Qu'est-ce que la cimentation des puits de pétrole ?
La cimentation des puits de pétrole est un processus qui consiste à insérer un tubage dans un puits de forage et à injecter du ciment dans l'espace annulaire entre les tubages. En tant qu'élément important de l'industrie du forage pétrolier, il y a généralement au moins deux opérations de cimentation pour les puits de production et jusqu'à cinq pour les puits d'exploration. La cimentation des puits de pétrole a cinq objectifs principaux.
- Stabiliser l'intégrité du puits de forage - Pour isoler les formations instables ou fracturées, renforcer les sections forées et assurer une progression régulière du forage.
- Soutien à l'installation de têtes de puits - Fournir une fondation pour les systèmes de prévention des éruptions et maintenir un flux de retour de boue approprié en élevant la sortie du fluide de forage au-dessus de la fosse à boue.
- Isolement zonal - Empêcher l'écoulement croisé entre les couches de pétrole, de gaz et d'eau dont la pression varie, afin de garantir des conditions optimales de production d'hydrocarbures.
- Protéger les ressources en eau douce - Protéger les aquifères d'eau douce peu profonds de la contamination par du pétrole, du gaz, des saumures ou d'autres fluides de formation plus profonds.
- Améliorer le potentiel de production - Établir une structure de puits sûre pour les futurs traitements de stimulation, tels que l'acidification et la fracturation hydraulique, afin d'augmenter la production.
Application de la technologie de cimentation en Russie
- Ces dernières années, les dommages causés aux cuvelages dans les champs pétrolifères russes ont grimpé en flèche de 17% à 38%La perte de production annuelle s'élève à environ 1,5 million d'euros. 7,6-16,6 millions de tonnes de pétrole. En 2015, Rosneft signalée aux alentours de 1 900 puits endommagés, entraînant une perte cumulée de 9,01 millions de tonnes, tandis que Tatneft documenté près de 800 puits concernés, réduisant la production de 1,09 million de tonnes. Dans huit grandes compagnies pétrolières, les taux de défaillance des tubages varient entre 1.78% à 4.13%.
- Une contre-mesure clé est cimentation améliorée des puits, comme le montre l'exemple de la Champ Romashkinoqui opère sur le territoire de l'Union européenne. 40 000 puits de production, 70% dont plus de 30 ans d'âge. Les dommages les plus courants au niveau du tubage sont les suivants corrosion et perforationavec des taux de corrosion externe moyens de 0,8-1,2 mm/an et la corrosion interne à 0,9-1,5 mm/an.
Comment améliorer l'efficacité de la cimentation des puits de pétrole ?
- Techniques avancées de mise en place du ciment
- Utiliser des centralisateurs et des mouvements de tuyaux (rotation/réciprocation) pour éliminer les canaux de boue et améliorer l'uniformité de la couverture de ciment.
- Utiliser des simulations de dynamique des fluides (CFD) pour prévoir et optimiser l'efficacité du déplacement du ciment.
- Méthodes robustes d'isolation zonale
- Mettre en œuvre une cimentation en plusieurs étapes pour les zones à haute pression ou épuisées.
- Appliquer des rustines expansibles ou des systèmes de résine dans les intervalles critiques.
- Suivi et évaluation en temps réel
- Utiliser des capteurs acoustiques et de pression pour détecter les micro-annuli ou les points faibles.
- Réaliser une imagerie ultrasonique (CBL/VDL logs) après cimentation pour l'évaluation de la qualité.
- Mesures de résistance à la corrosion et aux produits chimiques
- Intégrer des additifs anti-H₂S ou un revêtement époxy dans les environnements acides.
- Appliquer des revêtements à base de zinc ou d'aluminium pour atténuer la dégradation électrochimique.
- Conception précise des boues et optimisation des matériaux
- Utiliser des formulations de ciment personnalisées avec des adjuvants de qualité pour améliorer la rhéologie, la résistance et le temps de prise.
- Améliorer le contrôle des pertes de fluides pour prévenir la migration des gaz et assurer une bonne adhérence.
Quels additifs peuvent être utilisés dans la cimentation des puits de pétrole ?
1. Dispersant et réducteur de friction
Lorsque les particules d'argile et les déblais de forage atteignent des concentrations critiques dans les fluides de forage, ils forment une structure de réseau tridimensionnelle. Ce phénomène est particulièrement exacerbé dans les formations de sel-gypse où les électrolytes dissous (en particulier les cations polyvalents) dans l'eau de formation intensifient le développement de la structure, ce qui entrave considérablement la mobilité des fluides. Les dispersants agissent en démantelant ces matrices de réseau, en libérant l'eau liée pour réduire la viscosité et la limite d'élasticité.
Notre solution : Superplastifiant à base de polycarboxylate
Notre NOVASTAR Superplastifiant à base de polycarboxylate est un réducteur d'eau et un dispersant de haute performance utilisé pour optimiser les propriétés des mortiers de ciment. En tant que l'un des dispersants polymères synthétiques, il offre une efficacité supérieure dans les aspects suivants :
- Dispersion des particules de ciment
- Réduit la consistance du lisier de 35-50% par rapport aux systèmes non traités
- Améliore les paramètres rhéologiques : abaisse la viscosité plastique de 40-60% tout en maintenant un point de rendement optimal. - Adaptabilité à la température
- Spectre de performance efficace : 30°C à 180°C (86°F à 356°F)
- Maintien de la stabilité de la dispersion dans des conditions de cycles thermiques - Tolérance au sel
- Démontre des performances constantes dans des environnements NaCl 5-10%
- Compatible avec diverses sources d'eau sans exigence de pureté - Profil de compatibilité
- Synergie avec tous les additifs pour ciment de la classe API
- Pas d'interactions négatives avec les contrôleurs de perte de fluide, les retardateurs et les antimousses.
2. Additif de contrôle des pertes de fluides de ciment
Les additifs de perte de fluide (FLA) sont essentiels pour minimiser la perte de filtrat dans les boues de ciment, car ils remplissent trois fonctions principales :
- La prévention de la déshydratation prématurée dans les formations perméables est particulièrement importante lors des opérations de cimentation des gaines.
- Protéger les formations sensibles à l'eau des dommages causés par l'invasion de fluides.
- Améliorer l'efficacité de la cimentation par compression en maintenant l'intégrité de la boue sous des pressions différentielles élevées.
Notre produit phare, l'additif multifonctionnel contre les pertes de fluides : HPMC
LANDERCOLL HPMC est un éther de cellulose modifié largement utilisé comme agent réducteur d'eau. En tant que polymère soluble dans l'eau, il aide à stabiliser les boues de forage en réduisant la perte de fluide dans les formations perméables tout en conservant les propriétés rhéologiques. LANDU fournit divers types de HPMC pour les applications de cimentation, notamment :
- HPMC pour les systèmes à faible densité
- Spécifiquement formulé pour les formations fragiles et les zones de circulation perdue.
- Maintient un excellent contrôle de la perte de fluide (<50mL/30min) à des densités aussi faibles que 1,20 SG. - HPMC pour les applications à haute densité
- Optimisé pour les puits HPHT et les environnements en eaux profondes.
- Perte de fluide <30mL/30min dans des boues de densité allant jusqu'à 2,60 SG. - HPMC pour les boues de densité conventionnelle
- Solution universelle pour la plupart des opérations de cimentation standard.
- Permet un contrôle fiable de la perte de liquide <50mL/30min API. - HPMC pour les applications de mélange d'eau de mer
- Formulation résistante à la corrosion pour les opérations offshore.
- Maintient des performances stables dans les environnements à forte salinité.
Un retardateur de ciment idéal prolonge et maintient efficacement l'état liquide et la pompabilité de la boue. Les meilleurs retardateurs présentent les propriétés suivantes :
- Grande adaptabilité à la température : Performances constantes dans des conditions de forage variables.
- Temps d'épaississement proportionnel à la dose : Retard prévisible en fonction de la concentration.
- Compatibilité : interaction harmonieuse avec tous les types de ciments et d'additifs pour puits de pétrole sans effet négatif :
- Accumulation de viscosité
- Gélification thixotropique
- Développement de la résistance à la compression
- Performance contrôlable : Prédiction fiable du temps d'épaississement et répétabilité.
- Sécurité et respect de l'environnement : Non toxique, ininflammable, non polluant et résistant à la contamination.
Analyse comparative des retardateurs courants
- Acide citrique et citrate de sodium
- Fonction principale : Retard (effet léger), avec capacité de dispersion secondaire.
- Sensibilité au dosage :
- Dose minimale efficace : 0,5% BWOC (en dessous de ce seuil, le réglage peut être accéléré).
- Gamme de doses optimales : Retard stable au-delà d'une concentration critique, avec une sensibilité minimale aux petites variations.
- Limites :
- Effet de dispersion plus faible que les dispersants spécialisés.
- Les performances varient considérablement en fonction de la classe de ciment.
- Acide tartrique et tartrate de potassium et de sodium (sel de Rochelle)
- Caractéristiques principales :
- Retard exceptionnel à haute température (jusqu'à 180°C+).
- Léger effet dispersant (complète l'amélioration rhéologique).
- Pas de dégradation de la résistance dans le ciment durci.
- Défis pratiques :
- Augmentation de la perte d'eau libre et de fluide - nécessite l'utilisation d'additifs de perte de fluide (FLA).
- Sa grande sensibilité à la contamination alcaline peut entraîner un comportement imprévisible de la prise, ce qui le rend moins apprécié dans les opérations sur le terrain.
Nos recommandations : Retardateur à base d'amine
- A base d'amines Retardateur est un additif chimique spécialisé utilisé pour retarder la prise des coulis de ciment en ralentissant les réactions d'hydratation du ciment Portland. Ces retardateurs sont particulièrement utiles dans les puits profonds à haute température (HT/HPHT)où les retardateurs standard (par exemple, les lignosulfonates ou les acides organiques) peuvent se dégrader ou devenir inefficaces.
Mécanisme de retardement
- Chélation et adsorption:
- Les groupes aminés (-NH₂, -NH-) forment des complexes avec Les ions Ca²⁺ dans le ciment, inhibant la formation de C-S-H (silicate de calcium hydrate) gelqui est essentiel pour le durcissement du ciment.
- S'adsorbe sur les surfaces des particules de ciment, créant ainsi un barrière qui retarde la pénétration de l'eau et l'hydratation.
- Action sensible au pH:
- Plus efficace en conditions alcalines (typique des boues de ciment, pH ~12-13).
Avantages par rapport aux retardateurs conventionnels
| PROPRIÉTÉ | RETARDATEUR À BASE D'AMINE | LIGNOSULFONATES | ACIDES ORGANIQUES (PAR EXEMPLE, CITRIQUE/GLUCONIQUE) |
|---|---|---|---|
| STABILITÉ À HAUTE TEMPÉRATURE | JUSQU'À 250+°C | SE DÉGRADE >120°C | SE DÉGRADE >150°C |
| EFFICACITÉ DU DOSAGE | FAIBLE (0,1-0,5% BWOC) | ÉLEVÉ (0.5-2% BWOC) | MODÉRÉ (0.3-1% BWOC) |
| TOLÉRANCE AU SEL | EXCELLENT | MAUVAIS | MODÉRÉ |
| COMPATIBILITÉ DES BOUES | FONCTIONNE AVEC LA PLUPART DES ADDITIFS | PEUT INTERFÉRER AVEC LES DISPERSANTS | SENSIBLE AUX CHANGEMENTS DE pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Télégramme
Contactez-nous et obtenez des échantillons gratuits
N'hésitez pas à me contacter pour obtenir le dernier devis ou pour demander un test d'échantillon (nos échantillons sont gratuits et incluent les frais de port).
