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Aug 12, 2023

펄라이트 입자를 활용하여 사산화망간 머드의 여과 특성을 향상시켜 넓은 공간을 뚫습니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18445(2022) 이 기사 인용 568 측정항목 세부정보 액세스 시추 공식에 필요한 기능은 다음을 수행하여 지층 손상을 완화하는 것입니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18445(2022) 이 기사 인용

568 액세스

측정항목 세부정보

모든 드릴링 제제의 필수 특징은 우수한 여과 및 필터 케이크 특성을 가짐으로써 지층 손상을 완화하는 것입니다. 지층 손상을 방지하고 제한하는 핵심 요소는 계획된 굴착 유체의 밀봉 품질을 향상시키는 것입니다. 본 연구에서는 더 나은 밀봉 기능을 위해 사산화망간의 진흙 케이크 능력을 향상시키기 위해 "펄라이트"라는 새로운 새로운 여과제가 도입되었습니다. 중량제로서 사산화망간을 함유하는 제제에 퍼라이트 입자를 로딩하였다. 수성 드릴링 머드는 고밀도(14.25 및 17.2ppg)로 설계되었습니다. 최적의 성능에 도달하기 위해 펄라이트를 다양한 농도로 첨가했습니다. 여과 테스트는 저장소 온도 250°F와 차압 300psi에서 수행되어 필터 케이크를 형성했습니다. 테스트는 여과 매체로서 두 가지 다른 투과성 카테고리(낮은 투과성 및 높은 투과성)를 갖는 사암 코어를 사용하여 수행되었습니다. 이는 다양한 지층 특성과 시추 유체 특성을 고려하여 구현된 펄라이트 성능에 대한 전체적인 그림을 제공했습니다. 형성된 필터 케이크 구조와 화학 조성은 주사 전자 에너지 분산 X선(SEM-EDS)을 사용하여 평가되었습니다. 제시된 결과는 펄라이트가 동일한 제형에서 사산화망간 증량제에 첨가되기에 어떻게 호환성이 있는지를 보여줍니다. 또한, 필터 케이크의 밀봉 품질을 향상시켜 여과량을 41%, 필터 케이크 내부 및 외부 층 투과성을 각각 58% 및 25% 낮추는 능력을 갖추고 있습니다. 더욱이, EDS 분석은 퍼라이트 입자가 일반적으로 필터 케이크의 내부 층에 집중되어 있음을 보여주었습니다.

굴착 유체 조성을 최적화하는 것은 굴착 작업의 혈액으로 간주되기 때문에 석유 및 가스 산업에서 매우 중요합니다1. 최적화에는 유정을 효율적이고 경제적으로 뚫기 위해 정확한 양의 올바른 첨가제를 선택하는 것이 포함됩니다. 이러한 첨가제는 지층 압력 제어, 유정 청소 및 절단 운반, 지층 보호를 위한 필터 케이크 형성 등을 포함한 많은 기능을 제공합니다.2,3. 유정 깊이, 형성 유형 및 타당성에 따라 이러한 첨가제의 필요성이 달라집니다4. 과학자와 연구자들은 수년에 걸쳐 두리안 껍질을 순환 손실 물질로 사용하고5, 다양한 종류의 이온 액체를 활용하여 진흙 유변학을 개선하고, 폴리프로필렌 및 ​​폴리에틸렌 비드를 구현하여 절단 수송 효율성을 향상시키는 등 많은 첨가제를 제안했습니다8,9, 10,11,12, 시추 유체 특성13,14,15 등을 향상시키기 위해 나노 소재를 사용합니다. 중요한 첨가제 중 하나는 진흙 제제에 필요한 밀도를 제공하는 가중치 재료입니다16. 필요한 가중 재료의 양은 여러 요인에 따라 변합니다. 예를 들어 깊은 우물을 굴착하려면 가중 재료 비중에 따라 가중 재료의 높은 투여량으로 해석되는 형성 압력을 제어하기 위해 높은 밀도가 필요합니다17. 더욱이 이는 유변학, 여과 거동 및 필터 케이크를 포함한 진흙의 다른 특성에 영향을 미칩니다. 따라서 머드 제형에 적절한 가중치 재료를 선택하는 것이 중요합니다.

중정석, 적철광, 일메나이트, 젤라나 및 기타 계량 광물은 석유 및 가스 부문에서 활용됩니다18,19,20,21,22,23,24. 또한 이러한 재료 중 일부는 특성을 개선하고 처짐과 같은 관련 문제를 줄이기 위해 미분화되었습니다. 사산화망간(Mn3O4)은 가중치 재료로 사용하도록 제안되었으며 비중은 ~4.8g/cm3, 약 1μm의 낮은 입자 크기 및 구형을 가집니다29,30. 이러한 특징은 Mn3O4(Micromax)를 드릴링 및 완성 유체31에 대한 좋은 후보로 홍보했습니다. Al-Yami 등32은 KCl/Mn3O4로 구성된 수성 제제를 공식화하고 조사했으며 이를 기존 제제 중 두 가지(즉, KCl/BaSO4/CaCO3 및 CHKO2/CaCO3)와 비교했습니다. 그들은 Micromax 제제가 더 나은 여과 및 유변학적 특성을 지닌 다른 제제에 비해 더 나은 열 안정성을 보인다는 것을 발견했습니다. Moroni et al.31은 완성 유체를 위한 역유화액의 가중제로 Mn3O4를 사용했습니다. 그들은 영국에서 고밀도를 제공하기 위해 염수를 사용하는 것과 셰일 형성을 안정화하기 위해 석유를 사용하는 것 사이에서 협상이 필요한 두 가지 현장 사례를 보여주었습니다. 첫 번째 경우, 완료 스트링을 실행하려면 1.95 SG 완료 유체가 필요했습니다. 그들은 실험실에서 14일 동안의 처짐 특성과 드릴링 도구의 필름 특성에 중점을 두고 광유 역유화액의 가중 재료로 Mn3O4를 사용했습니다. 실험실에서의 결과는 매우 훌륭하여 현장에서 성공적으로 구현되었습니다. 두 번째 사례는 점토/혈암층으로 둘러싸인 모래 생산과 관련된 시추공 안정성 문제가 있는 방향성이 좋은 경우였습니다. 제안된 해결책은 고체가 없는 비수성 유체가 필요하도록 모래 스크린을 설치하는 것이었습니다. 역전 유제를 사용하고 Mn3O4를 첨가하여 필요한 밀도(즉, 1.44 SG)에 도달했습니다. 사용된 완성 유체는 샌드 스크린 설치 과정에 긍정적인 도움이 되었습니다. 또한 Micromax는 중정석과 같은 다른 굴착 유체의 처짐을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. Basfar et al.33은 중정석과 Micromax의 혼합물을 사용하여 역유화액의 중정석 새깅 문제를 해결했습니다. 그들은 15wt%와 30wt%를 포함한 두 가지 서로 다른 Micromax 비율을 연구했으며, 30wt%가 중정석 처짐을 제거하는 최적의 비율임을 발견했습니다. 또한 여과, 유변학, 점탄성을 포함한 기타 굴착 유체 특성이 향상되었습니다. 또한 그들은 수성 굴착유체의 중정석 처짐에 대한 동일한 솔루션을 조사했습니다. 그들의 결과는 25wt%가 중정석 처짐을 제거하고 굴착 유체의 전반적인 품질을 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다.