Innovative feststofffreie Flüssigkeiten, die den Anforderungen heutiger Tiefwasserarbeiten gerecht werden
Von Samy Helmy | Vizepräsident, Fluids & Completion Services | 25. März 2021
Die Auswahl und Validierung einer geeigneten Fertigstellungs-/Packflüssigkeit ist ein entscheidender Schritt bei der Planung von Tiefsee-, Hochdruck-/Hochtemperaturprojekten (HP/HT).
Es ist bekannt, dass mit Feststoffen beladene Flüssigkeiten in die Poren der Lagerstätte eindringen und die Produktivität der Lagerstätte erheblich beeinträchtigen. Diese Schäden an der Lagerstätte sind in der Regel sehr kostspielig und im schlimmsten Fall nicht zu beheben. Feststoffe in einer Komplettierungsflüssigkeit können auch in die Komplettierungsausrüstung und die Werkzeuge eindringen und Fehlfunktionen verursachen. Daher werden stets feststofffreie Komplettierungsflüssigkeiten empfohlen.
Bitterkristalle und alte Solen
Die Dichte der meisten feststofffreien Ölfeldsole kann über die übliche Versorgungsdichte hinaus erhöht werden, indem einfach mehr trockenes Solesalz hinzugefügt wird. Diese Erhöhung der Dichte geht jedoch immer mit einem Anstieg der Kristallisationstemperatur der Sole einher. Das Auskristallisieren von Solen in einem Bohrloch kann zu Problemen bei der Bohrlochkontrolle und/oder zu erheblichen Verzögerungen im Betrieb führen. Die Kristallisationstemperatur der meisten Solen mit hoher Dichte(d. h. oberhalb ihrer eutektischen Dichte) steigt mit zunehmendem Bohrlochdruck an. Bei Tiefseeprojekten besteht ein erhöhtes Risiko von Kristallisationsproblemen, da die Sole am Boden der Steigleitung (am Meeresboden) sowohl niedrigen Temperaturen als auch hohen Drücken ausgesetzt ist. Daher sollten Fertigstellungsflüssigkeiten für Tiefwasserprojekte frei von Feststoffen sein und eine unter Druck stehende Kristallisationstemperatur aufweisen, die unter der Temperatur liegt, die im Bohrloch bei allen zu erwartenden Vorgängen wie Blowout-Preventer-Tests zu erwarten ist.
In der Vergangenheit wurden Zinkbromid und Cäsiumformiat häufig als Fertigstellungsflüssigkeiten für Tiefsee-HP/HT-Projekte spezifiziert. Obwohl diese Flüssigkeiten erfolgreich eingesetzt wurden, werfen beide Flüssigkeiten erhebliche Probleme auf. Zinkbromid ist aufgrund seiner Toxizität für Meerestiere inzwischen als Meeresschadstoff eingestuft, weshalb seine Verwendung in vielen Gebieten verboten oder eingeschränkt ist. Cäsiumformiat gilt als umweltverträglich, ist aber teuer, die Vorräte sind begrenzt, und eine Reihe großer internationaler Ölgesellschaften hat festgestellt, dass Formiatsole in einigen Anwendungen als Packerflüssigkeit ungeeignet ist, da die Gefahr eines katastrophalen Rohrbruchs durch wasserstoffinduzierte Rissbildung besteht.
Kristallblaue Überredungskunst
TETRA Technologies hat eine Reihe von Fertigstellungsflüssigkeiten mit hoher Dichte und niedriger Kristallisationstemperatur entwickelt, die umweltverträglich, kostengünstig und leicht verfügbar sind und eine echte Alternative zu Zinkbromid- und Cäsiumformiatflüssigkeiten darstellen. Diese Flüssigkeiten werden unter dem Namen TETRA CS Neptune® vermarktet und sind ideal als Komplettierungsflüssigkeiten für Tiefsee- und Hochdruckprojekte geeignet. TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten sind in monovalenter und divalenter Form mit bis zu 15,7 lb/gal bzw. 17,5 lb/gal erhältlich. Alle TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten weisen einen neutralen bis leicht alkalischen pH-Wert auf, sind bei den Temperaturen stabil, die bei den meisten HP/HT-Projekten erwartet werden, und bestehen aus leicht verfügbaren oder erneuerbaren Materialien. Zum Mischen, Lagern oder Verwenden der TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten ist keine spezielle Bohrinselausrüstung erforderlich.
Die Entwicklung unserer ursprünglichen TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten begann 2014 und wird bis heute fortgesetzt, da wir versuchen, weitere Flüssigkeiten mit noch höherer Dichte und größerer Temperaturstabilität zu entwickeln, wie in Tabelle 1 dargestellt. Unsere fortgesetzte Entwicklung der TETRA CS Neptune-Familie von Flüssigkeiten wird unsere ursprünglichen Ziele für die Umwelt- und Betriebsverträglichkeit dieser Flüssigkeiten nicht beeinträchtigen.
TABELLE 1 - Zusammenfassung der zweiwertigen und einwertigen Flüssigkeiten von TETRA CS Neptune
Erfolg in Wellen
Die ursprüngliche TETRA CS Neptune-Flüssigkeit wurde inzwischen in einer Reihe von Ultratiefwasserbohrungen als Alternative zu Cäsiumformiat und Zinkbromid-Sole erfolgreich eingesetzt. Der erste Einsatz der Flüssigkeit fand 2015 im Golf von Mexiko statt. Es wurden Fertigstellungs- und Packerflüssigkeiten mit Dichten von 14,4-14,9 lb/gal benötigt. Die Wassertiefe des Projekts betrug mehr als 7.000 Fuß, die Temperatur an der Schlammlinie lag bei 40°F und die Temperatur an der Bohrlochsohle bei 265°F. Die für dieses Projekt entwickelte TETRA CS Neptune-Flüssigkeit wurde vor dem Einsatz ausgiebig getestet, um ihre Stabilität und ihre Kompatibilität mit der Bohrlochausrüstung und der Lagerstätte zu überprüfen. Die Leistung der Flüssigkeit war während der Testphase vorbildlich und hat sich bei jedem nachfolgenden Einsatz auf diesem Niveau gehalten.
Fertigstellungsflüssigkeit Vielseitigkeit und Setzen eines Industriestandards
Obwohl TETRA CS Neptune in erster Linie als Komplettierungs- und Packerflüssigkeit entwickelt wurde, kann es auch als Basissole für hochdichte, feststoffarme Reservoir-Bohrflüssigkeiten oder als Trägerflüssigkeit für Filter-Cake-Breaker verwendet werden.
Seit ihrer Einführung im Jahr 2014 hat die Palette der TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten außergewöhnliche Betriebsergebnisse geliefert und sich als optimale Fertigstellungsflüssigkeit für Tiefsee-HP/HT-Projekte etabliert. Im Jahr 2020 wurden wir stolz mit dem Hart's Meritorious Engineering Award für unsere TETRA CS Neptune-Flüssigkeiten ausgezeichnet.
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