Che cos'è la cementazione dei pozzi petroliferi?
La cementazione dei pozzi petroliferi è una delle fasi più critiche dell'ingegneria di perforazione dei pozzi petroliferi e di gas. Serve a isolare gli strati di petrolio, gas e acqua all'interno del pozzo, a proteggere l'involucro, a prolungare la durata del pozzo e a migliorare l'efficienza della produzione di idrocarburi. Secondo l'American Petroleum Institute, gli additivi per la cementazione rappresentano il 38% dei prodotti chimici utilizzati nelle operazioni di estrazione del petrolio. L'applicazione di agenti che riducono l'acqua nel cemento per giacimenti petroliferi è diventata un approccio tecnico fondamentale per affrontare varie sfide complesse di cementazione, migliorare la qualità della cementazione e salvaguardare i giacimenti di petrolio e gas.
Cementazione di pozzi petroliferi nelle regioni polari russe
I giacimenti artici di petrolio e gas sono prevalentemente situati in zone di permafrost con temperature che vanno da -5°C a -18°C, contenuto di ghiaccio fino a 80% e profondità fino a 500 metri. Per le malte cementizie tradizionali, lo spessore del permafrost nelle regioni polari e le basse temperature rallentano la presa e lo sviluppo della resistenza. Quando la temperatura scende al di sotto di 0°C, l'acqua presente nella malta cementizia si condensa e non partecipa alla reazione di idratazione. Di conseguenza, la malta non è in grado di fare un'adeguata presa e quindi non riesce a cementare il pozzo. Inoltre, il calore rilasciato durante il processo di idratazione della boiacca di cemento può causare il disgelo del permafrost. Gli idrati di gas naturale presenti nel permafrost possono innescare un'ampia decomposizione, con rischi quali lo scoppio del pozzo durante le operazioni di perforazione.
La Russia ha adottato un sistema di malta cementizia leggera grazie alla sua bassa conducibilità termica. Il sistema blocca il trasferimento di calore tra il pozzo e la formazione. In questa formulazione di malta cementizia, il superfluidificante policarbossilato svolge un ruolo fondamentale nel ridurre il calore esotermico generato durante la reazione di idratazione, mentre garantire che la fanghiglia faccia presa nei tempi previsti e raggiunga una resistenza adeguata.
Che cos'è un superfluidificante policarbossilato nella cementazione dei pozzi petroliferi?
Come agente di riduzione dell'acqua ad alte prestazioni di terza generazione, superfluidificanti a base di policarbossilati sono progettati per migliorare il lavorabilità, resistenza e durata dei sistemi cementizi riducendo il rapporto acqua/cemento o acqua/gesso. LANDU Novastar Superfluidificante policarbossilato è altamente compatibile con altri additivi, come i ritardanti del gesso, gli agenti di trattenimento dell'aria, o acceleratori e vari materiali di base, come il cemento PST-1-50. Nella cementazione dei pozzi petroliferi, serve come:
Disperdente
Gli strati e i residui di perforazione nel fluido di perforazione possono formare una rete spaziale se la loro concentrazione è troppo elevata. Questa struttura a rete può essere intensificata dai sali disciolti, in particolare dai cationi polivalenti, presenti nell'acqua delle formazioni saline-gessose. Questo Infine, riduce la fluidità del fango di perforazione. Un altro additivo versatile è il gesso, particolarmente adatto per ridurre il tempo di presa della malta cementizia nelle regioni del permafrost. Tuttavia, aumenta notevolmente la viscosità del fango.
LANDU NOVASTAR Superfluidificante policarbossilato interrompe efficacemente questa struttura a rete, liberando l'acqua intrappolata e regolando così la viscosità e lo sforzo di taglio del fluido di perforazione. Questo è perché I gruppi carbossilici (-COOH) con carica negativa delle molecole di PCE respingono le particelle di cemento, impedendo la flocculazione. Inoltre, le lunghe catene laterali delle molecole di PCE creano una barriera fisica tra le particelle di cemento, riducendo l'attrito e migliorando la fluidità.
Agente riducente dell'acqua
LANDU NOVASTAR Superfluidificante policarbossilato ottimizza la distribuzione granulometrica (PSD) del cemento e dei materiali supplementari, aumentando il contenuto di particelle solide per unità di volume e riducendo al minimo il rapporto acqua-cemento dell'impasto. Accorcia in modo significativo il tempo di presa iniziale del cemento e aumenta la resistenza alla compressione del cemento. riducendo al contempo la porosità e la permeabilità.
Miglioratore di lavorabilità
Nella cementazione dei pozzi petroliferi, la ritenzione dello slump (mantenimento della fluidità nel tempo) è fondamentale per garantire che il cemento possa essere pompato senza problemi attraverso lunghe distanze e geometrie di pozzo complesse. Le molecole di PCE sono meno inclini a adsorbimento da parte di particelle di cemento rispetto a superfluidificanti tradizionali (ad esempio, naftalene formaldeide solfonata - SNF). Migliora notevolmente la lavorabilità delle miscele di cemento. Mantiene la fluidità del miscela per periodi prolungati, evitando la perdita di slump. Assicura un pompaggio fluido ed efficiente degli impasti di cemento, anche in ambienti ad alta pressione e alta temperatura (HPHT). I superfluidificanti PCE sono termicamente stabili e possono mantenere le loro prestazioni anche a temperature e pressioni elevate.
Acetone Formaldeide Solfito vs. PCE Superfluidificante
- Nella cementazione dei pozzi petroliferi, il disperdente acetone-formaldeide-solfito(AFS) sta ancora recitando come un monopolio. Tuttavia, Superfluidificante PCE ha ha iniziato a emergere negli ultimi anni per i seguenti vantaggi.
| Caratteristica | Superfluidificanti PCE | Disperdente AFS |
|---|---|---|
| Efficienza | Alta efficienza a bassi dosaggi. | Efficienza inferiore, con necessità di dosaggi più elevati. |
| Ritenzione dello slump | Eccellente mantenimento dello slump per periodi prolungati. | Ritenzione limitata dello slump a causa dell'assorbimento del cemento. |
| Riduzione dell'acqua | Riduzione dell'acqua fino a 30% o più. | Tipicamente 15-20% riduzione dell'acqua. |
| Impatto ambientale | Bassa tossicità e biodegradabilità. | Può contenere gruppi solfonati, con conseguenti problemi ambientali. |
| Compatibilità | Altamente compatibile con altri additivi. | Può presentare problemi di compatibilità con alcuni additivi. |
