Co je cementace ropných vrtů?
Cementování ropných vrtů je jednou z nejdůležitějších fází vrtání ropných a plynových vrtů. Jejím účelem je izolovat vrstvy ropy, plynu a vody ve vrtu, chránit pažnici, prodloužit životnost vrtu a zvýšit účinnost těžby uhlovodíků. Podle American Petroleum Institute tvoří cementační přísady 38% chemických látek používaných při těžbě ropy. Použití látek snižujících obsah vody v cementu na ropných polích se stalo klíčovým technickým přístupem k řešení různých složitých problémů při cementování, zvyšování kvality cementování a ochraně ložisek ropy a zemního plynu.
Tmelení ropných vrtů v ruských polárních oblastech
Arktická ložiska ropy a zemního plynu se nacházejí převážně v oblastech věčně zmrzlé půdy s teplotami od -5 °C do -18 °C, obsahem ledu až 80% a hloubkou až 500 metrů. U tradičních cementových malt zpomaluje hustý permafrost v polárních oblastech a nízké teploty tuhnutí a vývoj pevnosti. Při poklesu teploty pod 0 °C voda v cementové maltě kondenzuje a neúčastní se hydratační reakce. V důsledku toho není malta schopna dostatečně tuhnout, a tím pádem se nepodaří studnu stmelit. Teplo uvolněné během hydratačního procesu cementové kaše může navíc způsobit rozmrzání věčně zmrzlé půdy. Hydráty zemního plynu v permafrostu mohou vyvolat rozsáhlý rozklad, což představuje rizika, jako jsou kopnutí vrtu nebo výbuch při vrtných pracích.
V Rusku byl zaveden systém lehké cementové malty z důvodu její nízké tepelné vodivosti. Zastavuje přenos tepla mezi vrtem a formací. V tomto složení cementové malty hraje polykarboxylátový superplastifikátor klíčovou roli při snižování exotermického tepla vznikajícího během hydratační reakce, přičemž zajistit, aby kaše ztuhla v požadovaném časovém rámci a dosáhla dostatečné pevnosti..
Co je to polykarboxylátový superplastifikátor v cementaci ropných vrtů?
Jako vysoce účinný prostředek pro redukci vody třetí generace, superplastifikátory na bázi polykarboxylátů jsou navrženy zlepšit na zpracovatelnost, pevnost a trvanlivost cementových systémů snížením poměru vody k cementu nebo vody ke sádře. LANDU Polykarboxylátový superplastifikátor Novastar je vysoce kompatibilní s další přísady, jako jsou zpomalovače sádry, prostředky pro zadržování vzduchu, nebo urychlovače a různé základní materiály, jako je například cement PST-1-50. Při cementování ropných vrtů slouží jako:
Disperzant
Ležící a vrtné třísky ve vrtné kapalině mohou vytvořit prostorovou síť, pokud je jejich koncentrace příliš vysoká. Tato síťová struktura může být zesílena rozpuštěnými solemi, zejména polyvalentními kationty, ve vodě v solnosádrovcových formacích. Tento nakonec snižuje tekutost vrtného kalu. Další univerzální přísadou je sádra, která je vhodná zejména pro zkrácení doby tuhnutí cementové malty v oblastech s věčně zmrzlou půdou. Zároveň však podstatně zvyšuje viskozitu kalu.
LANDU NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor účinně narušuje tuto síťovou strukturu, uvolňuje zachycenou vodu a tím upravuje viskozitu a smykové napětí vrtné kapaliny. Tento je proto, že záporně nabité karboxylové skupiny (-COOH) na molekulách PCE odpuzují částice cementu a zabraňují flokulaci. Dlouhé postranní řetězce molekul PCE také vytvářejí fyzikální bariéru mezi částicemi cementu, snižují tření a zlepšují tekutost.
Redukční činidlo pro vodu
LANDU NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor snižující obsah vody optimalizuje distribuci velikosti částic (PSD) cementu a doplňkových materiálů, zvyšuje obsah pevných částic na jednotku objemu a minimalizuje poměr vody a cementu v suspenzi. Výrazně zkracuje počáteční doba tuhnutí cementu a zvyšuje pevnost cementu v tlaku. a zároveň snižuje jeho pórovitost a propustnost.
Zlepšovač zpracovatelnosti
Při cementování ropných vrtů je udržení spádu (udržení tekutosti v čase) klíčové pro zajištění hladkého čerpání cementu na dlouhé vzdálenosti a složité geometrie vrtu. Molekuly PCE jsou méně náchylné k adsorpce částice cementu ve srovnání s tradiční superplastifikátory (např. sulfonovaný naftalenformaldehyd - SNF). Výrazně zlepšuje zpracovatelnost cementových směsí. Zachovává tekutost směs po delší dobu, čímž se zabrání ztrátě propadu. Zajišťuje plynulé a účinné čerpání cementových suspenzí, a to i v prostředí s vysokým tlakem a teplotou (HPHT). Superplastifikátory PCE jsou tepelně stabilní a mohou si zachovat své vlastnosti i při zvýšených teplotách a tlacích.
Aceton-formaldehyd-sulfit vs. superplastifikátor PCE
- Při cementování ropných vrtů se používá disperzant aceton-formaldehyd-sulfit (AFS). stále působí jako monopol. Nicméně, Superplastifikátor PCE má adresu se začaly objevovat v posledních letech pro následující výhody.
| Funkce | Superplastifikátory PCE | Disperzant AFS |
|---|---|---|
| Účinnost | Vysoká účinnost při nízkých dávkách. | Nižší účinnost, vyžadující vyšší dávky. |
| Zadržení kalu | Vynikající udržení spádu po delší dobu. | Omezené udržení spádu v důsledku absorpce cementu. |
| Snížení spotřeby vody | Snížení množství vody až o 30% nebo více. | Typicky 15-20% redukce vody. |
| Dopad na životní prostředí | Nízká toxicita a biologická rozložitelnost. | Může obsahovat sulfonátové skupiny, které představují riziko pro životní prostředí. |
| Kompatibilita | Vysoce kompatibilní s dalšími aditivy. | Může mít problémy s kompatibilitou s některými přísadami. |
