Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình cho quá trình xi măng bọt trong các giếng dầu và khí gas
Tóm tắt
Chúng tôi trình bày một mô hình hai chiều cho quá trình xi măng chính đối với các slurry xi măng bọt. Các slurry xi măng bọt có nhiều ưu điểm được công nhận, nhưng cũng có mật độ và độ nhớt phụ thuộc vào áp suất. Độ nhớt rất khó được lượng hóa hoàn toàn qua tất cả các phạm vi chất lượng bọt, điều này gây ảnh hưởng đến độ chính xác của các mô hình. Sự biến đổi mật độ là do sự giãn nở/đè nén của pha khí dọc theo giếng, do sự thay đổi của áp suất tĩnh. Chúng tôi chỉ ra rằng nếu không có sự kiểm soát cẩn thận, sự không ổn định do nổi có thể xảy ra trong khoảng trống, khi slurry bọt mở rộng và mật độ giảm xuống dưới mức của chất lỏng khoan đã bị thay thế. Những sự không ổn định này có vẻ như thuộc loại hình thanh giọt trong môi trường xốp/Hele-Shaw, được kích hoạt bởi sự khác biệt mật độ không ổn định vượt ngưỡng. Chúng tôi chỉ ra rằng những sự không ổn định này bị khuếch đại bởi độ lệch tâm của giếng khoan, xảy ra ở vị trí thấp hơn trong giếng so với khoảng trống đồng tâm. Kết quả của chúng tôi đã đặt ra sự nghi vấn về việc sử dụng an toàn các loại xi măng bọt trong quá trình cementing chính.
Từ khóa
#xi măng bọt #quá trình cementing chính #mật độ #độ nhớt #sự không ổn định #môi trường xốp #giếng khoanTài liệu tham khảo
Nelson EB, Guillot D (2006) Intermixing of cementing fluids: understanding mud displacement and cement placement. Schlumberger Educational Services, Sugar Land
Benge OG, Spangle LB, Jr. Sauer CW (1982) In: Foamed cement—solving old problems with a new technique. Soc. Petrol. Eng., paper number 11204
Davies DR, Hartog JJ, Cobbett JS (1981) In: Foamed cement—a cement with many applications. Soc. Petrol. Eng., paper number 9598
Bour DL, Vennes MR (1989) In: Application of foam cement in the Williston Basin. Soc. Petrol. Eng., paper number 18984
Colavecchio GP, Adamiak R (1987) In: Foamed cement achieves predictable annular fill in Appalachian Devonian shale wells. Soc. Petrol. Eng., paper number 17040
Harms WM, Febus JS (1985) In: Cementing of fragile-formation wells with foamed cement slurries. Soc. Petrol. Eng., paper number 12755
Mueller DT, Jr. Franklin VL, Daulton DJ (1990) In: The determination of the static and dynamic properties of nitrified cements. Soc. Petrol. Eng., paper number 20116
Kopp K, Reed S, Foreman J, Carty B, Griffith J (2000) In: Foamed cement vs. conventional cement for zonal isolation-case histories. Soc. Petrol. Eng., paper number 62895
Benge OG, McDermott JR, Langlinais JC, Griffith JE (1996) Foamed cement job successful in deep HTHP offshore well. Oil Gas J 94(11):58–63
Griffith JE, Lende G, Ravi K, Saasen A, Nødland NE, Jordal OH (2004) In: Foam cement engineering and implementation for cement sheath integrity at high temperature and high pressure. Soc. Petrol. Eng., paper number 87194
Macondo—The Gulf Oil Disaster (2011) National Commission on the BP Deepwater Horizon Oil Spill and Offshore Drilling | Report to the President
Wassel R (2012) Lessons from the Macondo well blowout in the Gulf of Mexico. Bridge 42(3):46–53
Beyer AH, Millhone RS, Foote RW (1972) In: Flow behavior of foam as a well circulating fluid. Soc. Petrol. Eng., paper number 3986
Ozbayoglu ME, Kuru E, Miska S, Takach N (2002) A comparative study of hydraulic models for foam drilling. J Can Petrol Technol 41(6):52–61
Martins AL, Campos W (1994) In: A model to design the foam cement job. Soc. Petrol. Eng., paper number 23644
Jr. Garcia H, Maidla EE, Onan DL (1993) In: Annular pressure predictions throughout foam cement operations. Soc. Petrol. Eng., paper number 25439
Bittleston SH, Ferguson J, Frigaard IA (2002) Mud removal and cement placement during primary cementing of an oil well—Laminar non-Newtonian displacements in an eccentric annular Hele-Shaw cell. J Eng Math 43:229–253
Maleki A, Frigaard IA (2017) Primary cementing of oil and gas wells in turbulent and mixed regimes. J Eng Math 107(1):201–230
Carrasco-Teja M, Frigaard IA, Seymour BR, Storey S (2008) Viscoplastic fluid displacements in horizontal narrow eccentric annuli: stratification and travelling wave solutions. J Fluid Mech 605:293
Pelipenko S, Frigaard IA (2004a) On steady state displacements in primary cementing of an oil well. J Eng Math 46:1–26
Pelipenko S, Frigaard IA (2004b) Two-dimensional computational simulation of eccentric annular cementing displacements. IMA J Appl Math 69:557–583
Pelipenko S, Frigaard IA (2004c) Visco-plastic fluid displacements in near-vertical narrow eccentric annuli: prediction of travelling-wave solutions and interfacial instability. J Fluid Mech 520:343–377
Crook R, Moore S, Foreman J, Miller M (2000) Fully engineered foam-cementing process improves zonal isolation. Drilling Contractor, July/August 26–28
Tassios DP (1993) Applied chemical engineering thermodynamics. Springer, New York
Edrisi A (2013) Experimental and modeling study of foam flow in pipes with two foam-flow regimes. Ph.D. thesis, Louisiana State University
Gajbhiye RN, Kam SI (2011) Characterization of foam flow in horizontal pipes by using two-flow-regime concept. Chem Eng Sci 66:1536–1549
Ahmed RM, Takach NE, Khan UM, Taoutaou S, James S, Saasen A, Godøy R (2009) Rheology of foamed cement. Cem Concr Res 39(4):353–361
Ducloué L, Pitois O, Goyon J, Chateau X, Ovarlez G (2015) Rheological behaviour of suspensions of bubbles in yield stress fluids. J Non-Newton Fluid Mech 215:31–39
Maleki A, Frigaard IA (2016) Axial dispersion in weakly turbulent flows of yield stress fluids. J Non-Newton Fluid Mech 235:1–19
Batchelor GK (1967) Introdution to fluid dynamics. Cambridge University Press, Cambridge
Zalesak ST (2012) The design of flux-corrected transport (FCT) algorithms for structured grids. Springer, Dordrecht, pp 23–65
El Khouja N, Roquet N, Cazacliu B (2015) Analysis of a regularized Bingham model with pressure-dependent yield stress. J Math Fluid Mech 17(4):723–739