İTÜ Petrol ve Doğal Gaz Müh. Böl. Dr. İ. Hakkı Gücüyener KarKim Sondaj Akışkanları İstanbul, 21 Nisan 2009 Sunum Planı Tanımı İşlevleri Akışkan Tipleri ve Seçim Kriterleri Gelişim Süreci ve Etmenler Gelişmiş Sıvı Sistemleri 2 1
Sondaj Akışkanı Nedir? Sondaj akışkanları sondaj sırasında sirkülasyonu sağlamak amacıyla kullanılan ve değişik katkı maddeleriyle desteklenmiş su, organik veya gaz esaslı akışkan sistemleridir. 3 Sirkülasyon Sistemi Yüzey Teçhizatı Pompa Standpipe Kelly Hose Swivel Kelly Sondaj Dizisi Pipe Collars BHA Motor/Türbinrbin Matkap Annülüs Flowline Elek 4 2
Sondaj Akışkanın İşlevleri Kuyuyu kesintilerden temizlemek Kesintileri askıda tutmak Matkabı temizlemek, soğutmak ve yağlamak Formasyon basıncını kontrol etmek Kuyu stabilitesini sağlamak Rezervuarın kirlenmesi önlemek Korozyonu önlemek Formasyon hakkında bilgi sağlamak 5 Yetersiz Kuyu Temizliği Ağırlık Alma Tork Matkap/Dizi Sarması Sıkışma SIKI MA!!! Kesinti Yatağı Sarma 6 3
Matkap Temizliği Floundering!!! Delme Hızı Eşik Değer WOB Delme işleminin etkin bir şekilde yapılabilmesi için dişlerinin kesintilerden temizlenmesi gerekir. 7 Basınç Kontrolü Dengeli Basınç P H P F P F P H P F Düşük Basınç P H <P F Yüksek Basınç Yüksek Basınç P H >P F 8 4
Kaçak Hidrostatik Basınç > Formasyon Basıncı 9 Blowout Hidrostatik Basınç < Formasyon Basıncı 10 5
Kuyu Stabilitesi Yıkılma Genişleme 11 Matkap/Dizi Sarması Genç, suya duyarlı şeyller 12 6
Rezervuar Tahribatı Sondaj akışkanıyla rezervuar matriksi ve akışkanları arasında oluşan kimyasal, fiziko-kimyasal kimyasal etkileşimler ve mekanik tıkanmalar geçirkenlik azalmasına neden olur. Bunun sonucunda kuyunun üretkenliginde azalma meydana gelir. Çamur Kek Kirlenmiş Zone Filitrat & İnce KM k s k s < k < k i Orijinal Formasyon k i 13 Korozyon Kontrolü Asit Gazlar: CO 2, H 2 S Atmosferik Korozyon: O 2 Stres Korozyonu: Cl - Korozyon kontrolü yapılmaması sondaj dizisinde, kuyu başı donanımında ve yüzey sirkülasyon sisteminde ciddi tahribata neden olur. 14 7
Formasyon Değerlendirme Kesintileri mekanik ve kimyasal bozunmaya uğramadan yüzeye getirmek Litolojik tanımlamaya yardımcı olmak Log alınmasına uygun ortam sağlamak 21.04.2009 Sondaj Akışkanları Teknolojisindeki Son Gelişmeler 15 Çevre Dostu Sondaj Çamuru Atıklar ekolojik dengeyi bozmamalı Çamur ve kesintiler Çevre Koruma Yasalarına uygun olarak atılmalı 21.04.2009 Sondaj Akışkanları Teknolojisindeki Son Gelişmeler 16 8
Sondaj Akışkanlarının Sınıflandırılması Su Esaslı Akışkanlar Organik Esaslı Akışkanlar Gaz Esaslı Akışkanlar 17 Su Esaslı Sondaj Sıvıları Reaktif Çamurlar Inhibitif Çamurlar Bentonit Çamuru Lignosülfonat Çamuru Düşük Katı Maddeli Non-Dispers Çamur Yüksek Performanslı Çamurlar Kalsiyum Çamurları Tuzlu Su Çamurları Potasyum/PHPA Çamuru Aliminyum Çamuru Glikol Çamuru Katyonik Polimer Çamuru MMH/MMO Çamuru Silikat Çamuru 3. Kuşak Çamurlar 1 2 3 18 9
Organik Esaslı Sondaj Sıvıları Organik Çamurlar S/O 0 ( 3%) Ham Petrol Mazot Madeni Yağ Düşük Toksiteseli MY Sentetik Organikler Ters Emülsiyonlar S/O=10-90 % Su/Ham Petrol Su/Mazot Su/Madeni Yağ Su/ Düşük Toksiteseli MY Su/Sentetik Organikler 19 Gaz Esaslı Sondaj Akışkanları Gaz 0.01-0.10.1 ppg Hava, Azot, Doğal Gaz Mist 0.1-0.30.3 ppg Köpük 0.3-0.540.54 ppg Hava Karışımlı Çamur 4.0-6.95 ppg 20 10
Uygun Çamur Seçimi ve Tasarımı Çevre ve Sağlık Malzeme ikmal Jeoloji Formasyon Basıncı Çatlatma Gradyenti Kuyu Tasarım Bilgileri Sıcaklık Formasyon Kirlenmesi 21 Sondaj Akışkanlarının Gelişim Süreci Temel Teknolojik Gelişme 1900 1910 1920 1930 1940 1950 Polimerlerin ve Petrol Esaslı Çamurun Gelişimi Çevre Güdümlü Gelişme 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 22 11
Gelişimi Kontrol Eden Etmenler Çevre Koruma Yasaları Gelişen Sondaj Teknikleri Kuyu Stabilitesi Üretim Endeksi Derin Su Sondajları Yüksek Sıcaklık/Yüksek Basınç 23 Su Esaslı İnhibitif Çamur Sistemleri İnhibisyon Mekanizmaları İyonik İnhibisyon Kaplama İnhibisyonu Mekanik İnhibisyon Ozmotik İnhibisyon 24 12
İyonik (Potasyum) İnhibisyon Simectite Na + K + K + 17.2 Å 9.7 Å D=2.66Å D=2.8 Å 25 Basınç İletiminin Kontrolü GERILMELI EYLER P H >P F P H =P F Basınç iletimi ve filtrasyon kuyu stabilitesini bozar. 26 13
Kaplama İnhibisyonu Basınç iletimi kontrolü Glikol, Aliminyum Silikat, Cilsonit Glikol, Aliminyum Silikat, PHPA, PAC Kaplama İnhibisyonu 27 Ozmotik İnhibisyon 28 14
Kalsiyum Çamurları Kireç Çamuru Düşük Kireçli Çamur Orta Kireçli Çamur Yüksek Kireçli Çamur Jips Çamuru Klasik Jips Çamuru Jips-Polimer Çamuru CaCl 2 /Polimer Çamuru 29 Kalsiyum Çamurları Uygulamalar: Özellikle Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgelerinde karşılaşılan evaporitlerin sorunsuz bir şekilde kazılmasını sağlamak ve karbonat kirlenmesini önlemek için yapılan Kireç/Polimer ve Jips sondaj sıvısı uygulaması. POLY G (KarKim) 30 15
Tuzlu Su Çamurları Doymuş Tuzlu Su Çamuru Deniz Suyu Çamuru POLY N (KarKim) 31 Tuzlu Su Çamurları Uygulamalar: 1975-19851985 yılları arasında Trakya ve İç Anadolu bölgesinde uygulanan Q-Mix çamuru. Marmara Denizinde, Silivri açıklarında keşfedilen doğalgaz sahasında yapılan sondajlarda başarıyla kullanılan Deniz Suyu çamuru (1986). İç Anadolu Bölgesi Tuz Gölü baseninde 2001 yılında uygulanan Süper Doymuş Tuzlu Su çamuru. 32 16
Potasyum/Polimer/PHPA Çamurları Suya duyarlı şişme özelliği olan kuyu stabilitesi sorunu yaratan aktif şeylerin ve şeyl/kumtaşı ardalanmalı formasyonların sondajında kullanılır. Potasyum inhibisyonu PHPA kaplama inhibisyonu POLY K (KarKim) 33 Potasyum/Polimer/PHPA Çamurları Potasyum Kaynakları: Potasyum Klorür (KCl) Potasyum Karbonat (K 2 CO 3 ) Potasyum Asetat (KC 2 H 3 O 2 ) Potasyum Formiyat (KCOOH) 34 17
Glikol Çamuru Suya duyarlı şişme özelliği olan kuyu stabilitesi sorunu yaratan aktif şeylerin ve mikro çatlaklı gerilmeli şeyllerin sondajında kullanılır. Potasyum inhibisyonu Polimer Kaplama İnhibisyonu Mekanik İnhibisyon POLY K+; STAB-DRILL (KarKim) 35 Glikol Çamuru T<TB T T B T>TB 36 18
Bulutlanma Sıcaklığı Glikol tipi (Polyalkalen, PO/EO) Glikol konsantrasyonu Tuz tipi (NaCl, KCl) Tuz konsantrasyonu 37 Yağlama Özelliği Sürtinme Sabiti Glikol % Hacimca 38 19
KCl/Polimer/Glikol Çamurları Uygulamalar: KCl/PHPA/Glikol çamurunun ülkemizdeki ilk uygulaması 1999 yılında TPAO-ARCOARCO ortak projesi kapsamında Batı Karadeniz de açılan Limanköy 1 ve 2 kuyularında kullanılmıştır. KCl/PHPA/Glikol çamurunun ilk olarak kullanıldığı kara sondajı 2003-20042004 yılında kazılan Üçbasamak 1 kuyusudur (Silvan, Diyarbakır). Bu uygulamardan sonra KCl/PHPA/Glikol çamuru Batı Karadenizde ve kara sondajlarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. 39 B. Karadeniz de Açılmış Kuyular Karaburun Limanköy Ayazlı, E.Ayazlı Akkaya, Akçakoca 40 20
B. Karadeniz Offset Kuyuları Karaburun Prospekti 21.04.2009 Sondaj Akışkanları Teknolojisindeki Son Gelişmeler 41 B. Karadeniz Offset Kuyuları Ayazlı, D.Ayazlı, Akkaya, Akçakoca Well Name Operator Rig W. Depth (m) MD (m) TVD (m) Spud Date Akkaya--1 Akkaya Toreador Jack--Up Jack PROMETEU 62.5 1275 V 2005 Ayazlı--3 Ayazlı Toreador Jack--Up Jack PROMETEU 71 1335 843 2005 Ayazlı--2 Ayazlı Toreador Jack--Up Jack PROMETEU 79 1213 1127.5 2005 Çayağzı--1 Çayağzı Toreador Jack--Up Jack PROMETEU 39 1200 V 2005 Ayazlı--2A Ayazlı Toreador/TPAO Jack--Up Jack PROMETEU 78.5 1171 539 2005 Ayazlı--3A Ayazlı Toreador Jack--Up Jack PROMETEU 78.5 1353 1120 2005 Akkaya--1A Akkaya Toreador/TPAO Jack--Up Jack SATURN 62 1350 V 2005 D.Ayazlı--1 D.Ayazlı Toreador Jack--Up Jack PROMETEU NA 1240 V 2006 Akkaya--2 Akkaya Toreador/TPAO Jack--Up Jack SATURN 62 2435 2150 21.04.2009 D.Ayazlı--2 D.Ayazlı Toreador/TPAO Sondaj JackJack -Up Akışkanları62 Teknolojisindeki PROMETEU Son Gelişmeler 1456 V 2006 42 2006 21
B. Karadeniz Offset Kuyuları Ayazlı, D.Ayazlı, Akkaya, Akçakoca Well Name Operator Rig W. Depth (m) MD (m) TVD (m) Spud Date Akkaya--3 Akkaya Toreador/TPAO Jack-Up JackSATURN 62 1822 1271 2006 Bayhanlı--1 Bayhanlı Toreador/TPAO Jack--Up Jack PROMETEU 68 1595.3 1242.9 2006 K.Akkaya--1 K.Akkaya Toreador/TPAO Jack--Up Jack PROMETEU 72 1582 V 2006 Akçakoca--3 Akçakoca Toreador/TPAO Jack--Up Jack PROMETEU 95 2200 V 2006 Akçakoca--4 Akçakoca Toreador/TPAO Semi-Sub. SemiS. Cross 95 1954 1504 2006 Gülüç--1 Gülüç Toreador/TPAO Semi-Sub SemiSub.. S. Cross 115 1706 V 2007 Alaplı--1 Alaplı TPAO Jack-Up JackPROMETEU 97 1450 1450 2007 Ağva--1 Ağva TPAO Jack--Up Jack PROMETEU 87 1301 V 2007 K. CideCide-1 TPAO Semi-Sub. SemiS. Cross 573 3100 2787 2007 2200 V 21.04.2009 İnebolu--1 İnebolu Sondaj SemiSemi -Sub Sub.. Akışkanları 93 Teknolojisindeki S. Cross Son Gelişmeler TPAO 43 2007 KCl/Polimer/Glikol Çamurları Uygulamalar:: Uygulamalar 2000 yılında Trakya bölgesinde KCl/Polimer çamuru killi kumtaşı içeren Danişmen ve Osmancık formasyonları hedefli kuyuların sondajında kullanılmaya başlanmıştır başlanmıştır.. 21.04.2009 KCl/Polimer çamuru günümüzde Trakya bölgesinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır kullanılmaktadır.. Sondaj Akışkanları Teknolojisindeki Son Gelişmeler 44 22
KCl Polimer-Lignosülfonat Çamurlarının Kıyaslanması 100 KCl/Polimer Çamuru KCl/Polimer Çamuru Kesinti Kurtarımı (%) 80 60 40 20 99.2% Lignosülfonat Çamuru 50.5% 97.2% Lignosülfonat Çamuru 44.3% 0 OSMANCIK FORMASYONU 1 (KUMTAŞI) DANĐŞMEN FORMASYONU 2 (ŞEYL) 45 KCl Polimer-Lignosülfonat Çamurlarının Kıyaslanması 0,2 işme Miktarı (mm) 0,15 0,1 0,05 Lignosülfonat Çamuru KCl/Polimer Çamuru 0 0 2000 4000 6000 8000 Zaman (saniye) 46 23
KCl Polimer-Lignosülfonat Çamurlarının Kıyaslanması Lignosülfonat Çamuru KCl/Polimer Çamuru Karaçalı 6 Vakıflar O1 47 Alüminyum/Silikat Çamuru Suya duyarlı şişme özelliği olan kuyu stabilitesi sorunu yaratan aktif şeylerin ve mikro çatlaklı gerilmeli şeyllerin sondajında kullanılır. Potasyum inhibisyonu Polimer Kaplama İnhibisyonu Mekanik İnhibisyon 48 24
Silikat Çamuru Sodyum Silikat + KCl Potasyum Silikat Na/K-Silikat + Glikol 49 MMH Çamuru İnorganik polimagnezyum alüminyum hidroksit Katyonik sistem Yatay ve geniş açılı kuyular Yüksek taşıma kapasitesi Bentonit MMH MMH/MMO Kristali 1 mikron Bentonit/MMH 50 25
3. Kuşak Yük. Performanslı Çamurlar Membran etkisi Osmatik Inhibisyon Basınç iletim kontrolü Kaplama inhibisyonu Hidrasyon inhibisyonu 51 3. Kuşak Yük. Performanslı Çamurlar Uygulamalar: TPAO-BP Doğu Karadeniz projesinde 2006 yılında Hopa-1 kuyusunda uygulanan 3. Kuşak Yüksek Performanslı Su Esaslı Çamur PERFORMAX. 52 26
Sentetik Organik Esaslı Ters Emülsiyon Sistemleri 53 Sentetik Ters Emülsiyonlar I. Kuşak Sentetikler Ester Poli α-olefin (PAO) Eter Asetal II. Kuşak Sentetikler Lineer Alkalibenzen (LAB) Lineer α-olefin (LAO) İnternal Olefin (IO) Lineer Parafin (LP) 54 27
Sentetik Organiklerin Viskozite Profilleri 25 Ester Görünür Viskozite, cp 20 15 10 5 0 IO LAO Ester 25/75 Ester/IO PAO 50/50 Ester/IO 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Sıcaklık F LAO 55 Petrol Esaslı Çamurlar Uygulamalar: Petrol esaslı çamurlar sondaj güçlüğü yaşanan bir çok kuyuda uygulanmıştır. En son uygulaması Kuzey Marmara Doğalgaz Depolama projesi kapsamında 2003-20042004 yıllarında kazılan uzaktan erişimli sondajlarda yapılmıştır. 56 28
Rezervuar Sondaj Sıvıları Yüksek LSRV Sıvılar Katı Maddesiz Sıvılar Hava Karışımlı Sıvılar - Aphronlar 57 Yüksek LSRV Sıvılar (PRO-FLO, PER-FLO, PAY-DRILL) CaCO 3 Polimer Filtrat Yüksek taşıma kapasitesi Boyutlandırılmış köprü malzemesi Sığ filtrat girişim derinliği 58 29
Yüksek LSRV Sıvılar Köprü Malzemesi Seçimi Yalnış seçilmiş CaCO 3 Düşük geçirgenlik geri kazanımı Yüksek kek kaldırma basıncı Doğru seçilmiş CaCO 3 Yüksek geçirgenlik geri kazanımı Düşük kek kaldırma basıncı 59 Yüksek LSRV Sıvılar Dik Kuyu: LSRV >40,000 cp @ 0.067 s -1 Yatay Kuyu: LSRV >60,000 cp @ 0.067 s -1 Yatay Kuyu Katı Maddesiz: LSRV >80,000 cp @ 0.067 s -1 60 30
Yüksek LSRV Sıvılar Uygulamalar: 2005 yılında TPAO Batı Raman yatay kuyu sondajlarında başarıyla uygulanan FLO-PRO rezervuar sondaj sıvısı. 2007 yılında PEMİ elmo sahası yatay sondaj projesinde başarıyla uygulanan PAY-DRILL rezervuar sondaj sıvısı. 61 Katı Maddesiz Sıvılar 15.4 ppg CaBr 2 20.7 ppg ZnBr 2 19.7 ppg Cs-Formiyat 19.2 ppg CaBr 2 /ZnBr 2 15.1 ppg CaCl 2 /CaBr 2 13.3 ppg K-Formiyat 12.7 ppg NaBr 11.8 ppg CaCl 2 11.5 ppg KBr 11.1 ppg Na-Formiyat 10.0 ppg NaCl 9.7 ppg KCl KCl 62 31
Katı Maddesiz Sıvılar Su/Barit 19.7 ppg Sezyum Formiyat 19.7 ppg 63 Katı Maddesiz Sıvılar Uygulamalar: NaCl, KCl ve CaCl 2 Çözeltileri Trakya Bölgesinde katı maddesiz tamamlama sıvısı olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. CaBr 2 Çözeltisi Trakya Bölgesinde 1983 yılında Kaynarca-1 kuyusunda ve 1994 yılında Alacaoğlu-1A kuyusunda tamamlama sıvısı olarak kullanılmıştır. 64 32
Aphronic ler Aphron Enerjilenme Prosesesi Basınçlama Öncesi Yüzey basıncı: 14.7 psi Çap: 96 µ Basınçlama Sonrası Hid. basıncç: 3175 psi Çap: 66 µ Basıncı düşmüş veya düşük basınçlı rezervuarların sondajında akışkanın rezervuara kaçmasına veya filtre olmasına izin vermeyerek rezervuar tahribatını önler. Aphronlar yüksek geri dönüşümlü sıkıştırılabilme özellikleriyle basınç altında mikro habbecikler oluştururlar. Mikro habbecikler katı madde gibi davranarak katı maddesiz dolgu oluşturular. 65 Köpük Hava Anyonik yüzey aktif madde Hava Ayırıcı kuvvet Su 66 33
Aphron Yüzey aktif tabakanın iç yüzeyi Yüzey aktif tabakanın iç yüzeyi Yüzey aktif madde Hava Viskoz su tabakası Elektriksel çift tabaka 67 Aphron lar Mikro ortam Düşük basınçlı zon Aphronlar Petrol 68 34
Başarılı Sondaj Akışkanı Uygulaması Doğru Sıvı Seçimi Doğru Tasarım ve Planlama Doğru Uygulama Yetkin İnsan Gücü Yeterli Teknik Altyapı Teşekkürler 70 35