
- Thiercelin, M. J., Dargaud, B., Baret, J. F., Rodriguez, W. J. Cement design based on cement mechanical response. SPE Drill & Compl. 13 (4), 266-273 (1998).
- Nelson, E. B., Guillot, D. Well Cementing. , Second edition, Schlumberger. Sugar Land, Texas. (2006).
- Carter, L., Evans, G.
- Goodwin, K., Crook, R.
- Heathman, J., Beck, F. E. Finite Element Analysis Couples Casing and Cement Designs for HP/HT Wells in East Texas. Paper SPE 98869 presented at the IADC/SPE Conference. 2006 Feb 21-23, Miami, Florida, , Halliburton. (2006).
- Boukhelifa, L., et al. Evaluation of Cement Systems for Oil and Gas Well Zonal Isolation in a Full-Scale Annular Geometry. Paper SPE 87195 presented at the IADC/SPE Drilling Conference. 2004 Mar 2-4, Dallas, Texas, , (2004).
- Duan, S., Wojtanowicz, A. A Method for Evaluation of Risk of Continuous Air Emissions from Sustained Casinghead Pressure. Paper SPE 94455 presented at SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference. 2005 Mar 7-9, Galveston, Texas, , (2005).
- Watson, T. L., Bachu, S. Evaluation of the potential for gas and CO2 leakage along wellbores. SPE Drill & Compl. 24 (1), 115-126 (2009).
- Wojtanowicz, A. K., Nishikawa, S., Xu, R. Diagnosis and remediation of SCP in wells. Final report submitted to US Department of Interior MMS. 2001, Virginia, , (2001).
- Kupresan, D., Heathman, J., Radonjic, M. Experimental Assessment of Casing Expansion as a Solution to Microannular Gas Migration. Paper SPE 168056 presented at IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition. 2014 Marc 4-6, Fort Worth, Texas, , (2014).
- Kupresan, D., Heathman, J., Radonjic, M. Application of a New Physical Model of Expandable Casing Technology in Mitigation of Wellbore Leaks. CETI Journal. 1 (5), 21-24 (2013).
- Demong, K., Rivenbark, M. Breakthroughs using Solid Expandable Tubulars to Construct Extended Reach Wells. Paper SPE 87209 presented at the IADC/SPE Drilling Conference. 2004 Mar 2-4, Dallas, Texas, , (2004).
- Grant, T., Bullock, M. The evolution of Solid Expandable Tubular Technology: Lessons Learned Over Five Years. Offshore Technology Conference, 2005, , (2005).
- Jennings, I. Dynamic formations rendered less problematic with solid expandable technology. IADC/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition, 2008, , (2008).
- Fanguy, C., Mueller, D., Doherty, D. Improved method of cementing solid expandable tubulars. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 2004, , (2004).
- American Petroleum Institute. Appendix C (tentative), Fluid Density Balance. Recommended Practice for Testing Oilwell Cements and Cement Additives. , American Petroleum Institute. (1971).
- Nelson, E. B. Well cementing. , Elsevier Science. Amsterdam, Denmark. (1990).
