BRØNNVÆSKER Stavanger Offshore Tekniske Skole Kalhammervn. 54 4007 STAVANGER Telefon: 51 50 03 00 Tittel Laboratorierapport 2 Dato 25.oktober 2007 Forfattere 6P, Gruppe 1: Endre Jacobsen Susanne Nøttveit Jan Tore Vågsvold Per Richard Jeffrey Stiansen Studieretning 2. år Teknisk Fagskole, Petroleumsteknologi Antall sider 11 Vedlegg Oppdragsgiver Stavanger Offshore Tekniske Skole v/stein Vårlid Faglærer Stein Vårlid
1. Opplysninger: OPERATØR: Stavanger offshore tekniske skole KONTRAKTØR: 1 TF Petroleum Navn: Stein Vårlid BRØNN: S-1 DATO: 25.09.07 LABØVING NR.: 2 BRØNNDATA: N/A Dybde (MD/TVD): Formasjon: Hullvinkel (I): HULL-/FORINGSRØR DATA: N/A Siste foringssko (MD/TVD): 2. Hensikten med laboratorieøvingen: Økning og minskning av slamtetthet ved hjelp av barytt. Vi skal i denne laboratorieøvingen se på de effekter partikler og vann har på slammets fysiske egenskaper, og hvordan vi kan øke/minke densiteten ved tilsetting av barytt/vann. 3. Utstyr som ble benyttet: Fann viskosimeter Hamilton Beach mikser m/miksekopp 6P, Gruppe 1 Side 2 av 11
Slamvekt Filtertapspresse Måleglass, 200 ml Reagensrør, 50 ml Slikkepott PH papir Verneutstyr: vernebriller, hansker 6P, Gruppe 1 Side 3 av 11
4. Fremgangsmåten: I laboratorieøving nr. 2 blandet gruppen 3 nye slam, hvorav den første var et enkelt bentonittslam. Denne ble testet for å sammenlikne med de to neste. Se tabell. I neste blanding så vi spesielt på hvilken effekt barytt har på filtertap og de reologiske egenskapene. Ut i fra den opprinnelige tettheten, beregnet vi hvor mange gram barytt som måtte tilsettes for å oppnå den ønskede tettheten, som var på 1,30sg. Ut i fra beregninger med massebalanselikningen kom gruppen fram til at vi måtte tilsette 136,9 gram barytt. Vi tok da kun hensyn til de matematiske beregningene, og ikke til andre evt. feilkilder. I siste blanding så gruppen på effekten vann har på filtertap og de reologiske egenskapene. Vi gikk ut i fra et identisk slam som det ferdigblandede i forrige test. Hensikten var nå å beregne volumet av vann for å senke sg fra 1,30 til 1,20. Ved hjelp av massebalanselikningen beregnet gruppen volumet av vann til å bli 191,3ml. Vannet ble så tilsatt, og testene ble utført. 6P, Gruppe 1 Side 4 av 11
5.0 Beregninger på resept 1: Tilsynelatende viskositet på resept 1: TV = θ600 = θ300 [cp] 2 TV = 86/2 = 43 cp Plastisk viskositet på resept 1: PV = θ600 θ300 = [cp] PV = 86 59 = 27 cp Flytegrense på resept 1: FG = θ300 PV = [lbs/100 ft²] FG = 59 27 = 32 lbs/100 ft² Reologi indeks på resept 1: n = 3.32 log θ600 θ300 n = 3.32 log (86/59) = 0,543 Konsistens indeks på resept 1: K = θ600 = n 1020 θ300 510 n K = 86/(1020) 0,543 = 2,00 6P, Gruppe 1 Side 5 av 11
Vann/faststoff innhold, ml: Faststoff, gram: Faststoff, volum: Vann 350 g 350 ml Bentonitt 25 g / 2,65 g/ml 9,4 ml 359,4 ml Vann/faststoff innhold, %: 9,4 ml x 100 % = 2,6 % 359,4 ml 5.1 Beregninger på resept 2: Volum av barytt til resept 2: Vb =? V1 = 350 ml d1 = 1,03 SG d2 = 1,30 SG db = 4,20 SG Vb = d2 d1 x V1 db d2 Vb = 1,30 SG 1,03 SG x 350 ml = 32,58 ml x 4,2 g/ml = 136,9 g 4,20 SG 1,30 SG Vann/faststoff innhold, ml: Faststoff, gram: Faststoff, volum: Vann 350 g 350 ml Bentonitt 25 g / 2,65 g/ml 9,4 ml Barytt 136 g / 4,2 g/ml 32,6 ml 392 ml Vann/faststoff innhold, %: 9,4 ml + 32,6 ml x 100 % = 10,7 % 392 ml 6P, Gruppe 1 Side 6 av 11
Tilsynelatende viskositet på resept 2: TV = θ600 = θ300 [cp] 2 TV = 103/2 = 51,5 cp Plastisk viskositet på resept 2: PV = θ600 θ300 = [cp] PV = 103 68 = 51,5 cp Flytegrense på resept 2: FG = θ300 PV = [lbs/100 ft²] FG = 68 51,5 = 17, lbs/100 ft² Reologi indeks på resept 2: n = 3.32 log θ600 θ300 n = 3.32 log (103/68) = 0,599 Konsistens indeks på resept 2: K = θ600 = θ300 n 1020 510 n K = 103/(1020) 0,599 = 1,62 6P, Gruppe 1 Side 7 av 11
5.2 Beregninger på resept 3: Volum av vann til resept: Vv =? V1 = 350 ml + 32,58 ml = 382,58 ml d1 = 1,30 SG d2 = 1,20 SG dv = 1,00 SG Vv = d2 d1 x V1 db d2 Vv = 1,20 SG 1,30 SG x 382,58 ml = 191,3 ml 1,00 SG 1,20 SG Tilsynelatende viskositet på resept 3: TV = θ600 = θ300 [cp] 2 TV = 33/2 = 16,5 cp Plastisk viskositet på resept 3: PV = θ600 θ300 = [cp] PV = 33 22 = 11 cp Flytegrense på resept 3: FG = θ300 PV = [lbs/100 ft²] FG = 22 11 = 11 lbs/100 ft² Reologi indeks på resept 3: n = 3.32 log θ600 θ300 n = 3.32 log (33/22) = 0,585 6P, Gruppe 1 Side 8 av 11
Konsistens indeks på resept 3: K = θ600 = 1020 θ300 510 K = 33/(1020) 0,585 = 0,57 Vann/faststoff innhold, ml: Faststoff, gram: Faststoff, volum: Vann 350 g 350 ml Bentonitt 25 g / 2,65 g/ml 9,4 ml Barytt 136 g / 4,2 g/ml 32,6 ml Vann 191,3 g 191,3 ml 583,3 ml Vann/faststoff innhold, %: 9,4 ml + 32,6 ml x 100 % = 7,2 % 583,3 ml 6P, Gruppe 1 Side 9 av 11
6. Resultat Resept 1 2 3 4 5 6 Stoffer/kjemikalier NaCl, g 9 Vann, ml 350 350 350 NaOH, antall perler 2-3 2-3 2-3 miks miks miks Bentonitt, g 25 25 25 miks miks miks NaCl, g 9 miks Miksetid, min 1+5 1+5+5 1+5 miks ph justeres til 10 10 10 ph målt til 9,5 9 10 Slamdensitet (SG) 1,03 1,32 1,23 Fann θ 600, grader 86 103 33 Fann θ 300, grader 59 68 22 Fann θ 200, grader 46 53 11 Fann θ 100, grader 30 36 11 Fann θ 6, grader 6 9 Fann θ 3, grader 4 7 3 Temperatur ( o C) 19 19 19 Gelstyrke 10 s 3,5 6 4 10 min 8 21 3 Filtertap, 2 V 7,5 min, ml 7,5: 1ml 30: 4 ml 7,5: ml 30: ml 7,5: 10ml 30: 18 ml Filterkaketykkelse, 1,5 2 2,7 mm Filterkake: fast/myk/porøs? Fast Veldig fast Veldig fast Bingham-modell, TV 43 51,5 16,5 cp PV cp 27 35 11 FG, lbs/100 ft 2 32 33 11 Eksponentlovmodell, n 0,543 0,599 0,585 K 2,00 1,62 0,57 Vann/faststoff, ml 350/9,4 350/42 541,3/42 Vann/faststoff, vol % 97,4/2,6 89,3/10,7 92,8/7,2 6P, Gruppe 1 Side 10 av 11
7. Konklusjon med feilvurderinger For å lage resept 2, ble resept 1 tilsatt 136,9g Barytt. Densitet(sg): Steg fra 1.03sg - 1,32sg Siden Barytt er et vektmateriale med høy densitet (4,2sg) var økningen i densiteten som forventet. Barytten har den egenskapen at den reagerer lite med andre stoffer. For å lage resept 3, ble resept 2 tilsatt 191,3ml ferskvann. Det resulterte i at densiteten ble redusert ned til 1,23. Vann (1.00kg/l) har lavere egenvekt enn Barytt (4,2kg/l) Reduksjonen av densiteten ble som forventet. Gelstyrke Etter tilsetning av Barytt i resept 2 økte gelstyrken til ca det dobbelte. Gel styrken øker jo lengre den står i ro. Erfaringsmessig har det vist seg svært informativt å måle gelstyrken etter 30 min. For at Barytten skal holde seg i suspensjon må gelstyrken være minst 4Pa (tilsvarer 8 8lbs/100sq.ft2). Viskositet Resept 1 til 2. Som en naturlig konsekvens med økning av innholdet i faststoff, fikk vi en økning av PV og TV. Resept 2 til 3. Volumet av faste stoffer ble redusert, pga tilsetning av vann. Tilsynelatende viskositet ble kraftig redusert, fra 51,5cP 16,5cP. En svak økning fra resept 1 2 på n verdien. En svak nedgang fra resept 2 3 på n verdien. Resept 1 2. Det blir tilsatt 136,9 Barytt som gjorde at K verdien ble redusert fra 2.0 1.62 som gjør at den ble dårligere til hullrensning Resept 2 3. Det ble tilsatt 191,3ml Vann, som førte til at K verdien sank betraktelig. Flytegrensen (FG) Resept 1 2. Flytegrensen holdt seg stabil etter at vi tilsatte Barytt. Barytt har den egenskaper at den reagerer lite med andre stoffer. Resept 2 3. Flytegrensen ble vesentlig redusert etter tilsetning av vann. Innholdet av faste stoffer ble redusert, derfor gikk FG ned. 8. Litteraturhenvisninger -Drilling Data Handbook -Labøvelse 1 (mikseprosedyren på oppgavearkene) -Tekstheftet: Brønnvæske (Vett & Viten) -Presentasjoner i Brønnvæske (Stein Vårlid) 9. Bilag/vedlegg N/A 6P, Gruppe 1 Side 11 av 11