Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

TYTUŁ: Ciecze robocze – ich właściwości technologiczne i rola w procesie rekonstrukcji odwiertów / Workover fluids – their technological properties and role in the process of boreholes reconstruction

 

Autor: Małgorzata Uliasz

 

 

Recenzenci:

dr inż. Alfons Dudek
prof. dr hab. inż. Stanisław Stryczek, AGH

 

 

 

235 okladka-400

ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-43-0
DOI: 10.18668/PN2021.235

Objętość monografii: 160 stron

Streszczenie

Ciecz robocza (ang. workover fluid) jest jedną z rodzajów cieczy specjalnych, stosowaną po zakończeniu wiercenia otworu, tj. w okresie eksploatacji odwiertu, podczas prac rekonstrukcyjnych. Prace te, wykonywane na różnych etapach eksploatacji odwiertów, mają na celu podtrzymanie lub zwiększenie produkcji danego odwiertu oraz zachowanie jego należytego stanu technicznego. Mogą być one realizowane tylko po zatłoczeniu do odwiertu cieczy roboczej, która powinna wytwarzać przeciwciśnienie na złoże, nie dopuszczając do przypływu mediów złożowych do odwiertu, oraz umożliwiać zachowanie przewodności hydraulicznej skały zbiornikowej.
W celu spełnienia przez zatłoczoną do odwiertu ciecz roboczą tych podstawowych wymagań jej właściwości fizyczne oraz chemiczne muszą odpowiadać warunkom geologiczno-złożowym określonego poziomu skał zbiornikowych. W związku z tym skład cieczy roboczej należy ustalać na podstawie wielkości gradientu ciśnienia złożowego, składu mineralogicznego skał zbiornikowych i ich spoiwa oraz składu chemicznego wód złożowych. Są to zasadnicze kryteria doboru składu i oceny jakości cieczy roboczej, umożliwiające kontrolowanie przebiegu procesów fizykochemicznych zachodzących w strefie przyodwiertowej, takich jak: kolmatowanie przestrzeni porowej skał, hydratacja minerałów ilastych, zjawiska kapilarne i zmiany napięcia powierzchniowego na granicy rozdziału faz oraz interakcja cieczy z wodami złożowymi. Ograniczenie intensywności występowania tych procesów, które mają wpływ na wielkość uszkodzenia przepuszczalności skał zbiornikowych w horyzontach o normalnym lub obniżonym ciśnieniu złożowym, w dużym stopniu zależy od rodzaju zastosowanej cieczy roboczej, tj. solanki bez fazy stałej i solanki zawierającej fazę stałą lub cieczy o gęstości poniżej 1,0 kg/dm3. Odpowiednio dobrany skład i właściwości technologiczne cieczy roboczej do określonych warunków geologiczno-złożowych pozwala na zachowanie produktywności odwiertu w stopniu niewymagającym stosowania dodatkowych zabiegów, takich jak kwasowanie, szczelinowanie, reperforacje.
Celem monografii jest wskazanie roli cieczy roboczej w prowadzonych zabiegach rekonstrukcyjnych oraz znaczenia jej właściwości technologicznych w ograniczaniu uszkodzenia przepuszczalności skał zbiornikowych strefy przyodwiertowej. Zaprezentowana problematyka obejmuje:
• przyczyny i zagrożenia pogorszenia przepuszczalności skał zbiornikowych w wyniku stosowania nieodpowiednio dobranej cieczy roboczej;
• zadania cieczy roboczej i sposoby poprawy jej właściwości technologicznych ze względu na ochronę przewodności hydraulicznej skał zbiornikowych;
• rodzaje opracowanych cieczy roboczych, metodykę określania i ocenę ich właściwości
technologicznych oraz przydatności w warunkach złożowych.
W monografii zawarta została również krótka charakterystyka innych cieczy specjalnych stosowanych w pracach przygotowujących odwiert do eksploatacji. Są to ciecze: przemywające i czyszczące, nadpakerowe i służące do perforacji oraz bufory do operacji linowych i oczyszczania rur przed zatłoczeniem cieczy nadpakerowej.
Przedstawione zagadnienie stanowi syntezę szerokiego zakresu prac badawczo-rozwojowych zrealizowanych w INiG – PIB. Opracowane zostało na podstawie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych, wykonanych dla warunków geologiczno-złożowych występujących w horyzontach produktywnych przedgórza Karpat i Karpat oraz Niżu Polskiego.

Słowa kluczowe: rekonstrukcje odwiertów, warunki geologiczno-złożowe, zadania cieczy roboczych, właściwości cieczy roboczych, środki chemiczne, blokatory, przepuszczalność

 

Abstract

A workover fluid is a type of special liquids used at the end of borehole drilling, i.e. during well operation or during reconstruction works. Such works, carried out at various stages of borehole operation, are aimed at maintaining or increasing the production of a specific well and at maintaining its proper technical condition. They may be carried out only after injecting the workover fluid into the borehole, which should generate counterpressure on the reservoir,
preventing the inflow of reservoir media into the borehole, and should enable the maintaining of the hydraulic conductivity of the reservoir rock.
To ensure that the basic requirements are satisfied by the workover fluid injected into the borehole, its physical and chemical properties must correspond to the geological and reservoir conditions of the specified level of reservoir rocks. Due to this, the composition of the workover fluid should be determined based on the reservoir pressure gradient, mineralogical composition of reservoir rocks and of their binder, as well as the chemical composition of reservoir waters. These are the basic criteria for selection of the composition and evaluation of the quality of the workover fluid, which enable control of the physicochemical processes occurring within the borehole zone, such as clogging of the porous space of rocks, hydration of clay minerals, capillary effects and changes in the surface tension at the interface, as well as the interaction of fluid with reservoir waters. Limitation of the intensity of occurrence of such processes, which affect the degree of damage to the permeability of the reservoir rocks in horizons featuring normal or reduced reservoir pressure, largely depends on the type of workover fluid used, i.e. brine without a solid phase and brine containing a solid phase or a liquid with density below 1.0 kg/dm3. The composition and technological properties of the workover fluid, properly selected to the specific geological and reservoir conditions, allow one to maintain the productivity of the well to a degree that does not require application of additional treatment, such as acid-treatment, fracturing and reperforations.
The aim of the monograph is to show the role of a workover fluid in the conducted reconstruction treatments, as well as the importance of its technological properties in limiting damage to the permeability of reservoir rocks within the borehole zone. The presented issues comprise:
• causes and threats to the deterioration of reservoir rock permeability resulting from the application of an improperly selected workover fluid;
• tasks of the workover fluid and methods to improve its technological properties in terms of protecting the hydraulic conductivity of reservoir rocks;
• types of workover fluids developed, the methodology for determination and assessment of their technological properties, as well as usability under reservoir conditions.
The monograph also includes a short description of other special liquids used in the preparation of a well for exploitation. These are: washing and cleaning liquids, packer fluids and those used for perforation, as well as buffers for rope operations and pipe cleaning prior to packer fluid injection.
The presented issue is a synthesis of a wide range of research and development works carried out at the INiG - PIB. It has been prepared based on the obtained results of laboratory tests carried out for geological and reservoir conditions existing in the productive horizons of the Carpathian Foredeep, as well as of the Carpathians and the Polish Lowlands.


Keywords: borehole reconstruction, geological and reservoir conditions, workover fluid tasks, workover fluid properties, chemicals, blockers, permeability
  

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

TYTUŁ: Wpływ wolnych glukozydów steroli na parametry niskotemperaturowe paliw i biopaliw / The influence of free steryl glucosides on low-temperature parameters of fuels and biofuels

 

Autor: Zygmunt Burnus

 

 

Recenzenci:

Prof. dr hab. inż. Janusz Jakóbiec, Akademia Górniczo-Hutnicza
Prof. dr hab. inż. Dariusz Bogdał, Politechnika Krakowska

 

 

 

PN 236 okladka-400

ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-44-7
DOI: 10.18668/PN2021.236

Objętość monografii: 120 stron

Streszczenie

Wyczerpywanie się pierwotnych źródeł energii oraz wzrost emisji gazów cieplarnianych do atmosfery wymuszają podjęcie działań zmierzających do poszukiwania źródeł alternatywnych, w tym odnawialnych źródeł energii. W marcu 2011 roku Komisja Europejska wydała nową Białą Księgę – Plan utworzenia jednolitego europejskiego transportu – dążenie do osiągnięcia konkurencyjnego i zasobooszczędnego systemu transportu [Komisja Europejska, 2011]. Biała Księga przedstawia wizję konkurencyjnego i zrównoważonego systemu transportu, zapewniającego dalszy wzrost i mobilność przy jednoczesnym osiągnięciu celu obniżenia emisji gazów cieplarnianych o 60% w 2050 roku. Kierunki rozwoju paliw silnikowych są w głównej mierze determinowane przez zachodzące niekorzystne zmiany klimatyczne, które negatywnie wpływają na środowisko naturalne, jak również przez nieustanny rozwój konstrukcji silników w celu sprostania ciągle rosnącym wymaganiom ekologów i użytkowników. Współczesny świat zdał sobie sprawę, że stanął przed poważnym zagrożeniem ekologicznym wywołanym przez emisję CO2 pochodzącą w znacznym stopniu z transportu samochodowego. Szeroko rozumiana ochrona środowiska, a także klimatu wymaga w coraz większym stopniu wykorzystania coraz bardziej ekologicznych paliw silnikowych, co znalazło odzwierciedlenie w przepisach Unii Europejskiej i w konsekwencji w przepisach krajowych. Przewiduje się dalszy wzrost udziału biopaliw i biokomponentów w paliwach przeznaczonych na potrzeby transportu, przy czym będą to nie tylko paliwa pierwszej generacji pochodzące z transestryfikacji olejów roślinnych (VOE), jak obecnie powszechnie stosowane estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME), czy paliwa pochodzące z hydrorafinacji olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych (HVO), lecz paliwa ciekłe produkowane z biomasy i bioodpadów poprzez termochemiczną
konwersję. Jednym z istotnych parametrów jakościowych paliw przeznaczonych do zasilania silników o zapłonie samoczynnym (ZS) są właściwości niskotemperaturowe, a także obecność biokomponentów (FAME) w oleju napędowym będących źródłem tworzenia osadów w silniku, jak i w układzie paliwowym jednostki napędowej, powodujących wiele problemów eksploatacyjnych. FAME z oleju rzepakowego, szeroko stosowane w Unii Europejskiej jako biopaliwo do zasilania silników o zapłonie samoczynnym, nie były do niedawna podejrzewane o wpływ zawartych w nich śladowych substancji, takich jak wolne glukozydy steroli, na parametry użytkowe produktu finalnego. W 2011 roku polskie bazy paliwowe sygnalizowały problem dużej ilości mazistych osadów w zbiornikach z mieszaniną 5% (V/V) FAME w paliwie do zasilania silników o ZS. Wykryto wówczas w tych osadach duże ilości wolnych glukozydów steroli – przy zastosowaniu metodyki badawczej opracowanej przez autora niniejszej pracy.
W przedmiotowych mieszaninach paliw handlowych oraz materiałów wzorcowych wyznaczono zależności pomiędzy parametrami niskotemperaturowymi, jak temperatura mętnienia (CP), temperatura blokady zimnego filtru (CFPP) oraz czas filtracji na zimno (CSFT), a zawartością składników śladowych FAME z oleju rzepakowego: wolnych glukozydów steroli (FSG), jak również nasyconych monoacylogliceroli (SMG).

Słowa kluczowe: parametry niskotemperaturowe, biodiesel, olej napędowy, wolne glukozydy steroli

 

Abstract

The depletion of primary energy sources and the increase in greenhouse gas emissions to the atmosphere necessitate taking action to seek alternative sources, including renewable energy sources. In March 2011, the European Commission issued a new White Paper – "Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system" [White Paper; 2011]. The White Paper presents a vision of a competitive and sustainable transport system, ensuring its further growth and mobility while achieving the goal of reducing greenhouse gas emissions by 60% in 2050. The directions of development of motor fuels are mainly determined by the undesirable climate changes that negatively affect the environment, as well as by the constant development of engine designs in order to meet the increasing requirements of environmentalists and users. The modern world has realized that it is facing a serious environmental threat caused by CO2 emissions largely from car transport. Widely understood environmental protection, and also climate protection, requires the use of more eco-friendly engine fuels, which is reflected by European Union Directives and, consequently, in national legislation. A further increase in the share of biofuels and biocomponents in fuels intended for transport is expected, and these will not only be first generation fuels derived from vegetable oil transesterification (VOE) such as the currently commonly used fatty acid methyl esters (FAME) or fuels derived from the hydrotreatment of vegetable oils and animal fats (HVO), but also liquid fuels produced from biomass and bio-waste through thermochemical conversion. Low-temperature properties, and also the presence of biocomponents (FAME) in diesel fuel, which is the source of deposits in the engine and in its fuel system, causing many operational problems, are one of the important quality parameters of fuels intended for supplying diesel engines (ZS). FAME from rapeseed oil, widely used in the European Union as a biofuel for compression-ignition engines, has not, until recently, been suspected of affecting the performance parameters of the final product by the trace substances they contain, such as free sterol glucosides. In 2011, Polish fuel bases signaled the problem of a large amount of greasy deposits in tanks with a mixture of 5% (V/V) FAME in fuel for supplying diesel engines.
Large amounts of free sterol glucosides were detected in these sediments using the research methodology developed by the author of this work. In the subject mixtures of commercial fuels and reference materials, relationships between low-temperature parameters such as cloud point CP, cold CFPP filter block temperature, CSFT cold filtration time on the one hand, and the content of FAME trace components from rapeseed oil: free sterol glucosides (FSG) and saturated monoacylglycerols (SMG) on the other hand, were determined.

Keywords: low-temperature parameters, biodiesel, diesel fuel, free sterol glucosides
  

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

TYTUŁ: Stosowanie paliw etanolowych do silników o zapłonie iskrowym / The use of ethanol fuels to spark ignition engines

 

 

Autorzy: Zbigniew Stępień, Magdalena Żółty

 

 

Recenzenci:
Prof. Jan Czerwiński, Ph.D.
Prof. dr hab. inż. Dariusz Ozimina

 

 

 

224okl duza400
ISBN: 978-83-65649-31-7
ISSN: 2353-2718
DOI: 10.18668/PN2019.224

Streszczenie


Od wielu lat podejmowane są na całym świecie coraz bardziej intensywne działania zmierzające do ochrony środowiska naturalnego człowieka. Unia Europejska pełni wiodącą rolę w międzynarodowej walce ze zmianami klimatycznymi, w związku z tym dąży do zmniejszenia poziomu emisji gazów cieplarnianych, do którego zobowiązała się w protokole z Kioto. Dla krajów, które są jego sygnatariuszami, priorytetem jest ograniczenie zużycia energii pozyskanej z ropy naftowej i węgla kamiennego poprzez zastępowanie jej energią pochodzącą ze źródeł odnawialnych, które mogą przyczynić się do globalnej poprawy stanu powietrza.
W Unii Europejskiej drugim co do wielkości sektorem gospodarki, odpowiedzialnym za 20% emisji szkodliwych substancji, w tym gazów cieplarnianych do atmosfery, jest transport drogowy. Pozostaje on jednym z niewielu sektorów, z których emisja stale wzrasta, co niweczy postęp osiągnięty przez inne obszary gospodarki.
Wprowadzone w 2009 r. dyrektywy europejskie Renewable Energy Directive i Fuel Quality Directive umożliwiają zwiększenie zawartości etanolu w tradycyjnej benzynie silnikowej do 10% (V/V), a także sprzyjają budowie samochodów typu flex-fuel vehicle, przystosowanych do zasilania paliwem zawierającym do 85% (V/V) etanolu.
Paliwa do tłokowych silników spalinowych charakteryzują się właściwościami użytkowymi, które spełniają wysokie wymagania współczesnych silników spalinowych, realizujących skomplikowane strategie procesów spalania i wyposażonych między innymi w wielopunktowe, bardzo zaawansowane technicznie systemy wtrysku paliwa, innowacyjne systemy doładowania oraz katalityczne, wielofunkcyjne układy oczyszczania spalin.
Formuła chemiczna paliw ulega nieustannej ewolucji, głównie na skutek działań ekologów w zakresie ograniczania emisji substancji szkodliwych pochodzących ze spalania ropopochodnych paliw do powietrza atmosferycznego oraz nieustannego rozwoju silników. Działania te wymuszają na projektantach samochodów zmiany w konstrukcji układów zasilania, komór spalania, układów oczyszczania spalin, a na producentach paliw dostosowywanie ich formuły chemicznej w celu zminimalizowania emisji szkodliwych substancji powstających podczas spalania takiego paliwa. Dlatego też coraz większego znaczenia nabiera stosowanie biopaliw i biokomponentów jako dodatku do paliw konwencjonalnych.
W części teoretycznej niniejszej publikacji opisano zalety i wady stosowania etanolu jako komponentu benzyny silnikowej i paliw etanolowych. Na podstawie rozeznania dostępnej literatury branżowej przedstawiono wyniki badań wpływu etanolu na wielkość emisji szkodliwych składników do atmosfery. Skupiono się również na wyzwaniach, przed jakimi stanęli konstruktorzy silników spalinowych, aby przystosować je do eksploatacji na paliwach zawierających zwiększony udział etanolu w paliwie.
W części doświadczalnej zaprezentowano wyniki badań prowadzonych w ramach projektów badawczych i prac statutowych w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym. Wyniki te dotyczą:
•    określenia oddziaływania paliw etanolowych na parametry użytkowo-eksploatacyjne silników ZI;
•    oceny regulowanych i nieregulowanych emisji szkodliwych składników gazów wylotowych silników zasilanych paliwami etanolowymi;
•    badań wpływu paliw etanolowych na tworzenie szkodliwych osadów na elementach silników testowych;
•    wielokierunkowych badań oddziaływania paliw etanolowych na procesy degradacji smarowego oleju silnikowego.

Abstract

For many years, activities aimed at protecting man’s natural environment have been getting more and more intensive around the world. The European Union is playing a leading role in the international fight against climate change, therefore it is striving to achieve the reduction of greenhouse gas emissions to which it has committed itself in the Kyoto Protocol. For the countries that are its signatories, the priority is to reduce energy consumption obtained from crude oil and hard coal, by replacing it with energy from renewable sources that can contribute to the global improvement of the air condition.
In the European Union, the second largest sector of the economy, responsible for 20% of emissions of harmful substances, including greenhouse gases into the atmosphere, is road transport. It remains one of the few sectors whose emissions are constantly growing, thus negating the progress made by other sectors of the economy.
Introduced in 2009 the European directives: Renewable Energy Directive and Fuel Quality Directive, allow the increase of ethanol content in traditional gasoline to 10% (V/V), and also support the construction of Flex Fuel Vehicles adapted to fuel supply containing up to 85% (V/V) of ethanol.
The fuels for piston combustion engines are characterized by functional properties that meet the high requirements of modern internal combustion engines, implementing complicated combustion processes and equipped with, among others, multi-point, very technically advanced fuel injection systems, innovative supercharging systems and catalytic multifunctional exhaust gas cleaning systems.
The chemical composition of fuels is constantly evolving, mainly due to the action of environmentalists in the scope of limiting emissions of harmful substances from the combustion of fuels into the atmosphere and continuous development of engines. These activities force car designers to change the design of power systems, combustion chambers, exhaust gas treatment systems, and fuel manufacturers to adapt their chemical composition to minimize the emission of harmful substances generated during the combustion of such fuels. Therefore, the use of biofuel and biocomponents as an admixture to conventional fuels becomes increasingly important.
The theoretical part of this publication describes the advantages and disadvantages of using ethanol as a component of gasoline and ethanol fuels. Based on the knowledge of available industry literature, the results of studies of ethanol impact on the emission of harmful components into the atmosphere are presented. The focus was also on the challenges faced by the engineers of internal combustion engines to adapt them to operating with fuels containing an increased share of ethanol in the fuel.
The experimental part presents the results of research carried out as part of research projects and statutory work at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. These results concern:
•    determination of the impact of ethanol fuels on spark ignition engine performance and their operational parameters;
•    assessment of regulated and unregulated emissions of harmful components of exhaust gases from spark ignition engines;
•    studies on the influence of ethanol fuels on the formation of harmful deposits on test engines;
•    multidirectional studies on the impact of ethanol fuels on the degradation processes of engine lubricating oil.
  

Cena egzemplarza:60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

 

 

 

 

 
 

TYTUŁ: Zabiegi hydraulicznego szczelinowania złóż niekonwencjonalnych i metody ich analizy / Hydraulic fracturing in unconventional reservoirs, and methods of their analysis

 

 

Autorzy: Piotr Kasza

 

 

Recenzenci:
dr hab. inż. Krzysztof Labus, prof. PŚ
prof. dr hab. inż. Waldemar Kamrat

 

 

 

226okl duza400
ISSN 2353-2718
ISBN 978-83-65649-33-1
DOI: 10.18668/PN2019.226

Streszczenie


Zabiegi hydraulicznego szczelinowania od bardzo wielu lat stanowią podstawową metodę stymulacji wydobycia ze złóż węglowodorów. Pierwsze eksperymentalne próby przeprowadzenia szczelinowania miały miejsce ponad 70 lat temu w Stanach Zjednoczonych. Pierwsze polskie próby szczelinowania odbyły się w latach 50. ubiegłego stulecia na złożach Przedgórza Karpat. Od tego czasu metoda ta jest coraz częściej stosowana w przemyśle naftowym. Jej głównym celem jest zwiększenie tempa i stopnia sczerpania udostępnionych zasobów węglowodorów. Przez wiele lat technika ta była doskonalona i wykorzystywana do stymulacji złóż konwencjonalnych. Ogromna rola w doskonaleniu technologii zabiegów hydraulicznego szczelinowania przypadła Instytutowi Naftowemu. Jego pracownicy uczestniczyli w tych działaniach od samego początku. Pierwsze krajowe ciecze technologiczne do szczelinowania opracowane zostały przy współudziale Instytutu. W tym czasie technologia szczelinowania zmieniała się diametralnie. Wchodziły do użycia nowe techniki i materiały. Prawdziwy przełom i bardzo dynamiczny rozwój techniki i technologii szczelinowania jest związany z odkryciem oraz próbami udostępniania i wydobycia węglowodorów ze złóż niekonwencjonalnych. Po latach doświadczeń okazało się, że właśnie hydrauliczne szczelinowanie jest kluczem do uruchomienia tych zasobów. Od tego momentu zmiany w światowej technice i technologii szczelinowania następowały bardzo szybko. Poszukiwano coraz lepszych i doskonalszych sposobów udostępniania złóż w piaskowcach niskoprzepuszczalnych, formacjach łupkowych i pokładach węgla. Zdobyte doświadczenia potwierdziły, że w tych formacjach należy wykonywać dużo większe zabiegi szczelinowania oraz w sposób znaczący modyfikować i odpowiednio dobierać technologię do warunków złożowych. Znaczny postęp nastąpił w dziedzinie dodatków chemicznych do cieczy szczelinujących, a także materiałów podsadzkowych (Liang et al. 2015). Ogromne znaczenie w osiągnięciu sukcesów w złożach niekonwencjonalnych miała też szeroko pojęta analiza danych i diagnostyka (Shahkarami et al. 2016). Pojawiły się nowoczesne metody analizy zabiegów szczelinowania w znaczący sposób poprawiające ich efektywność. Wykorzystano też nowe narzędzia, jak choćby mikrosejsmikę, do analizy skomplikowanych geometrii szczelin, wytwarzanych w trakcie szczelinowania złóż niekonwencjonalnych, a w szczególności łupków i węgli.
W monografii tej przedstawiono wybrane informacje na temat zabiegów hydraulicznego szczelinowania, historii i rozwoju tej technologii, w oparciu o najnowsze zdobycze techniki. Przedstawiono kluczową rolę szczelinowania w udostępnianiu złóż niekonwencjonalnych. Ponadto zaprezentowano nowoczesny sposób analizy zabiegów na wybranym przykładzie szczelinowania formacji łupkowej.
W rozdziale pierwszym dokonano ogólnej charakterystyki zabiegów szczelinowania. Podano podstawowe informacje na temat niekonwencjonalnych akumulacji węglowodorów i metod ich udostępniania poprzez szczelinowanie. Wskazano najlepsze metody stymulacji tych złóż oraz najważniejsze elementy zapewniające efektywność takich działań. Wskazano też istotne różnice pomiędzy formacjami złożowymi i wynikające z tego różnice technologii ich efektywnego szczelinowania.
Drugi rozdział obejmuje opis cieczy szczelinujących i materiałów podsadzkowych. Podano w nim podstawowe cechy charakterystyczne, zadania i wymagania, jakie stawiane są cieczom szczelinującym. Dokonano także charakterystyki typowych dodatków chemicznych do cieczy oraz opisano cel, w jakim są stosowane. Omówiono też wykorzystywane materiały podsadzkowe, sposób ich badań i doboru do szczelinowania w różnych warunkach złożowych.
Rozdział trzeci stanowi zasadniczą część pracy. Jest on oparty na doświadczeniach badawczych i zawodowych autora i został poświęcony analizie wykonanych testów i zabiegów szczelinowania w otworach udostępniających złoże gazu ziemnego w formacji łupkowej. Analizy te powstały na podstawie rzeczywistych danych z przeprowadzonych szczelinowań. W pierwszej części zaprezentowano sposób przygotowania danych do wykonania projektu technicznego zabiegu. Dzięki niemu możliwe jest zaplanowanie prac stymulacyjnych w otworze. W drugiej części przedstawiono wyniki testów w małej skali – minifrac – służących do diagnostyki otworu i złoża bezpośrednio przed szczelinowaniem. Celem tych operacji jest weryfikacja przyjętych założeń projektowych oraz przygotowanie ostatecznego projektu szczelinowania. Pokazano ponadto sposoby analizy testów minifrac oraz najważniejsze informacje otrzymywane na ich podstawie. W ostatniej części rozdziału zaprezentowano przykłady wyników szczelinowania poszczególnych sekcji otworu poziomego w dwóch wariantach. Pierwszy wariant dotyczył fazy projektowania zabiegów szczelinowania. Przygotowany projekt zmodyfikowano po wykonanych testach minifrac i na tej podstawie przygotowano plan szczelinowania. Drugi wariant opracowano na podstawie danych zarejestrowanych w trakcie szczelinowania. Pozwala to na porównanie i analizę celów planowanych i faktycznie zrealizowanych.
W rozdziale czwartym dokonano podsumowania oraz zaprezentowano wnioski wynikające z wykonanych analiz. Na ich podstawie stwierdzono rozbieżność założonych parametrów geomechanicznych w porównaniu do danych uzyskanych z testów minifrac. W niektórych analizowanych przykładach potwierdzono słabą skuteczność udostępnienia złoża poprzez perforację. Potwierdzono też różnice w przyjętych i rzeczywistych parametrach złożowych, co może prowadzić do trudności w wykonaniu szczelinowania. Dzięki tym analizom potwierdzono przydatność testów minifrac do diagnostyki złoża przed szczelinowaniem przez co mogą one znaleźć zastosowanie przy projektowaniu i ocenie skuteczności zabiegów szczelinowania złóż niekonwencjonalnych.

Abstract

Hydraulic fracturing treatments for many years has been the basic method of stimulating the production from hydrocarbon deposits. The first experimental fracturing tests took place more than 70 years ago in the United States. The first Polish experiences in fracturing took place in the 50’s of the last century in the fields of the Carpathian Foreland. Since then, this method has been increasingly used in the oil and gas industry. Its main goal is to increase the rate and the volume of recovery factor of the available hydrocarbon resources. For many years, this technique has been improved and used to stimulate conventional reservoirs. The Oil and Gas Institute – National Research Institute has been participating in these activities from the very beginning, and has played a key role in improving the technology of hydraulic fracturing operations in Poland. The first technological fluids for fracturing of Polish deposits were developed by specialists from the Institute.Over the next few decades, several generations of engineers have been continuing cooperation between industry and science, which is being carried on to this day. During these several decades, the World’s fracturing technology has changed dramatically. New techniques and materials have been introduced. The real breakthrough and very dynamic development of fracturing technology is related to the discovery, completion and production of hydrocarbons from unconventional reservoirs. After years of experience, it turned out that hydraulic fracturing is the key to the development of unconventional resources. From that moment onwards the progress of fracturing technology has been rapid. Improved methods to complete the tight gas sandstones, shale formations and coal seams have been designed. Numerous experiments have confirmed, that in these formations much massive fracturing operations should be performed, and the technology should be significantly modified and adapted to the reservoir conditions. Considerable progress has also been made in the field of chemical additives for fracturing fluids and proppants. Better data analysis and diagnostics were also of great importance in achieving successes in unconventional reservoirs. Modern methods of analysing fracturing treatments have significantly improved their efficiency. New tools were also used, such as micro-seismic analysis to study the complex geometries of fractures generated during unconventional deposits fracturing, in particular in shales and coals.
This work presents fundamental information on hydraulic fracturing treatments as well as the history of its development. The key role of fracturing in unconventional reservoirs completion was underlined, and the modern techniques of analysing treatments, on the example of fracturing in shale formation were presented.
The first chapter contains the characteristics of fracturing operations. The basic information on unconventional accumulation of hydrocarbons and methods of their completion was given. The most effective methods of stimulating these deposits and key elements ensuring the effectiveness of these activities were indicated. Significant differences between these formations and the resulting differences in the technology of their fracturing were also indicated.
The second chapter includes the description of fracturing fluids and proppants, their characteristics, tasks and requirements. Specification of typical chemical additives for fluids, and the purpose for which they were used, as well as the proppants used for fracturing, method of their examination and selection for fracturing in various reservoir conditions were discussed.
The third chapter is the most extensive part of the work. It is dedicated to the analysis of the performed tests and fracturing treatments in the shale gas wells. These analyses were made on the basis of real, field data from fracturing. The first part presents the method of preparing data for the technical design of the project procedure. Based on this design it is possible to plan the stimulation treatments in a certain well. The second part of the chapter, presents the results of minifrac tests, used to diagnose the well and formation just before fracturing. The purpose of these operations is to confirm or modify the design assumptions and to prepare the final fracturing design. The method of analysing the minifrac tests, and the most important information obtained from them, are shown. The last part presents the results of fracturing of individual sections of the horizontal example well in two variants. The first treatments designed for execution and the second treatments that were actually performed.
The fourth chapter summarizes the collected information and presents the conclusions resulting from the performed analyses. Based on these analyses differences between parameters of the geomechanical model and the data obtained from minifrac were identified. In some of the analyzed cases, the tests confirmed low efficiency of reservoir completion by perforation. Also confirmed were the differences between assumed and actual reservoir parameters which may lead to difficulties during fracturing. The analysis performed, proved that the minifrac tests before the main treatment are useful in the proper planning of the main fracturing operation. It was found that they can be used in the design and evaluation of the effectiveness of fracturing operations in unconventional reservoirs.
  

Cena egzemplarza:60 zł netto (plus 5% VAT)

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.