The Role of Different Rheological Models in Accuracy of Pressure Loss Prediction

Hydraulics play an important function in many oil field operations including drilling, completion, fracturing, acidizing, workover and production. The standard API methods for drilling fluid hydraulics assume either power law or Bingham plastic rheological model. These models and corresponding hydraulic calculations do provide a simple way for fair estimates of hydraulics for conventional vertical wells using simple drilling fluids, such as bentonite fluids. However, nowdays with many wells drilled deep, slim or horizontal using complex muds with unusual behaviour (such as tested MMH mud), it is necessary to use appropriate rheological model for mathematical modelling of fluid behaviour. Oil and gas reservoirs in Croatia have been under production for quite a while and the probability to discover new deposits of hydrocarbons is rather small. Therefore attempts have been made to maintain the gas and oil exploitation at the present level. One of possible ways to meet this target is re-entry wells drilling. The diameter of such wells in reservoir is smaller than 0,1524 m (6 in). Accurate modelling of annular pressure losses becomes therefore an important issue, particularly in cases where a small safety margin exists between optimal drilling parameters and wellbore stability, what is the case in reentry wells. The objective of the paper is to show the influence of well geometry and accuracy of fluid rheological properties modelling to the distribution of pressure losses in a slimhole well. Ključne riječi: izrada bušotina malog promjera, hidraulika, reološki model, drill-in fluid Sažetak Hidraulika ima vrlo važnu ulogu pri izvođenju velikog broja postupaka u bušotini uključujući bušenje, opremanje, frakturiranje, kiselinske obrade, održavanje i proizvodnju. Razmatranje hidraulike bušaćeg fluida prema API postupcima podrazumijeva primjenu ili eksponencijalnog ili Bingham plastičnog reološkog modela. Ti modeli i odgovarajući proračuni hidraulike osiguravaju jednostavan način dobivanja podataka prihvatljve točnosti za slučaj primjene u konvencionalnim vertikalnim bušotinama i kod primjene bušotinskih fluida jednostavnog sastava, kao što su bentonitne isplake. Međutim, danas, kada se izrađuje veliki broj dubokih bušotina, bušotina velikog dosega ili malog promjera, koje mogu biti usmjerene ili horizontalne, a za njihovu izradu koriste se fluidi složenog sastava i neobičnog ponašanja (kao što je slučaj s ispitanom MMH isplakom), neophodno je za modeliranje ponašanja fluida primijeniti odgovarajući reološki model. Budući se iz postojećih ležišta u Hrvatskoj nafta i plin proizvode već dulje vrijeme, a vjerojatnost otkrivanja novih ležišta je mala, nastoji se zadržati proizvodnju nafte i plina na današnjoj razini. Jedan od mogućih načina da se to ostvari je i izrada bočnih (“re-entry”) bušotina. Promjer takve bušotine unutar ležišta najčešće je manji od 0,1524 m (6 in). U takvim slučajevima vrlo je važno precizno modeliranje smanjenja tlaka u prstenastom prostoru. Posebno se to odnosi na slučajeve gdje postoji mali sigurnosni zazor između postizanja optimalnih bušaćih parametara i stabilnosti kanala bušotine, kao što je to slučaj kod izrade bočnih bušotina. U radu je prikazan utjecaj geometrije bušotine i preciznosti modeliranja reoloških svojstava fluida na smanjenje tlaka u kanalu bušotine malog promjera.