Geri Dön

Design of non-aqueous drilling fluid for deep water drilling operations in the Black Sea

Karadeniz'de derin su sondaj operasyonları için su bazlı olmayan sondaj akışkanı tasarımı

  1. Tez No: 972040
  2. Yazar: ÖZGÜR FIRAT AKEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT AKIN, DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI GÜCÜYENER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışma, Karadeniz'de gerçekleştirilen derin su sondaj operasyonları için sentetik bazlı, su esaslı olmayan sondaj akışkanı sisteminin tasarımı ve geliştirilmesini amaçlamaktadır. Karadeniz, karmaşık jeolojik yapısı, yüksek formasyon basınçları ve belirgin sıcaklık değişimleri nedeniyle zorlu bir saha olarak kabul edilmektedir. Araştırma kapsamında, yoğunluk, reolojik özellikler, yüksek basınç-yüksek sıcaklık (YSYB) sıvı kaybı, barit çökmesi ve yağlayıcılık gibi temel parametreler incelenmiştir. Çalışmanın hedefi, 5–150°C sıcaklık aralığında ve 20.000 psi basınca kadar stabil ve çevreye duyarlı yüksek performanslı sondaj sıvıları geliştirmektir. Tasarlanan sistemlerin, emülsiyon stabilitesi, kuyu stabilitesi, kuyu temizliği, barit çökmesi, tork ve sürtünme, YSYB sıvı kaybı, farklı sıcaklıklardaki reolojik davranışı ile sıcaklık ve basınca bağlı yoğunluk değişimleri gibi kritik sondaj problemlerini etkin şekilde yönetebilmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada, Karadeniz kuyularındaki farklı saha koşullarını temsil etmek üzere 7.2–18.0 lb/gal aralığında değişen çamur ağırlıkları ve %65/35 ile %90/10 arasında değişen petrol/su oranlarında su esaslı olmayan sondaj akışkanı sistemleri sistematik olarak formüle edilmiştir. Birincil ve ikincil emülsiyon yapıcılar, reoloji modifiye ediciler ve sıvı kaybı kontrol katkı maddelerinin seçimi ve optimizasyonu, belirlenen performans kriterleri doğrultusunda gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar deneyleri; gelişmiş reolojik ölçüm cihazları, yüksek basınç-yüksek sıcaklık sıvı kaybı ve yağlayıcılık test cihazları kullanılarak yürütülmüştür. Reoloji, YSYB sıvı kaybı, çökme, yağlayıcılık ve sıcaklık & basınca bağlı yoğunluk testlerinden elde edilen bulgular, Karadeniz'deki derin su sondaj operasyonlarının karmaşık jeolojik ve operasyonel gereksinimlerini karşılayabilecek su esaslı olmayan sondaj akışkanı sisteminin geliştirilmesi için sağlam bir bilimsel temel oluşturmaktadır. Reolojik sonuçlar değerlendirildiğinde, belirli reoloji modifiye edicinin termal ve basınç kaynaklı akışkan özelliklerindeki düşüşleri etkin bir şekilde azalttığını göstermiştir. Optimum formülasyonlar, test edilen sıcaklık ve basınç aralıklarında stabil reolojik özellikler sağlamıştır. Bu reolojik özellikler, derin su sondaj işlemleri için kritik olan katıların askıda tutulması ve genel akışkan stabilitesinin artırılmasına katkıda bulunmuştur. Bulgular, zorlu ortamlarda sondaj akışkan performansının sürdürülebilmesi için özel olarak tasarlanmış reoloji kontrolünün şart olduğunu doğrulamaktadır. Ayrıca, sistemde yeterli miktarda katı bulundurulduğunda, sıvı kaybı kontrolü katkı maddesi kullanılmaksızın YSYB sıvı kaybı kontrolü sağlandığı görülmüştür. Su esaslı olmayan sondaj akışkanı numunelerinin sıkıştırılabilirlik davranışı karakterize edilmiş ve sonuçlar, birkaç istisna ile, sıcaklık ve basıncın birleşik etkisi altında %2.9 ile %3.8 arasında değişen ortalama yoğunluk değişimlerini göstermiştir. Yağlayıcılık sonuçları, düşük sıcaklıklarda üstün performans sergilerken, sıcaklık arttıkça yağlayıcı film bütünlüğünün etkisiyle performansta düşüş gözlemlenmiştir. Ayrıca, deneysel sonuçlar, %20'nin üzerindeki kalsiyum klorür konsantrasyonlarının etkili termodinamik inhibitörler olarak işlev gördüğünü ve hidrat oluşumunu önlediğini doğrulamıştır. Toplu olarak, bu bulgular, Karadeniz'in derin su sondaj ortamının zorluklarını aşmak üzere tasarlanmış, kapsamlı ve çevre dostu bir sondaj akışkanı tasarısı sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

This study aims to design and develop synthetic based non aqueous drilling fluid system for deep water drilling operations in the Black Sea, which is recognized as a challenging region due to its complex geological structure, high formation pressures, and significant temperature variations. The research focuses on key fluid properties such as density, rheological behavior, High Pressure High Temperature (HPHT) fluid loss, barite sag and lubricity, with the goal of creating environmentally responsible, high-performance drilling fluids that can operate reliably between 5 and 150°C and up to 20,000 psi. These systems are intended to address important drilling issues including emulsion stability, wellbore stability, hole cleaning, barite sag, torque and drag, HPHT fluid loss, rheology at different temperatures, hydrate formation, and changes in density with temperature and pressure. In this study, oil-based drilling fluid samples were systematically formulated at different mud weights (7.2–18.0 ppg) and oil/water ratios (65/35–90/10) to reflect the range of conditions present in Black Sea wells. The selection and optimization of primary and secondary emulsifiers, rheology modifiers, and fluid loss control additives were performed according to defined performance criteria. Laboratory experiments were carried out using advanced equipment for rheological measurements, HPHT filter press for fluid loss evaluation, and lubricity testers for assessing frictional properties under simulated downhole conditions. The rheology, HPHT fluid loss, sag, lubricity and temperature & pressure dependent mud weight change test results provide a strong basis for the development of synthetic based drilling fluid system that can meet the complex operational and geological requirements of deepwater drilling in the Black Sea. The rheological evaluation demonstrated that the inclusion of specific rheology modifiers effectively mitigated thermal and pressure-induced declines in fluid properties. Optimized formulations maintained stable rheological properties across the tested temperature and pressure ranges. These rheological characteristics contributed to enhanced suspension of solids and overall fluid stability, critical for deepwater drilling operations. The findings confirm that tailored rheology control is essential for sustaining drilling fluid performance in challenging environments. Notably, successful fluid loss control was achieved even without fluid loss additives when sufficient solids were present. The compressibility behavior of NADF samples were characterized, results showed an average range, with a few exceptions, of 2.9% to 3.8% density changes under combined temperature and pressure. Lubricity results demonstrated superior performance at lower temperatures, with a decline observed as temperature increased, highlighting the influence of lubricating film integrity. Furthermore, experimental results confirmed that calcium chloride concentrations above 20 wt.% serve as efficient thermodynamic inhibitors, effectively preventing hydrate formation. Collectively, these findings offer a comprehensive and environmentally friendly drilling fluid design tailored to overcome the challenges posed by the Black Sea's deepwater drilling environment.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    39651

    İnce daneli çimento ile enjeksiyon model deneyleri

    Model experiment of grouting with microcement

    AŞKIN ÖZOCAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. METE İNCECİK

  2. Tez No

    707934

    Theoretical and experimental studies on the structure and dynamics of thermostable enzymes in non-aqueous media

    Termokararlı enzimlerin susuz ortamlardaki yapı ve dinamikleri üstüne teorik ve deneysel calışmalar

    MOHAMED GAMAL MOHAMED ABDEL AZIZ SHEHATA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyokimyaAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi

    Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMEL TİMUÇİN

  3. Tez No

    623529

    Non-infeksiyöz üveitlerde aköz hümör interlökin-8, interlökin-10 ve vasküler endotelyal büyüme faktörü düzeylerinin incelenmesi

    The analysis of aqueous humor levels of interleukin-8, interleukin-10, and vascular endothelial growth factor in non-infectious uveitis

    MERT ŞİMŞEK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Göz HastalıklarıSağlık Bakanlığı

    Göz Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜGE PINAR ÇAKAR ÖZDAL

  4. Tez No

    736656

    Effect of operating pressure on design and control of extractive distillation process separating DMC-MeOH azeotropic mixture

    Dimetil karbonat - metanol azeotropik karışımını ayırmak için artırılmış basınçlı ekstraktif distilasyon prosesinin tasarım ve kontrolü

    HATİCE SELİN VARYEMEZ KOŞU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DEVRİM BARIŞ KAYMAK

  5. Tez No

    776471

    Design of biopolymer-based advanced functional materials

    Biyopolimer esaslı gelişmiş fonksiyonel malzemelerin tasarımı

    SENA ÇİFTBUDAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN

Geri Dön