Alternate Sealants to Restore Barrier Integrity

Der Ausfall der Zementintegrität gehört zu den Hauptproblemen im Bereich Öl und Gas (O&G) während des Lebenszyklus eines Bohrlochs sowie bei dessen Stilllegung (Plug & Abandon, P&A). Dies führt zu Produktionsausfällen, Sicherheitsrisiken, Umwelt- und Regulierungsproblemen. Der Primärzement kann aus verschiedenen Gründen keine zonale Isolation gewährleisten, wie beispielsweise durch Zementkontamination, Kontakt mit korrosiven Fluiden, Zuflüsse, in-situ Spannungsvariationen usw., die zu Leckagen, Rissen und sogar Mikrorissen oder Mikrokanälen im Zement und der Verrohrung führen können. Wenn solche Ausfälle während der Lebensdauer des Bohrlochs beobachtet werden oder auftreten, muss eine Reparaturmaßnahme durchgeführt werden, um die Barriere- und Bohrlochintegrität durch Abdichtung dieser Schäden mithilfe verschiedener Dichtungsmaterialien wiederherzustellen, die auch den Zement reparieren können.
Diese Masterarbeit konzentriert sich auf den Einsatz von Harz zur Sanierung, wobei Epoxidharz mit herkömmlichem und ultrafeinem Zement gemischt wird. Harze bieten im Vergleich zu Portlandzement mehrere Vorteile, wie z. B. höhere Druckfestigkeit, geringere Schrumpfung, bessere mechanische Eigenschaften, höhere Haftfestigkeit usw. Alle Schlammtests wurden gemäß den API-Standards durchgeführt, um das rheologische Verhalten, die Schrumpfung und die mechanischen Eigenschaften des neuen Dichtstoffs zu bewerten. Zusätzlich wurde die Injizierbarkeit mithilfe des hausinternen Sealant Injectivity Setup getestet, das auch in einem vorherigen Projekt verwendet wurde. Nach Abschluss der API- und Injizierbarkeitstests für eine der Zusammensetzungen wurden die Daten analysiert, bevor mit der nächsten Zusammensetzung fortgefahren wurde. Die Injizierbarkeitstests wurden durchgeführt, indem die Dichtstoffe durch drei verschiedene Rohrdurchmesser gepumpt wurden 1/4”, 1/8” und 1/16”, um die Pumpbarkeit der neuen Dichtstoffe und die Wirksamkeit von ultrafeinem Zement und festenfreien Materialien zu demonstrieren.
Die Ergebnisse der Experimente zeigten, dass Epoxidharz die Eigenschaften des Zements in Bezug auf Druckfestigkeit, Rheologie, Konsistenz, Haftfestigkeit und so weiter verbessert, ebenso wie die Injizierbarkeit des neuen Dichtstoffs. Sowohl der mit herkömmlichem als auch der mit ultrafeinem Zement gemischte Epoxidharz-Dichtstoff zeigte, dass der Dichtstoff erfolgreich durch den 1/4”-Abschnitt ohne Probleme floss. Die Tests für den 1/8”-Abschnitt begannen, den Einfluss der Partikel- und Korngröße des herkömmlichen Zements zu zeigen, wobei bei hohen Durchflussraten einige Druckspitzen beobachtet wurden, aber beide Fluide den Abschnitt durchquerten. Schließlich wurde bei den Injizierbarkeitstests für den 1/16”-Abschnitt bei beiden Dichtstoffen eine Verstopfung der Rohre bei höheren Durchflussraten festgestellt, wobei der ultrafeine Zement bei niedrigen Durchflussraten die besten Ergebnisse zeigte, im Gegensatz zum herkömmlichen Zement, bei dem einige hohe Druckspitzen beobachtet wurden, die Druckgrenze der Pumpe erreichten.