Test sui filter cake breaker

I test condotti sui filter cake breaker hanno lo scopo di verificare l’efficacia di rimozione del pannello alle condizioni assegnate, consentendo di scegliere la tipologia di fluido che meglio si adatta al caso in esame.

I parametri (temperatura, pressione, tempo, porosità del setto, ecc.) scelti per l’esecuzione dei test presentati in questo lavoro mirano a ricreare le condizioni di un pozzo a media temperatura (80°C) perforato mediante un fluido a base olio. Il processo di perforazione, con la conseguente deposizione del pannello, viene simulato attraverso la filtrazione del fango operata mediante una filtropressa HPHT debitamente modificata per ospitare un setto poroso (Figura 4.5).

Figura 4.5 - Filtropressa HPHT modificata

Sostituendo il fango con il breaker all’interno della cella e mettendo il sistema in pressione e in temperatura è possibile riprodurre le condizioni di fondo pozzo in cui il breaker è chiamato a funzionare.

La formazione esposta al fluido di perforazione viene simulata mediante setti ceramici, la cui porosità e permeabilità viene selezionata in base al caso considerato. La struttura interna dei setti ceramici consiste in un insieme di pori, intimamente connessi, tali da formare un percorso tortuoso per il fluido

109 che li attraversa. I materiali più comunemente usati per la loro fabbricazione sono la silice o l’aloxite (ossido di alluminio), ma esiste una varietà pressoché illimitata di sostanze, forme e configurazioni con cui questi setti sono prodotti. I setti ceramici sono normalmente classificati per mezzo del diametro medio dei pori (espresso in μm) e/o attraverso la loro permeabilità. Nei test presentati in questa tesi sono stati utilizzati setti porosi di aloxite dal diametro medio di 40 μm e 20 μm, rispettivamente per il fluido di perforazione reversibile e per il DIF commerciale. La granulometria dei carbonati aggiunti ai fluidi di perforazione è stata ottimizzata proprio in base a questi valori, consentendo di limitare l’invasione di solidi all’interno del setto durante la filtrazione del fango, proprio come accade durante il reale processo di perforazione.

4.4.1 Test preliminari

Per quanto riguarda il breaker contenente il GLUCOPON™, la concentrazione di tensioattivo è stata scelta utilizzando la seguente procedura.

Procedura.

 In diversi contenitori di vetro ermetici sono stati versati 5ml di fluido di perforazione.

 Negli stessi contenitori sono stati aggiunti 50ml di breaker. In ogni contenitore è stato versato un breaker con una diversa concentrazione di tensioattivo, in presenza o meno di acido.

 I campioni così preparati sono stati agitati per 15 min. per mezzo di un agitatore magnetico.

 I contenitori sono stati mantenuti a temperatura e pressione ambiente per 24h.

 I campioni sono stati controllati visivamente.

Attraverso la medesima procedura (portando la temperatura anche a 80°C) è stato condotto il confronto tra il breaker a base di GLUCOPON™ e la microemulsione.

I test preliminari successivi eseguiti sui breaker sono stati rivolti alla verifica della capacità di questi fluidi di rimuove il pannello a pressione atmosferica, prescindendo quindi dalla simulazione delle condizioni di pozzo.

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Attrezzatura.

 Filtropressa HPHT modificata per alloggiare setto poroso;

 setto poroso di aloxite dal diametro di 6,35 cm (2,5 in.) e dallo spessore di 0,635 cm (0,25 in.);

 stufa con termostato regolabile;

 contenitori in vetro ermetici resistenti alle alte temperature.

Procedura.

 Il pannello viene depositato sul setto poroso secondo quanto descritto al paragrafo 4.4.2 .

 Il setto poroso viene estratto dalla cella e alloggiato nei contenitori di vetro.

 Il breaker viene versato sopra il setto con cura, in modo da non danneggiare il pannello.

 Il contenitore di vetro viene chiuso ermeticamente e lasciato in condizioni statiche in stufa a 80°C per 24h.

 I campioni vengono controllati visivamente per verificare che il pannello sia stato rimosso.

4.4.2 Test per la rimozione del pannello in condizioni di fondo pozzo

Questo test simula il collocamento del breaker a fondo pozzo e l’immediato isolamento del foro dalla colonna idrostatica di fango soprastante (generalmente ottenuto mediante apposite valvole). In questo modo si può procedere alla discesa in pozzo del completamento senza eccessive perdite in formazione, lasciando al breaker il tempo necessario per agire.

È inoltre possibile valutare il ritorno di permeabilità conseguibile attraverso il trattamento, confrontando il tempo necessario a flussare un volume noto di acqua attraverso il setto prima della deposizione del pannello (ossia a setto pulito) e dopo l’azione del breaker. La valutazione del ritorno di permeabilità mediante l’iniezione di acqua rappresenta una condizione particolarmente severa in quanto non consente ai residui del pannello di essere asportati da una corrente di fluido in direzione opposta a quella di deposizione del filter cake. In questo modo i breaker in grado di rimuovere una maggiore porzione del pannello sono quelli che raggiungono un ritorno di permeabilità più alto, chiaro indice di una maggior efficacia. Inoltre, data la configurazione della filtropressa, l’iniezione di acqua rappresenta la modalità più veloce e sicura

111 (non necessita di manipolare il setto, prevenendo i rischi di una sua possibile rottura) per ottenere risultati significativi sull’azione del breaker.

Attrezzatura.

 Filtropressa HPHT modificata per alloggiare setto poroso, collegata ad una linea di azoto in pressione;

 setto poroso di aloxite dal diametro di 6,35 cm (2,5 in.) e dallo spessore di 0,635 cm (0,25 in.);

 beaker;

 bilancia digitale con acquisizione dati in continuo posta sotto la valvola inferiore della filtropressa.

Procedura.

1. Bagnare il setto in acqua per almeno 10 min.

2. Inserire il setto nella cella HPHT con entrambe le valvole chiuse. Rilevamento permeabilità iniziale

3. Pesare 100g di acqua 4. Riempire la cella con acqua.

5. Applicare una pressione di 3 bar al sistema aprendo la valvola superiore.

6. Aprire la valvola inferiore.

7. Rilevare il tempo necessario a flussare 100g di acqua. I dati vengono acquisiti in continuo dalla bilancia digitale ad intervalli di 0,5 s in modo da poter costruire la curva filtrato vs tempo.

Deposizione del pannello

8. Rilasciare la pressione dalla cella. 9. Chiudere entrambe le valvole.

10. Riempire la cella con il fango sino a 1,5 cm dal bordo superiore per consentire l’espansione termica del fluido durante il riscaldamento. 11. Applicare superiormente solo 7 bar di pressione, mantenendo chiusa

la valvola inferiore.

12. Portare il sistema a 80°C mediante riscaldamento elettrico dell’involucro esterno della filtropressa.

13. Aumentare superiormente la pressione sino a 35 bar. 14. Aprire la valvola inferiore.

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16. Scaricare la pressione della cella.

17. Aprire la cella e rilevare lo spessore del pannello. 18. Fotografare il pannello.

Utilizzo del breaker

19. Preparare il breaker e misurarne il pH iniziale.12

20. Versare il breaker nella cella, avendo cura di non danneggiare il pannello.

21. Applicare 7 bar aprendo la valvola superiore (si simula in questo modo l’isolamento immediato della sezione da trattare, esponendo in fluido ad una pressione ridotta anziché ai 35 bar utilizzati durante la deposizione del pannello) e mantenendo chiusa quella inferiore. 22. Portare a 80°C.

23. Tenere a temperatura per il tempo stabilito.

24. Lasciare raffreddare e scaricare la pressione dalla cella. 25. Svuotare la cella dal breaker e misurarne il pH finale. 26. Fotografare i residui del pannello.

Rilevamento permeabilità finale 27. Pesare 100g di acqua. 28. Riempire la cella con acqua.

29. Applicare una pressione di 3 bar al sistema aprendo la valvola superiore.

30. Aprire la valvola inferiore.

31. Rilevare il tempo necessario a flussare 100g di acqua. I dati vengono acquisiti in continuo dalla bilancia digitale ad intervalli di 0,5 s in modo da poter costruire la curva filtrato vs tempo.

32. Fotografare il pannello.

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CAPITOLO 5