Effect of Drilling Fluid on Rock Mechanical Properties at Near-Drilling Conditions: An Implication of Fluid Design on Wellbore Stability

Yadav, Prahlad; Ali, Syed A.; Tawat, Najeeb Ahmed Al; Dhamen, Ali Abdullah Al; Jin, Guodong

doi:10.4043/26460-ms

Cited by 10 publications

(11 citation statements)

References 6 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…W niektórych przypadkach lateks dodawany do płuczki wiertniczej łącznie z kompleksem glinowym może wpływać na zmniejszenie przenikania ciśnienia porowego skał łupkowych. Ograniczenie wzrostu ciśnienia, pod jakim płuczka wiertnicza wnika w matrycę skały łupkowej, jest jednym z ważniejszych czynników decydujących o zachowaniu stabilności ścian otworu wiertniczego (Wu et al, 2006;Vickers et al, 2007;Onuoha et al, 2011;Witthayapanyanon et al, 2013;Chao et al, 2014;Rea et al, 2016;Yadav et al, 2016).…”

Section: Część Teoretycznaunclassified

Metodyka kontrolowania związków aminowych i lateksów w płuczkach wiertniczych

Zima¹,

Badawczy²

2021

View full text Add to dashboard Cite

In industrial practice, rock hydration inhibitors, classified as amine compounds, are being increasingly used in drilling mud compositions. There is no methodology for determining this type of compounds content in the drilling mud, and proper servicing of this type of muds requires constant monitoring of their content to ensure appropriate inhibitory properties. During drilling, amine compounds adsorb on the surface of rocks and their concentration decreases during drilling and reduces the inhibitory properties of the mud. A common additive used in the composition of drilling muds is latex, the determination of which is necessary to ensure the mud parameters stability. Compounds of this type ensure the stability of the borehole wall, while their content also decreases during drilling. The results obtained from the research presented in the article allowed to propose methods for the determination of amine compounds and latexes. These methods can be used in the field laboratory when servicing drilling muds. The article presents the methodology for determining the content of new types of chemicals used in drilling muds, i.e. rock hydration inhibitors classified as amine compounds and latexes. The proposed methods enable proper servicing of muds with the addition of the agents that ensure the maintenance of appropriate mud properties. The method for the determination of amine compounds consists in determining the total nitrogen in the drilling mud filtrate. Dilution of the filtrate provides the results within the measuring range of the method and reduces the concentration of chloride ions, the amount of which may not exceed 10 000 mg/dm3. The first method of latex determination is weight determination of the dry residue after separation of the latex from the filtrate with acetone. The second one is based on nephelometric measurements of a tenfold diluted filtrate. The measurement result is the NTU (nephelometric turbidity unit) value depending on the latex content in the filtrate. All of the developed methods require the preparation of calibration curves, which are the basis for calculating the content of a given agent in the mud.

show abstract

Section: Część Teoretycznaunclassified

Metodyka kontrolowania związków aminowych i lateksów w płuczkach wiertniczych

Zima¹,

Badawczy²

2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Xu et al [15] showed that there is a strong relationship between rock UCS and E, where the relation degree changed from rock type to another as sandstone and mudstone and that is because of the rock lithology. Yadav et al [29] performed an experimental work to address the change in geomechanical properties (Young's modulus, Poisson's ratio, and peak strength) of Berea sandstone and shale samples after interaction with water-based mud (WBM) and oil-based mud (OBM). Using the triaxial test, they found that OBM is better than WBM in preserving the shale strength.…”

Section: Of 18mentioning

confidence: 99%

Exposure Time Impact on the Geomechanical Characteristics of Sandstone Formation during Horizontal Drilling

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

The rock geomechanical properties are the key parameters for designing the drilling and fracturing operations and for programing the geomechanical earth models. During drilling, the horizontal-section drilling fluids interact with the reservoir rocks in different exposure time, and to date, there is no comprehensive work performed to study the effect of the exposure time on the changes in sandstone geomechanical properties. The objective of this paper is to address the exposure time effect on sandstone failure parameters such as unconfined compressive strength, tensile strength, acoustic properties, and dynamic elastic moduli while drilling horizontal sections using barite-weighted water-based drilling fluid. To simulate the reservoir conditions, Buff Berea sandstone core samples were exposed to the drilling fluid (using filter press) under 300 psi differential pressure and 200 °F temperature for different exposure times (up to 5 days). The rock characterization and geomechanical parameters were evaluated as a function of the exposure time. Scratch test was implemented to evaluate rock strength, while ultrasonic pulse velocity was used to obtain the sonic data to estimate dynamic elastic moduli. The rock characterization was accomplished by X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance, and scanning electron microscope. The study findings showed that the rock compression and tensile strengths reduced as a function of exposure time (18% and 19% reduction for tensile strength and unconfined compression strength, respectively, after 5 days), while the formation damage displayed an increasing trend with time. The sonic results demonstrated an increase in the compressional and shear wave velocities with increasing exposure time. All the dynamic elastic moduli showed an increasing trend when extending the exposure time except Poisson’s ratio which presented a constant behavior after 1 day. Nuclear magnetic resonance results showed 41% porosity reduction during the five days of mud interaction. Scanning electron microscope images showed that the rock internal surface topography and internal integrity changed with exposure time, which supported the observed strength reduction and sonic variation. A new set of empirical correlations were developed to estimate the dynamic elastic moduli and failure parameters as a function of the exposure time and the porosity with high accuracy.

show abstract

“…nowy rodzaj płuczki wiertniczej HPWBM (High Performance Water-Based Mud). Wraz z wdrożeniem do wierceń nowej generacji płuczek wiertniczych HPWBM zawierających w swoim składzie nowe rodzaje związków chemicznych (aminy, poliaminy, polieteroaminy) mających na celu zmniejszenie lub znaczące opóźnienie ich interakcji ze skałami ilasto-łupkowymi problemy niestabilności otworu zostały znacznie ograniczone (Ewy i Morton, 2009;Zhang et al, 2015;Yadav et al, 2016;Uliasz et al, 2018). Jednak niedogodności związane z oblepianiem świdra, aglomeracją i akrecją zwiercin w otworze nadal występują.…”

Section: Wprowadzenieunclassified

Badania laboratoryjne nad doborem środków przeciwakrecyjnych do płuczek wiertniczych

Błaż¹,

Badawczy²

2019

View full text Add to dashboard Cite

Podczas wiercenia otworów w formacjach łupkowych bardzo często występują poważne problemy związane z niestabilnością otworu wiertniczego. Większość z nich nie wynika z niskiej wytrzymałości mechanicznej przewiercanych skał, ale z ich chemicznie reaktywnego charakteru. Reaktywne skały ilasto-łupkowe pod wpływem płuczek wodnodyspersyjnych ulegają hydratacji. Uwodnione zwierciny przywierają do powierzchni świdra i metalowych części przewodu wiertniczego (rury płuczkowe, obciążniki), tworząc w ten sposób plastyczną mieszaninę, która przeciwdziała bezpośredniemu stykaniu się części wiercącej świdra z powierzchnią urabianej skały. Nadmierny wzrost zawartości rozmokniętej ilastej mieszaniny plastycznej na świdrze i przewodzie wiertniczym wpływa na proces wiercenia poprzez zwiększenie momentu obrotowego. W wyniku zwiększonego oporu może nastąpić przychwycenie przewodu, pogorszenie wskaźników hydraulicznych, co wpływa na zmniejszenie prędkości wiercenia otworu (ROP). W artykule przedstawiono badania nad doborem i wdrożeniem dodatku do wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych nowego rodzaju środka przeciwakrecyjnego zapobiegającego oblepianiu świdra i akrecji zwiercin na przewodzie wiertniczym. Badania skuteczności doboru środków do płuczek wiertniczych były prowadzone według założonej i opracowanej charakterystycznej metodologii badania, uwzględniającej wpływ poszczególnych czynników na zredukowanie zjawiska akrecji. Przeprowadzono szereg testów akrecyjnych określających wpływ rodzaju przewiercanej skały, czasu ekspozycji zwiercin na działanie płuczki, wpływ wielkości powstających zwiercin oraz występującego mechanicznego obciążenia na zjawisko akrecji. Badania doboru środków przeciwakrecyjnych prowadzono na próbkach skał odkrywkowych w środowisku wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych. Uzyskane wyniki zostały poddane analizie, umożliwiającej opracowanie składu środka przeciwakrecyjnego, który może być wykorzystywany jako dodatek do wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych zapobiegający oblepianiu świdra i akrecji zwiercin. Zastosowanie opracowanego środka do płuczek otworowych pozwoliło na ponad 90-procentowe zredukowanie akrecji zwiercin w porównaniu do płuczek bez dodatku tego typu środków. W badaniach potwierdzono także jego znacznie wyższą efektywność w stosunku do obecnie stosowanego w polskim wiertnictwie środka do zapobiegania oblepianiu świdra. Słowa kluczowe: płuczka wodnodyspersyjna, akrecja zwiercin, oblepianie świdra, skały ilasto-łupkowe. ABSTRACT: In the course of borehole drilling through shale formations very often there are serious problems associated with the instability of the borehole. Most of these problems do not result from the low mechanical strength of the drilled rocks, but from the chemically reactive nature of the rocks. Reactive shale-clay rocks are hydrated under the influence of water-based drilling muds. Hydrated cuttings at the bottom of the borehole adhere to the surface of the bit and metal parts of the drill string (drill pipes, drill collars), forming a plastic mixture that prevents di...

show abstract

Effect of Drilling Fluid on Rock Mechanical Properties at Near-Drilling Conditions: An Implication of Fluid Design on Wellbore Stability

Cited by 10 publications

References 6 publications

Metodyka kontrolowania związków aminowych i lateksów w płuczkach wiertniczych

Metodyka kontrolowania związków aminowych i lateksów w płuczkach wiertniczych

Exposure Time Impact on the Geomechanical Characteristics of Sandstone Formation during Horizontal Drilling

Badania laboratoryjne nad doborem środków przeciwakrecyjnych do płuczek wiertniczych

Contact Info

Product

Resources

About