IMPROVING WELL PRODUCTIVITY OF TIGHT GAS RESERVOIRS BY USING NON-DAMAGING DRILLING FLUID. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF IMPROVING_WELL_PRODUCTIVITY_OF_TIGHT_GAS_RESERVOIRS_BY_USING_NON_(final).pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

إن اختيار مائع الحفر المناسب يمثل واحدا من الأركان الأساسية لعملية الحفر. من أهم وظائف ضخ مائع الحفر داخل البئر هو حمل الصخور المقطوعة إلى السطح، تبريد وتزييت حفّارة البئر، المحافظة على ثبات جدار البئر، تقليل الاحتكاك بين عمود الحفر وجدار البئر، منع دخول الموائع من الطبقات المحفورة عالية النفاذية وتشكيل طبقة رقيقة ذات نفاذية قليلة بأقل تخريب للطبقات المحفورة. ولكن، التطور الحديث لخطط الحفر وتكملة الآبار أوضح أن موائع الحفر العادية لا تستطيع التعامل معها بصورة جيدة وتتسبب في تخريب حاد للطبقات المحفورة. في بعض الحالات، هذا التخريب يكون دائما ولا يمكن معالجته مما سبب نقصانا شديدا في النفاذية حول البئر. وقد قاد هذا التغير صناعة النفط إلى تطوير موائع حفر جديدة تسمي موائع الحفر غير التخريبية أو موائع الحفر الداخلي، لتقليل التخريب الطبقي وتحسين إنتاجية البئر وهو الهدف الأساسي بجانب مراعاة البيئة. في المقابل، الزيادة السريعة لطلب الطاقة أجبرت مؤسسات النفط على تطوير طرق حديثة للإنتاج من المكامن غير الاعتيادية والاعتيادية على حد سواء. المكامن قليلة النفاذية هي مثال نمطي لهذه المكامن غير الاعتيادية. في حالة المكامن غير الاعتيادية، نسبة لتعقيدات عمليات وطرق الحفر فإن التخريب الطبقي الناتج من موائع الحفر يصبح أكثر حدّة. الابار المحفورة في طبقات قليلة النفاذية تعاني من مشاكل أهمها الانسداد المائي. هذه المشكلة تنتج نسبة للزوجة المنخفضة للغاز مقارنة بالماء، مما يؤدي الي امتلاء الفجوات الصغيرة بالماء وتتسبب القوى الشعرية بانسداد مائي. في هذا البحث، طرق تخريب الطبقات الناتجة عن موائع الحفر الاعتيادية، الغير الاعتيادية وموائع الحفر غير المخرّبة (موائع الحفر الداخلي) قد درست عن طريق بحث شامل للمصادر العلمية. إن الهدف الأساسي من هذا البحث هو لمحاولة تحضير مائع حفر غيّر مخّرب للطبقات مبني على أساس مائي مع تركيز مثالي من سيليكات الصوديوم (Na2SiO3) يستخدم في حفر الطبقات قليلة النفاذية للحد من تسرب المائع الي الطبقات ومنع مشكلة الانسداد المائي في هذه الطبقات. وذلك بتكوين طبقة رقيقة، غير نفّاذة وسهلة الازالة على جدار البئر. الهدف النهائي يتمثل في زيادة إنتاجية البئر نسبة للكسب العالي في نفاذية البئر المسترجعة. بالإضافة لهذه الأهداف، تاثير سيليكات الصوديوم الملاحظ على الخصائص الحركية لمائع الحفر والتأثير على اذابة مادة البارايت واختبار سقوط مائع الحفر (sag performance) سيدرس.

English Abstract

Selection of the suitable drilling fluid is one of the most essential parts of drilling processes. The main objectives of circulating a fluid during drilling a well are to carry the rock cuttings to the surface, to cool and lubricate the bit, to maintain wellbore stability, to reduce friction between the drill string and the borehole walls, to prevent fluid flow from penetrated permeable rocks, and to form a thin and a low-permeability filter cake with the minimum formation damage. However, recent advancement in drilling and completion plans showed that conventional drilling fluids are not effective and can damage the formation severely. In some cases, this damage becomes irreversible and permeability around the wellbore decreases considerably. This led the petroleum industry to the development of new type of drilling fluids, which is called non-damaging drilling fluids or drill-in fluids, to minimize formation damage and to improve well productivity as the main goals beside the environmental consideration. On the other hand, rapid increase in energy demand already forces oil companies to develop methods for producing from unconventional reservoirs as well as conventional ones. Tight gas reservoirs are the typical examples for such type of reservoirs. In case of unconventional reservoirs, due to complexity of drilling methods, formation damage by drilling fluids become more severe. The wells drilled in tight gas formations suffer mainly from water blockage problem. This is due to much lower viscosity of gas than water, because water fills smaller pores of tight formation. Consequently, capillary forces cause water blockage. In this thesis work, damage mechanisms of conventional and non-damaging drilling fluids to the formations were studied by conducting a comprehensive literature review. The main objective of this work was to explore the possibility of formulating a proper non-damaging water-based drilling fluid for tight gas reservoirs. The results showed that the optimum concentration of sodium silicate (Na2SiO3) reduces solid invasion completely, minimizes fluid invasion and prevents water blockage problem of the wells. It formed very thin, impermeable and easily removable filter cake, which led to increase in well productivity by obtaining the high return permeability. In addition to these objectives, the effect of sodium silicate was observed on the rheological properties of the formulated drill-in fluid, barite solubility and the sag performance.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Well Performance and Optimization Petroleum > Drilling Engineering
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al-Majed, Abdulaziz
Committee Members:	Mahmoud, Mohamed and Elkatatny, Salaheldin
Depositing User:	TURAL JAFAROV (g201404080)
Date Deposited:	11 Jun 2017 07:51
Last Modified:	31 Dec 2020 08:59
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140369