ما هو تدعيم آبار النفط؟
تدعيم آبار النفط هي عملية إدخال الغلاف في حفرة البئر وحقن الأسمنت في الفراغ الحلقي بين الغلاف. وكجزء مهم من صناعة التنقيب عن النفط، عادةً ما تكون هناك عمليتا تدعيم على الأقل لآبار الإنتاج وما يصل إلى خمس عمليات لآبار الاستكشاف. هناك 5 أغراض رئيسية لتدعيم آبار النفط.
- تثبيت سلامة حفرة البئر - لعزل التكوينات غير المستقرة أو المتصدعة وتقوية المقاطع المحفورة وضمان سلاسة تقدم الحفر.
- دعم تركيب فوهة البئر الداعمة - لتوفير أساس لأنظمة منع الانفجار والحفاظ على التدفق المناسب لعودة الطين من خلال رفع مخرج سائل الحفر فوق حفرة الطين.
- العزل المنطقي - لمنع التدفق المتبادل بين طبقات النفط والغاز والماء ذات الضغوط المتفاوتة، مما يضمن ظروف إنتاج هيدروكربونية مثالية.
- حماية موارد المياه العذبة - حماية مستودعات المياه الجوفية العذبة الضحلة من التلوث بالنفط أو الغاز أو المحاليل الملحية أو سوائل التكوينات الأخرى.
- تعزيز إمكانات الإنتاج - إنشاء هيكل آمن للبئر من أجل معالجات التحفيز المستقبلية، مثل التحميض والتكسير الهيدروليكي، لزيادة الإنتاج.
تطبيق تكنولوجيا الأسمنت في روسيا
- في السنوات الأخيرة، ارتفعت الأضرار التي لحقت بأغلفة حقول النفط الروسية من من 17% إلى 38%مما أدى إلى خسارة سنوية في الإنتاج تبلغ حوالي 7.6 - 16.6 مليون طن من النفط. في عام 2015 روسنفت تم الإبلاغ عن 1,900 بئر متضررةمما يؤدي إلى خسارة تراكمية قدرها 9.01 مليون طنفي حين أن تاتنفت موثقة تقريبًا 800 بئر متأثرة، مما يقلل الناتج بنسبة 1.09 مليون طن. عبر ثماني شركات نفط كبرى، تراوحت معدلات فشل الغلاف بين 1.781.78% إلى 4.13%.
- أحد التدابير المضادة الرئيسية هي تعزيز تدعيم البئر المعزز، كما هو موضح في حقل روماشكينوالتي تعمل على 40,000 بئر إنتاجية, 70% منها أكثر من 30 عامًا. يشمل التلف الشائع في الغلاف ما يلي التآكل والتثقيببمتوسط معدلات تآكل خارجي 0.8 - 1.2 مم/سنة والتآكل الداخلي في 0.9-1.5 ملم/سنة.
كيف يمكن تحسين كفاءة تدعيم آبار النفط؟
- تقنيات وضع الأسمنت المتقدمة
- استخدام أجهزة التمركز وتحريك الأنابيب (الدوران/التدوير/التكرير) للتخلص من القنوات الطينية وتحسين التغطية الأسمنتية الموحدة.
- استخدام محاكاة ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) للتنبؤ بكفاءة إزاحة الأسمنت وتحسينها.
- طرق العزل النطاقي القوية
- تنفيذ التدعيم متعدد المراحل للمناطق عالية الضغط أو المستنفدة.
- وضع رقع التغليف القابلة للتمديد أو أنظمة الراتنج في الفترات الحرجة.
- المراقبة والتقييم في الوقت الحقيقي
- استخدم مستشعرات الصوت والضغط للكشف عن الذبذبات الدقيقة أو البقع الضعيفة.
- إجراء التصوير بالموجات فوق الصوتية (سجلات CBL/VDL) بعد التثبيت لتقييم الجودة.
- تدابير مقاومة التآكل والمواد الكيميائية
- دمج المواد المضافة التي تعمل على التخلص من H₂S أو الغلاف المطلي بالإيبوكسي في البيئات الحامضة.
- ضع طلاءات أساسها الزنك أو الألومنيوم لتخفيف التدهور الكهروكيميائي.
- تصميم دقيق للطين وتحسين المواد بدقة عالية
- استخدم تركيبات أسمنتية مخصصة مع مواد مضافة عالية الجودة لتعزيز الانسيابية والقوة وزمن الضبط.
- تحسين التحكم في فقدان السوائل لمنع هجرة الغازات وضمان الترابط السليم.
ما هي المواد المضافة التي يمكن استخدامها في تدعيم آبار النفط؟
1. مشتت ومخفض الاحتكاك
عندما تصل جزيئات الطين وقواطع الحفر إلى تركيزات حرجة في سوائل الحفر، فإنها تشكل بنية شبكية ثلاثية الأبعاد. تتفاقم هذه الظاهرة بشكل خاص في التكوينات الملحية الجبسية حيث تزيد الشوارد الذائبة (خاصة الكاتيونات متعددة التكافؤ) في مياه التكوين من حدة التطور الهيكلي، مما يضعف حركة السوائل بشكل كبير. تعمل المشتتات عن طريق تفكيك هذه المصفوفات الشبكية وتحرير الماء المرتبط لتقليل اللزوجة ونقطة الخضوع.
الحل الذي نقدمه: البولي كربوكسيل الفائق الملدن
لدينا NOVASTAR متعدد الكربوكسيل الفائق الملدن NOVASTAR هو مخفض ماء ومشتت عالي الأداء يستخدم لتحسين خصائص الملاط الأسمنتي. وباعتباره أحد المشتتات البوليمرية الاصطناعية، فإنه يوفر كفاءة فائقة في الجوانب التالية:
- تشتت جسيمات الأسمنت
- يقلل من اتساق الطين بنسبة 35-50% مقارنة بالأنظمة غير المعالجة
- يعزز المعلمات الانسيابية: يقلل من اللزوجة اللدائنية بنسبة 40-60% مع الحفاظ على نقطة الخضوع المثلى - القدرة على التكيف مع درجة الحرارة
- نطاق الأداء الفعال: 30 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت إلى 356 درجة فهرنهايت)
- يحافظ على ثبات التشتت تحت ظروف التدوير الحراري - تحمّل الملح
- يُظهر أداءً متسقًا في بيئات 5-10% NaCl
- متوافق مع مصادر المياه المختلفة دون متطلبات النقاء - ملف التوافق
- تآزري مع جميع إضافات الأسمنت من فئة API
- لا توجد تفاعلات عكسية مع أجهزة التحكم في فقد السوائل/مثبطات/مثبطات الرغوة
2. مادة مضافة للتحكم في فقد السوائل الأسمنتية
تُعد إضافات فقدان السوائل (FLAs) ضرورية لتقليل فقد السوائل في ملاط الأسمنت، وتخدم ثلاثة أغراض أساسية:
- يعد منع الجفاف المبكر في التكوينات القابلة للنفاذ أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص أثناء عمليات تدعيم البطانة.
- حماية التكوينات الحساسة للماء من الأضرار الناجمة عن غزو السوائل.
- تعزيز كفاءة الأسمنت بالضغط من خلال الحفاظ على سلامة الطين تحت فروق الضغط العالي.
مضاف فقدان السوائل متعدد الوظائف الرائد لدينا: HPMC
LANDERCOLL HPMC هو أثير سليلوز معدّل يستخدم على نطاق واسع كعامل مخفض للماء. وباعتباره بوليمر قابل للذوبان في الماء، فإنه يساعد على استقرار طين الحفر عن طريق تقليل فقدان السوائل في التكوينات القابلة للنفاذ مع الحفاظ على الخصائص الانسيابية. يوفر LANDU أنواعًا متنوعة من HPMC لتطبيقات الأسمنت، بما في ذلك:
- HPMC للأنظمة منخفضة الكثافة
- مصممة خصيصاً للتشكيلات الهشة ومناطق الدوران المفقود.
- يحافظ على تحكم ممتاز في فقدان السوائل (<50 مل/ 30 دقيقة) بكثافات منخفضة تصل إلى 1.20 SG. - HPMC للتطبيقات عالية الكثافة
- مُحسَّنة للآبار ذات الحرارة العالية جداً العالية وبيئات المياه العميقة.
- يوفر أقل من 30 مل/دقيقة من فقدان السوائل في كثافة الطين حتى 2.60 SG. - HPMC لمخاليط الكثافة التقليدية
- حل شامل لمعظم عمليات الأسمنت القياسية.
- يوفر تحكماً موثوقاً في فقدان السوائل <50 مل/ 30 دقيقة من واجهة برمجة التطبيقات API. - شركة HPMC لتطبيقات خلط مياه البحر
- تركيبة مقاومة للتآكل للعمليات البحرية.
- يحافظ على أداء مستقر في البيئات عالية الملوحة.
يعمل مثبط الأسمنت المثالي على إطالة أمد الحالة السائلة وقابلية ضخ الملاط ويحافظ عليها بشكل فعال. تتسم أفضل المثبطات بالخصائص التالية:
- قدرة واسعة على التكيف مع درجات الحرارة: أداء متسق عبر ظروف قاع البئر المختلفة.
- زمن التثخين المتناسب مع الجرعة: تباطؤ يمكن التنبؤ به بناءً على التركيز.
- التوافق: تفاعل متناغم مع جميع أنواع أسمنت آبار النفط والمواد المضافة دون التأثير سلبًا:
- تراكم اللزوجة
- الهلامية المتغيرة الانسيابية
- تطور قوة الانضغاط
- أداء يمكن التحكم فيه: تنبؤ موثوق بوقت السماكة وقابلية التكرار.
- السلامة والامتثال البيئي: غير سامة وغير قابلة للاشتعال وخالية من التلوث ومقاومة للتلوث.
التحليل المقارن للمثبطات الشائعة
- حمض الستريك وسيترات الصوديوم
- الوظيفة الأساسية: التثبيط (تأثير خفيف)، مع قدرة ثانوية على التشتيت.
- حساسية الجرعة:
- الحد الأدنى للجرعة الفعالة: 0.5% BWOC (أقل من هذه العتبة، قد يسرع الإعداد).
- نطاق الجرعة الأمثل: التأخير المستقر بعد التركيز الحرج، مع الحد الأدنى من الحساسية للتغيرات الصغيرة.
- القيود:
- تأثير تشتت أضعف مقارنةً بالمشتتات المتخصصة.
- يختلف الأداء بشكل كبير حسب فئة الإسمنت.
- حمض الطرطريك وطرطرات الصوديوم البوتاسيوم (ملح روشيل)
- الميزات الرئيسية:
- تأخير استثنائي في درجات الحرارة العالية (حتى 180 درجة مئوية فأكثر).
- تأثير تشتيت خفيف (مكملات تحسين الانسيابية).
- لا يوجد تدهور في القوة في الأسمنت المثبت.
- التحديات العملية:
- زيادة الماء الحر وفقدان السوائل - يستلزم استخدام إضافات فقدان السوائل (FLAs).
- يمكن أن تؤدي الحساسية العالية للتلوث القلوي إلى سلوك ضبط لا يمكن التنبؤ به، مما يجعله أقل تفضيلاً في العمليات الميدانية.
توصياتنا: مثبط ذو أساس أميني
- أمينو-بناءً على الأمينية مثبط هو مادة كيميائية مضافة متخصصة تستخدم في تأخير تثبيت ملاط الأسمنت عن طريق إبطاء تفاعلات ترطيب الأسمنت البورتلاندي. هذه المثبطات ذات قيمة خاصة في الآبار العميقة ذات درجة الحرارة العالية (HT/HPHT)حيث قد تتحلل المثبطات القياسية (مثل اللجنوسلفونات أو الأحماض العضوية) أو تصبح غير فعالة.
آلية التخلف
- الاستخلاب والامتزاز:
- تُشكِّل المجموعات الأمينية (-NH₂، -NH-) معقدات مع أيونات Ca²⁺ Ca² في الأسمنت، مما يثبط تكوين ج - س - هـ - هـ (سيليكات الكالسيوم هيدرات) هلاموهو أمر بالغ الأهمية لتصلب الأسمنت.
- يمتص على أسطح جزيئات الأسمنت، مما يخلق الحاجز التي تؤخر تغلغل الماء والترطيب.
- العمل المستجيب للأس الهيدروجيني:
- أكثر فعالية في الظروف القلوية (نموذجي لملاط الأسمنت، الأس الهيدروجيني ~ 12-13).
مزايا تتفوق على المثبطات التقليدية
| الممتلكات | مثبط ذو أساس أميني | اللجنوسلفونات | الأحماض العضوية (مثل الستريك/الجلوكونيك) |
|---|---|---|---|
| ثبات في درجات الحرارة العالية | حتى أكثر من 250 درجة مئوية | يتحلل >120 درجة مئوية | يتحلل >150 درجة مئوية |
| كفاءة الجرعة | منخفضة (0.1-0.5% BWC) | مرتفع (0.5-2% BWC) | معتدل (0.3-1% BWC) |
| التسامح مع الملح | ممتاز | ضعيف | معتدل |
| التوافق مع الطين | يعمل مع معظم المواد المضافة | قد تتداخل مع المشتتات | حساس لتغيرات الأس الهيدروجيني |
فيسبوك
تويتر
لينكد إن
برقية
اتصل بنا واحصل على عينات مجانية
يُرجى الاتصال بي للحصول على أحدث عرض أسعار أو لطلب اختبار عينة (عيناتنا مجانية وتشمل الشحن).
