Show simple item record

dc.contributor.advisorHovda, Sigve
dc.contributor.authorFaugstad, Anne Marte
dc.date.accessioned2019-10-31T15:20:14Z
dc.date.available2019-10-31T15:20:14Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2625920
dc.description.abstractDårlig hullrensing er årsaken bak mange alvorlige boreproblemer som utfordrer planlagt operasjonstid og budsjettramme for både vertikale og horisontale brønner. Vanlig praksis er å bruke såkalte sweeping pills som rensemiddel i tilfeller hvor boreslam ikke tilstrekkelig transporterer generert borekaks ut av borehullet. For å øke brønnhullsrensningen i vertikale brønner blir høy-viskøse piller ansett å være et godt virkemiddel. Felterfaring tilsier derimot at høy-viskøse piller ikke er en gunstig løsning for horisontale brønner. Gjennomgang av historien til nærliggende brønner regnes som lønnsomt i sammenheng med brønnplanlegging, da problemområder kan bli kartlagt og mulige løsninger evaluert for den planlagte brønnen. DEA Norge AS er operatør for Dvalin feltet, og i nærmeste fremtid er det planlagt boring av 4 produksjonsbrønner. En gjennomgang av feltets to letebrønner, Zidane 1 og Zidane 2, har derfor blitt gjennomført og er beskrevet kort i dette prosjektet. Begge letebrønnene opplevde boreproblemer som for eksempel ustabilt brønnhull og fast borestreng. Letebrønnene er vertikale brønner, og det er derfor forventet oftere og mer alvorlige boreproblemer relatert til hullrensning for de planlagte S-formede produksjonsbrønnene. I 2018 designet DEA et apparat for å utføre en eksperimentell studie på sweeping pills i horisontale brønner. Hullrensningsapparatet er utformet som et lukket strømsystem som består av koaksiale rør som danner en horisontal brønn, to boreslamstanker, og en pumpe. To trykksensorer er plassert langs den horisontale seksjonen, som gir komplementær informasjon om bevegelsen til pillene. Apparatet har et ytre rør på 4.157", dvs. i mindre skala enn en 8.5" hullseksjon. Hver komponent av apparatet ble forøvrig nedskalert, som gjør testene i apparatet sammenlignbar med en 8.5" hullseksjon. De to første testrundene ble utført av DEA i 2018 på de 4 følgende pillene; høyviskøs pille, middels-viskøs pille, høy- tetthetspille og vannpille. Ut ifra de to første testrundene var det den middel-viskøse pillen og den høy-viskøse pillen som viste best rengjøringskapasitet. Den minste utvinningsfaktoren ble oppnådd ved bruk av den høy-viskøse pillen. Basert på kun to testrunder ble det imidlertid ikke trukket en endelig konklusjon angående rengjøringsytelsen til pillene. Formålet med denne oppgaven var å fortsette på DEAs prosjekt, ved å videre undersøke rengjøringseffekten av forskjellige sweeping pills i horisontale brønner. Forskningen ble utvidet til å inkludere en høy-viskøs og høy-tetthets kombinasjonspille i tillegg til de 4 pillene som ble testet i de første testrundene i 2018. De nye testene ble utført på samme grunnlag som de første testene, hvor springvann ble brukt som basisvæske og det ble brukt borekakspartikler med størrelsesområdet på 0.4-0.8µm. For hver test ble 1L pille sirkulert ved en pumperate på 360LPM, som gav laminær strømning. Hver pille ble testet 6 ganger, utført under verste scenario; uten borestrengsrotasjon. De eneste medvirkende rengjøringsfaktorene var derfor sirkulasjon av basisvæsken og pillene, og strømningshastigheten. Den høyeste gjennomsnittlige utvinningsgraden ble oppnådd ved bruk av høy-tetthetspillen, tett fulgt av høy-viskøse og høy-tetthets kombinasjonspillen. Både den medium-viskøse og høy-viskøse pillen hadde dårligere rengjøringsevne enn vannpillen. Ettersom vannpillen er det samme fluidet som basisfluidet, dvs. springvann, er sirkulasjon av basisvæsken å foretrekke fremfor å bruke tid og penger på viskøse piller for horisontale brønner. Ufullstending rengjøring av apparatet regnes som den største usikkerheten knyttet til testresultatene, hvorav flere av testrundene ble forkastet på grunn av pillerester. Luftbobler i rørene og menneskelige feil er også mulige feilkilder i eksperimentet. Ved videre arbeid anbefales det å gjennomføre flere tester for å styrke troverdigheten bak testresultatene enda mer. Forskningen bør også utvides til undersøkelser av tandempiller og andre typer kombinasjonspiller. Ved videre testing bør basisfluidet endres fra springvann til vannbasert boreslam for å oppnå resultater som er mer virkelighetsnær. Det er også foreslått ved videre arbeid å installere en svivel på toppen av apparatet for å oppnå rotasjon av det indre røret.
dc.description.abstractPoor hole cleaning is the root cause of many severe drilling problems that challenges the planned operational time and budget frame of both conventional and deviated wells. A common practice is to use sweeping pills as a hole cleaning remedy in cases where the drilling mud do not sufficiently transport the generated cutting particles out of the wellbore. To enhance the cutting removal in vertical wells, high viscous pills are considered a good solution. However, according to field experiences high viscous pills are not the optimal solution for deviated wells. Reviewing the drilling history of offset wells are considered beneficial in conjunction with well planning, as potential problem zones can be mapped and possible solutions evaluated for the scheduled well. DEA Norge As is the operator of the Dvalin field where 4 production wells are planned in the near future. In this context a well review of the 2 explorations wells of the field, Zidane 1 and Zidane 2, has been conducted and is briefly discussed in this thesis. Both the exploration wells experienced drilling problems like wellbore instability and stuck pipe. The exploration wells are conventional wells, and it is therefore expected more severe and frequent drilling problems related to hole cleaning for the planned S-shaped production wells. In 2018 DEA built an apparatus to perform an experimental study on sweeping pills in horizontal wells. The hole cleaning apparatus is designed as a closed flow-loop system consisting of coaxial pipes forming a horizontal well, two mud tanks, and a mud pump. Two pressure sensors are placed along the horizontal section, providing complementary information about the moving sweeping pill. The apparatus was designed with a outer pipe size of 4.157", i.e. in a smaller scale than a 8.5" hole section. However, every component of the apparatus was scaled down, allowing the tests conducted in the apparatus to be comparable with a 8.5" section. Two initial test rounds were conducted by DEA in 2018 on the following 4 sweeping pills; high viscous pill, medium viscous pill, high density pill, and water pill. The medium viscous pill and the high density pill showed the best cutting removal performance, while the poorest cutting recovery was achieved using the high viscous pill. However, no final conclusion was drawn about the performance of the different sweeping pills based on the two initial test rounds. The objective of this thesis was to continue on DEA's project, by further investigate the cleaning efficiency of different sweeping pills in horizontal wells. The research was extended to include a high viscous and high density combination pill in addition to the 4 sweeping pills tested in the initial test rounds. As for the initial tests, the experiments were conducted using tap water as base fluid and cutting particles of the size range 0.4-0.8µm. For each test 1 L pill was circulated at a flow rate of 360 LPM, providing laminar flow. Each pill was tested 6 times, while considering worst case scenario; without drillstring rotation. Thus, the only hole cleaning contributing factors were circulation of the base fluid and the sweeping pills, and the flow rate. The high density pill achieved the highest average recovery rate, closely followed by the HV/HD combination pill. Both the medium viscous pill and the high viscous pills showed cleaning performance worse than the water pill. The water pill was the same fluid as the base fluid, i.e tap water, and therefore it was recommended to circulate the base fluid to clean the well rather than spending time and money on designing viscous pills for horizontal wells. The biggest uncertainties related to the test results are insufficient cleaning of the apparatus, where several of the test rounds were dismissed due to pill leftovers. Air bubbles in pipes and human errors are also possible sources of error. Conducting more tests are recommended to even further strengthen the credibility of the results. An extended research by including tandem pills and other types of combination pills are also considered interesting. Changing the base fluid to WBM to achieve results more close to the reality should be prioritized. Installing a swivel at the top of the apparatus to enable rotation of the inner pipe is also suggested as future work.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleHole cleaning efficiency of sweeping pills in horizontal wells
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record