Hvad er cementering af oliebrønde?
Cementering af oliebrønde er en proces, hvor man fører et foringsrør ind i en brønd og sprøjter cement ind i det ringformede rum mellem foringsrørene. Som en vigtig del af olieboringsindustrien er der typisk mindst to cementeringsoperationer for produktionsbrønde og op til fem for efterforskningsbrønde. Der er 5 hovedformål med cementering af oliebrønde.
- Stabilisering af brøndboringens integritet - For at isolere ustabile eller brudte formationer, forstærke borede sektioner og sikre en jævn boreproces.
- Støtte til installation af brøndhoved - At skabe et fundament for systemer til forebyggelse af udblæsning og opretholde et korrekt mudderreturflow ved at hæve borevæskeudløbet over muddergraven.
- Zonal isolering - For at forhindre krydsstrømning mellem olie-, gas- og vandlag med varierende tryk, hvilket sikrer optimale produktionsforhold for kulbrinter.
- Beskyttelse af ferskvandsressourcer - At beskytte lavvandede ferskvandsakviferer mod forurening fra dybereliggende olie, gas, saltvand eller andre formationsvæsker.
- Forbedring af produktionspotentialet - At etablere en sikker brøndstruktur til fremtidige stimuleringsbehandlinger, som f.eks. syretilsætning og hydraulisk frakturering, for at øge produktionen.
Anvendelse af cementeringsteknologi i Rusland
- I de seneste år er skader på foringsrør i russiske oliefelter steget fra 17% til 38%hvilket resulterer i et årligt produktionstab på ca. 7,6-16,6 millioner tons af olie. I 2015, Rosneft rapporteret omkring 1.900 beskadigede brøndehvilket fører til et kumulativt tab på 9,01 millioner tons, mens Tatneft dokumenteret næsten 800 berørte brøndeog reducerer produktionen med 1,09 millioner tons. På tværs af otte store olieselskaber varierede antallet af fejl i foringsrør fra 1.78% til 4.13%.
- En vigtig modforanstaltning er forbedret brøndcementeringsom demonstreret i Romashkino-feltetsom opererer over 40.000 produktionsbrønde, 70% af dem er over 30 år gamle. Almindelige skader på huset omfatter korrosion og perforeringmed gennemsnitlige eksterne korrosionshastigheder på 0,8-1,2 mm/år og indvendig korrosion på 0,9-1,5 mm/år.
Hvordan forbedrer man effektiviteten af cementering af oliebrønde?
- Avancerede teknikker til placering af cement
- Brug centralisatorer og rørbevægelse (rotation/gengældelse) for at fjerne mudderkanaler og forbedre den ensartede cementdækning.
- Brug CFD-simuleringer (computational fluid dynamics) til at forudsige og optimere cementfortrængningseffektiviteten.
- Robuste metoder til zoneisolering
- Implementer cementering i flere trin til højtryks- eller udtømte zoner.
- Påfør ekspanderbare foringsrørsplaster eller harpikssystemer i kritiske intervaller.
- Overvågning og evaluering i realtid
- Brug akustiske sensorer og tryksensorer til at opdage mikro-annuli eller svage punkter.
- Udfør ultralydsbilleddannelse (CBL/VDL-logfiler) efter cementering for at vurdere kvaliteten.
- Foranstaltninger mod korrosion og kemisk resistens
- Integrer H₂S-scavenging-additiver eller epoxybelagte foringsrør i sure miljøer.
- Påfør zink- eller aluminiumsbaserede belægninger for at mindske elektrokemisk nedbrydning.
- Præcist gylle-design og materialeoptimering
- Brug tilpassede cementformuleringer med kvalitetsblandinger for at forbedre reologi, styrke og afbindingstid.
- Forbedre kontrollen med væsketab for at forhindre gasmigration og sikre korrekt binding.
Hvilke tilsætningsstoffer kan bruges til cementering af oliebrønde?
1. Dispergeringsmiddel og friktionsnedsættende middel
Når lerpartikler og borespåner når kritiske koncentrationer i borevæsker, danner de en tredimensionel netværksstruktur. Dette fænomen forværres især i salt-gipsformationer, hvor opløste elektrolytter (især polyvalente kationer) i formationsvandet intensiverer den strukturelle udvikling og forringer væskens mobilitet betydeligt. Dispergeringsmidler fungerer ved at nedbryde disse netværksmatricer og frigøre bundet vand for at reducere viskositeten og flydegrænsen.
Vores løsning: Polycarboxylat superplastificeringsmiddel
Vores NOVASTAR Polycarboxylat-superplastificeringsmiddel er et højtydende vandreduktions- og dispergeringsmiddel, der bruges til at optimere cementmørtels egenskaber. Som et af de syntetiske polymere dispergeringsmidler tilbyder det overlegen effektivitet i følgende aspekter:
- Spredning af cementpartikler
- Reducerer gyllekonsistensen med 35-50% sammenlignet med ubehandlede systemer
- Forbedrer de reologiske parametre: sænker den plastiske viskositet med 40-60%, samtidig med at det optimale udbyttepunkt bevares. - Tilpasningsevne til temperatur
- Effektivt præstationsspektrum: 30°C til 180°C (86°F til 356°F)
- Opretholder dispersionens stabilitet under termiske cyklusforhold - Tolerance over for salt
- Demonstrerer konsekvent ydeevne i 5-10% NaCl-miljøer
- Kompatibel med forskellige vandkilder uden krav til renhed - Kompatibilitetsprofil
- Synergistisk med alle cementadditiver i API-klassen
- Ingen negative interaktioner med væsketabsregulatorer/retarderingsmidler/antiskum
2. Additiv til kontrol af tab af cementvæske
Væsketabsadditiver (FLA'er) er afgørende for at minimere filtrattabet i cementslam og tjener tre primære formål:
- Forebyggelse af for tidlig dehydrering i permeable formationer er særligt kritisk under cementering af liner.
- Beskyttelse af vandfølsomme formationer mod skader forårsaget af væskeinvasion.
- Forbedring af effektiviteten af Squeeze Cementing ved at opretholde slammets integritet under høje trykforskelle.
Vores flagskib, det multifunktionelle additiv til væsketab: HPMC
LANDERCOLL HPMC er en modificeret celluloseæter, der i vid udstrækning anvendes som vandreducerende middel. Som en vandopløselig polymer hjælper den med at stabilisere boremudder ved at reducere væsketab i permeable formationer, samtidig med at de reologiske egenskaber bevares. LANDU leverer forskellige typer HPMC til cementeringsformål, herunder:
- HPMC til systemer med lav densitet
- Specielt udviklet til skrøbelige formationer og zoner med tabt cirkulation.
- Opretholder fremragende væsketabskontrol (<50 ml/30 min) ved tætheder så lave som 1,20 SG. - HPMC til applikationer med høj densitet
- Optimeret til HPHT-brønde og dybvandsmiljøer.
- Leverer <30 ml/30 min væsketab i gylle med en massefylde på op til 2,60 SG. - HPMC til opslæmning med konventionel tæthed
- Universel løsning til de fleste standard cementeringsopgaver.
- Giver pålidelig <50mL/30min API-væsketabskontrol. - HPMC til blanding af havvand
- Korrosionsbestandig formulering til offshore-operationer.
- Opretholder en stabil ydeevne i miljøer med høj saltholdighed.
En ideel cementretarder forlænger og opretholder effektivt gyllens flydende tilstand og pumpbarhed. De bedste retardere har følgende egenskaber:
- Bred temperaturtilpasningsevne: Ensartet ydeevne på tværs af varierende forhold i borehullet.
- Dosisproportional fortykningstid: Forudsigelig forsinkelse baseret på koncentration.
- Kompatibilitet: Harmonisk samspil med alle typer oliebrøndcementer og additiver uden at påvirke negativt:
- Ophobning af viskositet
- Thixotropisk gelering
- Udvikling af trykstyrke
- Kontrollerbar ydeevne: Pålidelig forudsigelse af fortykningstid og repeterbarhed.
- Overholdelse af sikkerhed og miljø: Ikke-giftig, ikke-brændbar, forureningsfri og modstandsdygtig over for forurening.
Sammenlignende analyse af almindelige retardere
- Citronsyre og natriumcitrat
- Primær funktion: Retardation (mild effekt), med sekundær spredningsevne.
- Doseringsfølsomhed:
- Mindste effektive dosis: 0,5% BWOC (under denne tærskel kan indstillingen fremskyndes).
- Optimalt dosisområde: Stabil forsinkelse ud over en kritisk koncentration med minimal følsomhed over for små variationer.
- Begrænsninger:
- Svagere dispergeringseffekt sammenlignet med specialiserede dispergeringsmidler.
- Ydeevnen varierer betydeligt afhængigt af cementklassen.
- Vinsyre og kaliumnatriumtartrat (Rochelle-salt)
- Vigtige funktioner:
- Ekstraordinær forsinkelse ved høje temperaturer (op til 180 °C+).
- Mild dispergerende effekt (supplerer reologisk forbedring).
- Ingen styrkeforringelse i hærdet cement.
- Praktiske udfordringer:
- Øget frit vand- og væsketab - nødvendiggør brug af væsketabsadditiver (FLA'er).
- Høj følsomhed over for alkalisk forurening kan føre til uforudsigelig afbinding, hvilket gør den mindre velegnet til brug i marken.
Vores anbefalinger: Aminobaseret retarder
- Aminobaseret Retarder er et specialiseret kemisk tilsætningsstof, der bruges til at forsinke afbindingen af cementslam ved at bremse hydreringsreaktionerne i portlandcement. Disse retardere er særligt værdifulde i dybe brønde med høj temperatur (HT/HPHT)hvor standard retarderingsmidler (f.eks. lignosulfonater eller organiske syrer) kan nedbrydes eller blive ineffektive.
Mekanisme for retardering
- Chelatdannelse og adsorption:
- Aminogrupper (-NH₂, -NH-) danner komplekser med Ca²⁺-ioner i cementen, hvilket hæmmer dannelsen af C-S-H (Kalciumsilikat hydrat) gelsom er afgørende for cementens hærdning.
- Adsorberer på cementpartiklernes overflader og skaber en barriere der forsinker vandindtrængning og hydrering.
- pH-responsiv virkning:
- Mere effektiv i alkaliske forhold (typisk for cementopslæmninger, pH ~12-13).
Fordele i forhold til konventionelle retardere
| EJENDOM | AMINOBASERET RETARDER | LIGNOSULFONATER | ORGANISKE SYRER (F.EKS. CITRONSYRE/GLUCONSYRE) |
|---|---|---|---|
| STABILITET VED HØJ TEMPERATUR | OP TIL 250+°C | NEDBRYDES >120°C | NEDBRYDES >150°C |
| DOSERINGSEFFEKTIVITET | LAV (0,1-0,5% BWOC) | HØJ (0,5-2% BWOC) | MODERAT (0,3-1% BWOC) |
| TOLERANCE OVER FOR SALT | UDMÆRKET | DÅRLIG | MODERAT |
| KOMPATIBILITET MED GYLLE | FUNGERER MED DE FLESTE TILSÆTNINGSSTOFFER | KAN INTERFERERE MED DISPERGERINGSMIDLER | Følsom over for pH-forskydninger |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Kontakt os og få gratis prøver
Kontakt mig for at få det seneste tilbud eller for at anmode om en prøve (vores prøver er gratis og inkluderer forsendelse).
