Hvad er cementering af oliebrønde?
Cementering af oliebrønde er en af de mest kritiske faser i olie- og gasboringsteknikken. Formålet er at isolere olie-, gas- og vandlagene i brøndboringen, beskytte foringsrøret, forlænge brøndens levetid og forbedre effektiviteten af kulbrinteproduktionen. Ifølge American Petroleum Institute står cementeringsadditiver for 38% af de kemikalier, der bruges i oliefeltoperationer. Anvendelsen af vandreducerende midler i cement til oliefelter er blevet en central teknisk tilgang til at løse forskellige komplekse cementeringsudfordringer, forbedre cementeringskvaliteten og beskytte olie- og gasreservoirer.
Cementering af oliebrønde i de russiske polarområder
Arktiske olie- og gasreservoirer ligger overvejende i permafrostzoner med temperaturer fra -5 °C til -18 °C, isindhold på op til 80% og dybder på op til 500 meter. For traditionelle cementmørtler bremser den tykke permafrost i polarområderne og de lave temperaturer afbindingen og styrkeudviklingen. Når temperaturen falder til under 0 °C, kondenserer vandet i cementmørtlen og deltager ikke i hydratiseringsreaktionen. Resultatet er, at mørtlen ikke kan hærde tilstrækkeligt og dermed ikke cementere brønden. Desuden kan den varme, der frigives under cementopslæmningens hydratiseringsproces, få permafrosten til at tø. Naturgashydraterne i permafrosten kan udløse omfattende nedbrydning og udgøre en risiko som f.eks. brøndspark eller udblæsninger under boreoperationer.
Rusland har indført et letvægtscementmørtelsystem på grund af dets lave varmeledningsevne. Det stopper varmeoverførslen mellem brøndboringen og formationen. I denne cementmørtelformulering spiller Polycarboxylate Superplasticizer en nøglerolle i at reducere den eksoterme varme, der genereres under hydratiseringsreaktionen, mens sikre, at gyllen hærder inden for den krævede tidsramme og opnår tilstrækkelig styrke.
Hvad er et polycarboxylat-superplastificeringsmiddel i cementering af oliebrønde?
Som et tredjegenerations højtydende vandreducerende middel, Polycarboxylat-baserede superblødgørere er designet for at forbedre den bearbejdelighed, styrke og holdbarhed af cementbaserede systemer ved at reducere vand-til-cement- eller vand-til-gips-forholdet. LANDU Novastar Polycarboxylate Superplasticizer er meget kompatibel med andre tilsætningsstoffer, som f.eks. gipsforstærkere, luftindtagende midler, eller acceleratorer og forskellige basismaterialer, f.eks. PST-1-50 Cement. I cementering af oliebrønde fungerer det som:
Dispergeringsmiddel
Læg- og borespåner i borevæsken kan danne et rumligt netværk, hvis deres koncentration er for høj. Denne netværksstruktur kan forstærkes af opløste salte, især polyvalente kationer, i vandet i saltgipsformationer. Denne Endelig underminerer det boremudderets flydeevne. Et andet alsidigt tilsætningsstof er gips, som er særligt velegnet til at reducere cementmørtels afbindingstid i permafrostområder. Men det øger også slammets viskositet betydeligt.
LANDU NOVASTAR Polycarboxylat Superplastificeringsmiddel forstyrrer effektivt denne netværksstruktur, frigiver indesluttet vand og justerer derved borevæskens viskositet og forskydningsspænding. Denne er fordi De negativt ladede carboxylgrupper (-COOH) på PCE-molekyler frastøder cementpartikler og forhindrer flokkulering. De lange sidekæder på PCE-molekylerne skaber også en fysisk barriere mellem cementpartiklerne, hvilket reducerer friktionen og forbedrer flydeevnen.
Vandreducerende middel
LANDU NOVASTAR Polycarboxylate Superplasticizer vandreducerende middel optimerer partikelstørrelsesfordelingen (PSD) af cement og supplerende materialer, øger indholdet af faste partikler pr. volumenenhed og minimerer vand-cement-forholdet i opslæmningen. Det forkorter tiden betydeligt cementens indledende afbindingstid og forbedrer cementens trykstyrke samtidig med at dens porøsitet og permeabilitet reduceres.
Forbedring af bearbejdelighed
Ved cementering af oliebrønde er slump retention (opretholdelse af fluiditet over tid) afgørende for at sikre, at cementen kan pumpes glat gennem lange afstande og komplekse brøndgeometrier. PCE-molekyler er mindre tilbøjelige til at adsorption af cementpartikler sammenlignet med traditionelle superplastificeringsmidler (f.eks. sulfoneret naphthalenformaldehyd - SNF). Det forbedrer bearbejdeligheden af cementblandinger betydeligt. Det opretholder fluiditeten i blanding over længere perioder, hvilket forhindrer tab af slump. Sikrer jævn og effektiv pumpning af cementslam, selv i miljøer med højt tryk og høj temperatur (HPHT). PCE-superplastificeringsmidler er termisk stabile og kan bevare deres ydeevne selv ved høje temperaturer og tryk.
Aceton-formaldehyd-sulfit vs. PCE-superplastificeringsmiddel
- Ved cementering af oliebrønde anvendes acetone-formaldehyd-sulfit (AFS) som dispergeringsmiddel. spiller stadig som et monopol. Men det er ikke tilfældet, PCE Superplasticizer har begyndt at dukke op i de seneste år på grund af følgende fordele.
| Funktion | PCE Superplastificeringsmidler | AFS dispergeringsmiddel |
|---|---|---|
| Effektivitet | Høj effektivitet ved lave doser. | Lavere effektivitet, hvilket kræver højere doser. |
| Fastholdelse af fald | Fremragende fastholdelse af fald over længere perioder. | Begrænset fastholdelse af hældning på grund af cementabsorption. |
| Reduktion af vand | Op til 30% eller mere vandreduktion. | Typisk 15-20% vandreduktion. |
| Miljøpåvirkning | Lav toksicitet og bionedbrydelighed. | Kan indeholde sulfonatgrupper, som giver anledning til miljøproblemer. |
| Kompatibilitet | Meget kompatibel med andre tilsætningsstoffer. | Kan have kompatibilitetsproblemer med visse tilsætningsstoffer. |
