Che cos'è la cementazione dei pozzi petroliferi?
La cementazione dei pozzi petroliferi è un processo che consiste nell'inserire il casing in un pozzo e nell'iniettare il cemento nello spazio anulare tra i casing. Essendo una parte importante dell'industria della trivellazione petrolifera, in genere si effettuano almeno due operazioni di cementazione per i pozzi di produzione e fino a cinque per i pozzi di esplorazione. Esistono 5 scopi principali per la cementazione dei pozzi petroliferi.
- Stabilizzazione dell'integrità del pozzo - Per isolare formazioni instabili o fratturate, rinforzare le sezioni perforate e garantire un avanzamento regolare della perforazione.
- Supporto all'installazione della testa di pozzo - Per fornire una base per i sistemi di prevenzione delle esplosioni e mantenere un corretto flusso di ritorno del fango elevando l'uscita del fluido di perforazione al di sopra del pozzo del fango.
- Isolamento zonale - Per prevenire il flusso incrociato tra gli strati di petrolio, gas e acqua con pressioni variabili, garantendo condizioni ottimali di produzione di idrocarburi.
- Proteggere le risorse d'acqua dolce - Per proteggere gli acquiferi d'acqua dolce poco profondi dalla contaminazione di petrolio, gas, salamoia o altri fluidi di formazione.
- Potenziamento del potenziale produttivo - Stabilire una struttura di pozzo sicura per i futuri trattamenti di stimolazione, come l'acidificazione e la fratturazione idraulica, per aumentare la produzione.
Applicazione della tecnologia di cementazione in Russia
- Negli ultimi anni, i danni al casing nei giacimenti petroliferi russi sono aumentati da Da 17% a 38%con una perdita di produzione annua di circa 7,6-16,6 milioni di tonnellate di petrolio. Nel 2015, Rosneft segnalato intorno a 1.900 pozzi danneggiatiche porta ad una perdita cumulativa di 9,01 milioni di tonnellate, mentre Tatneft documentato quasi 800 pozzi interessatiriducendo la produzione di 1,09 milioni di tonnellate. Tra le otto principali compagnie petrolifere, i tassi di fallimento dei casing variavano da Da 1,78% a 4,13%.
- Una contromisura fondamentale è cementazione avanzata dei pozzi, come dimostrato nel Campo di Romashkinoche opera su 40.000 pozzi di produzione, 70% di cui oltre 30 anni di età. I danni più comuni all'involucro comprendono corrosione e perforazionecon tassi medi di corrosione esterna di 0,8-1,2 mm/anno e corrosione interna a 0,9-1,5 mm/anno.
Come migliorare l'efficienza della cementazione dei pozzi petroliferi?
- Tecniche avanzate di posizionamento del cemento
- Utilizzare i centralizzatori e il movimento del tubo (rotazione/reciprocazione) per eliminare i canali di fango e migliorare la copertura uniforme del cemento.
- Utilizzare simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) per prevedere e ottimizzare l'efficienza di spostamento del cemento.
- Metodi di isolamento zonale robusti
- Implementare la cementazione in più fasi per le zone ad alta pressione o esaurite.
- Applicare patch espandibili per il rivestimento o sistemi di resina negli intervalli critici.
- Monitoraggio e valutazione in tempo reale
- Utilizzare sensori acustici e di pressione per rilevare micro-annullamenti o punti deboli.
- Eseguire immagini a ultrasuoni (log CBL/VDL) dopo la cementazione per valutare la qualità.
- Misure di resistenza alla corrosione e agli agenti chimici
- Integrare additivi per la dissipazione di H₂S o involucri rivestiti di resina epossidica in ambienti acidi.
- Applicare rivestimenti a base di zinco o alluminio per attenuare la degradazione elettrochimica.
- Progettazione precisa degli impasti e ottimizzazione dei materiali
- Utilizzare formulazioni di cemento personalizzate con additivi di qualità per migliorare la reologia, la resistenza e il tempo di presa.
- Migliorare il controllo delle perdite di fluido per prevenire la migrazione di gas e garantire un'adesione adeguata.
Quali additivi si possono usare per la cementazione dei pozzi petroliferi?
1. Disperdente e riduttore di attrito
Quando le particelle di argilla e i residui di perforazione raggiungono concentrazioni critiche nei fluidi di perforazione, formano una struttura a rete tridimensionale. Questo fenomeno è particolarmente accentuato nelle formazioni salino-gessose, dove gli elettroliti disciolti (in particolare i cationi polivalenti) nell'acqua di formazione intensificano lo sviluppo della struttura, compromettendo in modo significativo la mobilità del fluido. I disperdenti funzionano smantellando queste matrici di rete, liberando l'acqua legata per ridurre la viscosità e il punto di snervamento.
La nostra soluzione: Superfluidificante policarbossilato
Il nostro NOVASTAR Superfluidificante policarbossilato è un riduttore d'acqua e disperdente ad alte prestazioni utilizzato per ottimizzare le proprietà delle malte cementizie. Essendo uno dei disperdenti polimerici sintetici, offre un'efficienza superiore nei seguenti aspetti:
- Dispersione delle particelle di cemento
- Riduce la consistenza del liquame del 35-50% rispetto ai sistemi non trattati
- Migliora i parametri reologici: riduce la viscosità plastica di 40-60% mantenendo un punto di snervamento ottimale. - Adattabilità alla temperatura
- Spettro di prestazioni effettivo: da 30°C a 180°C (da 86°F a 356°F)
- Mantiene la stabilità della dispersione in condizioni di ciclismo termico - Tolleranza al sale
- Dimostra prestazioni costanti in ambienti NaCl 5-10%
- Compatibile con diverse fonti d'acqua senza requisiti di purezza - Profilo di compatibilità
- Sinergico con tutti gli additivi per cemento di classe API
- Nessuna interazione negativa con i regolatori di perdita di fluido/ritardanti/anti-schiuma.
2. Additivo per il controllo delle perdite di fluido del cemento
Gli additivi per la perdita di fluidi (FLA) sono fondamentali per ridurre al minimo la perdita di filtrato negli impasti di cemento e hanno tre scopi principali:
- La prevenzione della disidratazione precoce nelle formazioni permeabili è particolarmente critica durante le operazioni di cementazione dei liner.
- Proteggere le formazioni sensibili all'acqua dai danni causati dall'invasione dei fluidi.
- Migliorare l'efficienza della cementazione a compressione mantenendo l'integrità dello slurry in presenza di differenziali di pressione elevati.
Il nostro fiore all'occhiello, l'additivo multifunzionale per la perdita di fluidi: HPMC
LANDERCOLL HPMC è un etere di cellulosa modificato ampiamente utilizzato come agente di riduzione dell'acqua. Come polimero idrosolubile, aiuta a stabilizzare il fango di perforazione riducendo la perdita di fluido nelle formazioni permeabili e mantenendo le proprietà reologiche. LANDU fornisce diversi tipi di HPMC per applicazioni di cementazione, tra cui:
- HPMC per sistemi a bassa densità
- Specificamente formulato per formazioni fragili e zone a circolazione ridotta.
- Mantiene un eccellente controllo della perdita di fluido (<50mL/30min) a densità fino a 1,20 SG. - HPMC per applicazioni ad alta densità
- Ottimizzato per pozzi HPHT e ambienti di acque profonde.
- Offre una perdita di fluido di <30mL/30min con densità del liquame fino a 2,60 SG. - HPMC per impasti a densità convenzionale
- Soluzione universale per la maggior parte delle operazioni di cementazione standard.
- Fornisce un controllo affidabile delle perdite di fluido API <50mL/30min. - HPMC per applicazioni di miscelazione dell'acqua di mare
- Formulazione resistente alla corrosione per operazioni offshore.
- Mantiene prestazioni stabili in ambienti ad alta salinità.
Un ritardante di cemento ideale prolunga e mantiene efficacemente lo stato liquido e la pompabilità del fango. I migliori ritardanti presentano le seguenti proprietà:
- Ampia adattabilità alle temperature: Prestazioni costanti in diverse condizioni di perforazione.
- Tempo di addensamento proporzionale alla dose: Ritardo prevedibile in base alla concentrazione.
- Compatibilità: interazione armoniosa con tutti i tipi di cementi e additivi per pozzi petroliferi senza influire negativamente:
- Accumulo di viscosità
- Gelificazione tissotropica
- Sviluppo della resistenza alla compressione
- Prestazioni controllabili: Previsione affidabile del tempo di addensamento e ripetibilità.
- Sicurezza e conformità ambientale: Non tossico, non infiammabile, non inquinante e resistente alla contaminazione.
Analisi comparativa dei comuni ritardanti
- Acido citrico e citrato di sodio
- Funzione primaria: Ritardo (effetto lieve), con capacità secondaria di dispersione.
- Sensibilità al dosaggio:
- Dose minima efficace: 0,5% BWOC (al di sotto di questa soglia, può accelerare l'impostazione).
- Intervallo di dose ottimale: Ritardo stabile oltre una concentrazione critica, con sensibilità minima a piccole variazioni.
- Limitazioni:
- Effetto di dispersione più debole rispetto ai disperdenti specializzati.
- Le prestazioni variano in modo significativo a seconda della classe di cemento.
- Acido tartarico e tartrato di potassio e sodio (sale di Rochelle)
- Caratteristiche principali:
- Eccezionale ritardo alle alte temperature (fino a 180°C+).
- Lieve effetto disperdente (integra il miglioramento reologico).
- Nessun degrado della resistenza nel cemento indurito.
- Sfide pratiche:
- Aumento dell'acqua libera e della perdita di fluidi - richiede l'uso di additivi per la perdita di fluidi (FLA).
- L'elevata sensibilità alla contaminazione alcalina può portare a un comportamento imprevedibile della presa, rendendola meno favorita nelle operazioni sul campo.
I nostri consigli: Ritardante a base di amminoacidi
- A base di amminoacidi Ritardatore è un additivo chimico specializzato utilizzato per ritardare la presa degli impasti di cemento rallentando le reazioni di idratazione del cemento Portland. Questi ritardanti sono particolarmente utili in pozzi profondi ad alta temperatura (HT/HPHT)dove i ritardanti standard (ad esempio, lignosolfonati o acidi organici) possono degradarsi o diventare inefficaci.
Meccanismo di ritardo
- Chelazione e adsorbimento:
- I gruppi amminici (-NH₂, -NH-) formano complessi con Ioni Ca²⁺ nel cemento, inibendo la formazione di C-S-H (silicato di calcio idrato) gelche è fondamentale per l'indurimento del cemento.
- Si assorbe sulle superfici delle particelle di cemento, creando un barriera che ritarda la penetrazione e l'idratazione dell'acqua.
- Azione reattiva al pH:
- Più efficace in condizioni alcaline (tipico degli impasti di cemento, pH ~12-13).
Vantaggi rispetto ai ritardatori convenzionali
| PROPRIETÀ | RITARDANTE A BASE DI AMMINOACIDI | LIGNOSOLFONATI | ACIDI ORGANICI (AD ESEMPIO, CITRICO/GLUCONICO) |
|---|---|---|---|
| STABILITÀ ALLE ALTE TEMPERATURE | FINO A 250+°C | SI DEGRADA A >120°C | SI DEGRADA A >150°C |
| EFFICIENZA DEL DOSAGGIO | BASSO (0,1-0,5% BWOC) | ALTO (0,5-2% BWOC) | MODERATO (0,3-1% BWOC) |
| TOLLERANZA DEL SALE | ECCELLENTE | POVERO | MODERATO |
| COMPATIBILITÀ CON I FANGHI | FUNZIONA CON LA MAGGIOR PARTE DEGLI ADDITIVI | PUÒ INTERFERIRE CON I DISPERDENTI | SENSIBILE AI CAMBIAMENTI DI pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegramma
Contattateci e ottenete campioni gratuiti
Contattatemi per avere un preventivo aggiornato o per richiedere un campione di prova (i nostri campioni sono gratuiti e comprendono la spedizione).
