Een model dat simuleert hoe boorvloeistoffen, of modder, zich gedragen en de stabiliteit van oliebronnen beïnvloeden, is ontwikkeld door KAUST-onderzoekers. Hun bevindingen zouden nieuwe veiligheidsprotocollen en het ontwerp van nieuwe boorspoelingen kunnen informeren.

Om ervoor te zorgen dat oliebronnen veilig en economisch levensvatbaar zijn, het is van vitaal belang om hun integriteit te behouden. Ingenieurs hebben tientallen jaren besteed aan het optimaliseren van boorspoelingen, die in nieuwe putten worden gepompt om wrijving te verminderen en de boor schoon te houden. Eenmaal in de put, het vloeibare element van de modder sijpelt in het omringende gesteente en laat vaste deeltjes achter om een ​​moddercake te creëren, die de putmuren omlijnt om ze te stabiliseren.

Echter, het gedrag van boorspoelingen in putten is zeer complex, en hun werkzaamheid hangt van veel factoren af, zoals temperatuur, zoutgehalte en doorlaatbaarheid, in de modder zelf en in de omringende rots. Ineffectieve modder kan de put verstoppen en leiden tot vastzittende leidingen - een duur en tijdrovend probleem voor de olie-industrie.

Qi Liu en Carlos Santamarina van KAUST hebben een geavanceerd model ontwikkeld voor de vorming van modderkoeken uit boorspoelingen op waterbasis voor de olie-industrie. Hun model geeft inzicht in de groei van modderkoeken en suggereert manieren om optimale vorming te garanderen.

"De moddercake vormt zich als een filtraat, vergelijkbaar met gemalen koffie in een Franse pers, op het grensvlak tussen de put en de rots, ' zegt Liu.

"De meeste bestaande mudcake-modellen gaan uit van een plotselinge verandering tussen de slurry- en cake-fasen, die niet representatief is, " legt Liu uit. "In plaats daarvan, we gebruikten vergelijkingen die de geleidelijke overgang tussen leegteverhouding vastleggen, doorlaatbaarheid en effectieve spanningen om een ​​model te creëren dat de evolutie van modderslurry naar mudcake goed weergeeft."

Hun resultaten laten zien dat omgevingsfactoren, waaronder thermische, chemische en mechanische spanningen spelen een cruciale rol bij overmatige modderkoekgroei, samen met een hoge permeabiliteit en lage modderviscositeit die ernstig vloeistofverlies in het systeem veroorzaakt.

"We ontdekten ook dat de totale kracht die op de buis inwerkt met de tijd toeneemt, " zegt Liu. "Daarom, ons belangrijkste advies om vastzittende leidingen te voorkomen, is de tijd die u bij stilstand doorbrengt, te minimaliseren. Boorbedrijven moeten ook het modderontwerp optimaliseren door rekening te houden met complexe omstandigheden in het boorgat."

Het team werkt ook aan geconstrueerde modders waarmee gebruikers ze direct kunnen volgen. Deze omvatten een nieuwe magnetisch-gevoelige modder, modders op basis van nanodeeltjes met unieke eigenschappen, en stimuli-reactieve modders die op verzoek van eigenschappen veranderen.