Mitä on öljylähteiden sementointi?
Öljylähteiden sementointi on prosessi, jossa vaippa työnnetään porauskaivoon ja ruiskutetaan sementtiä vaipan väliseen rengasmaiseen tilaan. Sementointi on tärkeä osa öljynporausteollisuutta, ja yleensä tuotantokaivojen sementointioperaatioita on vähintään kaksi ja tutkimuskaivojen jopa viisi. Öljylähteiden sementoinnilla on viisi päätarkoitusta.
- Kaivonreiän eheyden vakauttaminen - Epävakaiden tai murtuneiden muodostumien eristämiseen, porattujen osien vahvistamiseen ja porauksen sujuvan etenemisen varmistamiseen.
- Kaivonpään asennuksen tukeminen - Perustan tarjoaminen puhkeamisen estojärjestelmille ja asianmukaisen mudan paluuvirtauksen ylläpitäminen nostamalla porausnesteen ulostuloaukko mutakuopan yläpuolelle.
- Vyöhykkeellinen eristäminen - Estää ristivirtaukset öljy-, kaasu- ja vesikerrosten välillä, joiden paineet vaihtelevat, ja varmistaa optimaaliset hiilivetyjen tuotanto-olosuhteet.
- Makean veden luonnonvarojen suojelu - Suojaamaan matalia makean veden pohjavesikerroksia syvemmällä olevan öljyn, kaasun, suolaveden tai muiden muodostumisnesteiden aiheuttamalta saastumiselta.
- Tuotantomahdollisuuksien parantaminen - Luodaan turvallinen kaivorakenne tulevia stimulaatiokäsittelyjä, kuten happamoitumista ja hydraulista murtamista, varten tuotannon lisäämiseksi.
Sementointitekniikan soveltaminen Venäjällä
- Viime vuosina Venäjän öljykenttien vaippavahingot ovat nousseet voimakkaasti. 17%-38%, minkä seurauksena vuotuinen tuotantotappio on noin 7,6-16,6 miljoonaa tonnia öljyä. Vuonna 2015, Rosneft raportoitu noin 1 900 vaurioitunutta kaivoa, mikä johtaa kumulatiiviseen tappioon, joka on 9,01 miljoonaa tonnia, kun taas Tatneft dokumentoitu lähes 800 saastunutta kaivoaja vähentää tuotantoa 1,09 miljoonaa tonnia. Kahdeksassa suuressa öljy-yhtiössä vaippavikojen määrä vaihteli välillä 1,78%-4,13%.
- Tärkein vastatoimi on parannettu kaivon sementointi, kuten on osoitettu Romashkinon kenttä, joka toimii 40 000 tuotantokaivoa, 70%, joista yli 30 vuotta vanhoja.. Yleisiä kotelovaurioita ovat korroosio ja rei'itys, kun keskimääräinen ulkoinen korroosionopeus on 0,8-1,2 mm/vuosi ja sisäinen korroosio 0,9-1,5 mm/vuosi.
Miten parantaa öljylähteen sementoinnin tehokkuutta?
- Kehittynyt sementin sijoittelutekniikka
- Käytä keskitinlaitteita ja putkien liikuttelua (kierto/palautus) mutakanavien poistamiseksi ja sementin tasaisen peittävyyden parantamiseksi.
- Hyödynnetään CFD-simulaatioita (Computational Fluid Dynamics) sementin siirtymisen tehokkuuden ennustamiseksi ja optimoimiseksi.
- Vankat vyöhykkeelliset eristysmenetelmät
- Toteuta monivaiheinen sementointi korkeapaineisia tai köyhtyneitä vyöhykkeitä varten.
- Levitä laajenevia kotelolaastareita tai hartsijärjestelmiä kriittisissä väleissä.
- Reaaliaikainen seuranta ja arviointi
- Käytä akustisia ja paineantureita havaitsemaan mikroannuuleja tai heikkoja kohtia.
- Suorita ultraäänikuvaus (CBL/VDL-lokit) sementoinnin jälkeen laadun arvioimiseksi.
- Korroosion- ja kemikaalienkestävyyden toimenpiteet
- Sisällytä H₂S-pelkistäviä lisäaineita tai epoksipinnoitettua vaippaa happamissa ympäristöissä.
- Levitä sinkki- tai alumiinipohjaisia pinnoitteita sähkökemiallisen hajoamisen lieventämiseksi.
- Tarkka lietteen suunnittelu ja materiaalin optimointi
- Käytä räätälöityjä sementtivalmisteita, joissa on laadukkaita lisäaineita reologian, lujuuden ja kovettumisajan parantamiseksi.
- Parantaa nestehäviöiden hallintaa kaasun siirtymisen estämiseksi ja asianmukaisen liimautumisen varmistamiseksi.
Mitä lisäaineita voidaan käyttää öljylähteiden sementoinnissa?
1. Dispergointiaine ja kitkan vähentäjä
Kun savihiukkaset ja porausjätteet saavuttavat kriittiset pitoisuudet porausnesteissä, ne muodostavat kolmiulotteisen verkkorakenteen. Ilmiö pahenee erityisesti suolakipsimuodostumissa, joissa muodostumisveteen liuenneet elektrolyytit (erityisesti moniarvoiset kationit) voimistavat rakenteen kehittymistä ja heikentävät merkittävästi nesteen liikkuvuutta. Dispergointiaineet toimivat purkamalla näitä verkostomatriiseja ja vapauttamalla sidottua vettä viskositeetin ja saantopisteen alentamiseksi.
Ratkaisumme: Polykarboksylaatti Superplastifikaattori
Meidän NOVASTAR Polykarboksylaatti-polymeerimassan pehmitin on tehokas veden vähentäjä ja dispergointiaine, jota käytetään sementtilaastin ominaisuuksien optimointiin. Se on yksi synteettisistä polymeerisistä dispergointiaineista, ja se tarjoaa ylivoimaisen tehokkuuden seuraavissa näkökohdissa:
- Sementtihiukkasten hajonta
- Vähentää lietteen koostumusta 35-50% verrattuna käsittelemättömiin järjestelmiin.
- Parantaa reologisia parametreja: alentaa plastista viskositeettia 40-60%:llä säilyttäen samalla optimaalisen saantopisteen. - Lämpötilan sopeutumiskyky
- Tehokas suorituskykyspektri: 30°C - 180°C (86°F - 356°F).
- Säilyttää dispersion stabiilisuuden lämpökierto-olosuhteissa. - Suolan sietokyky
- Toimii johdonmukaisesti 5-10% NaCl-ympäristöissä.
- Yhteensopiva eri vesilähteiden kanssa ilman puhtausvaatimuksia. - Yhteensopivuusprofiili
- Synergistinen kaikkien API-luokan sementin lisäaineiden kanssa.
- Ei haitallisia yhteisvaikutuksia nestehäviön säätöaineiden/ hidastimien/ vaahdonestoaineiden kanssa.
2. Sementin nestehäviön hallinnan lisäaine
Nestehäviölisäaineet (FLA) ovat ratkaisevan tärkeitä suodatushäviön minimoimiseksi sementtilietteissä, ja niillä on kolme ensisijaista tarkoitusta:
- Ennenaikaisen kuivumisen estäminen läpäisevissä muodostumissa on erityisen kriittistä vuorauksen sementoinnin aikana.
- Vesiherkkien muodostumien suojaaminen nesteen tunkeutumisen aiheuttamilta vaurioilta.
- Parannetaan puristussementoinnin tehokkuutta säilyttämällä lietteen eheys korkeissa paine-eroissa.
Lippulaivamme monitoiminen nestehäviölisäaine: HPMC
LANDERCOLL HPMC on modifioitu selluloosaeetteri, jota käytetään laajalti vettä vähentävänä aineena. Vesiliukoisena polymeerinä se auttaa vakauttamaan porauslietteitä vähentämällä nestehäviötä läpäiseviin muodostumiin ja säilyttämällä samalla reologiset ominaisuudet. LANDU tarjoaa erilaisia HPMC:tä sementointisovelluksiin, mukaan lukien:
- HPMC matalan tiheyden järjestelmiä varten
- Kehitetty erityisesti hauraille muodostumille ja hukkakiertovyöhykkeille.
- Säilyttää erinomaisen nestehukan hallinnan (<50 ml/30 min) niinkin alhaisilla tiheyksillä kuin 1,20 SG. - HPMC korkean tiheyden sovelluksiin
- Optimoitu HPHT-lähteitä ja syvän veden ympäristöjä varten.
- Saavuttaa <30 ml/30min nestehäviön lietteen tiheydellä jopa 2,60 SG. - HPMC tavanomaisen tiheyden lietteitä varten
- Yleisratkaisu useimpiin tavanomaisiin sementointitoimenpiteisiin.
- Tarjoaa luotettavan <50mL/30min API-nestehäviön hallinnan. - HPMC meriveden sekoitussovelluksiin
- Korroosionkestävä koostumus offshore-toimintaa varten.
- Säilyttää vakaan suorituskyvyn korkean suolapitoisuuden ympäristöissä.
Ihanteellinen sementin hidastin pidentää ja ylläpitää tehokkaasti lietteen nestemäistä tilaa ja pumpattavuutta. Parhailla hidastimilla on seuraavat ominaisuudet:
- Laaja sopeutumiskyky lämpötiloihin: Tasainen suorituskyky vaihtelevissa reikäolosuhteissa.
- Annokseen suhteutettu sakeutumisaika: Ennustettavissa oleva hidastuminen pitoisuuden perusteella.
- Yhteensopivuus: Harmoninen vuorovaikutus kaikentyyppisten öljylähteiden sementtien ja lisäaineiden kanssa ilman haitallisia vaikutuksia:
- Viskositeetin kertyminen
- Tiksotrooppinen geeliytyminen
- Puristuslujuuden kehitys
- Hallittavissa oleva suorituskyky: Luotettava sakeutumisaikaennuste ja toistettavuus.
- Turvallisuus- ja ympäristövaatimusten noudattaminen: Myrkytön, syttymätön, saasteeton ja saastumisen kestävä.
Yleisten hidastimien vertaileva analyysi
- Sitruunahappo & natriumsitraatti
- Ensisijainen tehtävä: Hidastava vaikutus (lievä vaikutus), jolla on toissijainen dispergointikyky.
- Annosherkkyys:
- Pienin efektiivinen annos: 0,5% BWOC (tämän kynnysarvon alapuolella voi nopeuttaa asetusta).
- Optimaalinen annosalue: Vakaa hidastuminen kriittisen pitoisuuden yläpuolella ja minimaalinen herkkyys pienille vaihteluille.
- Rajoitukset:
- Heikompi dispergointivaikutus verrattuna erikoistuneisiin dispergointiaineisiin.
- Suorituskyky vaihtelee merkittävästi sementtiluokan mukaan.
- Viinihappo ja kaliumnatriumtartraatti (Rochelle-suola)
- Tärkeimmät ominaisuudet:
- Poikkeuksellisen hyvä hidastuvuus korkeissa lämpötiloissa (jopa 180°C+).
- Lievä dispergointivaikutus (täydentää reologista parannusta).
- Ei lujuuden heikkenemistä sementissä.
- Käytännön haasteet:
- Lisääntynyt vapaa vesi- ja nestehäviö - edellyttää nestehäviölisäaineiden (FLA) käyttöä.
- Suuri herkkyys emäksiselle kontaminaatiolle voi johtaa arvaamattomaan kovettumiskäyttäytymiseen, mikä tekee siitä vähemmän suosittua kenttätyössä.
Suosituksemme: Aminopohjainen hidastin
- Aminopohjainen Hidastin on erikoistunut kemiallinen lisäaine, jota käytetään viivästyttää sementtilietteiden kovettumista hidastamalla portlandsementin hydrataatioreaktioita. Nämä hidastimet ovat erityisen arvokkaita syvät, korkealämpötilaiset (HT/HPHT) kaivot, jossa tavanomaiset hidastimet (esim. lignosulfonaatit tai orgaaniset hapot) voivat hajota tai tulla tehottomiksi.
Hidastumisen mekanismi
- Kelaatio ja adsorptio:
- Aminoryhmät (-NH₂, -NH-) muodostavat komplekseja seuraavien aineiden kanssa Ca²⁺-ionit sementissä, mikä estää sementin muodostumista C-S-H (kalsiumsilikaatti hydraatti) geeli, mikä on sementin kovettumisen kannalta ratkaisevan tärkeää.
- Adsorboituu sementtihiukkasten pinnoille, jolloin syntyy este joka hidastaa veden tunkeutumista ja kosteutumista.
- pH-herkkä toiminta:
- Tehokkaampi emäksiset olosuhteet (tyypillistä sementtilietteille, pH ~12-13).
Edut perinteisiin hidastimiin verrattuna
| OMAISUUS | AMINOPOHJAINEN HIDASTIN | LIGNOSULFONAATIT | ORGAANISET HAPOT (ESIM. SITRUUNA-/GLUKONIHAPPO) |
|---|---|---|---|
| KORKEAN LÄMPÖTILAN VAKAUS | JOPA 250+°C | HAJOAA >120°C | HAJOAA >150°C |
| ANNOSTELUN TEHOKKUUS | ALHAINEN (0,1-0,5% BWOC) | KORKEA (0,5-2% BWOC) | KOHTALAINEN (0.3-1% BWOC) |
| SUOLAN SIETOKYKY | ERINOMAINEN | POOR | MODERATE |
| LIETTEEN YHTEENSOPIVUUS | TOIMII USEIMPIEN LISÄAINEIDEN KANSSA | VOI HÄIRITÄ DISPERGOINTIAINEIDEN KÄYTTÖÄ | HERKKÄ pH:n muutoksille |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegrammi
Ota meihin yhteyttä & hanki ilmaisia näytteitä
Ota yhteyttä minuun saadaksesi viimeisimmän tarjouksen tai pyytääksesi näytteen (näytteemme ovat ilmaisia ja sisältävät toimituksen).
