A Study of Ultrasonic Measurement Technique to Discriminate Fluids

Titel in Übersetzung: Eine Untersuchung der Ultraschallmesstechnik zur Unterscheidung von Flüssigkeiten

Patrick Lutz

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Zementieren ist eine etablierte Praxis in der Erdöl- und Gasindustrie. Der Hauptnutzen des Zements besteht darin, das Bohrloch vor der umgebenden Bohrlochumgebung zu schützen. Dies verhindert eine unerwünschte Kommunikation von Formationsfluiden mit dem Bohrloch oder anderen permeablen Horizonten. Während zementier arbeiten wird der vorhandene Bohrschlamm mit einen Spacer verdrängt, um das Rohr und die Bohrlochwand zu reinigen. Gefolgt wird dies mit Zement und einer Verdrängungsflüssigkeit, die normalerweise wieder ein Bohrschlamm ist. Die Vermischung zwischen diesen Flüssigkeiten (Spacer, Zement und Bohrschlamm) kann während der Verdrängungsphasen auftreten, welches die spezifizierten Zementeigenschaften beeinträchtigt und somit die Qualität einer Zementarbeit gefährdet. Aus diesem Grund ist ein besseres Verständnis des Vermischens während der Verdrängungsphasen erforderlich, um die Fluidkompatibilität zu verbessern und das Vermischen zu verhindern. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Ausarbeitung von Ultraschalldaten für häufig verwendete Materialien, zur Herstellung von Bohrschlämmen, Spacern und Zementen, in der Erdöl- und Gasindustrie. Es wird eine Grundstudie durchgeführt, um die Schwankungen der Schallgeschwindigkeit einzelner in Wasser verteilten Materialien zu messen. Die generierte Basisdatenbank dient als Referenzpunkt, um die Schallgeschwindigkeit in gemischten Flüssigkeiten vorherzusagen. Eine Machbarkeitsstudie wird durchgeführt, um die Praktikabilität von Ultraschallsensoren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit verschiedener Flüssigkeiten zu bestimmen. Das Ergebnis dieser Studie wirft neue Fragen auf, die in den statischen Einzeladditivversuchen beantwortet werden. Insgesamt dreizehn (13) häufig verwendete Bohr- und Zementierzusätze werden mit einem selbst gebauten Ultraschallaufbau analysiert. Dazu werden Flüssigkeiten unterschiedlicher Konzentration jedes Additivs gemischt und die durchschnittliche Schallgeschwindigkeit bestimmt. Die Ergebnisse dieser Studien geben einen intrinsischen Einblick in die Wirkung jedes Additivs auf die Schallgeschwindigkeit. Abschließend wird ein Proof-of-Concept-Experiment vorgestellt, um zu zeigen, wie das erworbene Wissen in der Praxis angewendet werden kann. Daher werden zwei (2) Schlämme unterschiedlicher Dichte gemischt und auf einem Benchtop-Aufbau verdrängt. Flüssigkeitsdiskriminierung, Dichtemessung, Berechnung des Vermischungsgrades und das erforderliche Volumen für die Vorhersage der vollständigen Verdrängung wurden erfolgreich angewandt und präsentiert. Die meisten Ziele dieser Arbeit wurden erfolgreich erreicht und werden im Detail dargestellt.
Titel in ÜbersetzungEine Untersuchung der Ultraschallmesstechnik zur Unterscheidung von Flüssigkeiten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ravi, Krishna, Betreuer (intern)
  • Prohaska-Marchried, Michael, Mitbetreuer (intern)
  • Krishna, Shwetank, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung31 März 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Ultraschallstudie
  • Flüssige Diskriminierung
  • Öl und Gas
  • Dämpfung
  • Rheologie
  • Bohrflüssigkeit
  • Viskosifizierer
  • PAC
  • Polyanionische Cellulose
  • Xanthangummi
  • Bentonit
  • Laponit
  • Carboxymethyl-Cellulose
  • CMC
  • Flowzan
  • Gewichtungsmittel
  • Beschwerungsmaterial
  • Baryt
  • Kalziumkarbonat
  • CaCO3
  • Kaliumcarbonat
  • K2CO3
  • Natriumcarbonat
  • Na2CO3
  • Zitronensäure
  • Natronlauge
  • Gips

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