Sement-forskyvningsprofiler: En analyse av lokal turbulent strøm

Abstract

En effektiv forskyving av sement vil skape bedre binding mellom sement og formasjon. Dette skaper bedre isolasjon av formasjonen. Det fins flere faktorer som påvirker sementforskyvningen og som kan skape en bedre sement jobb. Lab arbeidet som er gjort i denne oppgaven ser på hvordan fire forskjellige faktorer påvirker sement jobben. Disse faktorene er ruhet i rør, forskyvnings regime, viskositet i forskyvningsfluidet og mengde fluid som er forskjøvet. Dersom vi har en modell som nøyaktig klarer å forutsi hvordan sement forskyves, kan vi lettere overvåke og forutsi sement forskyvningen. Det skapes en modell for forskyvningen som kan brukes til dette formålet, men det trengs mye mer lab analyse av hvordan ruhet påvirker sement forskyvningen hvis vi vil ha en helt nøyaktig modell. Både simulert data og lab data som ble funnet i dette prosjektet indikerer at det er en sterk avhengighet mellom forskyvningsrate og forskyvningseffektivitet. Høyere forskyvningsrate skaper høyere forskyvningseffektivitet. Dette skjer fordi turbulent forskyvning skaper en forskyvningsprofil som er jevnere fordelt i røret. Å forskyve sement med turbulent strøm i ekte brønner er ikke ideelt siden det vil skape et høyt trykk i fluid søylen som igjen kan skape sprekker i formasjonen. Ruhet i veggene kan føre til at strømmen går fra å være laminær til turbulent ved lavere Reynolds tall enn vanlig, og det kan også føre til økt lokal turbulens langs veggene. Å øke ruhet i rør vil altså føre til at forskyvningsprofilen til sementen beveger seg raskere og blir jevnere fordelt i røret. Med dette kan vi slå fast at når lokal turbulens under forskyvning av sement finner sted, vil sement kvaliteten forbedres. Sementforskyvningsprofilen ble også tydelig påvirket av mengder fluid som ble forskjøvet gjennom røret og viskositeten til fluidet som ble forskjøvet. Jo mer fluid som ble forskjøvet, jo bedre ble fortrengningseffektiviteten. Okt viskositet i fortrengningsfluidet førte også til økt fortrengningseffektivitet. En modell for flyt av sement blir presentert. Den opprinnelige antagelsen om at det ikke eksisterer en hastighet i fortrengningen langs veggen viser seg å være unøyaktig. Faktoren som så ut til å øke forskyvningshastigheten mest langs veggene er ruhet i rør. Viskositet, strøm rate og mengder forskjøvet volum hadde en effekt på sementforskyvningseffektiviteten, men det som førte til størst forbedring var ruhet i rør. Dersom økt ruhet i borerør og fôringsrør fører til forbedring i sementjobben kan vi forbedre både sementens isolerende egenskaper og kostnadene knyttet til komplettering. Forståelsen av lokal turbulens beskrives gjennom sammenligning av eksperimentell og teoretisk data.