¿Qué es la cementación de pozos petrolíferos?
La cementación de pozos petrolíferos es una de las etapas más críticas de la ingeniería de perforación de pozos de petróleo y gas. Su objetivo es aislar las capas de petróleo, gas y agua dentro del pozo, proteger la tubería de revestimiento, prolongar la vida útil del pozo y mejorar la eficacia de la producción de hidrocarburos. Según el Instituto Americano del Petróleo, los aditivos de cementación representan el 38% de los productos químicos utilizados en las operaciones petrolíferas. La aplicación de agentes reductores de agua en el cemento para yacimientos petrolíferos se ha convertido en un enfoque técnico fundamental para abordar diversos retos complejos de la cementación, mejorar la calidad de ésta y salvaguardar los yacimientos de petróleo y gas.
Cementación de pozos petrolíferos en las regiones polares rusas
Los yacimientos árticos de petróleo y gas están situados principalmente en zonas de permafrost, con temperaturas que oscilan entre -5°C y -18°C, un contenido de hielo de hasta 80% y profundidades de hasta 500 metros. Para los morteros de cemento tradicionales, el grueso permafrost de las regiones polares y las bajas temperaturas ralentizan el fraguado y el desarrollo de la resistencia. Cuando la temperatura desciende por debajo de 0°C, el agua del mortero de cemento se condensa y no participa en la reacción de hidratación. Como resultado, el mortero no puede fraguar adecuadamente, por lo que no se consigue cementar el pozo. Además, el calor liberado durante el proceso de hidratación de la lechada de cemento puede provocar el deshielo del permafrost. Los hidratos de gas natural del permafrost pueden desencadenar una gran descomposición, con los consiguientes riesgos de reventones o explosiones durante las operaciones de perforación.
Rusia ha adoptado un sistema de mortero de cemento ligero debido a su baja conductividad térmica. Detiene la transferencia de calor entre el pozo y la formación. En esta formulación de mortero de cemento, el superplastificante de policarboxilato desempeña un papel clave en la reducción del calor exotérmico generado durante la reacción de hidratación, mientras que garantizar que la lechada fragüe en el plazo requerido y alcance la resistencia adecuada.
¿Qué es un superplastificante de policarboxilato en la cementación de pozos petrolíferos?
Como agente reductor de agua de alto rendimiento de tercera generación, superplastificantes a base de policarboxilatos están diseñados para mejorar el trabajabilidad, resistencia y durabilidad de sistemas cementosos reduciendo la relación agua-cemento o agua-yeso. LANDU Novastar Policarboxilato Superplastificante es altamente compatible con otros aditivos, como retardadores del yeso, agentes aireantes, o aceleradores y diversos materiales de base, como el cemento PST-1-50. En la cementación de pozos petrolíferos, sirve de:
Dispersante
La capa y los recortes de perforación en el fluido de perforación pueden formar una red espacial si su concentración es demasiado elevada. Esta estructura de red puede intensificarse por las sales disueltas, en particular cationes polivalentes, en el agua de las formaciones de yeso salino. Este finalmente resta fluidez al lodo de perforación. Otro aditivo versátil es el yeso, especialmente adecuado para reducir el tiempo de fraguado del mortero de cemento en regiones de permafrost. Sin embargo, también aumenta sustancialmente la viscosidad del lodo.
LANDU NOVASTAR Policarboxilato Superplastificante altera eficazmente esta estructura de red, liberando el agua atrapada y ajustando así la viscosidad y el esfuerzo cortante del fluido de perforación. Este es porque Los grupos carboxilo cargados negativamente (-COOH) de las moléculas de PCE repelen las partículas de cemento, evitando la floculación. Además, las largas cadenas laterales de las moléculas de PCE crean una barrera física entre las partículas de cemento, reduciendo la fricción y mejorando la fluidez.
Reductor de agua
LANDU NOVASTAR Policarboxilato Superplastificante agente reductor de agua optimiza la distribución granulométrica (PSD) del cemento y los materiales suplementarios, aumentando el contenido de partículas sólidas por unidad de volumen y minimizando la relación agua-cemento de la lechada. Acorta significativamente el tiempo de fraguado inicial del cemento y mejora la resistencia a la compresión del cemento reduciendo al mismo tiempo su porosidad y permeabilidad.
Mejorador de la trabajabilidad
En la cementación de pozos petrolíferos, la retención del asentamiento (mantenimiento de la fluidez a lo largo del tiempo) es crucial para garantizar que el cemento pueda bombearse sin problemas a través de largas distancias y geometrías de pozo complejas. Las moléculas de PCE son menos propensas a adsorción por partículas de cemento en comparación con superplastificantes tradicionales (por ejemplo, formaldehído naftaleno sulfonado - SNF). Mejora significativamente la trabajabilidad de las mezclas de cemento. Mantiene la fluidez de las mezcla durante periodos prolongados, evitando la pérdida de asentamiento. Garantiza un bombeo suave y eficaz de lechadas de cemento, incluso en entornos de alta presión y alta temperatura (HPHT). Los superplastificantes PCE son termoestables y pueden mantener su rendimiento incluso a temperaturas y presiones elevadas.
Acetona Formaldehído Sulfito vs. PCE Superplastificante
- En la cementación de pozos petrolíferos, el dispersante acetona-formaldehído-sulfito(AFS) sigue actuando como un monopolio. Sin embargo, Superplastificante PCE tiene comenzado a emerger en los últimos años por las siguientes ventajas.
| Característica | Superplastificantes PCE | Dispersante AFS |
|---|---|---|
| Eficacia | Alta eficacia con dosis bajas. | Menor eficacia, lo que requiere dosis más elevadas. |
| Retención de sedimentos | Excelente retención del asentamiento durante períodos prolongados. | Retención de asentamiento limitada debido a la absorción de cemento. |
| Reducción de agua | Hasta 30% o más de reducción de agua. | Típicamente 15-20% reducción de agua. |
| Impacto medioambiental | Baja toxicidad y biodegradabilidad. | Puede contener grupos sulfonados, lo que plantea problemas medioambientales. |
| Compatibilidad | Altamente compatible con otros aditivos. | Puede presentar problemas de compatibilidad con determinados aditivos. |
