Porausmuta

Porausprosessi ja porauksessa käytetyt kemikaalit​

1.Introduction

Poraus on monimutkainen ja ratkaiseva toiminta öljy- ja kaasuteollisuudessa sekä muilla aloilla, kuten geotermisen energian talteenotossa ja vesikaivojen rakentamisessa. Prosessi sisältää syvän reiän luomisen maankuoreen arvokkaiden luonnonvarojen saamiseksi. Erikoislaitteiden ohella useilla kemikaaleilla on keskeinen rooli porauksen tehokkuuden, turvallisuuden ja onnistumisen varmistamisessa. Tässä artikkelissa kuvataan yksityiskohtaiset porausprosessit ja kussakin vaiheessa käytetyt keskeiset kemikaalit

Porausprosessi

2. Poraa edeltävä valmistelu

• Paikan valinta ja kysely: Ensimmäinen askel on löytää sopiva porauspaikka. Geologit tekevät laajoja tutkimuksia käyttämällä tekniikoita, kuten seismiset kuvantamista, painovoima- ja magneettitutkimuksia sekä kaivon logaritmia läheisistä olemassa olevista kaivoista. Tämä auttaa määrittämään öljyn, kaasun tai muiden resurssien mahdollisen sijainnin. Kun paikka on valittu, alue puhdistetaan esteistä ja kulkutiet rakennetaan helpottamaan laitteiden ja materiaalien kuljetusta.​
• Hyvin suunnittelu: Insinöörit suunnittelevat kaivon geologisten tietojen ja poraustoiminnan tavoitteiden perusteella. Suunnitteluun kuuluu kaivon syvyyden, halkaisijan ja liikeradan (pysty, poikkeava tai vaaka) määrittäminen. Huomioon otetaan myös sellaiset tekijät kuin läpiporattavien muodostumien tyyppi, odotettavissa olevat paine- ja lämpötilaolosuhteet sekä kotelon ja sementoinnin tarve porausreiän tukemiseksi.

 

2.2 Pintareikien poraus

 

• Laitteen asentaminen: Paikalle pystytetään porauslaite. Laite koostuu erilaisista osista, mukaan lukien nosturi porakoneen nostamiseen ja laskemiseen, voimanlähde porauslaitteiston käyttämiseen ja mutajärjestelmä porausnesteen kierrättämiseen. Poranauha, joka on sarja yhdistettyjä putkia, kootaan ja lasketaan porausreikään.​
•  Alkuporaus: Porausprosessi alkaa käyttämällä halkaisijaltaan suuria terää pintareiän poraamiseen. Tämä reikä on tyypillisesti matalampi ja sitä käytetään pintakotelon asentamiseen. Pintakotelo tukee kaivoa rakenteellisesti, estää pintaveden pääsyn kaivoon ja toimii oppaana myöhemmissä porauksissa. Tässä vaiheessa porausnestettä, joka tunnetaan myös nimellä mutaa, kierrätetään jatkuvasti poralangan läpi ja ulos terästä. Muta jäähdyttää ja voitelee terää, kuljettaa pistokkaat (kivipalat) pintaan ja auttaa säilyttämään kaivon vakauden.​

2.3 Väli- ja tuotantoreikien poraus

• Terien ja kotelon vaihto: Kun kaivoa porataan syvemmälle, halkaisijaltaan pienempiä terää käytetään poraamaan eri muodostelmien läpi. Välivaippa asennetaan sopivin väliajoin porausreiän vahvistamiseksi ja eri muodostelmien eristämiseksi. Tämä auttaa hallitsemaan paineita ja estämään kaivon sortumisen. Kairausprosessi jatkuu, ja mutajärjestelmä mukautuu jatkuvasti porattavien muodostumien muuttuviin olosuhteisiin.
• Suuntaporaus (jos mahdollista): Joissakin tapauksissa, erityisesti offshore-porauksessa tai tietyille säiliöalueille kohdistettaessa, käytetään suuntaporaustekniikoita. Tämä edellyttää erityisten poraustyökalujen käyttöä poranterän suunnan ohjaamiseen, jolloin kaivo pääsee haluttuun paikkaan pinnan alla. Porausnesteellä on ratkaiseva rooli suuntaporauksessa, sillä se tarjoaa tarvittavan voitelun poranauhan taipumiseen ja suunnan vaihtamiseen.​

2.4 Täydentäminen ja testaus

• sementillä: Kun kaivo on saavuttanut halutun syvyyden, sementointi suoritetaan. Sementtiä pumpataan alas renkaasta (poran ja porausreiän tai eri koteloiden välinen tila) porausreiän tiivistämiseksi ja kotelon kiinnittämiseksi ympäröivään kallioon. Tämä antaa lisätukea porausreikään, estää nesteen kulkeutumisen eri muodostumien välillä ja auttaa eristämään tuotantovyöhykettä.
• Kaivo loppuun: Sementoinnin jälkeen kaivo on valmis. Tämä voi sisältää tuotantoputkien, kaivonpäälaitteiden ja muiden öljyn, kaasun tai muiden resurssien talteenottoon tarvittavien komponenttien asentamisen. Sitten kaivo testataan sen tuottavuuden määrittämiseksi ja sen varmistamiseksi, että se täyttää vaaditut turvallisuus- ja laatustandardit.​

3. Porauksessa käytetyt kemikaalit

​

3.1 Porausnesteen lisäaineet

• Viskosoimisaineet: Viskositeettiaineita lisätään porausnesteeseen sen viskositeetin lisäämiseksi. Tämä auttaa ripustamaan pistokkaita ja estämään niitä asettumasta takaisin kaivoon. Yleisiä viskositeettiaineita ovat bentoniittisavi, ksantaanikumi ja karboksimetyyliselluloosa (CMC). Bentoniittisavi, eräänlainen turpoava savi, imee vettä ja muodostaa geelimäisen rakenteen, joka lisää porausnesteen viskositeettia. Ksantaanikumi, bakteerien tuottama polysakkaridi, ylläpitää erittäin tehokkaasti viskositeettia jopa korkeissa lämpötiloissa ja suuressa leikkausvoimassa.​
• Painotusaineet: Painoaineita käytetään lisäämään porausnesteen tiheyttä. Tämä on tärkeää porausreiän paineen säätelemiseksi ja muodostumisnesteiden (kuten öljyn, kaasun tai veden) virtaamisen estämiseksi porausreikään. Bariitti (bariumsulfaatti) on yleisimmin käytetty painoaine. Sillä on korkea ominaispaino ja se voidaan helposti lisätä porausnesteeseen sen tiheyden säätämiseksi tarpeen mukaan. Muita painotusaineita ovat hematiitti ja ilmeniitti
• Suodattimen vähennyslaitteet: Suodattimen vähentäjiä lisätään porausnesteeseen minimoidakseen muodostumaan suodattuvan nesteen määrän. Tämä auttaa säilyttämään kaivon vakauden ja estämään muodostuman vaurioitumista. Polymeerejä, kuten polyanionista selluloosaa (PAC) ja synteettisiä polymeerejä, käytetään yleisesti suodoksen vähentäjinä. Ne muodostavat ohuen, läpäisemättömän suodatuskakun porausreiän seinämään, mikä vähentää nestehävikkiä
• voiteluaineet: Porausnesteeseen lisätään voiteluaineita kitkan vähentämiseksi porauslangan ja porausreiän seinämän välillä. Tämä auttaa estämään poranauhan kulumista, vähentämään porauslangan pyörittämiseen vaadittavaa vääntömomenttia ja helpottamaan porauslangan liikettä porausreiässä. Mineraaliöljyjä, synteettisiä estereitä ja pinta-aktiivisia aineita käytetään porausnesteiden voiteluaineina.

3.2 Sementin lisäaineet

• kiihdyttimiä: Sementtilietteeseen lisätään kiihdyttimiä sementin kovettumisajan nopeuttamiseksi. Tämä on tärkeää joissakin tilanteissa, kuten silloin, kun tarvitaan nopeaa sementointia kaivon reiän romahtamisen estämiseksi tai porauksen nopean jatkamisen vuoksi. Kalsiumkloridi on yleinen kiihdytin, jota käytetään sementoinnissa. Se reagoi sementin komponenttien kanssa edistäen hydraatiotuotteiden muodostumista ja nopeuttaen kovettumisprosessia.​
• Hidastimet: Hidasteita käytetään hidastamaan sementin kovettumisaikaa. Tämä on hyödyllistä, kun sementointi on monimutkaista ja vaatii enemmän aikaa sementtilietteen pumppaamiseen porausreikään. Lignosulfonaatteja ja tiettyjä orgaanisia happoja käytetään yleisesti hidastavina aineina. Ne ovat vuorovaikutuksessa sementtihiukkasten kanssa, viivästyttäen hydraatioreaktioita ja pidentäen kovettumisaikaa
• dispergointiaineet: Dispergointiaineita lisätään sementtilietteeseen sen juoksevuuden parantamiseksi. Ne auttavat vähentämään sementtilietteen viskositeettia, jolloin se voidaan pumpata helpommin porausreiän läpi. Polykarboksylaattipohjaisia ​​polymeerejä käytetään laajalti dispergointiaineina sementoinnissa. Ne imeytyvät sementtihiukkasten pintaan estäen hiukkasten agglomeroitumista ja parantaen lietteen juoksevuutta.

3.3 Muut kemikaalit

• Korroosionestoaineet: Korroosionestoaineita käytetään estämään porakoneen, kotelon ja muiden porausreiän metalliosien korroosiota. Veden, hapen ja happamien kaasujen (kuten hiilidioksidin ja rikkivedyn) läsnäolo porausreiässä voi aiheuttaa korroosiota. Orgaanisia yhdisteitä, kuten imidatsoliineja ja amiineja, käytetään yleisesti korroosionestoaineina. Ne muodostavat metallipinnalle suojakalvon, joka estää syövyttäviä aineita joutumasta kosketuksiin metallin kanssa
• bakterisidit: Bakterisidejä lisätään porausnesteeseen ja sementtilietteeseen bakteerien kasvun hillitsemiseksi. Jotkut bakteerit voivat aiheuttaa metalliosien korroosiota ja vaikuttaa myös porausnesteen ja sementin ominaisuuksiin. Bakteerimyrkkyinä käytetään klooripohjaisia ​​yhdisteitä ja kvaternaarisia ammoniumyhdisteitä. Ne tappavat tai estävät bakteerien kasvua ja varmistavat porauksen eheyden

4. Johtopäätös

Porausprosessi on monivaiheinen toimenpide, joka vaatii huolellista suunnittelua ja toteutusta. Kemikaalit ovat tärkeässä roolissa porausprosessin jokaisessa vaiheessa, alustaporauksesta kaivon valmistumiseen. Porausnesteen lisäaineet auttavat ylläpitämään porausnesteen suorituskykyä, sementin lisäaineet varmistavat sementin oikean kovettumisen ja kiinnittymisen, ja muut kemikaalit, kuten korroosionestoaineet ja bakterisidit, suojaavat porauksessa käytettyjä laitteita ja materiaaleja. Näiden kemikaalien oikea valinta ja käyttö ovat välttämättömiä porausprojektien turvalliselle, tehokkaalle ja onnistuneelle toteuttamiselle.