The Removal of ilmenite-water based filter cake in HPHT wells. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF THE_REMOVAL_OF_ILMENITE-WATER_BASED_FILTER_CAKE_IN_HPHT_WELLS_(_Final.).pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

الهدف الرئيسي من حفر البئر هو تحسين االأنتاج وذلك بوضع البئر في المكان الأفضل على الإطلاق في المخازن الجيدة. للحصول على هذي النتائج يجب استخدام سوائل الحفر الجيدة و اللتي تساعد على الوصول الى الهدف المطلوب و ذلك يعتمد على تصميم سائل الحفر و هو جانب مهم جدا من عمليات الحفر لتجنب أي تحديات مستقبلية من حياة البئر الإنتاجية. تعتبر عملية تشكيل الترشيح على جدار البئر أثناء عمليات الحفر هي من خصائص سوائل الحفر الرئيسية ، وتلعب تقنيات إزالة الترشيح دوراً رئيسياً في عمليات الحفر والصيانة وكذلك اختيار المادة المصعنة لسائل الحفر . يتطلب الحفر في ظل الظروف الحرجة مثل الضغط المرتفع ودرجة الحرارة العالية نوعا خاصا من سوائل الحفر نظرا لصعوبة هذه الظروف و تعتبر مادة الإلمينيت ملائمة لهذه الظروف . الهدف من هذه الدراسة هو تقييم مادة الإلمينيت كمادة مستخدمة في صنع سوائل الحفر في درجات الحرارة العالية والضغط المرتفع. العديد من التجارب اجريت في هذي الدراسة لمعرفة قابلية ذوبان مادة الإلمينيت في بعض المواد المخلبية و الكيميائية المختلفة في نفس الظروف . و تم استخدام سوائل حفر ذات قاعدة مائية وتحتوي على الإلمينيت لإجراء اختبارات ترشيح . كذلك تم استخدام مادة ( الجي بي ار اف ) للمرة الأولى في تاريخ صناعة الطاقة لإزالة الترشيح الناتج من استخدام سائل الحفر المضاف اليه مادة الإليمينيت. المادة الجديدة المستخدمة في ازالة الترشيح اثبتت فاعليتها بشكل كبير جدا و لم تسهم فقط في ازالة الترشيح بل قامت كذلك بزيادة نفاذية الصخور المستخدمة في الأختبارات, و كذلك لم تظهر اي اثار جانبية عكسية عند استخدام المادة الجديدة .

English Abstract

The primary goal of drilling a well is to enhance the productivity or injectivity by placing the well in the optimum reservoir zone. This goal can be achieved by using a proper drilling fluid. Drilling fluid design is very important aspect of drilling operations to avoid any future challenges of the well future life such as filter cake forming, and formation damages. Thins filter cake forming is the main drilling fluid properties, and filter cake removal techniques plays a key role in drilling and completion operations. Drilling in critical downhole conditions such as high pressure-high temperature environment requires additional special type of drilling fluid because of the complexity of these conditions. Ilmenite has been evaluated as a good drilling weighting material in such conditions The main objective of this study is to evaluate the removal problems of ilmenite water-based drilling fluid to overcome difficulties related to HPHT drilling fluids. Several experiments have been performed in the lab to determine the solubility of several chelating and chemical agents on the ilmenite particles at HPHT under dynamic condition. Water-based drilling fluids with a density of 98.6 pcf. containing ilmenite (5 µm) were used to conduct the filtration test. The water-based drilling fluid rheological properties, the filtrate volume, and the thickness of the filter cake were determined at HPHT condition. HPHT filtration tests were performed at 250°F and 300 psi on Indiana limestone cores with an average porosity of 12% and an average permeability of 20 mD under static conditions. New fluid formula was developed to remove ilmenite filter cake. Afterwards, filter cake removal experiment was performed to study the impact of using a recently developed formulation on the limestone core sample and calculate the retained permeability. All the used chelating agents such Di-ethylene Tri-amine Penta acetic Acid (DTPA), Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and L-Glutamic acid N, N-diacetic acid (GLDA) have reduced the solubility of ilmenite particles. GLDA at low pH (4), EDTA at low pH (7), and DTPA at pH (5) showed 27%, 11%, 20% solubility of FeTiO3 particles at 300°F respectively. However, when using GLDA 15 wt.% with DTPA 20 wt.%, the ilmenite dissolution rate has increased to 35%. In addition to that, 1 wt.% of Hcl has increase the ilmenite dissolution rate to 43% when used with 15 wt.% of GLDA. The new effective solution is Green Biodegradable Removal Formulation (GBRF) where is was able to dissolve 69% of the ilmenite at HPHT condition after 24 hours’ period. This GBRF solution (75 wt.% in a 300 g solution) was able to remove the filter cake introduced by water-based drilling fluids weighted with ilmenite particles. The new system has 100% removal efficiency of filter cake using Indiana limestone core. The average returned permeability for the tested cores was about 100% for the same core.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Well Performance and Optimization Petroleum > Well Completion and Stimulation Petroleum > Drilling Engineering
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	elkatatny, salaheldin
Committee Members:	Mohamed, Mahmoud and ALSHEHRI, DHAFER
Depositing User:	NASSER ALQAHTANI (g201601100)
Date Deposited:	31 Jan 2019 06:02
Last Modified:	30 Dec 2020 13:04
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140894