ITMI992476A1 - Procedimento per determinare in continuo l'internazione tra fluidi diperforazione e formazione argillose - Google Patents
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Description
"PROCEDIMENTO PER DETERMINARE IN CONTINUO L'INTERAZIONE TRA FLUIDI DI PERFORAZIONE E FORMAZIONI ARGILLOSE"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un procedimento per determinare in continuo l'interazione tra fluidi di perforazione e formazioni argillose.
Più in particolare la presente invenzione riguarda un procedimento per verificare in continuo l'effetto dei fluidi di perforazione sulla stabilità delle formazioni argillose attraversate nella perforazione di pozzi petroliferi, mediante la misura della velocità di propagazione di onde acustiche ultrasonore su detriti argillosi sottoposti ad invecchiamento in fluidi di perforazione .
Durante la perforazione di un pozzo petrolifero, si pone spesso il problema della instabilità del pozzo nelle formazioni argillose. Per prevenire tali instabilità, i fluidi di perforazione vengono preparati con additivi atti a mantenere inalterate (o se possibile migliorare) le caratteristiche meccaniche delle rocce argillose ed inibire il rigonfiamento (*swelling"). L'efficacia di questi additivi viene valutata mediante test che vengono riportati nelle procedure API, ad esempio prove di dispersione dei detriti argillosi nel fango (hot-rolling test) oppure procedure di laboratorio (ad esempio misure di rigonfiamento di provini argillosi). D'altro canto le tecniche che valutano le caratteristiche meccaniche (ad esempio "creep test" uniassiali o triassiali) presentano il notevole inconveniente di essere distruttive ed onerose in termini di tempo e costi.
Tutte queste tecniche utilizzate nella prior art trascurano l'analisi del comportamento meccanico della roccia argillosa interagente con un fluido di perforazione in funzione del tempo, fattore fondamentale nel valutare i tempi di insorgenza delle instabilità nelle formazioni argillose nel corso della perforazione dei pozzi petroliferi.
E' noto altresì che da misure della velocità delle onde acustiche attraverso campioni di roccia è possibile conoscere le relative proprietà meccaniche. Queste tecniche acustiche, pur non distruttive, presentano l'inconveniente di essere impiegate solamente per la caratterizzazione acustica delle formazioni e derivando eventualmente le proprietà meccaniche della roccia, trascurando invece l'effetto dovuto all'interazione rocciafluidi di perforazione.
E' stato ora trovato un procedimento che supera gli inconvenienti sopra riportati, in quanto consente di valutare le proprietà meccaniche di rocce argillose in presenza di fluidi di perforazione in funzione del tempo d'interazione. Il procedimento della presente invenzione presenta anche il vantaggio di non essere distruttivo.
In accordo con ciò, la presente invenzione riguarda un procedimento per determinare in continuo l'interazione tra fluidi di perforazione e formazioni argillose, che comprende:
(a) preparazione di un fluido di perforazione a base acqua o olio;
(b) preparazione di un campione di roccia argillosa avente almeno due facce piane e parallele contrapposte;
(c) preparazione della miscela di (b) e (a);
(d) misura in continuo della velocità di propagazione di onde acustiche ultrasoniche attraverso il campione (c), e delle variazioni di spessore ("swelling" e "shrinking") del campione di roccia argillosa, per effetto dell'interazione con il fluido di perforazione (a).
Il procedimento della presente invenzione può essere applicato a detriti (cuttings) prodotti nel corso della perforazione, oppure a campioni di roccia argillosa preparati . tagliando in modo opportuno carote di pozzo o di cava. In alternativa si può operare su campioni di rocce argillose ricostituite .
I fluidi di perforazione a base acqua o olio, e la relativa preparazione (stadio a), sono ben noti ai tecnici del ramo (vedi ad esempio Gray G.R. e Darley H.C.H.: "Composition and properties of oil well drilling fluids"; Gulf Publishing Company, quarta edizione, Houston TX U.S.A., 1980).
Lo stadio (b) del processo della presente invenzione consiste nella preparazione del campione di roccia argillosa. Ciò viene effettuato tagliando provini di dimensione opportuna (almeno 2 mm di spessore). Nel caso si usino detriti, questi possono essere sia di pozzo che preparati da carote (di pozzo o di cava). Il taglio viene effettuato usualmente con una taglierina automatica in acqua demineralizzata o olio per ottenere i provini desiderati, che devono avere almeno due superfici piane e parallele. Si scartano quelli che presentano crepe indotte dal taglio. E' fondamentale che non vengano esposti all'aria in quanto la risposta del campione è fortemente dipendente dal grado di saturazione. Nel caso si utilizzino detriti di pozzo, è necessario, data la loro irregolare geometria, sottoporli a levigatura o taglio sino ad ottenere due facce e parallele. Questo si ottiene levigando ciascun detrito mediante un lapidello con dischi di carta diamantata lubrificata con olio o acqua demineralizzata, sino ad ottenere due facce piane e parallele.
Lo stadio (c) consiste nella preparazione della miscela di (a) (b), preparata preferibilmente versando (b) in (a), nelle condizioni di temperatura desiderate, indicativamente tra 5°C e 90°C, preferibilmente tra 20°C e 60°C.
Nello stadio (d) si effettua la misura in continuo della velocità di propagazione delle onde compressionali su cuttings d'argilla immersi in un fluido (fango di perforazione o altro). L'apparecchiatura impiegata è riportata, a titolo esemplificativo ma non limitativo, in Fig. A.
Il cutting, d'argilla è posto all'interno del contenitore riempito con il fluido con cui è posto in interazione e poggia sul trasduttore emettitore del segnale. L'altro trasduttore (che fa da ricevitore ed emettitore) è posto in prossimità dell'altro lato del detrito. Con questa configurazione è possibile effettuare due misure simultanee, i cui risultati combinati tra loro portano alla determinazione di due grandezze:
a) il tempo di transito degli ultrasuoni riflessi dalla superficie del cuttings (in Fig. A indicata con 1) da cui si determinano in continuo le variazioni di spessore del cuttings durante la prova di interazione (misura dell'eventuale "swelling" o *shrinking" dell'argilla);
b) il tempo di transito attraverso il cuttings d'argilla (in Fig. A indicata con 2) da cui si ricava in continuo la misura della velocità di propagazione delle onde compressionali.
Variazioni di tali misure sono indice dell 'avvenuta interazione tra fluido e roccia. La variazione della velocità nel cutting d'argilla è indice di una variazione delle sue proprietà meccaniche. Validazione di questa affermazione si è avuta mediante il confronto con i valori di indice di indentazione meccanica misurato sugli stessi cuttings d'argilla sottoposti ad interazione. A supporto di tale affermazione si riporterà un esempio comparativo.
I seguenti esempi sono riportati per una migliore comprensione della presente invenzione.
Esempio 1
In figura 1 si riportano i valori di velocità acustica, ricavati secondo il procedimento della presente invenzione, di campioni di Pierre Shale 2 invecchiati nelle soluzioni riportate in tabella.
Nella stessa figiura sono riportati, a titolo comparativo, i valori di durezza ottenuti con un test distruttivo, ossia con il test di indentazione, sui medesimi campioni di Pierre Shale 2 su cui in precedenza si erano effettuate le misure soniche [il test di indentazione si effettua misurando la forza applicata ad una punta di 1 mm di diametro per penetrare la roccia argillosa di 0,3 mm ad una velocità di 0,01 mm/s e fornisce un'indicazione diretta della resistenza meccanica della roccia, e quindi della stabilità meccanica della formazione argillosa] .
Si osserva una buona corrispondenza tra velocità acustica e durezza dei campioni invecchiati nelle soluzioni riportate in tabella. Ciò indica che le misure di velocità acustica possono essere utilizzate per valutare le caratteristiche meccaniche della roccia argillosa e quindi valutare
l'impatto del fluido di perforazione sulla stabilità delle pareti del pozzo di perforazione.
Gli additivi utilizzati nella formulazione del fluido di perforazione, di seguito indicati, sono stati suddivisi per classe di utilizzo. · INIBITORI DI ARGILLA
** Avasilix<® >22, AVA: silicato di sodio (Silicato-Na) ;
** Soltex<®>, AVA: asfaltene modificato (Soltex-Na) ; *<+ >KC1
DISPERDENTE
** Rheomate<® >, Lamberti: Zirconio citrato (ZRC) RIDUTTORE DI FILTRATO
** PAC-LV, Baroid: cellulosa polianionica LUBRIFICANTE
** Avagreen Biolube, AVA: estere
Esempio 2
In Fig. 2 è riportato l'andamento delle velocità di propagazione delle onde compressionali attraverso due cuttings di Pierre Shale 2 immerse in due soluzioni acquose diverse, specificatamente 11% di soluzione di Cloruro di Sodio (NaCl) e 10% di Cloruro di Potassio (KC1). Il trend evidenzia come l'interazione avviene durante le prime 5-6 ore, per poi stabilizzarsi. Questo dato è in buon accordo con quanto previsto dal calcolo mediante il coefficiente di diffusione di un fluido all'interno dell'argilla Pierre Shale 2 (la dimensione dei campioni è un cubetto di 5 mm di lato). L'andamento della variazione di velocità attraverso i campioni di Pierre Shale 2 a contatto con i due fluidi diversi è indice inoltre di effetti diversi (aumento in un caso e diminuzione nell'altro) indotti sulle proprietà meccaniche a seguito di tali interazioni chimico-fisiche.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per determinare in continuo l'interazione tra fluidi di perforazione e formazioni argillose, che comprende: (a) preparazione di un fluido di perforazione a base acqua o olio; (b) preparazione di un campione di roccia argillosa avente almeno due facce piane e parallele contrapposte; (c) preparazione della miscela di (b) e (a); (d) misura in continuo della velocità di propagazione di onde acustiche ultrasonore attraverso il campione (c), e delle variazioni di spessore ("swelling" e "shrinking") del campione di roccia argillosa, per effetto dell'interazione con il fluido di perforazione (a).
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il campione di roccia argillosa (b) è scelto tra detriti prodotti nel corso della perforazione, campioni di roccia preparati da carote di pozzo o di cava, campioni di roccia ricostituiti.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i fluidi di perforazione sono a base acqua.
- 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere condotto ad una temperatura da 5°C a 90°C.
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la temperatura è da 20°C a 60°C.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la misura (d) viene effettuata utilizzando un contenitore all'interno del quale sono posti la miscela di (a) (b), un emettitore & ricevitore di onde acustiche ultrasonore, un emettitore di onde acustiche ultrasonore; al di fuori del suddetto contenitore essendo posti 'un generatore di segnali ed un analizzatore di onde.
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