DESIGN OF NON-AQUEOUS DRILLING FLUID FOR DEEP WATER DRILLING OPERATIONS IN THE BLACK SEA
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Petrol Ve Doğal Gaz Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖZGÜR FIRAT AKEL
Danışman: Serhat Akın
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.