P-3

ISTRANO BUENJE ZA NAFTU I GAS

P-3

Fluidi za ispiranje

P-3

Fluidi za ispiranje

Buenje se izvodi uz ispiranje buotine sa vodom ili ee, posebnim ispirnim fluidom - isplakom (disperznim sistemom vode i koloidalne gline -bentonita).

Za ispiranje buotine primenjuju se sledea dva metoda ispiranja:Ispiranje direktnom cirkulacijom

Fluid za ispiranje se upumpava u buae ipke, zatim se prstenastim prostorom izmeu buaih ipki i zidova buotine vraa na povrinu nosei nabuene estice.

Ispiranje indirektnom cirkulacijomOvim metodom fluid za ispiranje se upumpava u prstenasti prostor

izmeu buaih ipki i zidova buotine, ulazi u otvore na dletu, i kroz buae ipke struji ka povrini. Ovaj nain buenja omoguava maksimalno dobijanje uzoraka iz nabuene formacije u zonama gubitka cirkulacije a uzorci ne dolaze u kontakt sa zidovima buotine.

P-3

Podela fluida za ispiranje

Termin fluid za ispiranje obuhvata sve fluide koji se koriste u procesu buenja odnosno ispiranja buotine. Isplaka je suspenzija vrstih estica u tenoj fazi pri emu tena faza moe biti voda, nafta ili njihova meavina (emulzija). vrste estice mogu biti inertne, kao nabuene estice stena ili reaktivne - kao gline koje utiu na karakteristike isplake. Hemijski aditivi se dodaju fluidu radi regulisanja reolokih i filtracionih osobina.

Postoje razliite klasifikacije tipova fluida za ispiranje, a najee se vre prema njihovoj glavnoj komponenti, a to su:

voda (slatka i slana); nafta; gas (vazduh, pena, aerizovani fluidi).

P-3

Materijali za izradu i obradu isplake

Osnovne sirovine za izradu isplake su glina i voda. Gline su mineralni koloidi prisutni u isplaci, koje stvaraju suspenziju u vodi, ine glavni element isplake i utiu na reoloke i filtracione osobine isplake.

Minerali gline u dodiru sa vodom postaju plastini i bubre. Bubrenje koje menja reoloke karakteristike suspenzije gline, posebno bentonita u vodi, takoe menja strukturu molekula. Uobiajeno je korienje industrijski pripremljene gline tzv. bentonita (ime dobio po gradiu Fort Benton u Vajomingu gde je otkriven). Prirodni bentoniti sadre kalcijum, a sposobnost bubrenja se veoma poveava ako se kalcijum zameni natrijumom, tako da su komercijalne bentonitske gline aktivirane hemijskom obradom sa Na2CO3.

P-3

Slika 1. Uzajamni uticaj monmorilonita i vode

Voda se javlja kao: slobodna ili apsorbovana voda; znatna koliina vode moe ui izmeu

listia ili estica i ima ulogu pri bubrenju glina; vezana voda, pri emu se razlikuje adsorbovana i zeolitska (meulistina

voda) koja prodire u reetku kristala i poveava razmak.Isplake na osnovi vode su koloidne suspenzije koje sadre mineralne i

organske koloide.

P-3

Dodaci isplaci za smanjenje filtracije su organski koloidi koji sekundarno utiu i na poveanje reolokih vrednosti - skrob, karboksimetilceluloza (CMC) ipolimeri.

Za kontrolu viskoziteta koriste se razreivai i deflokulanti koji ujedno reguliu gel isplake. Razreivai poboljavaju koloidno stanje isplake, njenu stabilnost i zatiuju koloide prisutne u isplaci, oni se dele na mineralne i organske.Mineralni razreivai su kompleksni fosfati (njihova primena je ograniena na isplake sa temperaturom do 60C, jer su nestabilni na viim temperaturama).Organski razreivai su tanini, lignin, derivati lignina i neki sintetiki polimeri. Najee se koriste lignosulfonati i to ferohromlignosulfonat. On se ponaa kao razreiva (u malim koncentracijama) a inhibitor bubrenja glina i aditiv za kontrolu filtracije (u viim koncentracijama).

P-3

Kada je potrebna gustina isplake vea od 1300 kg/m3 (za poveanje protivpritiska na zidove buotine radi spreavanja prodora podzemnih voda, nafte ili gasa, kao i zaruavanja buotine) to se postie dodavanjem oteivaa, fino mlevenih nerastvornih materija koje poveavaju gustinu isplake a ne utiu negativno na ostale osobine. To mogu biti: barit (BaSO4), hematit (Fe2O3), galenit (PbS), krenjak (CaCO3).

Hemikalije za obradu isplake

Kaustina soda - NaOHKalcinirana soda - Na2CO3Gaeni kre - Ca(OH)2Natrijum bikarbonat - NaHCO3Kalcijum sulfat - CaSO4So - NaCl

Specijalni materijali za isplaku

Baktericidi, Otpenjivai, Odglavljivai, Materijali za smanjenje trenja, Inhibitori korozije, Zaptivni materijali

P-3

Izrada isplake

Koliina gline koja je potrebna za pripremu jedinine zapremine isplake odreene viskoznosti zavisi od disperzije gline. Zapreminska izdanost je broj kubnih metara isplake odreene viskoznosti (15 mPas) koji se mogu dobiti od jedne tone gline (bentonita).

Potrebna zapremina gline za izradu 1 m3 isplake moe se izraunati na sledei nain:

(m3)

Masa gline potrebne za pripremu 1 m3 isplake moe se izraunati na sledei nain:

(kg)gde je:

g - gustina gline (srednja vrednost 2400 kg/m3)v - gustina vode (1000 kg/m3)i - gustina isplake, kg/m3

vg

vigV

=

ggVq =

P-3

Masa gline potrebne za izradu buotine moe se izraunati na sledei nain:

(kg)gde je:

q - masa gline potrebne za pripremu 1 m3 isplake, kgV - zapremina isplake potrebne za izradu buotine, m3

VqQ =

Funkcije fluida za ispiranje pri buenju

U procesu buenja fluid za ispiranje kao tehnoloka tenost ima veliki broj funkcija od kojih su najvanije:- Uklanjanje nabuenih estica sa dna buotine i njihovo iznoenje na povrinu;- Hlaenje i podmazivanje pribora za buenje i krune;-Spreavanje zaruavanja zidova buotine-Oblae propusne slojeve

P-3

- Kontrolisanje slojnog pritiska;Regulie se gustinom isplake tako da stub ispirnog fluida ima vei pritisak od

pritiska formacije (Ph>Pf). Hidrostatiki pritisak dat je jednainom:

(Pa)gde je:

ga- gravitacijsko ubrzanje, 9,81 m/s2H - dubina buotine, mi - gustina fluida, kg/m3

- Zadravanje nabuenih estica i materija za oteavanje prilikom prekida cirkulacije;- Spreavanje korozije pribora za buenje;- Obezbeivanje maksimuma informacija o nabuenim slojevima;- Minimizira zagaenje produktivnih slojeva;- Prenosi hidraulinu energiju do alata i dleta;- Olakava cementaciju i opremanje- Minimizira uticaj na ivotnu okolinu

iah HgP =

P-3

Osobine ispirnih fluida i ispitivanje

Razliite osobine ispirnih fluida se mere kao indikacija njihovog delovanja u buotini. Metode merenja ovih osobina su propisane tzv. standardnomprocedurom za ispitivanje ispirnih fluida. Ove procedure se revidiraju i proiruju periodino uz prihvatanje novih testova. Osobine ija ispitivanja se uobiajeno izvode su: gustina, viskozitet, filtracija, gel, pH vrednost itd.

Gustina

Gustina je definisana odnosom jedinice mase (m) i zapremine (V) materije pod odreenim pritiskom i temperaturom, a izraava se u kg/m3.

Merenje gustine fluida je neophodno za odreivanje: sadraja gline u fluidu, sadraja taloga u fluidu (radi spreavanja zamuljivanja buotine) i hidrostatikog pritiska Pf koji vri fluid za ispiranje na zidove buotine.

P-3

Merenje gustine

Gustina isplake se najbre i najjednostavnije odreuje vagom za isplaku. Vaga za isplaku je jednostavne konstrukcije. Prilagoena je za terensku upotrebu sa dovoljnom tanou merenja.

Slika 2. Vaga za merenje gustine isplake

Na badarenom kraku poluge nalazi se skala za oitavanje s rasponom: 0,72 - 2,88 kg/dm3.

Greke pri merenju su mogue usled nedovoljno napunjene posude i zapenjene isplake.

P-3

Gustina fluida za buenje, je u rasponu 1080 - 1300 kg/m3 za konvencionalne glinovite isplake, od 700 do 900 kg/m3 za aerizovane fluide i od 1300 do 2300 kg/m3 za oteane isplake (sa dodatkom barita ili drugih oteivaa), zavisno od potrebnog hidrostatikog pritiska u buotini.

Oteavanje isplake

Pre oteavanja isplake odreuje se koliina materijala za ovu svrhu (najee barita) koja je potrebna po jedinici zapremine isplake. Potrebna koliina oteivaa se izraunava jednainom:

(kg)

gde je:V - zapremina isplake koju treba oteati, m32- potrebna gustina isplake, kg/m31- poetna gustina isplake, kg/m3ot-gustina materijala za oteavanje, kg/m3

2ot

12otot VQ

=

P-3

Viskoznost

Pri strujanju fluida (tenosti ili gasa) dolazi do trenja izmeu slojeva fluida koji se kreu razliitim brzinama. Viskoznost isplake je u funkciji:

viskoznosti tene faze; veliine, oblika i broja estica vrste faze; uzajamnih sila meu njima.Za merenje viskoznosti se koriste marov levak i rotacioni viskozimetar.Marov levak omoguava brzo utvrivanje vrednosti viskoznosti isplake.

Pribor za merenje Marove viskoznosti sastoji se od levka, graduirane posude od 1000 cm3 i toperice. Zapremina levka je 1500 cm3. Levak je prikazan na slici 3.

Vrednost dobijena merenjem naziva se relativna viskoznost a predstavlja vreme isticanja 1 litra tenosti iz levka. Merena vrednost je pod uticajem geliranja i gustine koja menja hidrostatiki pritisak isplake u levku te nije uporediva sa vrednostima dobijenim drugim instrumentima. Vreme isticanja 1 l iste vode iznosi 28 s 1 s.

P-3

Slika 3. Marov levak

Rotacioni viskozimetar sa direktnim oitavanjem vrednosti napona smicanja na skali instrumenta, se koristi za merenje plastine viskoznosti, prividne viskoznosti, granice teenja i vrstoe gela isplake.To je instrument rotacionog tipa, baziran na principu rada dvaju koncentrinih cilindara.

p (plastina viskoznost) 600 - 300 (mPas)a (prividna viskoznost) 600 /2 (mPas)0 (granica teenja) ( 300 - p) 0,478 (Pa)

P-3

Slika 4. Rotacioni dvobrzinski viskozimetar

vrstoa gela

vrstoa gela karakterie sposobnost glinene isplake da zadri estice stena u suspenziji. vrstoa gela je funkcija sila izmeu estica vrstih i tenih materija u isplaci. Merenje vrstoe gela se moe vriti instrumentima kojima se meri viskoznost isplake, kao i za to posebno konstruisanim instrumentima. Dobijena vrednost poetne vrstoe gela i vrstoe gela nakon 10 minuta mirovanja oitavaju se u lb/100 ft2.

P-3

Filtracija

Za filtriranje se moe rei da je merilo sposobnosti isplake, da upljikave, propustljive zidove buotine obloi tankom slabopropustljivom oblogom. Ova glinena obloga (isplani kola) spreava dalje prodiranje filtrata isplake u zidove buotine.

Na koliinu izdvojenog filtrata utiu: vreme, pritisak, temperatura i stepen disperzije glinenih estica. Filtracija isplake se odreuje sa dva standardna testa: jedan je pri temperaturi okoline i pritisku od 700 kPa, a drugi pri 150 C i 3500 kPa. Ovaj drugi daje reprezentativnije osobine isplake prema uslovima koji vladaju u buotini. Filter presa

Filtrira se kroz filter-papir veliine sita a filtrat se sakuplja u menzuru.Radni pritisak iznosi 700 kPa, a dobija se preko regulacionog ventila od

komprimovanog azota, vazduha ili CO2. Meri se koliina tenosti koja istekne za 30 minuta na temperaturi okoline.

Filter presa je prikazana na slici 5.

P-3

Slika 5. Filter presa

Koliina izdvojenog filtrata izraena u cm3 oznaava stepen filtracije.U praksi se izvodi i skraeni postupak filtracije u trajanju od 7,5 minuta i

mnoenjem sa dva daje priblinu vrednost koliko bi se sakupilo posle 30 minuta.

Osim koliine filtrata, meri se debljina glinene obloge i njen kvalitet.

P-3

Sadraj peska

Odreivanje sadraja peska u isplaci je neophodno jer prekomerna koliina peska izaziva formiranje deblje porozne glinene obloge, ili se poveava gustina isplake i dolazi do taloenja na dnu buotine oko alata kad je cirkulacija isplake prekinuta a takoe moe delovati abrazivno na delove ispirne pumpe, potisne vodove, buae ipke i ostalu opremu.

Pod sadrajem peska obuhvatamo sve vrste estice u isplaci ije dimenzije su vee od 74 m.

Oprema za odreivanje sadraja peska sastoji se od sita sa 200 otvora po inu, levka i staklene menzure graduirane od 0 do 20% za direktno oitavanje sadraja peska. Oprema je prikazana na slici 6.

Slika 6. Pribor za odreivanje sadraja peska

P-3

Koncentracija vodonikovih jona (pH vrednost)

Stepen kiselosti ili alkalnosti isplake odreen je koncentracijom slobodnih vodonikovih jona. Kod isplaka pH vrednost se kree u rasponu 8 - 12, jer ona utie na rastvorljivost organskih razreivaa, disperziju gline u vodi i zato to bi kisela isplaka delovala korozivno na buai pribor.

Merenje pH vrednostia) Indikatorskim papiromTo je najbri nain merenja koji se bazira na sposobnosti nekih organskih

materija da menjaju boju zavisno od pH vrednosti tenosti sa kojom dolaze u kontakt. Preciznost je retko vea od 0,5 pH ali esto dovoljna za terensku praksu.

b) Elektronskim pH-metromOvaj aparat daje koncentraciju H+ jona merenjem elektrinog potencijala kroz

elektrodu koja je uronjena u ispitivani rastvor.

P-3

Sadraj vrstih estica, vode i ulja

Meri se ne samo kao osnova za kontrolu sadraja ulja u emulzionim isplakama, ve takoe kao pomo pri kontroli osobina isplake. Sadraj vrste faze utie na brzinu buenja i reoloka svojstva isplake. Kontrola vrstih estica na optimumu je veoma poeljna za ukupno poboljanje svojstava isplake.

Ovim merenjem se dobija zapreminski sadraj vrstih estica koje sadri uzorak isplake, te zapreminski sadraj vode i eventualno ulja u uzorku isplake.

Ostale analize

Hemijska analiza filtrata i isplake se vri kao pomo kod identifikacije zagaivaa i pri kontroli osobina isplake. Ove analize mogu biti kvalitativne ili kvantitativne i obuhvataju: alkalnost, sadraj karbonata, hlorida, kalcijuma, sulfata, H2S, elektrootpornost itd.

P-3

Odstranjivanje nabuenih estica iz isplake

Fluid za ispiranje iznosi iz buotine nabuene estice koje treba odstraniti pre ponovnog utiskivanja fluida u buotinu. ienje se obavlja u sistemu kanala i bazena taloenjem, vibracionim sitima i hidrociklonima.

ienje fluida u kanalima i talonicima

Taloenje krupnijih estica se vri u talonom rezervoaru a odatle fluid prelazi u kanale koji povezuju sve rezervoare. Kanali su razliitih dimenzija odnosno duina, zavisno od koliine isplake koja treba da cirkulie.

ienje fluida vibracionim sitima

Kod buotina koje su vee dubine i kada se zahteva vea kontrola osobina isplake za preiavanje se koriste vibraciona sita.

P-3

Slika 7. Vibraciono sito

Posle izlaska iz buotine isplaka se odvodi na vibraciona sita. Ona se sastoje iz jednog ili vie koso ili horizontalno postavljenih sita koja vibriraju tako da nabuene estice ostaju na situ a isplaka prolazi kroz otvore. Veliina otvora i povrina sita se bira prema karakteristikama formacije koja se bui i viskozitetu isplake.

ienje fluida hidrociklonima

Za odstranjivanje najsitnijih estica (pesak, silt) upotrebljavaju se hidrocikloni. U gornji deo se tangencijalno pod pritiskom dovodi isplaka. vrste estice se odvajaju usled centrifugalne sile iz isplake i prolaze kroz otvor na dnu, a preiena isplaka izlazi kroz cev na gornjoj strani. Slika 8. Hidrociklon

P-3

Pumpe za ispiranje

Pumpa kod istranog buenja treba da obezbedi odreene parametre za svaki reim buenja:- odgovarajuu koliinu tenosti (odreenu uzlaznu brzinu) za iznoenje nabuenih estica;- adekvatan pritisak za savladavanje svih otpora u sistemu za cirkulaciju.

Ispirne pumpe s cilindrima velikih prenika daju veliki kapacitet i niske pritiske.

Ispirne pumpe s cilindrima malih prenika daju mali kapacitet i velike pritiske.

P-3

Ispiranje buotina gasom

Kao fluid za ienje dna buotine od nabuenih estica moe se koristiti i gas, najee vazduh. Oprema potrebna za buenje uz ispiranje vazduhom je prikazana na slici 9. Komprimovani vazduh, koji obezbeuje kompresor, kroz vodove se potiskuje u buae ipke. Buenje uz ispiranje vazduhom (gasom) zahteva da se ue buotine opremi ureajem koji onemoguava gubitak vazduha, a omoguava slobodnu rotaciju buaih ipki.Prednosti ispiranja vazduhom (gasom):

- ovaj metod obezbeuje znaajno poveanje brzine buenja u poreenju sa buenjem uz ispiranje isplakom.;- dleta za buenje imaju dui radni vek usled boljeg ienja dna buotine;- ovaj nain buenja eliminie ispiranje, rastvaranje i zagaenje jezgra;- lake je odrediti litoloke kontakte u geolokim sekcijama analizirajui krhotine jer nisu zagaene isplakom ili izmeane sa esticama iz pliih slojeva;- eliminisani su trokovi dopremanja vode, gline, aditiva, priprema rezervora za ispirni fluid i talonika.

P-3

Slika 9. Oprema za buenje uz ispiranje vazduhom

Nedostaci ispiranja vazduhom (gasom):- ovaj nain se ne moe primeniti u glinovitim i slabovezanim formacijama (pesak, ljunak, obluci);- u slojevima sa vodom buenje uz ispiranje vazduhom ili gasom postaje nemogue, i tada se moe prei na buenje uz ispiranje penom.

P-3

KRAJ

KRAJ