Какво представлява циментирането на нефтени кладенци?
Циментирането на петролни кладенци е един от най-критичните етапи при сондирането на нефтени и газови кладенци. Целта е да се изолират слоевете нефт, газ и вода в сондажа, да се защити обсадната тръба, да се удължи животът на сондажа и да се повиши ефективността на добива на въглеводороди. По данни на Американския петролен институт циментовите добавки представляват 38% от химикалите, използвани при експлоатацията на нефтените находища. Прилагането на редуциращи водата агенти в цимента за нефтени находища се превърна в основен технически подход за справяне с различни сложни предизвикателства при циментирането, повишаване на качеството на циментирането и опазване на петролните и газовите находища.
Циментиране на нефтени кладенци в полярните региони на Русия
Арктическите находища на нефт и газ се намират предимно в зони на вечна замръзналост с температури от -5°C до -18°C, съдържание на лед до 80% и дълбочина до 500 метра. За традиционните циментови разтвори дебелата вечна замръзналост в полярните региони и ниските температури забавят втвърдяването и развитието на якостта. Когато температурата падне под 0°C, водата в циментовия разтвор кондензира и не участва в реакцията на хидратация. В резултат на това разтворът не е в състояние да се втвърди адекватно, като по този начин не успява да циментира кладенеца. Освен това топлината, отделяна по време на процеса на хидратация на циментовия разтвор, може да доведе до размразяване на вечната замръзналост. Хидратите на природния газ във вечната замръзналост могат да предизвикат обширно разлагане, което крие рискове, като например избухване на кладенеца или взрив по време на сондажните операции.
В Русия е възприета система от леки циментови разтвори поради ниската им топлопроводимост. Тя спира преноса на топлина между сондажа и пласта. В този състав на циментовия разтвор поликарбоксилатният суперпластификатор играе ключова роля за намаляване на екзотермичната топлина, генерирана по време на реакцията на хидратация, като същевременно гарантиране, че суспензията се втвърдява в рамките на необходимия срок и постига достатъчна якост.
Какво представлява поликарбоксилатният суперпластификатор при циментирането на нефтени кладенци?
Като високоефективен агент за намаляване на водата от трето поколение, суперпластификатори на поликарбоксилатна основа са проектирани да се подобри на обработваемост, здравина и издръжливост на циментови системи чрез намаляване на съотношението вода-цимент или вода-гипс. LANDU Поликарбоксилатен суперпластификатор Novastar е изключително съвместим с други добавки, като например забавители на гипса, агенти за задържане на въздуха, или ускорители и различни базови материали, като например цимент PST-1-50. При циментирането на нефтени кладенци той служи като:
Дисперсант
Лежащите частици и стружките в сондажната течност могат да образуват пространствена мрежа, ако концентрацията им е твърде висока. Тази мрежова структура може да бъде засилена от разтворените соли, особено от поливалентните катиони, във водата в солено-гипсовите формации. Този в крайна сметка намалява течливостта на сондажната кал. Друга универсална добавка е гипсът, особено подходящ за намаляване на времето за втвърдяване на циментовия разтвор в райони с вечна замръзналост. Той обаче също така значително увеличава вискозитета на калта.
LANDU NOVASTAR Поликарбоксилатен суперпластификатор ефективно нарушава тази мрежова структура, като освобождава задържаната вода и по този начин регулира вискозитета и напрежението на срязване на сондажната течност. Този защото отрицателно заредените карбоксилни групи (-COOH) на молекулите на PCE отблъскват циментовите частици, като предотвратяват флокулацията. Освен това дългите странични вериги на молекулите на PCE създават физическа бариера между циментовите частици, като намаляват триенето и подобряват течливостта.
Редуциращ водата агент
LANDU NOVASTAR Поликарбоксилатен суперпластификатор Водоредуциращият агент оптимизира разпределението на размера на частиците (PSD) на цимента и допълнителните материали, като увеличава съдържанието на твърди частици за единица обем и минимизира съотношението вода-цимент в суспензията. Той значително съкращава първоначалното време за втвърдяване на цимента и повишава якостта на натиск на цимента като същевременно намалява порьозността и пропускливостта му.
Подобрител на обработваемостта
При циментирането на нефтени кладенци запазването на слягането (поддържането на течността във времето) е от решаващо значение, за да се гарантира, че циментът може да се изпомпва безпроблемно на дълги разстояния и при сложни геометрични форми на кладенците. Молекулите на PCE са по-малко склонни към адсорбция от циментови частици в сравнение с традиционни суперпластификатори (напр. сулфониран нафталенформалдехид - SNF). Той значително подобрява обработваемостта на циментовите смеси. Поддържа течливостта на смес за продължителни периоди от време, което предотвратява загубата на слягане. Осигурява плавно и ефективно изпомпване на циментови суспензии, дори в условия на високо налягане и висока температура (HPHT). PCE суперпластификаторите са термично стабилни и могат да запазят ефективността си дори при повишени температури и налягания.
Ацетон-формалдехид-сулфит срещу PCE суперпластификатор
- При циментиране на нефтени кладенци дисперсантът ацетон-формалдехид-сулфит (AFS) все още действа като монопол. Въпреки това, PCE Суперпластификатор има започва да се появява през последните години поради следните предимства.
| Функции | PCE Суперпластификатори | Дисперсант AFS |
|---|---|---|
| Ефективност | Висока ефективност при ниски дози. | По-ниска ефективност, изискваща по-високи дози. |
| Задържане на утайката | Отлично запазване на слягането за продължителни периоди от време. | Ограничено задържане на слягането поради абсорбцията на цимента. |
| Намаляване на водата | Намаляване на водата до 30% или повече. | Обикновено 15-20% намаляване на водата. |
| Въздействие върху околната среда | Ниска токсичност и биоразградимост. | Може да съдържа сулфонатни групи, което поражда опасения за околната среда. |
| Съвместимост | Високо съвместим с други добавки. | Възможно е да има проблеми със съвместимостта с някои добавки. |
