Experimental investigation of plugging fractures with calcium carbonate
Çatlak tıkamanın kalsiyum karbonat ile deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 559930
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜRŞAT ALTUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Sondaj operasyonu yeraltı petrol ve doğalgaz kaynağına ulaşmak için yapılmaktadır. Bu operasyonun başarılı bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için sondaj akışkanları kullanılmaktadır. Sondaj akışkanlarının, formasyon kesintilerini kuyu başına taşımak, kuyu cidarıyla formasyon arasında hidrostatik basınç dengesini sağlamak, formasyona çamur kaçaklarını önlemek, formasyondan kuyu içerisine akışı önlemek, matkabı soğutmak ve matkabı yağlamak gibi önemli fonksiyonları bulunmaktadır. Sondaj çamuru farklı birçok bileşimden oluşmaktadır. Filtrasyon sonucunda oluşan su kaybı, sondaj esnasında sondaj çamuru içerisindeki suyun geçirgen formasyonlara doğru nüfuz etmesi olarak tanımlanmaktadır. Sondaj çamurunun akışkanlık ve su kaybı değerlerinini belirli bir değer aralığında tutmak için sondaj çamuruna birçok katkı maddeleri ve kimyasallar eklenmektedir. Sondaj sırasında birçok problem ile karşılaşılmaktadır. Bu problemler sondaj operasyonunun devam etmesini ve verimliliğini etkileyen faktörlerden biridir. Çamur kaçağı sondaj esnasında karşılaşılan zorlu problemlerden birisidir ve tezin konusu da çatlak tıkamanın deneysel olarak incelenmesidir. Sondaj operasyonu sırasında zorunlu durumlar olmadığı zaman sondaja işlemine ara verilmemektedir. Sadece bazı problemler oluştuğu durumlarda zorunlu ara verilmektedir. Sondaj çamurunun yeraltı formasyonuna kaçması ek maliyetlere ve zaman kaybına yol açmaktadır. Çamur kaçağı geçirgen formasyonlarda, doğal çatlaklarda ve sondaj esnasında oluşan yapay çatlaklarda meydana gelmektedir. Sondaj sırasında çamur kaçağını önlemek ve azaltmak için 2 yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler: düzeltici yöntem ve engelleyici yöntem olarak sınıflandırılmıştır. Kaçak düzeltme yönteminde, çamur kaçağı tespit edildikten sonra sondaj çamurunun içine düzenli olarak kaçak engelleyici katkı maddeleri eklenmemektedir. Diğer bir yöntem olan engelleyici yöntemde ise oluşan çatlak sondaj çamurunun içindeki özel geliştirilmiş parçacıklarla hızlı bir şekilde çatlak tıkanmaya çalışılmaktadır. Çamur kaçağının çözümü için birçok geleneksel teknikler ve yöntemler geliştirilmiştir ancak bu teknikler sorunu tamamıyla çözüme ulaştıramamaktadırlar. Kaçak önleyici materyallerin sahada kullanılması için deneysel çalışmalarının öncelikli olarak yapılması gerekmektedir. Kaçak önleyici materyallerin kaçak tıkama performanslarını ölçmek için PPA (Geçirgenlik Tıkama Aleti) kullanılmaktadır. Kaçak tıkama deneylerinde PPA aleti gözenekli seramik ve oluklu disklerle birlikte kullanılmaktadır. Bu diskler, yeraltı formasyonundaki çatlağı ya da geçirgen formasyonu simüle etmektedir. Kaçak tıkama deneylerinin yapılması için geliştirilen PPA aleti endüstri tarafından kabul görmüş en önemli aletlerden biridir. Alet farklı sıcaklık ve basınç değerlerinde deney yapma olanağı sağlamaktadır. Çatlak tıkama deneyi sırasındaki anlık basınç değişimlerini ölçmek için standart PPA sistemine bir basınç kayıt sistemi eklenmiştir. Dijital basınç kayıt sistemi, basınç ölçümlerinde yüksek bir hassasiyete sahiptir. Hidrolik pompanın sağladığı hidrolik basınçtaki değişiklikler bilgisayar sistemi kullanılarak kaydedilir ve anlık basınç değerinin tespiti, basınç kayıt sisteminin bir başka avantajıdır. Petrol endüstrisinde birçok kaçak tıkama materyalleri kullanılmaktadır. Bunların arasında mika, kalsiyum karbonat, gilsonit, selüloz ve ceviz kabuğu en yaygın kullanılanlar olarak sıralanabilir. Kalsiyum karbonat diğer kaçak tıkama materyallerine göre birçok avantaj sağlamaktadır. Başlıca sağladığı avantajlar: düşük maliyet, doğada kolay bulunabilme ve farklı boyutlarda ve şekillerde bulunabilmesi olarak sıralanabilir. Kaçak tıkama deneylerini etkileyen birçok faktör bulunmaktadır. Önemli faktörler: LCM (Kaçak önleyici materyal) çeşidi, LCM miktarı, LCM Parçacık Boyut Dağılımı (PSD), sıcaklık, basınç ve enjeksiyon hızından oluşmaktadırlar. Çatlağı simule eden oyuklu disklerin tıkanması için PSD dağılımı en önemli faktörlerin başında gelmektedir. Çatlak tıkama materyallerinin tasarımında diğer önemli parametre ise sondaj çamurunun katı madde taşıyabilme kapasitesidir çünkü kaçak önleyici maddelerin yoğunluk değeri yüksektir ve deney sırasında çökelme oluşabilmektedir. Çökelmeyi engellemek için sondaj çamurunun yeterli viskozite değerine sahip olması gerekmektedir. Deneyde kullanılan tüm çamurların reoloji değerleri ölçülmüştür. Piyasada farklı boyutlarda ve özelliklerde oluklu diskler bulunmaktadır. Deneysel çalışmada 0.02 inch genişliğe sahip bir adet disk kullanılmıştır. Tüm deneyler oda sıcaklığında ve 1000 psi basınç farkı koşullarında yapılmıştır. Çatlak tıkama üzerine literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Yapılan birçok çalışmalar sadece PPA aleti kullanılarak yapılmamıştır, aynı zamanda özel geliştirilmiş deney aletleri ile de yapılan birçok çalışma bulunmaktadır. Literatürdeki yapılan çalışmaların çatlak tıkama probleminin çözümüne yönelik farklı katkılar sağlamıştır. Ayrıca, kaçak tıkama malzemesinin parçacık boyu dağılımı (PSD) çoğu çalışmaların odak noktasını oluşturmaktadır ve parçacık boyu dağılımı dikkate alınarak kurallar ve teoriler geliştirilmiştir. Çatlak tıkama mazlemesinin yoğunluğu ve çözünürlüğü çatlak tıkama deneylerine yaptığı etkiler detaylı olarak incelenmemiştir, çoğunlukla rapor edilmiştir. Yapılan deneylerin çoğu yeraltında oluşan çatlağı ve onun fiziksel davranışını tam anlamıyla simüle edememektedir. Bunlara ek olarak, tıkama deneylerine sondaj çamurunun etkisini inceleyebilmek için hem sepiyolit hem de bentonit çamuru kullanılmıştır. Çalışmanın asıl amacı kalsiyum karbonat çatlak tıkama malzemesinin sepiyolit ve bentonit bazlı sondaj çamurlarındaki çatlak tıkama kapasitesinin araştırılmasıdır. Sepiyolit çamuru tuzlardan etkilenmemekle birlikte diğer killere göre yüksek sıcaklıklarda daha iyi reoloji vermektedir. Deneyleri oda sıcaklığında başarıyla tamamladıktan sonraki basamak deneylerin yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşullarında yapılmasıdır. PPA aletindeki hidrolik pompa, içerisinde çatlak tıkama malzemesi olan sondaj çamurunu oluklu diske doğru ötelemek için kullanılmaktadır. Basınç değerindeki değişiklikler, oluklu disk boyunca çatlak tıkama sırasında PPA sistemine uyarlanmış dijital basınç kaydedici ile ölçülür. Basınç değişimlerinde 3 aşama olduğu tespit edilmiştir: tıkamanın başlaması, çatlak tıkama gelişme evresi ve tıkamanın tamamıyla oluşması. Deneyin başlangıcı çatlak tıkamanın başlaması evresidir. Sepiyolit bazlı çamurların çatlak tıkama deneylerinde kullanılması ve olumlu sonuçların elde edilmesi, sepiyolit çamurunun diğer çamur türlerine alternatif olabileceğini göstermek bakımından önemlidir. Yapılan deneysel çalışma, sepiyolit kilinin Türk petrol sektöründe daha fazla kullanılmasını teşvik etmesi bakımından önemlidir. Sondaj sırasında karşılaşılan çamur kaçakların ekonomik etkisi oldukça yüksektir ve petrol sektöründek teknolojik gelişimler bu sorunların çözümüne yönelik olumlu katkı sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
Lost circulation is one of the main challenging events encountered while drilling the well. The loss of drilling mud into an underground formation can cause loss of extra budget. The lost circulation can occur in permeable formations, natural fractures and induced fractures. There are two methods developed for lost circulation: corrective method and preventive method. In the corrective method, the loss circulation is already started and in order to control loss circulation, control additives are added continuously to drilling fluid system. In the preventive method, the formed fracture is plugged immediately by specially designed particulate treatment which is already present in the drilling fluid. There are many conventional techniques and methods developed for lost circulation, but these techniques solve only limited part of the problem. The experimental study is a necessity to develop Lost Circulation Material (LCM) for field application. The Permeability Plugging Apparatus (PPA) is generally used to evaluate the fluid loss control performance of the LCM along with porous ceramic and slotted disks. There are many LCMs used in the oil industry they can be stated as: Mica flake, Granular CaCO3, Gilsonite, Cellulose and Nut-shell. There are many parameters affecting the plugging experiment which are: LCM type, amount of LCM, particle size distribution (PSD), temperature, pressure and injection rate. The particle size distribution (PSD) is a primary concern in order to plug the slotted disk that simulates the fracture. Another important parameter for LCM design is carrying capacity of the drilling fluid because additives are dense materials which will settle down during the experiment unless viscosity of carrying drilling fluid is designed to overcome settling problem. In this experimental research, one slotted disc having width of 0.02 inch (508 micron) is used. The drilling fluid is sepiolite and bentonite base mud to carry the LCM. The sepiolite mud is not affected by salt intrusion and gives more stable results at high temperatures compared to other clays. The PPA experiments are done at ambient temperature and 1000 psi pressure differential. The main objective of this research is to investigate the plugging capacity of calcium carbonate in sepiolite and bentonite base mud systems. Also, lost circulation is usually encountered in geothermal drilling and by developing optimum solution for this problem; there will be a contribution to geothermal industry as well. After successfully designing the optimum LCM for treatment, next step is performing the experiments in HTHP (High Temperature High Pressure) conditions.
Benzer Tezler
- Kompozit plakların balistiğinde bazı basitleştirilmiş yaklaşımların sayısal irdelenmesi
Numerical investigation of some simplified approaches in composite plate ballistics
UĞUR DOĞAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Dikey dalan sıvı jeti için farklı jet çıkış geometrilerinin havalandırma miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Investigation of the different nozzle geometries for vertical plunging water jet air entrainment with numerical methods
BURAK ALP KARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DR. ZAFER GEMİCİ
- Experimental and numerical investigation of formation damage caused by water-based drilling fluids
Su bazlı sondaj sıvılarının neden olduğu formasyon hasarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
ABDULLAH GÜRKAN İŞCAN
Doktora
İngilizce
2006
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK
- Etil proksitol katkılı biyodizelin bir dizel motorunda kullanımının yanma ve emisyononuna etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of the use of ethyl proxitol added biodiesel in a diesel engine on combustion and emissions
MAHMUT BEYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiBatman ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELMAN AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ŞENER
- Pamuk yağı-metanol enzimatik transesterifikasyon reaksiyonunun incelenmesi
The Investigation of the enzymatic transesterification reactions between methanol and cottonseed oil
ÖZNUR KÖSE