Smart mudder til at udjævne vejen for boring af brønde

En model, der simulerer, hvordan borevæsker, eller mudder, opføre sig og påvirke stabiliteten af ​​oliebrønde er udviklet af KAUST-forskere. Deres resultater kunne danne grundlag for nye sikkerhedsprotokoller og designet af nye boremudder.

For at sikre, at oliebrønde er sikre og økonomisk levedygtige, det er afgørende at bevare deres integritet. Ingeniører har brugt årtier på at optimere boremudder, som pumpes ind i nye brønde for at reducere friktionen og holde boret rent. En gang i brønden, det flydende element i mudderet siver ind i omgivende sten og efterlader faste partikler for at skabe en mudderkage, som forer brøndvæggene for at stabilisere dem.

Imidlertid, adfærden af ​​boremudder i brønde er meget kompleks, og deres effektivitet afhænger af mange faktorer, såsom temperatur, saltholdighed og permeabilitet, i selve mudderet og i den omgivende sten. Ineffektivt mudder kan tilstoppe brønden og føre til fastsiddende rør - et dyrt og tidskrævende problem for olieindustrien.

KAUSTs Qi Liu og Carlos Santamarina har udviklet en sofistikeret model for mudderkagedannelse fra vandbaseret boremudder til olieindustrien. Deres model giver indsigt i mudderkagevækst og foreslår måder at sikre optimal dannelse på.

"Mudcaken dannes som et filtrat, ligner malet kaffe i en fransk presse, ved grænsefladen mellem brønden og klippen, " siger Liu.

"De fleste eksisterende mudcake-modeller antager en pludselig ændring mellem gylle- og kagefasen, som ikke er repræsentativt, " forklarer Liu. "I stedet, vi brugte ligninger, der fanger den gradvise overgang mellem tomrumsforhold, permeabilitet og effektive spændinger for at skabe en model, der korrekt repræsenterer udviklingen fra muddergylle til mudderkage."

Deres resultater viser, at miljøfaktorer, herunder termiske, kemiske og mekaniske belastninger spiller en afgørende rolle i overdreven mudderkagevækst, sammen med høj permeabilitet og lav mudderviskositet, som forårsager alvorligt væsketab i systemet.

"Vi fandt også ud af, at den samlede kraft, der virker på røret, stiger med tiden, " siger Liu. "Derfor, vores primære råd til at undgå fastsiddende rør er at minimere tid tilbragt i stilstand. Borevirksomheder skal også optimere mudderdesign ved at tage komplekse borehullsforhold i betragtning."

Holdet arbejder også på konstrueret mudder, der giver brugerne mulighed for at overvåge dem direkte. Disse inkluderer et nyt magnetisk-følsomt mudder, nanopartikelbaseret mudder med unikke egenskaber, og stimuli-reaktive mudder, der ændrer egenskaber efter anmodning.