Laboratory, bench and field studies wave and jet colmatation of permeable rock

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Colmatation is a well-known phenomenon in both natural and industrial processes, particularly in the construction and operation of wells. During drilling, natural colmatation occurs when solid particles from the drilling fluid and cuttings create a weakly permeable internal pore layer and a loose filter cake on the wellbore wall. These formations complicate subsequent casing operations and reduce the quality of cementing. Moreover, they do not prevent interlayer flows, leading to losses of drilling and cementing fluids, as well as contamination of the reservoir with filtrate and solid particles, sometimes extending considerable distances from the well. Consequently, the costs, timeframes, and complexity of well completion, development, and commissioning can increase significantly. Well-construction experience has demonstrated that certain types of forced colmatation during drilling can effectively address these issues. Two methods have emerged as the most widely utilized in the oil and gas industry: Hydrodynamic jet colmatation Wave-induced cavitation-vortex colmatation, which is based on advancements in nonlinear wave mechanics of multiphase media.The primary goal of this laboratory and field research is to determine which of these two colmatation methods is more effective. This comparison will facilitate the development of more efficient techniques and technologies for well construction. This paper presents mathematical models that have been developed based on laboratory bench-scale experiments. These models describe the effects of key parameters on the wave- and jet-induced forced commutation in permeable rock.The study revealed a positive effect of these treatments on the properties of clay-based drilling fluids. In particular, the fluids demonstrated enhanced resistance to sedimentation of the solid phase, due to simultaneous dispersion during treatment. Extensive field trials of wave and jet colmatation technologies were also conducted, which confirmed the laboratory results and validated initial expectations. Among the two methods, wave-induced colmatation proved to be more effective.

About the authors

O. R. Ganiev

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

A. P. Aver’yanov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

S. R. Ganiev

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

Ju. S. Kuznetsov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

R. Ju. Kuznetsov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

V. A. Mnacakanov

Gazprom

Email: shamov.na@meil.ru

V. N. Fedorov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

N. A. Shamov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

I. I. Sultanova

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: shamov.na@meil.ru

D. R. Sultanov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shamov.na@meil.ru

References

  1. Ганиев, Р. Ф. Нелинейная волновая механика и технология. Волновые и колебательные явления в основе высоких технологий / Р. Ф. Ганиев, Л. Е. Украинский. – Изд. 2-е, дополн. – Москва : Институт компьютерных исследований; Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика». – 2011. – 780 с. – Текст : непосредственный.
  2. Ганиев, Р. Ф. Волновые машины и технологии (Введение в волновую технологию) / Р. Ф. Ганиев. – Москва : Регулярная и хаотическая динамика, 2008. – 192 с. – Текст : непосредственный.
  3. Wave technology in mechanical engineering: industrial applications of wave and oscillation phenomena / R. F. Ganiev, S. R. Ganiev, V. P. Kasilov, A. P. Pustovgar. – John Wiley & Sons, 2015. – 156 p. – Text : direct.
  4. Мавлютов, М. Р. Управляемая кольматация призабойной зоны пластов при бурении и заканчивании скважин / М. Р. Мавлютов, Ю. С. Кузнецов, В. Н. Поляков. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 1984. – № 6. – С. 7–10.
  5. Маслов, В. В. Исследование кавитационной технологии приготовления буровых технологических жидкостей / В. В. Маслов, Е. А. Коновалов, Р. В. Плаксин. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2006. – № 6. – С. 38–42
  6. Патент № 2313655 Российская Федерация, МПК E21B 37/02, E21B 33/13. Устройство для очистки и кольматации ствола скважины (варианты) : № 2006116200/03 : заявл. 2006.05.12 : опубл. 2007.12.27 / Шамов Н. А.; патентообладатель : Шамов Николай Александрович. – 17 с. – Текст : непосредственный.
  7. Украинский, Л. Е. Исследования процессов репрессионно-волновой кольматации образцов искусственной породы / Л. Е. Украинский, И. Г. Устенко, Н. А. Шамов. – doi: 10.31857/S0235711923010121. – Текст : непосредственный // Проблемы машиностроения и надежности машин». – 2023. – № 1. – С. 3–15.
  8. Ukrainskiy, L. E. Studies of Repression-Wave Colmatation of Artificial Rock Samples / L. E. Ukrainskiy, I. G. Ustenko, N. A. Shamov. – Text : direct // Journal of Machineery Manufacture and Reliability. – 2023. – Vol. 52, Issue 1. – Р. 1–10.
  9. Шамов, Н. А. Экспериментальные исследования процессов волновой кольматации проницаемой породы / Н. А. Шамов. – Текст : непосредственный // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2014. – № 2. – С. 34–39.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».