عنوان پایان‌نامه
بررسی آزمایشگاهی تاثیر سیال حفاری بر روی پایداری رسوبات حاوی هیدرات گازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-مهندسی نفت
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1685.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72300;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1685.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72300
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- علی فریدون پور
- استاد راهنما
- علی وطنی
- چکیده
- هیدرات های گاز طبیعی، که در درون رسوبات اعماق اقیانوس ها مدفون شده¬اند، منابع هیدروکربنی آینده جهان در نظر گرفته می¬شوند. امکان تولید گاز از رسوبات حاوی هیدرات گاز طبیعی توسط بسیاری از محققین مورد بررسی قرار گرفته است. تحریک حرارتی، افت فشار و استفاده از بازدارنده های ترمودینامیکی سه روش اصلی برای تولید گاز از منابع هیدرات است. هنگام حفاری رسوبات حاوی هیدرات این مکانیزم¬ها ممکن است باعث عدم پایداری دیواره چاه و خطراتی چون گازی شدن شدید گل، کیفیت پایین سیمان کاری، شکسته شدن لوله جداری به دلیل فشار بالای گاز پشت آن، نشست لوله جداری و در نتیجه عدم پایداری کف اقیانوس گردد. در این مطالعه مکانیزم تحریک دمایی مورد بررسی قرار گرفته است. تجهیزات آزمایشگاهی برای بررسی رفتار هیدرات هنگامی که در تماس با سیالات حفاری گرم قرار می¬گیرند، طراحی و ساخته شده ¬است. گل¬های متعددی به همراه افزایه¬های مختلف با هدف یافتن خواصی که باعث حفظ یکپارچگی دیواره چاه می شوند، مورد استفاده قرار گرفته اند. بدین منظور، توزیع خطی دمای هیدرات در فاصله نزدیک از سطح تماس گل و هیدرات ثبت شده و سرعت تجزیه هیدرات اندازه گیری شده است. هدف اصلی کاهش شار حرارتی سیال حفاری به سمت هیدرات با استفاده از گل¬های مختلف است. همچنین صحت نتایج آزمایشگاهی با استفاده از یک مدل نیمه تحلیلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می¬دهند سیالات پلی اکریلیتی با کاهش نرخ انتقال حرارت باعث جلوگیری از تجزیه هیدرات و خطرات احتمالی آن می¬شوند. این سیال همچنین باعث کاهش تهاجم سیال حفاری به درون سازند شده و دیواره چاه را با یک پیوند پلیمری می¬پوشاند. بعلاوه، پلی اکریلیت آب آزاد در ناحیه اطراف چاه را جذب می کند و در نتیجه استفاده از گل پلی اکریلیتی طراحی شده می¬تواند خطرات حفاری در رسوبات حاوی هیدرات را کاهش دهد.
- Abstract
- Natural gas hydrates, preserved in deep ocean sediments, are supposed to be the future hydrocarbon source of energy. The possibility of gas production from natural gas hydrate bearing sediments (NGHBS) has been scrutinized by many researchers. Thermal stimulation, depressurization and use of thermodynamic inhibitors are three main proposed approaches to produce gas from the hydrates. When drilling through NGHBS, these mechanisms may cause wellbore instability and other drilling hazards such as severe mud gasification, low quality logging and cementing, casing collapse due to high pressure gas accumulation behind the casing, casing subsidence due to NGHBS failure and consequently instability of the sea bed. In this study, the mechanism of thermal stimulation was studied. An experimental set up was designed and manufactured to investigate hydrate behavior when it comes in contact with warmer drilling fluids. Several muds with different additives were tested to investigate which properties are responsible for wellbore integrity maintenance. For this intention, linear temperature distribution in the hydrate was recorded for near distance from hydrate-mud contact and the hydrate dissociation rate was calculated. The purpose was to reduce the heat flux of the drilling fluid into the hydrate sediment using relevant additives or by altering the mud circulation rate. Experimental results were validated by a hydrate dissociation model. The Polyacrylate fluids reduce the heat exchange rate to prevent gas hydrate dissociation and its resultant hazards. They also reduce the invasion of the drilling fluids into the formation and covering the wellbore wall by a polymer bond. In addition, Polyacrylate adsorbs the free water around the wellbore. Hence, the use of the designed Polyacrylate drilling fluids can reduce the risks of drilling through HBS.
