Evaluación reológica de fluidos de perforación base agua con nanosílice
- 1. Buenos Aires Institute of Technology
Description
RESUMEN Los fluidos de perforación tienen como función principal remover los recortes de roca generados por el trepano. Son clasificados de acuerdo a sus componentes de base: agua (WBM, water based mud) o aceite (OBM, oil based mud). Entre los aditivos principales encontramos polímeros, densificantes, sales, tensioactivos y lubricantes. La tendencia actual es diseñar WBMs amigables con el ambiente, que puedan competir con los OBMs en términos de baja toxicidad, mínimo daño a la formación productora, eficiencia y bajos costos asociados con la disposición final de los recortes generados y los fluidos. Esto llevó a la incorporación de nuevas formulaciones y materiales tales como los nanométricos. La creciente demanda hidrocarburífera ha llevado al estudio y producción de reservorios no convencionales de tipo shale en Argentina y el mundo. Este tipo de formaciones sedimentarias de estructura laminar, están conformadas por partículas consolidadas del tamaño de las arcillas, poseen nanoporos y baja permeabilidad. Durante la perforación del shale con WBM se debe garantizar la estabilidad de las paredes del pozo controlando la inhibición de las arcillas presentes y el incremento de la presión poral ocasionado por el ingreso de fluido a la formación. Para este último propósito, en este trabajo, se seleccionó nanosílice de 12 nm, la cual obtura los poros del shale que tienen un tamaño promedio de 30 nm. Se busca de esta forma reducir el ingreso de fluido a la formación, la presión poral, la permeabilidad y minimizar la interacción roca-fluido. Se estudió la reología de los WBM diseñados y envejecidos con distintas proporciones de nanopartículas comparando con el comportamiento reológico de un OBM para determinar la concentración óptima de nanosílice que fue de 0,5% p/p. A su vez siguiendo las normas API 13B1-2 y API 13I se realizaron pruebas de control de filtrado e inhibición de los fluidos.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ملخص تتمثل الوظيفة الرئيسية لسوائل الحفر في إزالة مستخرجات الصخور الناتجة عن لقمة الحفر. يتم تصنيفها وفقًا لمكوناتها الأساسية: الماء (WBM، الطين القائم على الماء) أو الزيت (OBM، الطين القائم على الزيت). من بين الإضافات الرئيسية نجد البوليمرات والمكثفات والأملاح والمواد الخافضة للتوتر السطحي ومواد التشحيم. الاتجاه الحالي هو تصميم WBMs صديقة للبيئة، والتي يمكن أن تتنافس مع OBMs من حيث السمية المنخفضة، والحد الأدنى من الضرر لتشكيل الإنتاج والكفاءة والتكاليف المنخفضة المرتبطة بالتخلص النهائي من القطع والسوائل المتولدة. أدى ذلك إلى دمج تركيبات ومواد جديدة مثل النانومتر. أدى الطلب المتزايد على الهيدروكربون إلى دراسة وإنتاج خزانات غير تقليدية من نوع الصخر الزيتي في الأرجنتين والعالم. يتكون هذا النوع من التكوينات الرسوبية للهيكل الصفحي من جزيئات مدمجة بحجم الطين، ولها مسام نانوية ونفاذية منخفضة. أثناء حفر الطين الصفحي باستخدام WBM، يجب ضمان استقرار جدران البئر من خلال التحكم في تثبيط الطين الموجود وزيادة الضغط الناجم عن دخول السائل إلى التكوين. لهذا الغرض الأخير، في هذا العمل، تم اختيار 12 نانومتر من السيليكا النانوية، والتي تسد مسام الطين الصفحي التي يبلغ متوسط حجمها 30 نانومتر. يسعى هذا إلى تقليل دخول السائل إلى التكوين، وضغط المسام، والنفاذية وتقليل تفاعل الصخور والسوائل. تمت دراسة انسيابية WBMs المصممة والقديمة بنسب مختلفة من الجسيمات النانوية من خلال المقارنة مع السلوك الانسيابي لـ OBM لتحديد التركيز الأمثل لـ nanosilica الذي كان 0.5 ٪ وزن/وزن. في المقابل، وفقًا لمعايير API 13B1 -2 و API 13i، تم إجراء اختبارات التحكم في الترشيح وتثبيط السوائل.Translated Description (English)
SUMMARY The main function of drilling fluids is to remove the rock cuttings generated by the drill bit. They are classified according to their base components: water (WBM, water based mud) or oil (OBM, oil based mud). Among the main additives we find polymers, densifiers, salts, surfactants and lubricants. The current trend is to design environmentally friendly WBMs, which can compete with OBMs in terms of low toxicity, minimal damage to the producing formation, efficiency and low costs associated with the final disposal of the generated cuttings and fluids. This led to the incorporation of new formulations and materials such as nanometers. The growing hydrocarbon demand has led to the study and production of unconventional shale-type reservoirs in Argentina and the world. This type of sedimentary formations of lamellar structure, are made up of consolidated particles of the size of clays, have nanopores and low permeability. During shale drilling with WBM, the stability of the well walls must be guaranteed by controlling the inhibition of the clays present and the increase in pressure caused by the entry of fluid into the formation. For this last purpose, in this work, 12 nm nanosilica was selected, which plugs shale pores that have an average size of 30 nm. This seeks to reduce the entry of fluid into the formation, the pore pressure, the permeability and minimize the rock-fluid interaction. The rheology of designed and aged WBMs with different proportions of nanoparticles was studied by comparing with the rheological behaviour of an OBM to determine the optimal concentration of nanosilica which was 0.5% w/w. In turn, following API 13B1-2 and API 13i standards, filtration control and fluid inhibition tests were carried out.Translated Description (French)
RÉSUMÉ Les fluides de forage ont pour fonction principale d'éliminer les chutes de roche générées par le grimpeur. Ils sont classés selon leurs composants de base : eau (WBM, water based mud) ou huile (OBM, oil based mud). Parmi les principaux additifs, on trouve les polymères, les densifiants, les sels, les tensioactifs et les lubrifiants. La tendance actuelle est de concevoir des WBM respectueux de l'environnement, capables de rivaliser avec les OBM en termes de faible toxicité, de dommages minimaux à la formation de la production, d'efficacité et de faibles coûts associés à la disposition finale des coupes générées et des fluides. Cela a conduit à l'incorporation de nouvelles formulations et de nouveaux matériaux tels que les nanométriques. La demande croissante d'hydrocarbures a conduit à l'étude et à la production de réservoirs non conventionnels de type schiste en Argentine et dans le monde. Ce type de formations sédimentaires à structure laminaire, sont composées de particules consolidées de la taille des argiles, ont des nanopores et une faible perméabilité. Lors du forage du shale avec WBM, la stabilité des parois du puits doit être garantie en contrôlant l'inhibition des argiles présentes et l'augmentation de la pression porale causée par l'entrée de fluide dans la formation. Pour ce dernier objectif, dans ce travail, une nanosilice de 12 nm a été sélectionnée, qui bouche les pores du shale qui ont une taille moyenne de 30 nm. On cherche ainsi à réduire l'entrée de fluide dans la formation, la pression porale, la perméabilité et à minimiser l'interaction roche-fluide. La rhéologie des WBM conçus et vieillis avec différentes proportions de nanoparticules a été étudiée en comparant avec le comportement rhéologique d'un OBM pour déterminer la concentration optimale de nanosilice qui était de 0,5% p/p. À son tour, en suivant les normes API 13B1-2 et API 13I, des tests de contrôle de filtration et d'inhibition des fluides ont été effectués.Files
1517-7076-rmat-23-02-e12136.pdf.pdf
Files
(450.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:61a6191f89ed671d93d86a1e8ac9b612
|
450.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقييم الانسيابي لسوائل الحفر القائمة على الماء باستخدام السيليكا النانوية
- Translated title (English)
- Rheological evaluation of water-based drilling fluids with nanosilica
- Translated title (French)
- Évaluation rhéologique des fluides de forage à base d'eau avec nanosilice
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2884023270
- DOI
- 10.1590/s1517-707620180002.0470
References
- https://openalex.org/W1993261427
- https://openalex.org/W2035393852
- https://openalex.org/W2048340958
- https://openalex.org/W2098086932
- https://openalex.org/W564157378