CONSIDERAŢII TEORETICE

PPRIVIND COMPLETAREA ÎN

SISTEMUL GRAVEL PACKING

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CUPRINS

 

 

 

 

1. ÎMPACHETAREA CU NISIP DE CUARŢ...........................................................................3

1.1. DISCUŢIE GENERALĂ....................................................................................................3

1.2. CERINŢE PENTRU O ÎMPACHETARE CU NISIP REUSITĂ.......................................3

1.3. PROIECTAREA ÎMPACHETĂRII CU NISIP DE CUARŢ..............................................4

1.3.1. Consideratii privind stabilirea dimensiunii nisipului de injectie......................................4

1.3.2. Efectele utilizarii nisipurilor marunte..............................................................................6

1.3.3. Caracteristicile sorturilor de nisip de injectie...................................................................8

1.3.3.1.Compozitia mineralogica si chimica a nisipului.......................................................8

1.3.3.2. Solubilitatea în acid...................................................................................................8

1.3.3.3. Coeficientul de sfericitate al granulelor de nisip de injectie....................................8

1.3.3.4. Coeficientul de rotunjime al granulelor....................................................................8

13.3.5. Rezistenta la compresiune a sorturilor de nisip..........................................................8

1.3.3.6. Compozitia granulometrica a sorturilor......................................................................8

1.3.3.7. Continutul partilor levigabile...................................................................................8

1.3.4. Alegerea filtrelor mecanice pentru împachetarile cu nisip...............................................8

1.3.5. Stabilirea volumului si cantitatii de nisip pentru împachetare..........................................8

1.3.6. Stabilirea volumului si a tipului de fluid pentru...............................................................8

transportul nisipului si operare la sonda.......................................................................8

2. TEHNICI DE AMPLASARE A NISIPULUI DE INJECŢIE................................................8

3. LUCRĂRI PREGĂTITOARE PENTRU ÎMPACHETARE CU NISIP...............................8

 

 

 

 

 

 

1. ÎMPACHETAREA CU NISIP DE CUAR Ţ

1.1. DISCUŢIE GENERALĂ

Împachetarile cu nisip constituie în prezent tehnica cea mai obisnuita de control al nisipului formatiei, desi tehnologia Frac Pack a început sa capete întâietate în sondele cu debite mari.

Împachetarile cu nisip nu constituie întotdeauna cea mai buna metoda pentru controlul nisipului, dar se bucura de succes într-o gama mult mai mare de sonde decât orice alta tehnica. în mod normal singurul loc în care împachetarea cu nisip nu este recomandata sunt sondele cu dimensiune limitata a gaurii de sonda, respectiv sondele completate cu coloane de exploatare mai mici de 5 in. Ca la orice sistem sau tehnica de lucru, împachetarea cu nisip are o serie de avantaje si dezavantaje atunci când se compara cu alte tehnici de control al nisipului. Dintre acestea se mentioneaza urmatoarele avantaje:

- un control mai eficient si mai reusit al nisipului în sondele cu intervale lungi, cu intervale combinate de nisip-argila si cu intervale cu continut ridicat de argila sau silt;

- nu se bazeaza pe tot atât de multe reactii chimice pentru a fi eficiente si sunt mai putin supuse deteriorarii în timp comparativ cu sistemele chmice de consolidare a nisipului;

- sunt mai adecvate pentru controlul nisipului în sondele care au produs deja nisip înaintea tratamentului de controlul nisipului;

- sunt mai putin afectate de variatia permeabilitatilor nisipului din formatiune ;

- se obtin productivitati mai mari ale sondelor care extrag hidrocarburile din formatiunile cu continut mai mare în materiale argiloase

- sunt în general mai putin costistoare decât sistemele chimice de consolidare a nisipului.

Dintre dezavantaje se mentioneaza:

- diametrul sondei este limitat datorita prezentei filtrului si nisipului în interiorul coloanei de exploatare;

- repetarea împachetarii cu nisip si recompletarile necesita de obicei extragerea la suprafata a filtrului, pacherului si indepartarea nisipului de cuart din coloana de exploatare;

- filtrele mecanice sunt supuse eroziunii si coroziunii de catre fluidele utilizate la operare sau produse din zacamânt, în timpul operarii pentru controlul nisipului si dupa;

- dificultati la aparitia apei de zacamânt si a gazelor în proportie crescatoare.

1.2. CERINŢE PENTRU O ÎMPACHETARE CU NISIP REUsITĂ

O împachetare cu nisip se considera reusita daca sunt îndeplinite urmatoarele cerinte:

- stoparea deplasarii în sonda a nisipului de formatiune printr-o dimensionare adecvata a nisipului de injectie utilizat la împachetare;

- plasarea uniforma a nisipului de injectie si pe o raza de împachetare cât mai mare;

- cresterea productivitatii sondei cu reducerea la minimum a blocarii formatiunii.

Nisipul de cuart sau de injectie trebuie în asa fel dimensionat încât deschiderile de pori dintre granulele de nisip sa fie destul de mici pentru a opri trecerea nisipului din formatiune si trebuie asezat într-un aranjament dens de-a lungul întregului interval de completare. Nisipul de împachetare trebuie mentinut în loc de catre un filtru mecanic sau un liner. Prin asezarea nisipului de împachetare trebuie sa se obtina o structura formata din granule strînse una lînga alta în întregul aranjament pentru ca acesta sa fie apoi solicitat în mod eficient si uniforma la curgerea fluidelor din formatie. O împachetare cu nisip trebuie sa stopeze numai granulele de nisip din formatiune, nicidecum particulele foarte fine nisipoase, sau particulele argiloase, care sunt destul de mici si pot circula liber prin porii nisipului nativ din formatiune.

împachetarile cu pietris intr-o sonda netubata asigura teoretic productivitatea potentiala cea mai mare, întrucât nu exista coloana perforata pentru a limita curgerea. Împachetarea în gaura netubata ofera o zona mai mare de interfata nisip de injectie/nisip de formatie daca gaura de sonda este si largita. în acest caz vitezele de curgere a fluidelor de zacamânt fiind mai mici nu vor afecta integritatea împachetarii cu nisip de cuart si astfel nisipul formatiei productive va fi mai mult timp retinut in situ, respectiv în zona adiacenta gaurii de sonda.

împachetarile cu pietris din sondele tubate vor permite cresterea debitelor brute si implicit a celor nete fara pericolul antrenarii nisipului de formatie daca este plasat suficient pietris în exteriorul coloanei de exploatare pentru compactarea formatiunii din jurul intervalelor perforate.

De asemenea producticvitatea sondei poate fi mai ridicata daca sonda a fost perforata corespunzator, respectiv cu dimensiunea si numarul de orificii pe metrul liniar care sa nu limiteze curgerea fluidului prin tunelele perforarilor umplute cu nisip de injectie.

1.3. PROIECTAREA îMPACHETĂRII CU NISIP DE CUARŢ

 

1.3.1. Consideratii privind stabilirea dimensiunii nisipului de injectie

 

în proiectarea împachetarilor cu nisip unul din punctele cele mai critice îl constituie selectarea dimensiunii adecvate a nisipului de cuart întrucât acesta trebuie sa stopeze nisipul de formatiune, dar în acelasi timp sa permita producerea fluidului la debitele potentiale ale sondelor.

În literatura de specialitate sunt recomandate mai multe criterii de proiectare a dimensiunii nisipului de injectie, criterii studiate pe parcursul anilor de diversi specialisti cu tendinta generala înspre utilizarea nisipurilor mai marunte.

Criteriile stabilite în urma rezultatelor testelor si experimentelor de laborator, iau în considerare diametrul critic al nisipului de formatiune, acesta fiind la rândul lui stabilit în functie de coeficientul de uniformitate al granulelor de nisip.

Având la baza rezultatele analizei granulometrice a nisipului de formatiune se poate elabora curba cumulativa granulometrica a trecerilor sau refuzului sitelor, precum si curba de frecventa sau histograma. Coeficientul de uniformitate ²Cu² se calculeaza conform criteriului lui Schwartz cu relatia urmatoare:

Cu = d40 / d90 dupa curba cumulativa a refuzului sitelor;

Cu = d60 / d10 dupa curba cumulativa a trecerilor prin site.

În functie de valoarea coeficientului de uniformitate, Cu nisipul formatiei poate fi :

- nisip uniform, când Cu < 3;

- nisip putin neuniform, când 3< Cu <5;

- nisip mediu neuniform, când 5< Cu > 10;

- nisip foarte neuniform, când Cu > 10.

În acest caz diametrul critic al nisipului de formatiune, tinând seama de curba cumulativa a refuzului sitelor, în functie de care se va stabili apoi diametrul nisipului de injectie, va fi:

- d10 - diametrul corespunzator pe curba granulometrica la 10% pentru 3 < Cu < 5;

- d40 - diametrul corespunzator pe curba granulometrica la 40% pentru 5 < Cu < 10;

- d70 - diametrul corespunzator pe curba granulometrica la 70% pentru Cu > 10.

Relatiile de stabilire a dimensiunilor nisipului de injectie conform celor noua criterii redate în literatura de specialitate si aplicate temporar în industria de petrol sunt prezentate si în Tabelul 4, Modulul 1.

Dintre cele noua criterii, cel mai utilizat în prezent este criteriul lui Saucier, cel care a executat o serie de experimente în laborator simulând curgerea radiala si liniara a fluidului prin nisipul de formatiune, prin nisipul de injectie si prin perforaturi, la diferite rapoarte de dimensiuni ale acestora, respectiv D 50n inj/D 50n form = 6 ¸ 12,8 rezultatele testelor fiind redate în Tabelul 1, Modulul 2.

Saucier, pentru a determina granulatia optima a nisipului de injectie a realizat în laborator un model în care a simulat curgerea plan-radiala a fluidelor catre gaura de sonda. În acest sens a studiat variatia permeabilitatilor unei zone artificiale de curgere, formata din nisip de cuart de diferite granulatii, plasat între un nisip de formatiune cu o granulatie bine stabilita si un tub perforat ce simula coloana de exploatare. Întrebarea care si-a pus-o Saucier a fost: ²Care este granulatia nisipului de injectie care în cazul unui nisip de formatiune cunoscut, satisface simultan, atât asigurarea unei permeabilitati maxime în imediata vecinatate a gaurii de sonda, cât si limitarea la maxim a tendintei de scadere în timp a acesteia?² Interpretarea rezultatelor testelor este urmatoarea;

- La un raport nisip de injectie/nisip de formatie de 6 si un debit initial de 8,2 barili pe zi (BPD), diferenta de presiune masurata în nisipul de injectie era de 16 psi. Când debitul a crescut la 14,0 BPD, diferenta de presiune a crescut la o valoare de 30 psi. Când debitul a scazut din nou la 8,2 BPD, dierenta de presiune a revenit la 16 psi, indicând astfel ca nu a avut loc nici o reducere a permeabilitatii nisipului de injectie.

- La utilizarea unui raport nisip de injectie/nisip de formatie de 8,5, s-a înregistrat o diferenta de presiune initiala de 54 psi la un debit de 7,7 BPD. Acest lucru poate sa mire deoarece un nisip de injectie mai mare trebuie sa fie mai permeabil si se va anticipa o scadere de presiune mai mica, în special la un debit usor mai scazut. O crestere a debitului pâna la 13,0 BPD a marit scaderea de presiune la 180 psi, din nou mai mare decât scaderea de presiune masurata la nisipul mai marunt.

Debitul a revenit la 7,7 BPD si s-a masurat o scadere de presiune de 94 psi. Aceasta reprezinta o crestere de 40 psi. Ce s-a întâmplat? Nisipul din formatiune a invadat nisipul de injectie (din împachetare) si a redus permeabilitatea efectiva a acestuia. Permeabilitatea efectiva mai mica a dus la scaderi masurate de presiune mai mari. Rezultate similare s-au observat cu un raport nisip injectie/nisip formatie de 12,8. Rezultatele finale ale experimentelor lui Saucier sunt prezentate sub forma diagramei redate în Fig. 2.

Ca urmare a acestor experimente în care s-au folosit diferite rapoarte ale D50 n inj / D50 n form

se pot concluziona urmatoarele:

- la rapoarte ale granulatiilor medii cuprinse între 0 - 5, permeabilitatea efectiva a zonei artificiale de curgere nu se modifica în timp. Cu toate acestea folosirea unor astfel de rapoarte nu se recomanda, deoarece permeabilitatea absoluta a acestei zone este scazuta;

- la rapoarte ale granulatiilor medii cuprinse între 6 - 14, se înregistreaza o scadere accentuata a permeabilitatii efective a zonei artificiale de curgere, ca urmare a înfundarii acesteia cu particule fine provenite din strat, ceea ce trebuie evitat pe cât posibil;

- la rapoarte ale granulatiilor medii mai mari de 14 capacitatea de retinere a granulelor de nisip de formatie de catre zona artificiala de curgere este din ce în ce mai redusa;

- singurul domeniu de rapoarte ale granulatiilor medii în care permeabilitatea zonei artificiale de curgere formata din nisip de injectie sufera modificari neînsemnate în timp este cel cuprins între 5 - 6.

Ca urmare a acestor experimente de laborator, criteriul lui Saucier a fost unanim acceptat de firmele specializate în domeniu, din strainatate, precum si de factorii operatori din tara noastra.

Înainte de a încheia acest subiect, trebuie facut un ultim comentariu privind criteriile variate de dimensionare a nisipului de injectie. Pentru majoritatea nisipurilor de formatiune, metodele traditionale ale lui Karpoff, Schwartz si Saucier vor selecta aceiasi dimensiune de nisip de injectie

Acest lucru se dovedeste în special adevarat pentru nisipurile uniforme din formatiune, unde coeficientul de uniformitate, C u , este mai mic decât valoarea 3.

Problemele apar în cazul nisipurilor de formatiune neuniforme C u >3, cu o gama larga de marimi de granule de nisip si mai ales la nisipurile foarte neuniforme, C u >10. În aceste cazuri se recomanda ca dimensiunea nisipului de injectie sa fie selectata pe baza nisipului de formatiune cu dimensiunea cea mai mica, analiza granulometrica fiind facuta pe probe reprezentative intervalului la care se va lucra pentru controlul nisipului.

Astfel, daca exista masuratori privind permeabilitatea, obtinute din carote, dupa cum se arata în Tabelul 2 pentru un interval de completare, si se furnizeaza analize granulometrice prin cernere pentru esantioanele prelevate din fiecate metru perforat, atunci recomandarile privind dimensiunea nisipului de injectie trebuie sa se bazeze pe valoarea diametrului mediu, D 50 , cea mai mica dintre toate valorile D 50 determinate numai pe probele prelevate din formatiunile permeabile, celelalte probe nefiind semnificative pentru controlul nisipului.

Nu este necesar sa se proiecteze un nisip de cuart prea marunt pentru a controla nisipurile din formatiunile neproductive deoarece acestea nu vor contribui la productia de fluide si nici nu se va produce nisip acolo unde nu are loc o deplasare importanta a fluidului. Din pacate, unele esantioane din nisipul din formatiune care sunt analizate în laboratoare sunt de fapt argile, silturi, carbonati sau straturi de argile etc. care vor fi neproductive. Aceste esantioane trebuie ignorate atunci când hotarâm care esantion are granule de nisip cu diametrul mediu cel mai mic.

Experienta ne indica faptul ca nisipurile cu diametrul mediu al granulei mai mic de 0,002 inci nu contribuie în general la productia de fluid din sondele care vor fi împachetate cu nisip de cuart. Astfel, nisipul de cuart sau de injectie cu dimensiunea cuprinsa între 40-60 mesh (0,250-0,450 mm) este în mod normal dimensiunea cea mai mica de nisip si aceasta este dimensiunea 'implicita' recomandata în mod obisnuit atunci când nu exista nici o alta informatie privind dimensiunea nisipului din formatiune.

Daca analiza granulometrica indica faptul ca este nevoie de un nisip de injectie cu dimensiunea de 50-70 mesh (0,212-0,3 mm) sau mai mic, acest lucru trebuie verificat cu atentie pentru a fi siguri ca va veni o cantitate însemnata de fluid din intervalele care necesita acest nisip marunt. Nisipul de injectie cu aceasta dimensiune va necesita o grija speciala în timpul plasarii la talpa sondei si în jurul intervalelor perforate pentru a se preveni înfundarea cu particule fine care poate conduce la o scadere importanta de productie prin perforarile umplute cu nisip de injectie atunci când sonda este pusa în productie.

1.3.2. Efectele utilizarii nisipurilor marunte

întrebarea care se pune în mod frecvent atunci când se discuta despre utilizarea dimensiunilor mai mici de nisip de injectie în controlul nisipului este urmatoarea: 'Nisipurile de dimensiuni mai mici vor opri si productia de fluid?' Nisipurile mai mici pot limita productia de fluid deoarece ele se blocheaza mai repede cu particule solide si impuritati decât nisipurile mai mari si mai mult ca sigur produc o scadere excesiva de presiune datorita curgerii turbulente prin perforarile sondei umplute cu nisip. Este foarte posibil ca materialele solide si impuritatile care provin din fluide, din nisipul de injectie de calitate inferioara, de pe peretii coloanei de exploatare si din tubingul murdar sa treaca mai usor prin porii nisipului de injectie de dimensiuni mari decât prin porii nisipului mai marunt. Astfel, productivitatea mai mare a sondelor poate fi obtinuta daca nisipul din formatiunea productiva poate fi controlat cu un nisip de injectie mai mare.

Un nisip cu dimensiunea de 40-60 mesh (0,25-0,45 mm) are dimensiuni medii de pori de aproximativ 45 microni (0,045 mm) ceea ce înseamna de 2 pâna la 5 ori dimensiunea medie de pori a majoritatii formatiunilor productive neconsolidate. Orice fluid care se deplaseaza prin nisipul din formatiune va curge cu usurinta prin porii pietrisului.

Permeabilitatea nisipului de injectie cu dimensiunea de 40-60 mesh a fost masurata de diferiti cercetatori ca fiind între 45 si 69 darcies (Tabelul 3) ceea ce înseamna mult mai mult chiar decât permeabilitatea nisipurilor din formatiune cu granulele cele mai mari. Majoritatea formatiunilor productive au permeabilitati mai mici de 1 darcy, iar nisipurile cu permeabilitati mai mari vor avea granule mai mari si vor permite utilizarea dimensiunilor de nisip mai mari.

Totusi, utilizarea unui nisip de injectie prea mare va permite patrunderea nisipului din formatiune în nisip si va avea drept rezultat scaderea permeabilitatii împachetarii cu nisip si limitarea productivitatii sondei.

Sage si Lucy au calculat drept posibila cresterea productivitatii prin înlocuirea nisipului din formatiune cu nisip de inectie bine sortat. Curba pe care au dezvoltat-o este aratata în Fig. 1.

Unul din punctele pe care le ilustreaza acest grafic este ca se anticipeaza cresteri limitate de productivitate deasupra unui raport de permeabilitate de 25. Raportul de permeabilitate nisip injectie/nisip formatie de cel putin 25 se obtine atunci când se utilizeaza nisipuri cu dimensiunea de 40-60 mesh pentru majoritatea formatiunilor productive. Atunci de ce nu se utilizeaza întotdeauna nisip cu granulatia de 40-60 mesh ar putea fi întrebarea?

Motivul este ca aceste date presupun un nisip de injectie perfect curat, neblocat si de buna calitate. La utilizarea nisipului de injectie trebuie întotdeauna sa avem grija la filtrare, la calitatea nisipului, la tehnicile de amplasare a acestuia în sonda si în jurul sondei, etc. pentru a ne asigura ca acest nisip va ramâne tot atât de permeabil la fundul sondei cât si la suprafata.

Deci, sunt în prezent nisipurile mai mari recomandate? - Categoric - NU.

Utilizarea unui nisip care este prea mare va permite nisipului din formatiune sa patrunda în pietris si va reduce permeabilitatea efectiva. Acest lucru a fost aratat în datele lui Saucier, dar acelasi punct de vedere poate fi vazut, de asemenea, în datele prezentate în Tabelul 4 si reprezentat grafic pentru nisipul cu granulatia de 40-60 mesh (0,25-0,45 mm) în Fig.2. Aceste date arata permeabilitatea masurata pentru diferite amestecuri de nisip de formatie cu nisip de injectie. Nisipul în acest caz a fost nisip Oklahoma t1 care are o permeabilitate initiala de 10 darcies. Cantitatile foarte mici de nisip de formatie patrunse în nisipul de injectie au produs o reducere majora în permeabilitatea masurata a pietrisului.

Un aspect important aratat în Fig. 2 este ca permeabilitatile mai mici decât acelea pentru nisipul din formatiune au fost masurate în prezenta unei concentratii mici de nisip de injectie. în aceste cazuri, existau mai putine spatii de pori pentru curgerea fluidului decât la nisipul 100% si astfel a fost masurata o permeabilitate mai mica. Aceste date au fost masurate cu un nisip din formatiune foarte permeabil (10 darcies).

În context cu cele prezentate mai sus se redau mai jos urmatoarele recomandari:

- Dimensionati pietrisul pentru a stopa nisipul din formatiune si astfel reduce la minimum patrunderea nisipului în pietris.

- Utilizati criteriul de proiectare a lui Saucier pentru a selecta dimensiunea de pietris adecvata pe baza nisipului din formatiunea productiva cu granulele cele mai mici. La utilizarea pietrisului mai marunt trebuie sa aveti mare grija pentru a nu se produce reducerea permeabilitatii pietrisului din cauza impuritatilor, proiectarilor neinspirate de completare sau tehnicilor proaste de amplasare. Pietrisul de calitate cu ochiul de sita SUA de 40-60 prezinta un contrast adecvat de permeabilitate cu majoritatea nisipurilor din formatiune si nu ar trebui sa limiteze productia.

- Particulele fine mobile trebuie fie sa se stabilizeze fie sa li se permita sa fie extrase prin pietris o data cu fluidele produse.

 

1.3.3. Caracteristicile sorturilor de nisip de injectie

 

Testele care se executa în general, pentru determinarea calitatii unui sort de nisip de injectie constau în:

- Analize mineralogice

- Analize granulometrice

- Determinarea sfericitatii granulelor

- Determinarea rotunjimii granulelor

- Determinarea solubilitatii în acid

- Determinarea rezistentei la compresiune

- Determinarea continutului în parti levigabile.

1.3.3.1.Compozitia mineralogica si chimica a nisipului.

Din punct de vedere mineralogic se stie ca nisipurile, ca roci sedimentare, în general sunt alcatuite din cuart, feldspat, muscovit, granati, amfiboli, piroxeni, olivina, magnezit etc. la care se adauga si minerale argiloase cum ar fi :caolinit, halloizit, illit, monthmorillonit etc.

Din acest punct de vedere, în strainatate se considera un nisip de calitate pentru gravel -packing, acel nisip care contine cuart, bioxid de siliciu, SiO2, în proportie de minim 98%.

1.3.3.2. Solubilitatea în acid

Solubilitatea în acid a nisipului de injectie indica gradul de puritate al sortului de nisip sau gradul de contaminare al sortului cu carbonati, feldspati, oxizi de fier, argile etc.

Solubilitatea se poate determina, conform STAS 167/4-76 sau normelor API, la temperatura de 220 C (720 F) în solutie de 15% HCl si respectiv în solutie de 12-3% HCl-HF sau în solutie de 46,2% de biflorura de amoniu. Normele API prevad pentru un nisip de calitate utilizat în gravel - packing, un coeficient de solubilitate în acid de 1%, în timp ce pentru un nisip de fisurare coeficientul de solubilitate în acid este de:

- 2% pentru nisip de 6/12; 30/50 mesh (3,3-1,7 mm; 0,6-0,3 mm);

- 3% pentru nisip de 40/70; 70/140 mesh (0,4-0,2 mm; 0,2-0,1 mm);

1.3.3.3. Coeficientul de sfericitate al granulelor de nisip de injectie

Sfericitatea granulelor de nisip este un parametru care indica masura în care forma granulelor se apropie de cea a unei sfere. Sfericitatea se exprima ca raportul dintre volumul granulei de nisip si volumul sferei circumscrise acesteia. Nisipul perfect sferic va avea coeficientul de sfericitate egal cu unitatea.

În literatura de specialitate, în functie de forma granulelor sunt descrise mai multe grade de sfericitate (fig. 3) si anume:

- 0,45 - 0,51 pentru granule foarte alungite;

- 0,53 - 0,61 pentru granule alungite;

- 0,63 - 0,71 pentru granule usor alungite;

- 0,73 - 0,81 pentru granule usor sferice;

- 0,83 - 0,91 pentru granule sferice;

-            0,93 - 1,00 pentru granule foarte sferice.

Un sort de nisip pentru gravel packing, din punct de vedere al sfericitatii, ar trebui sa aiba valori mai mari de 0,63, conditie necesara pentru asigurarea unei cât mai mari permeabilitati, în caz contrar, un nisip cu sfericitatea sub 0,63, poate fi usor deteriorat sub influenta socurilor mecanice în timpul transportului, manipularii si injectarii în stratul productiv, fapt ce ar putea influenta nefavorabil permeabilitatea zonei compactate.

1.3.3.4. Coeficientul de rotunjime al granulelor

Rotunjimea granulelor este o masura a gradului de curbare ssi netezire a suprafetei granulei. Granula de nisip se considera având un grad mare de rotunjime atunci când suprafetele sunt curbate si netede, iar raza medie a colturilor si muchiilor se apropie de raza cercului circumscris granulei.

Coeficientul de rotunjime reprezinta raportul dintre raza medie a muchiilor si colturilor si raza cercului circumscris, valorile acestuia fiind redate în Tabelul 5.

Dupa gradul de rotunjime nisipul de injectie poate fi clasificat astfel:

- nisip unghiular, cu muchii si colturi ascutite;

- nisip subunghiular, cu muchii si colturi usor rotunjite;

- nisip subrotunjit, cu muchii si colturi rotunjite;

- nisip rotunjit, cu muchii si colturi netezite bine;

- nisip bine rotunjit, cu suprafete netezite sau plane si curburi foarte largi.

Din datele experimentale de laborator, s-a constatat ca la acelasi sort de nisip, permeabilitatea si porozitatea nisipului rotunjit este putin mai mare decât a unui nisip colturos, iar cu cât nisipul se apropie de forma unei sfere, permeabilitatea mediului format dintr-un astfel de nisip creste.

13.3.5. Rezistenta la compresiune a sorturilor de nisip

În functie de structura cristalina a particulelor de nisip, sorturile pot prezenta diverse rezistente la compresiune.

Initial, se determina analiza granulometrica a 100 g nisip si apoi dupa mentinerea nisipului în celula la o presiune de 140 kgf/cm2 (2000 psi) timp de 2 minute, se determina din nou analiza granulometrica.

1.3.3.6. Compozitia granulometrica a sorturilor

Prin analiza granulometricaa a nisipului de injectie se determina masura în care particulele de nisip participa la alcatuirea sortului respectiv (curba cumulativa a trecerilor sau refuzului sitelor) si distributia pe dimensiuni a particulelor componente ale sortului de nisip specificat si livrat de furnizor (curba histograma). Aceasta se poate determina conform STAS 1934/ 3 - 4 1972, sau conform normelor API RP-58, prin cernere timp de 10 min. printr-un set de site granulometrice.

Normele API RP-58 pentru nisipul utiilizat la gravel - packing prevad executarea analizei granulometrice printr-un set format din 6 site granulometrice (Tabelul 6), cu respectarea scarii ASTM, în care marimea celei de a doua site si a ultimei site sunt limitele sortului ce trebuie analizat.

1.3.3.7. Continutul în partilor levigabile

Partile levigabile din compozitia sortului de nisip pot fi determinate, fie conform STAS 1934/3-1972, fie conform API RP-58/1986, RP-58/1995 (Tabelul 7). În normele americane se prevede ca procentul de parti levigabile sa nu depaseasca 1%.

 

1.3.4. Alegerea filtrelor mecanice pentru împachetarile cu nisip

Filtrele si linerele slituite îndeplinesc aceeasi functie în împachetarile cu nisip asa încât discutia care urmeaza va folosi termenul de filtru incluzand atât filtrele cât si linerele slituite, cu conditia sa nu existe un motiv pentru care proiectarea unuia este diferita de a celuilalt.

Filtrele trebuie astfel proiectate încât sa permita nisipului de injectie sa se aseze uniform si complet în jurul lor si apoi sa fie mentinut în acest loc în timpul productiei sondei, nisipul de împachetare constituind un filtru poros pentru nisipul formatiei. O cantitate substantiala de nisip de formatie va periclita succesul unei împachetari cu nisip daca partea superioara a acesteia ramâne incompleta, neuniforma, daca se formeaza spatii goale în împachetare sau daca dimensiunea nisipului de injectie nu respecta recomandarile impuse de dimensiunea deschiderilor filtrului care va limita productia de fluide. Tocmai de aceea proiectarea adecvata a filtrelor mecanice pentru împachetarile cu nisip în coloana sau în gaura libera este foarte importanta.

Deschiderile filtrului (distanta între sârme sau latimea fantelor) trebuie sa fie mai mici decât granulele de nisip de cuart cele mai mici corespunzatoare limitei inferioare a sortului de nisip în conditiile de la talpa sondei, selectat pentru împachetare. Nu exista o anume diferenta între deschiderile filtrului la suprafata si la talpa sondei, dar dimensiunile de nisip într-adevar se schimba. Nisipul de injectie se erodeaza pe masura ce este pompat prin garnitura tevilor de extractie si prin mufa de încrucisare a circulatiei spre baza coloanei de exploatare, iar efectul eroziunii depinde de dimensiunea si calitatea nisipului, debitul de pompare si de fluidul care este utilizat.

Efectul eroziunii si colmatarea filtrului se pot accentua daca se utilizeaza la viteze mari de pompare un nisip necorespunzator normelor de calitate, nesferic, cu granule putin rotunjite (mai putin decât valoarea standard API de 0,6), cu apa dulce sau apa sarata cu viscozitate mica.

Deschiderile filtrului sunt de obicei cunoscute sub denumirea de 'gauge' ceea ce înseamna o miime dintr-un inch. De exemplu dimensiunea de 0,001 inch = 1 gauge, 0,012 inch înseamna 12 gauge. În Tabelul 8 se ilustreaza cele mai obisnuite proiectari de deschideri de filtre, indicând faptul ca un filtru de 12 gauge se utilizeaza în mod normal cu nisipul de injectie cu granulatia de 20-40 mesh ( 0,4-0,8 mm).Deschiderea filtrului se stabileste totdeauna în functie de marimea limitei inferioare a sortului de nisip cu care va fi împachetat în coloana de exploatare.

Deschiderile mai mari de filtre recomandate dau cele mai bune rezultate daca se foloseste un nisip de injectie de calitate, transportat cu fluide vâscoase sau gelificate la debite scazute de pompare. Deschiderile mai mici de filtre nu trebuie utilizate cu nisip de injectie de calitate inferioara, nisipul fiind transportat pentru împachetare cu apa sarata si cu apa tratata cu 3-4% KCl sau cu 4-5% NH4Cl sila un debit mai mare de pompare.

Diametrul filtrului trebuie sa permita un joc radial (o grosime a împachetarii ) de cel putin 1 inch în completarile sondelor tubate si de 2 inch în completarile sondelor netubate.

Motivele acestor recomandari sunt:

1.Un spatiu inelar mare reduce posibilitatea formarii podirilor de nisip pe masura împachetarii acestuia ceea ce ar putea lasa spatii goale sau întreruperi în împachetarea cu pietris.

2.Nisipul se poate misca mai usor într-un spatiu inelar mai mare ceea ce face mai usoara împachetarea etansa a sondei.

3.Un spatiu radial de un inch sau mai mare în interiorul coloanei de exploatare lasa destul loc pentru spalarea filtrului daca este necesara extragerea acestuia.

4.Un spatiu radial de doi inch sau mai mare reduce riscul antrenarii nisipului din formatiune într-o sonda netubata pe masura ce nisipul de injectie este circulat în jurul filtrului.

Filtrele au suprafete libere de curgere asa de mari încât nu exista nici un motiv ca diametrul exterior al acestora sa fie mai mare decât diametrul garniturii tevilor de extractie.

Diametrul exterior al filtrului trebuie sa fie mai mare decât diametrul exterior al tubingului în cazul în care se executa împachetari multiple într-o singura gaura de sonda sau este nevoie sa fie pozitionate în interiorul filtrului echipamente de diagrafiere sau o pompa de extractie.

Tabelul 9 ilustreaza diametrele de filtre maxime si recomandate pentru diferite dimensiuni de coloane de exploatare.

Centrorii trebuie sa fie amplasati dedesubtul si deasupra filtrului si/sau la distante minime de 4,5 m (15 ft ) în asa fel încât nisipul sa se poata acumula în mod uniform în jurul filtrului.

Centrorii tip lama sunt utilizati în sondele tubate si centrorii de tip arc sunt utilizati în sondele netubate, ce se vor împacheta în gaura libera largita.

Lungimea filtrului trebuie sa fie cu 1,5 m (5 ft) mai mare decât lungimea intervalului la care se va lucra, uneori chiar este necesar si sub baza intervalului sa fie tot 1,5 m de filtru pentru a compensa orice inexactitati de masurare a adâncimii sondei. Filtrul se poate extinde mai departe deasupra intervalului perforat pentru a dezvolta o coloana mai mare de nisip compactat deasupra intervalului de completare. Partea de sus a filtrului dintr-o sonda netubata trebuie sa fie proiectata pentru a asigura nisip de injectie de rezerva în sectiunea largita a sondei netubate

Filtrul de control (tattletale) este de obicei o sectiune scurta a filtrului mecanic amplasata deasupra filtrului de productie (filtru martor superior) pentru tratamentele de împachetare conventionala cu nisip si /sau sub filtrul de productie (filtrul martor inferior) pentru tratamentele de împachetare cu un amestec de solide si apa (slurry) pentru a se facilita amplasarea nisipului.

Filtrul de control superior poate fi mai lung, respectiv de 1,5-3,6 m (5-12 ft), iar simpla extindere a filtrului principal cu 15 m (30 ft) sau mai mult deasupra perforaturilor în partea de sus va servi scopului asigurarii rezevei de nisip pentru a nu ramâne descoperita partea superioara

a împachetarii cu nisip. Unii operatori utilizeaza în prezent filtre împachetate la suprafata drept filtre de control superioare pentru a preveni gaurirea filtrului principal în timpul circularii fluidului prin filtrul mecanic la viteze mari. Filtrul de control inferior nu are de obicei mai mult de 1,5 m (5 ft) lungime si are un niplu de etansare montat între el si filtrul mecanic principal.

1.3.5. Stabilirea volumului si cantitatii de nisip pentru împachetare

Exista în literatura de specialitate o formula empirica care indica:

- 100 lbs nisip (45 kg) = un volum de 1ft3(0,0283 m3).

Acest lucru nu este 100% adevarat, dar este în mod obisnuit utilizat în santier si constituie o conversie practica care poate fi facuta cu usurinta fara a deruta oamenii. Aveti grija însa: în cazul utilizarii unui alt produs, ca de exemplu bauxita sinterizata, aceasta formula empirica nu este corecta.

Volumul de nisip pentru o completare în sonda tubata trebuie sa fie determinat mai întâi prin calcularea prima data a volumului total al spatiului inelar dintre filtrul mecanic/coloana de exploatare si al spatiului inelar dintre garnitura tevilor oarbe (blank) /coloana de exploatare pe care doriti sa îl umpleti cu pietris. La acest volum trebuie sa adaugati volumul nisipului care se estimeaza ca va fi împachetat (injectat) în afara coloanei de exploatare. în fine, trebuie adaugat pentru orice incertitudini un surplus de 10 % din acest volum total calculat si trebuie luat în consideratie un volum si mai mare suplimentar de nisip pentru sondele receptive care ar putea primi cantitati mai mari de nisip.

Se anticipeaza ca o completare într-o sonda tubata într-o zona noua accepta 0,0232-0,0462 m3/m perforat (0,25-0,50 ft3/ft ) de nisip în afara coloanei de exploatare, respectiv 62-122 kg/m perorat pentru compactarea formatiei, dar acest lucru depinde de modul în care sunt curatate perforaturile si ce cantitate de nisip din formatiune a fost îndepartata înainte de injectarea nisipului de cuart destinat completarii sondei în sistemul gravel packing.

în completarile din sondele tubate care au produs nisip un anumit timp sau în sondele mai vechi, cu presiune mica, este imposibil sa se estimeze volumul de nisip de injectie necesar, deoarece unele sonde vor accepta mai mult de 0,929 m3/m perforat (10 ft3/ft ).

în aceasta situatie, va fi necesar sa se forteze depunerea nisipului în interiorul coloanei de exploatare dupa pomparea cantitatii de nisip suplimentar sau sa se utilizeze un sistem de nisip umectat cu pelicula plastica de rasina, sau nisip preacoperit cu rasina întarita de la suprafata (precoated sand).

într-o completare în sonda netubata, un volum suplimentar de nisip de 10 % mai mare decât volumul spatiului inelar dintre filtrul mecanic proiectat si sonda netubata trebuie sa fie suficient pentru împachetarea filtrului cu conditia ca împachetarea cu nisip sa nu fie facuta la o presiune mai mare decât presiunii de fisurare a formatiunii productive, sa nu existe o cimentare prost facuta deasupra zonei care se împacheteaza cu nisip, sau acolo unde se împacheteaza o formatiune foarte neconsolidata (nisip mobil).

Practica de santier a demonstrat ca formatiunile nisipoase pot primi cantitati de nisip de inectie cuprinse între 200-1000 kg/m perforat, aceste cantitati fiind injectate în strat în zona adiacenta sondei în functie de presiunea de receptivitate a stratului.

In consecinta volumul total de nisip va fi:

Vtotal = (Vc-Vt)*(Lf+Lto) +Vcomp+(10-15)* [(= (Vc-Vt)*(Lf+Lto) +Vcomp ] [9]

unde:

Vc - volumul coloanei de exploatare, l/m;

Vt - volumul dislocuit de tevile de extractie, l/m;

Vcomp - volumul de nisip pentru compactare, m3/m;

Lf - lungimea filtrului mecanic, m;

Lto - lungimea tevilor oarbe plus lungimea filtrului de control, m.

1.3.6. Stabilirea volumului si a tipului de fluid pentru

transportul nisipului si operare la sonda.

Formatiunile productive de hidrocarburi sunt filtre excelente pentru fluidele care antreneaza nisipul formatiunii productive de hidrocarburi!

Numai solidele foarte mici, care nu pot fi vazute cu ochiul liber, pot intra în orificiile de pori ale unei formatiuni productive.

Blocarea formatiunii de catre fluidul cu impuritati mecanice (nisip) este bine studiata în multe lucrari tehnice si rapoarte de santier. Dimensiunea orificiilor de pori din formatiunile nisipoase tipice variaza de la submicron la 10 microni. Particulele mai mari de 10 microni (0,01 mm) nu pot intra cu usurinta în acesti pori si vor ramâne la intrarea în formatiune pentru a începe sa formeze o turta de filtrare si sa umple tunelurile perforarilor. Particulele cu dimensiuni între 2 microni si 10 microni vor fi retinute în orificiile de pori din apropierea gaurii de sonda sau în turta de filtrare care a fost formata de particulele mai mari (Fig. 3).

Termenul `micron` este de obicei utilizat pentru masurarea paticulelor mici si este de fapt o versiune prescurtata a micrometrilor (metri x 10_-6).

Ochiul omenesc nu poate vedea o particula individuala mai mica de aproximativ 40 microni (0,04 mm) fara ajutorul mariri microscoapelor.

Daca exista carote, distributia granulometrica a orificiilor de pori poate fi masurata prin injectia de mercur aplicând relatiile de presiune capilara sau prin masurarea directa a dimensiunilor orificiilor de pori printr-un microscop electronic de scanare.

Daca sunt disponibile analize granulometrice pe probe de nisip se poate determina prin ecuatia Coberly o estimare a dimensiunii medii de pori a unui nisip din formatiune. Totusi, daca nu exista carote, o aproximare bruta a dimensiunii medii de pori (microni) a unui nisip din formatiune este egala cu radacina patrata a permeabilitatii (md.).

Aceasta relatie, atribuita lui Kozeny, a fost redata în Tabelul 10.

Blocarea formatiunii este critica pentru productivitatea sondei in cazul unei formatiuni cu dimensiuni mai mari de pori existenti în stratele cu permeabilitate mai mare.

Solidele din fluidele de zacamânt sau din fluidele de interventie pot fi categorisite în trei game de dimensiuni (Tabelul 11) si anume :

-            particule care invadeaza;

-            particule care formeaza podiri;

-            particule care colmateaza.

Particulele care invadeaza sunt acelea care sunt în general mai mici de o sesime din dimensiunea orificiilor medii de pori ai unei formatiuni permeabile. Particulele cu aceste dimensiuni vor curge de obicei liber printr-o formatiune, fara ca ele sa fie retinute, dar ele se pot depune din fluid în sonda pe masura ce viteza ascensionala a acestuia scade, dar pot fi si scoase din sonda la punerea în productie sau pe parcursul exploatarii.

Particulele care formeaza podiri sunt în gama de dimensiuni între o sesime si o jumatate din dimensiunea medie a orificiilor de pori. Aceste particule vor fi retinute în reteaua de pori foarte aproape de gaura de sonda si produc blocarea semnificativa, permanenta a formatiunii. întrucât ele sunt retinute în porii formatiunii, nu vor fi usor îndepartate de catre fluidele de zacamânt produse de sonda.

Particulele care colmateaza sunt mai mari decât ½ din dimensiuea medie a orificiilor de pori si vor fi oprite la sau foarte aproape de interfata formatiunii pentru a începe formarea unei turte de filtrare si umplerea tunelurilor de perforare. Cele mai mari dintre aceste particule vor fi în mod normal scoase din sonda atunci când sonda este repusa în productie, dar pot ramâne întepenite în tunelurile perforaturilor si sau depuse în sonda.

Pentru deblocarea tunelului perforaturilor de eventualele depuneri de material granular se recomanda utilizarea unor fluide de spalare limpezi fara solide în suspensie si a unor debite de antreanre a solidelor din sonda spre suprafata corespunzatoare, în functie si de diametrul garniturii tevilor de extractie (Tabelul 12).

Fluidul de transport nisip pentru realizarea împachetarilor trebuie sa fie bine filtrat pentru a se preveni invadarea formatiei cu solide nedorite. Filtrarea fluidelor de transport se realizeaza prin filtre special construite, respectiv prin filtre cu cartuse, cartusul fiind alcatuit din diverse materiale cum ar fi: bumbac, hârtie, polipropilena, poliester, fibra de sticla material diatomitic.

Filtrarea fluidului de transport se realizeaza pâna la 10 microni si chiar mai jos pâna la 2 microni. De modul de filtrare a fluidului de transport nisip depinde si gradul de blocare al formatiunii în timpul operarii cu particulele solide continute de acesta.

Pentru reusita operatiei de împachetare cu nisip de cuart a filtrelor mecanice în coloana de exploatare sau în gaura libera largita se recomanda :

- Toate solidele mai mari de o sesime din dimensiunea medie de pori a formatiunii productive continute în fluidul de transport sa fie eliminate din fluidul de operare, permis fiind doar un continut de maxim 10 ppm solide mai mari de o sesime din dimensiunea medie a porilor formatiunii productive.

- Monitorizarea permanenta a calitatii fluidului prin prelevarea de probe, atât din amonte cât si din aval de filtre si determinarea impuritatilor mecanice.

- Masurarea cantitatii si dimensiunilor particulelor continute de fluid prin utilizarea unui contor (coulter counter) la fiecare operatie.

Fluidele de transport nisip folosite la împachetarile cu nisip sunt de cele mai multe ori fluide apoase, cu continut variabil de saruri, respectiv cu 3-4 % KCl, cu 4-5% NH4Cl, cu 8-10% NaCl sau fluidele pe baza de polimeri cu viscozitate mai mare de 100 cP si capacitate portanta apreciabila pentru mentinerea în suspensie a unei anume cantitati de nisip.

Fluidele trebuie preparate în vase bine curatate si într-o anumita ordine specificata în retete recomandate de I.C.P.T. Fluidele bine preparate, aditivate si filtrate se vor folosi la transportul nisipului de injectie într-o anumita proportie sau ratie de injectie, fluid/nisip, care poate fi la valori variabile de 1-6 m3/tona de nisip injectat, ajungând uneori la 10 m3/tona .

Volumul total de fluid de transport nisip se stabilette tinându-se seama de ratia fluid/nisip (m3/tona) folosita pentru cantitatea totala de nisip ce trebuie injectata în formatiune la compactarea acesteia, de cantitatea de nisip folosita la împachetarea propriu-zisa a filtrului mecanic si a celui de control, de cantitatea de fluid necesara în timpul operarii pentru proba de receptivitate, pentru proba de circulatie la pacherele hidraulice, pentru spalarea inversa a surplusului de nisip din garnitura de manevra la finele operarii, cât si de rezerva de fluid pentru neprevazute lucrari ce pot apare în timpul operarii. Relalatia volumului total este:

VT =Vpr +V com + Vcir + V imp + Vsp + 0,1* [Vpr + V com +Vcir +V imp +Vsp] [10]

unde:

VT - volum total, m3;

Vpr - volum pentru proba de receptivitate, m3;

Vcom - volum pentru compactare formatiune, m3;

Vcir - volum pentru proba de circulatie la pacher, m3;

Vimp - volum pentru împachetare, m3;

Vsp - volum pentru spalarea surplusului de nisip din tubing, m3.

2. TEHNICI DE AMPLASARE A NISIPULUI DE INJECŢIE

 

Impachetarea cu nisip de cuart presupune amplasarea acestuia în spatele perforaturilor, în tunelul perforaturilor si în spatele filtrului mecanic din gaura de sonda tubata sau libera.

Este posibil sa urmam toate liniile directoare adecvate pentru filtrele mecanice si nisipurile de injectie, dar sa nu avem succes prin utilizarea unei tehnici inadecvate de amplasare a nisipului.

Daca nu reusim sa împachetam cu nisip întregul interval perforat, atunci lasam spatii libere în împachetare si astfel permitem nisipului din formatiune sa patrunda prin interiorul filtrului în spatiul inelar de deasupra pacherului si în garnitura de tubing.

Tehnica de amplasare a nisipului utilizata pentru orice tip de completare în sistemul gravel packing trebuie adaptata fiecarui tip de nisip din formatiune (nisip neconsolidat, partial consolidat, friabil) si conditiilor din sonda (sonda tubata sau netubata, interval mic perforat sau lung, zone multiple, sonda noua sau veche, presiune mica sau mare de zacamânt, etc.).

Cele doua sisteme de amplasare a nisipului care sunt utilizate în mod obisnuit sunt:

-         împachetarea conventionala cu nisip folosind fluide apoase ;

-         împachetarea cu densitate mare folosind fluide viscoase ( m>100 cP);

împachetarea conventionala cu nisip utilizeaza fluide apoase cu viscozitate scazuta, în mod obisnuit apa de zacamânt sau apa tratata cu aditivi pentru protejarea materialelor argiloase sau cu saruri de calitate ( KCl, NH4Cl, etc.).

împachetarea cu densitate mare (denumita uneori împachetare vâscoasa) utilizeaza un fluid vâscos, de obicei apa sarata /apa dulce, gelificata sau solutiile de polimeri.

3. LUCRĂRI PREGĂTITOARE PENTRU ÎMPACHETARE CU NISIP

 

înainte ca nisipul sa fie pompat în sonda, indiferent de tehnica sau sistemul de amplasare a acestuia, sonda trebuie sa fie pregatira în mod adecvat.

Împachetarea cu nisip într-o sonda tubata, necesita curatarea coloanei de exploatare stabilirea unei oglinzi ferme (talpa sigura), curatarea conductelor de la suprafata, a habelor de depozitare, a pompelor agregatelor si a habelor acestora, pregatirea fluidelor de transport, de operare, a acizilor si aditivilor precum si pregatirea echipamentelor de fund si de suprafata cu verificarea dimensionala si functionala a acestora.

Singura diferenta dintre pregatirea sondei tubate si pregatirea sondei netubate va fi aceea ca sonda netubata este de obicei largita pentru marirea diametrului gaurii de sonda si/sau rezolvarea blocarii cu noroi a formatiunii. în formatiunile foarte slabe, acest lucru poate fi dificil si necesita utilizarea apei sarate gelificate precum si a aditivilor pentru prevenirea sau limitarea pierderilor de circulatie, pentru a mentine stabilitatea gaurii de sonda.

Dintre multitudinea de lucrari necesare pregatirii sondei si celorlalte componente pentru operare efectiva se redau mai jos cele mai importante de executat la sonda obiectiv si anume:

- Curatirea coloanei de exploatare de obicei cu rotovertul în acelasi timp cu circularea apei sarate sau a apei cu un surfactant pentru spalarea resturilor desprinse de pe peretele coloanei.

- Stabilirea talpii ferme (fixa) prin introducerea unui pacher colector, a unui dop de sprijin sau de obicei prin înnisipare si cimentare la 2-3 m sub baza intervalului care va fi împachetat. Talpa trebuie sa fie astfel pozitionata încât sa permita introducerea filtrului de control si a niplului (când acestea se fixeaza sub baza intervalului ce va fi împachetat) si înca 1-1,5 m din partea de jos a filtrului principal.

- Controlul starii tehnice a coloanei si a perforaturilor cu freze de diverite tipuri si dimensiuni precum si sablonarea coloanei de exxploatare.

- Verificarea înscrierii simulatorului pentru pacher pâna la 5-10 m deasupra capului intervalului care va fi împachetat.

- Conductele de la suprafata, habele de depozitare, agregatele cu habe si pompe trebuie sa fie curatate, cu abur sau cu detergent si apa pentru a se elimina toate impuritatile care pot sa contamineze fluidele implicate în procesul de împachetare cu nisip si sa se depuna apoi în perforaturi în timpul operarii sau în porii formatiunii productive.

- Fluidele trebuie sa fie pregatite cu aditivi de calitate si filtrate conform specificatiilor recomandate de proiectantul operatiei de împachetare. Apa dulce sau sarata trebuie pregatita cu aditivi si saruri de calitate care sa nu adauge fluidelor respective, componente insolubile sau incompatibile cu cele din zacamânt sau cu roca colectoare.

- Acizii, solutiile acide, unii solventii daca este cazul, trebuie pregatiti pentru utilizarea lor în rezolvarea problemelor de deblocare a formatiunii sau privind asa zisele pile utilizate pentru controlul pierderii de circulatie în timpul operarii pentru controlul nisipului.

- Echipamentele de suprafata, pacherele si filtrele mecanice trebuie controlate pentru a avea dimensiunile corespunzatoare, pentru starea de curatenie, verificate functional atât cât este necesar pentru conditiile de operare si pentru a ne asigura ca totul se potriveste perfect si corespunde specificatiilor proiectantului necesare operarii pentru controlul nisipului.

Toate lungimile materialelor tubulare, diametrele exterioare si interioare trebuie sa fie masurate si înregistrate, iar vopseaua, mizeria sau unsoarea îndepartate acolo unde trebuie.

Deschiderile filtrelor trebuie sa fie reverificate cu un instrument de masura a distantei dintre spire pentru a vedea ca nici una dintre deschideri nu va permite nisipului de injectie sa curga prin filtru si ca filtrul mecanic nu este astupat partial cu mizerie sau alte materiale.

Pregatirea gaurii de sonda pentru împachetarea cu nisip dureaza în mod obisnuit câteva zile, în timp ce pomparea în fapt a nisipului în sonda poate dura o ora sau doua, dar timpul consumat cu pregatirea va fi adeseori mai valoros pentru obtinerea unor productivitati mari si o împachetare cu nisip reusita, decât orice alta parte a acestei operatii de împachetare.

Pentru controlul eficient al nisipului Sucursala I.C.P.T. Câmpina a conceput si realizat cu sprijinul S.N.P. Petrom S.A., BOSS Câmpina, BAT Târgoviste, Stimpex S.A. Bucuresti si a altor firme din tara o serie de echipamente de fund, respectiv pachere mecanice si hidraulice ( ex. Hova, Moca, Pirom, etc.), scule si dispozitive de extragere a acestora din sonda.

Tehnologiile elaborate de Sucursala I.C.P.T. Câmpina pentru controlul nisipului utilizând echipamentele noi si perfectionate au fost aplicate cu succes la sonde de titei si gaze din cadrul schelelor Poeni, Arad, ticleni, Boldesti, Berca, Suplacul de Barcau.

Efectul modificarii raportului

D 50 n inj / D 50 n

form

aupra curgerii fluidului prin

zona împachetata cu nisip de injectie

(Rezultatele experimentelor lui Saucier)

D 50 n inj/ D 50 n form Debitul de curgere

Caderea de presiune

BPD m3/zi psi bar

6.0 8.20 1.31 16 1.12

14 2.24 30 2.1

8.2 1.31 16 1.12

8.5 7.7 1.23 54 3.78

13 2.08 180 12.6

7.7 1.23 94 6.58

12.8 8.3 1.33 160 11.2

11.2 1.79 397 27.79

8.2 1.31 270 18.9

Concluzii:

D n inj/D n form = 0 - 5 K ef nu se modifica

D n inj/D n form = 5 - 6 K ef se modifica nesemnificativ

D n inj/D n form = 6 - 14 K ef se modifica accentuat

Tabelul 2

Permeabilitatea carotelor de nisip dintr-o sonda din California

Nr. crt. Adâncimea de prelevare a probei

Dimensiunea nisipului Permeabilitatea

- ft m U.S. Mesh mm mD

1 3030 923.5 18 - 34 1,0 - 0,52 587

2 3033 924.5 21 - 38 0,85 - 0,45 340

3 3036 925.4 16 - 29 1,18 - 0,65 799

4 3042 927.2 13 - 24 1,73 - 0,72 1278

5 3045 928.1 18 - 33 1,0 - 0,56 392

6 3047 928.7 18 - 33 1,0 - 0,56 416

7 3050 929.6 16 - 30 1,18 - 0,6 289

8 3053 930.6 18 - 32 1,0 - 0,58 670

9 3056 931.5 16 - 29 1,18 - 0,62 592

10 3059 932.4 34 - 62 0,52 - 0,248 29

11 3061 933.0 14 - 26 1,4 - 0,74 1423

12 3067 934.8 24 - 44 0,72 - 0,358 39

Tabelul 3

Permeabilitatea sorturilor de nisip de injectie

Nr. Dimensiunea Valoarea medie

Valoarea medie Deviatia standard Nr.

crt. nisipului a porozitatii masurate

a permeabilitatii masurate

a masuratorilor de permeabilitate

testari

- U.S. Mesh

mm % D D -

1 40 - 60 0.425 / 0.250 39.8 69.00 13.6 7

2 20 - 40 0.850 / 0.425 40.9 170.85 39.9 12

3 10 - 20 2.000 / 0.850 40.5 652.00 45.9 3

4 8 - 12 2.360 / 1.680 41.5 1969.00 - 1

5 6 - 10 3.150 / 2.000 42.0 2703.00 - 1

Tabelul 4

Permeabilitatea amestecului nisip de formatie cu nisip de injectie

Nr. crt.

Dimensiunea Procentul Permeabilitatea Porozitatea

nisipului de injectie

de nisip de injectie

din amestec

Valoarea medie

Deviatia standard

Valoarea medie

Deviatia standard

Nr. teste efectuate

US Mesh

mm % D D % % -

1 Okla. t1

0 11.11 0.606 39.8 0.013 14

2 40 - 60 0.4 - 0.25

15 9.77 37.51 1

3 25 10.16 36.9 14 40 12.86 34.8 2

5 50 17.21 37.3 16 75 32.42 39.9 17 100 69 13.60 39.8 2.80 78 20 - 40 0.8 -

0.45 9.95 1.62 39.3 1.50 3

9 15 9.99 1.81 36.4 1.10 4

10 25 10.98 1.64 36.5 0.91 311 40 15.28 32.3 1

12 75 36.62 35.0 113 100 170.85 39.90 40.9 0.83 1214 10 - 20 2.0 -

0.85 11.07 38.7 2

15 10 11.34 37.5 116 15 12.69 3.00 37.5 0.84 817 25 16.34 6.60 36.5 1.94 5

Tabelul 4 (continuare)

Nr. crt.

Dimensiunea Procentul Permeabilitatea Porozitatea

nisipului de injectie

de nisip de injectie din

amestec

Valoarea medie

Deviatia standard

Valoarea medie

Deviatia standard

Nr. teste efectuate

US Mesh

mm % D D % % -

18 33 17.82 33.0 119 40 12.84 4.68 31.1 0.85 5

20 60 28.13 31.6 121 75 66.97 36.3 122 100 652 45.90 40.5 0.35 323 8 - 12 2.5 -

1.65 12.14 0.615 39.8 0.35 3

24 15 10.10 36.8 2

25 25 14.35 35.8 1

26 30 14.46 32.3 127 35 17.25 34.3 128 50 14.01 28.5 229 100 1969 41.5 130 6 - 10 3.15 -

2.05 11.30 0.975 39.7 0.635 3

31 10 11.71 0.415 39.7 1.80 332 15 11.40 0.918 37.9 0.346 3

33 25 12.90 1.430 36.4 0 3

34 100 2703 42.0 1

Tabelul 5

ROTUNJIMEA sI SFERICITATEA

NISIPULUI DE CUARt UTILIZABIL

PENTRU GRAVEL PACKING sI CONSOLIDARE CHIMICĂ

Conform API ( RP 58 / 1986 ) este admisa :

· valoarea de min. 0,6 - pentru coeficientul de rotunjime, R

         valoarea de min. 0,6 - pentru coeficientul de sfericitate, S

Analizele efectuate la microscop pe probe de nisip prelevate din fiecare sort conform STAS pot indica si alte valori pentru coeficientul de sfericitate si de rotunjime , valori în functie de care se poate caracteriza forma si aspectul granulelor ce intra în componenta probei, respectiv în componenta unui sort de nisip de injectie supus analizei pentru verificarea calitatii . Din diagrama Krumbein and Sloss, rezulta urmatoarea interpretare :

1.       ROTUNJIMEA ( dupa Krumbein si Sloss):

R - coeficient de rotunjime Tipul nisipului Aspectul granulei de nisip0.2 colturos ( unghiular ) granule cu muchii si colturi ascutite0,3 putin colturos (subunghiular) granule cu muchii si colturi usor rotunjite0,4 subrotunjit granule cu muchii si colturi rotunjite0,6 rotunjit granule cu muchii si colturi bine netezite0,85 bine rotunjit granule cu suprafete bine netezite

2.       SFERICITATEA ( dupa Krumbein si Sloss):

S - coeficientul de sfericitate Aspectul granulei de nisip0,45 - 0,51 granule foarte alungite0,53 - 0,61 granule alungite0,63 - 0,71 granule usor alungite0,73 - 0,81 granule usor sferice0,83 - 0,97 granule sferice

Nota:

1. Laboratorul Exploatarea Sondelor - Grupa analize nisip si rasini, din I.C.P.T. Câmpina dispune pentru determinarea sfericitatii si rotunjimii de un microscop simplu, cu magnitudinea de 15 X.

2. în normele API, respectiv RP 58/1986 se indica utilizarea microscopului în functie de marimea granulelor conform specificatiilor din tabelul de mai jos:

Analizele privind determinarea sfericitatii si rotunjimii se executa conform normelor API pe mostre de nisip prelevate din fiecare sort , cu ajutorul microscopului cu magnitudinea de :

15 X - pentru nisip sort 8/16 si 12/20 mesh;

30 X - pentru nisip sort 16/30 si 20/40 mesh;

40 X - pentru nisip sort 30/50 si 40/60 mesh.

Intocmit: Ing. Marinela Cristea Teleanu/1994

Tabelul 6

ANALIZA GRANULOMETRICĂ

A NISIPULUI PENTRU GRAVEL PACKING sI CONSOLIDARE CHIMICĂ

Analiza granulometrica a unui sort de nisip, pentru verificarea calitatii nisipului, trebuie sa se execute prin cernere pe un set de site granulometrice format din sase site , stabilite conform API - RP 58 / 1986 (pentru fiecare proba de nisip de cuart prelevata conform normelor STAS din sortul respectiv ), astfel :

Conform Standard USA , ASTM , E 11 - 87 :

sort 8/16 mesh

sort 12/20 mesh

sort 16/30 mesh

sort 20/40 mesh

sort 30/50 mesh sort 40/60 mesh

2,36 - 1,18 mm

1,7 - 0,85 mm 1,18 - 0,6 mm 0,85 - 0,425 mm 0,6 - 0,3 mm 0,425 - 0,250 mm

numar sita numar sita numar sita numar sita numar sita Numar sitamesh / mm mesh / mm mesh / mm mesh / mm mesh / mm Mesh / mm

6 / 3,35 8 / 2,36 12 / 1,7 16 / 1,18 20 / 0,85 30 / 0,6 8 / 2,36 12 / 1,7 16 / 1,18 20 / 0,85 30 / 0,6 40 / 0,42510 / 2,0 14 / 1,4 18 / 1,0 25 / 0,71 35 / 0,5 45 / 0,35512 / 1,7 16 / 1,18 20 / 0,85 30 / 0,6 40 / 0,425 50 / 0,314 / 1,4 18 / 1,0 25 / 0,71 35 / 0,5 45 / 0,355 60 / 0,25016 / 1,18 20 / 0,85 30 / 0,6 40 / 0,425 50 / 0,3 70 / 0,212Pan Pan Pan Pan Pan Pan

Conform normelor API si ISO, un sort de nisip de cuart utilizabil pentru gravel packing sau pentru consolidare chimica trebuie sa respecte la verificare , urmatoarele specificatii :

- max. 0,1 % - din totalul probei poate sa ramâna pe prima sita a setului de sase site granulometrice corespunzator sortului;

- min. 96 % - sa reprezinte fractia cuprinsa între limitele, superioara si inferioara , ale sortului analizat;

- max. 2 % - poate sa treaca prin ultima sita a setului de sase site granulometrice, corespunzator sortului.

NOTA:

Cernerea se va executa timp de 15 - 30 min. cu setul de site granulometrice montat pe aparatul vibrator având la partea superioara capac si la partea inferioara taler pentru colectarea particulelor mai mici decât limita inferioara a sortului respectiv. Refuzul fiecarei site se va cântari foarte atent si se va nota în tabelul din buletinul de analiza granulometrica, în grame si în procente.

Grupa Analize nisip si rasini dispune de site granulometrice Set German, Standard Din 4188 , fapt pentru care analiza granulometrica a nisipului de injectie se va efectua pentru verificare, prin cernere pe un set de site granulometrice format din cinci site stabilite astfel:

Conform Standard DIN 4188 :

sort 8/16 mesh

sort 12/20 mesh

sort 16/30 mesh

sort 20/40 mesh sort 30/50 mesh sort 40/60 mesh

2,36 - 1,18 mm 1,6 - 0,8 mm 1,25 - 0,63 mm 0,8 - 0,4 m 0,63 - 0,315 mm 0,4 - 0,2 mmnumar sita numar sita numar sita numar sita numar sita Numar sitamesh / mm mesh / mm mesh / mm mesh / mm mesh / mm Mesh / mm

8 / 2,00 12 / 1,60 18 / 1,00 20 / 0,80 30 / 0,63

10 / 2,00 12 / 1,60 16 / 1,25 20 / 0,80 30 / 0,63 40 / 0,4012 / 1,60 16 / 1,25 18 / 1,00 30 / 0,63 35 / 0,50 50 / 0,31516 / 1,25 18 / 1,00 20 / 0,80 35 / 0,50 40 / 0,40 60 / 0,2518 / 1,00 20 / 0,80 30 / 0,63 40 / 0,40 50 / 0,31 70 / 0,2Pan Pan Pan Pan Pan Pan

Tabelul nr. 7

STANDARDE API PENTRU NISIPUL DE CUARt

1. SORTURI DE NISIP UTILIZABILE îN GRAVEL PACKING

sI CONSOLIDARE CHIMICĂ

PARAMETRU SORTURI DE NISIP MENtIONATE îN RP 58/1986marime sort, mesh 8/16 12/20 16/30 20/40 30/50 40/60marime sort, mm 1,18-2,36 0,85-1,7 0,6-1,18 0,425-0,85 0,3-0,6 0,25-0,425fractia dintre lim, % min. 96 min. 96 min. 96 min. 96 min. 96 min. 96fractii > lim.sup., % max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2fractii < lim.inf., % max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2fractii ramase pe prima sita a setului de 6 site, %

max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1

sfericitate , min. 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6rotunjime, min. 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6solubilitate, % max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1rezistenta la sfarâmare, la 2000 psi, timp de 2 min., %

max. 8 max. 4 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2

parti levigabile, % max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1

2. SORTURI DE NISIP UTILIZABILE îN FISURARE HIDRAULICĂPARAMETRU SORTURI DE NISIP MENtIONATE îN RP 56/1986marime sort, mesh

6/12 8/16 12/20 16/30 20/40 30/50 40/70 70/140

marime sort, mm 1,7-3,35

1,18-2,36

0,85-1,7

0,6-1,18 0,425-0,85 0,3-0,6 0,212-0,425 0,106--0,212

fractia dintre lim, %

min. 90

min. 90 min. 90

min. 90 min. 90 min. 90 min. 90 min. 90

fractii > lim. sup., ramase pe prima sita a setului de 6 site, %

max. 0,1

max. 0,1 max. 0,1

max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1 max. 0,1

fractii < lim. inf., ramase sub ultima sita a setului de 6 site, %

max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1

sfericitate, min. 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6rotunjime, min. 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6solubilitate, % max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 2 max. 3 max. 3rezistenta la sfarâma-re, % (timp 2 min. )

20

la 2000 psi

18

la 2000 psi

16

la 3000 psi

14

la 3000 psi

14

la 4000 psi

10

la 4000 psi

8

la 5000 psi

6

la 5000 psi

parti levigabile, %

max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1 max. 1