En modell som utvecklats av KAUST -forskare ger insikter om hur borrslam uppför sig i brunnar och kan hjälpa oljeindustrin att undvika igensatta brunnar. Kredit:Qi Liu &Carlos Santamarina
En modell som simulerar hur borrvätskor, eller lera, bete sig och påverka stabiliteten i oljekällor har utvecklats av KAUST-forskare. Deras resultat skulle kunna ge information om nya säkerhetsprotokoll och utformningen av nya borrslam.
För att säkerställa att oljekällor är säkra och ekonomiskt lönsamma, Det är viktigt att bevara deras integritet. Ingenjörer har ägnat decennier åt att optimera borrslam, som pumpas in i nya brunnar för att minska friktionen och hålla borrkronan ren. En gång i brunnen, det flytande elementet i leran sipprar in i omgivande sten och lämnar fasta partiklar för att skapa en lerkaka, som kantar brunnsväggarna för att stabilisera dem.
Dock, beteendet hos borrslam i brunnar är mycket komplext, och deras effekt beror på många faktorer, såsom temperatur, salthalt och permeabilitet, i själva leran och i den omgivande stenen. Ineffektiv lera kan täppa till brunnen och leda till att röret fastnar - ett dyrt och tidskrävande problem för oljeindustrin.
KAUST:s Qi Liu och Carlos Santamarina har utvecklat en sofistikerad modell för lerkakabildning från vattenbaserad borrslam för oljeindustrin. Deras modell ger insikter i lerkakors tillväxt och föreslår sätt att säkerställa optimal bildning.
"Mudden formas som ett filtrat, liknande malet kaffe i en fransk press, vid gränsytan mellan brunnen och berget, säger Liu.
Beteendet för borrslam i brunnar är mycket komplext, och deras effektivitet beror på många faktorer i själva leran och i det omgivande berget. Kredit:Qi Liu &Carlos Santamarina
"De flesta befintliga mudcake-modeller antar en plötslig förändring mellan slurry- och kakfasen, som inte är representativt, " förklarar Liu. "Istället, vi använde ekvationer som fångar den gradvisa övergången mellan tomrumsförhållande, permeabilitet och effektiva påfrestningar för att skapa en modell som korrekt representerar utvecklingen från gyttja till lerkaka."
Deras resultat visar att miljöfaktorer inklusive termisk, kemiska och mekaniska påfrestningar spelar en avgörande roll vid överdriven tillväxt av lerkakor, tillsammans med hög permeabilitet och låg leraviskositet som orsakar allvarlig vätskeförlust i systemet.
"Vi fann också att den totala kraften som verkar på röret ökar med tiden, " säger Liu. "Därför, Vårt främsta råd för att undvika att rören har fastnat är att minimera tiden för stillastående. Borrföretag måste också optimera slamdesign genom att ta hänsyn till komplexa förhållanden i borrhålet."
Teamet arbetar också med konstruerad lera som tillåter användare att övervaka dem direkt. Dessa inkluderar en ny magnetisk känslig lera, nanopartikelbaserad lera med unika egenskaper, och stimuli-reaktiv lera som ändrar egenskaper på begäran.
