Un modello che simula come i fluidi di perforazione, o fanghi, comportarsi e influenzare la stabilità dei pozzi petroliferi è stato sviluppato dai ricercatori KAUST. Le loro scoperte potrebbero informare nuovi protocolli di sicurezza e la progettazione di nuovi fanghi di perforazione.

Per garantire che i pozzi petroliferi siano sicuri ed economicamente sostenibili, è vitale per mantenere la loro integrità. Gli ingegneri hanno trascorso decenni a ottimizzare i fanghi di perforazione, che vengono pompati in nuovi pozzi per ridurre l'attrito e mantenere pulita la punta del trapano. Una volta nel pozzo, l'elemento liquido del fango penetra nella roccia circostante lasciando particelle solide per creare un fango, che riveste le pareti del pozzo per stabilizzarle.

Però, il comportamento dei fanghi di perforazione all'interno dei pozzi è molto complesso, e la loro efficacia dipende da molti fattori, come la temperatura, salinità e permeabilità, all'interno del fango stesso e nella roccia circostante. I fanghi inefficaci possono ostruire il pozzo e portare a tubi bloccati, un problema costoso e dispendioso in termini di tempo per l'industria petrolifera.

Qi Liu e Carlos Santamarina di KAUST hanno sviluppato un modello sofisticato di formazione di fango da fanghi di perforazione a base d'acqua per l'industria petrolifera. Il loro modello fornisce approfondimenti sulla crescita del mudcake e suggerisce modi per garantire una formazione ottimale.

"Il fango si forma come un filtrato, simile al caffè macinato in una pressa francese, all'interfaccia tra il pozzo e la roccia, "dice Liù.

"La maggior parte dei modelli mudcake esistenti presuppone un improvviso cambiamento tra le fasi di impasto liquido e torta, che non è rappresentativo, “ spiega Liu. “Invece, abbiamo usato equazioni che catturano la transizione graduale tra rapporto vuoto, permeabilità e sollecitazioni efficaci per creare un modello che rappresenti adeguatamente l'evoluzione da liquame di fango a fango."

I loro risultati mostrano che i fattori ambientali tra cui termico, le sollecitazioni chimiche e meccaniche svolgono un ruolo critico nella crescita eccessiva del mudcake, insieme ad alta permeabilità e bassa viscosità del fango che provoca gravi perdite di fluido all'interno del sistema.

"Abbiamo anche scoperto che la forza totale che agisce sul tubo aumenta con il tempo, " dice Liu. "Pertanto, il nostro consiglio principale per evitare l'intasamento dei tubi è quello di ridurre al minimo il tempo trascorso da fermo. Le società di perforazione devono anche ottimizzare la progettazione del fango prendendo in considerazione le complesse condizioni del fondo pozzo".

Il team sta anche lavorando su fanghi ingegnerizzati che consentono agli utenti di monitorarli direttamente. Questi includono un nuovo fango sensibile al magnetismo, fanghi a base di nanoparticelle con proprietà uniche, e fanghi stimolo-reattivi che cambiano proprietà su richiesta.