Estimation of The Formation Temperature from The Temperature Data of The Drilling Fluid at The Return Line

Year 2021, Volume: 21 Issue: 1, 229 - 235, 24.02.2021

M. Hakan Özyurtkan Oğuz Berk Evcimen

https://doi.org/10.35414/akufemubid.819896

Abstract

The formation temperature is a key information determining producilibity and sustainability of a well for geothermal fields. In order to determine these data, some tests are performed after drilling wells. This approach requires time and may not be cost effective. There may be some gain in terms of time and cost if the formation temperature can be predicted during drilling. So as to estimate the formation temperature, some models covering heat transfer mechanisms between formation and drilled well must be used. This study covers the estimation of the formation temperature from the drilling fluid temperature at the return line of a well from Aegean District. Formation temperature models are used by adding drilling, wellbore and formation parameters. Models are conducted by heat transfer mechanisms which are heat convection and conduction systems. Overall heat balance equation is computed by combining heat transfer between formation-annulus and annulus-drill pipe. Those equations are solved under steady state linear heat transfer conditions. To solve equations analytical approaches are used differently for annulus-formation and annulus-drill pipe sections. According to those solutions, formation temperatures can be obtained and compared. For the well, it was calculated a temperature around 295 0F. Such temperature value are close to the reported values at the region. It can be said that the proposed model and calculations may be used in geothermal wells.

Keywords

Geothermal, Drilling, Drilling Fluid, Formation Temperature

Jeotermal Bir Kuyunun Geri Dönüş Hattındaki Sondaj Akışkanı Sıcaklık Verisinden Formasyon Sıcaklığının Tahmin Edilmesi

Abstract

Jeotermal sahalar için formasyon sıcaklığı kuyunun üretkenliğini ve sürdürülebilirliğini belirleyen önemli bir veridir. Bunun için kuyular açıldıktan sonra bazı testler gerçekleştirilmekte ve sonuçlar elde edilmektedir. Bu yaklaşım zaman gerektirmekte ve ekonomik açıdan maliyetleri yukarı çekmektedir. Sondaj sırasında formasyon sıcaklığını tahmin edilebilmesinin ekonomik ve zaman anlamında kazanımları olacaktır. Bu sıcaklık değerlerinin tahmin edilebilmesi için kuyu ve formasyon sıcaklıkları arasındaki bazı ısı transfer mekanizmaları içeren modellerin uygulanması gerekmektedir. Bu çalışma Ege Bölgesindeki bir jeotermal kuyudan alınan sondaj akışkanı sıcaklık verilerinden formasyon sıcaklığının tahmin edilmesini içermektedir. Formasyon sıcaklık modelleri sondaj, kuyu ve formasyon parametreleri eklenerek kullanılmıştır. Modeller ısı iletimi ve taşınımı olan ısı transfer mekanizmaları ile oluşturulmuştur. Formasyon-anülüs ve anülüs-sondaj dizisi arasındaki ısı transferleri birleştirilerek ortalama ısı dengesi denklemi kurulmuştur. Bu denklemler düzenli doğrusal ısı transferi durumu altında çözümlenmiştir. Denklemleri çözmek için analitik yaklaşımlar kullanılmıştır. Anülüs-formasyon ve anülüs-sondaj dizisi arasındaki çözümlemeler için yaklaşımlar farklıdır. Bu çözümlemelere göre formasyon sıcaklıkları elde edilebilir ve karşılaştırılabilirler. Çalışılan kuyu için hesaplamalar sonucunda yaklaşık 295 0F’lık bir sıcaklık barındırdığı hesaplanmıştır. Daha önce bölge için raporlanmış olan sıcaklık değerlerine çok yakın değerler elde edilmiştir. Oluşturulan model ve hesaplamaların jeotermal kuyularda uygulanabilir olduğu ortaya konmaktadır.

Keywords

jeotermal, sondaj, sondaj akışkanı, formasyon sıcaklığı

References

• Aadnoy, B.S., and Karstad, E. 1997. Analysis of Temperature Measurements during Drilling. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas,USA.
• Bourgoyne Jr, A.T., Chenevert, M.E., Millheim, K.K, and Young Jr, F.S. 1986. Applied Drilling Engineering. Society of Petroleum Engineers (SPE), Richardson, TX, USA.
• Hasan, A.R., and Kabir, C.S. 1991. Heat Transfer During Two-Phase Flow in Wellbores: Part I – Formation Temperature. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas,USA.
• Holmes, C.S., and Swift, S.C. 1970. Calculation of Circulating Mud Temperatures. SPE-AIME (The American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers), Houston, Texas,USA.
• Manzella, A., Allansdottir, A., Peliizzone, A. 2019. Geothermal Energy and Society Lecture Notes in Energy. Springer Internatıonal Publishing.
• Raymond, L.R. 1969. Temperature Distribution in a Circulating Drilling Fluid. SPE-AIME (The American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, SPE Symposium on Drilling and Rock Mechanics, Austin, Texas,USA.
• Watson, A. 2014. Geothermal Engineering Fundamentals and Applications. Springer International Publishing.