油井のセメンテーションとは？
油井のセメンティングは、油井・ガス井掘削エンジニアリングにおいて最も重要な段階の一つである。これは、坑井内の油層、ガス層、水層を分離し、ケーシングを保護し、坑井の寿命を延ばし、炭化水素の生産効率を高めるためである。米国石油協会によると、油田作業で使用される化学物質のうち、セメンティング添加剤は38%を占めている。油田用セメントに減水剤を使用することは、様々な複雑なセメンティングの課題に対処し、セメンティングの品質を向上させ、石油・ガス貯留層を保護するための極めて重要な技術的アプローチとなっている。
ロシアの極地における油井のセメンテーション
北極圏の石油・ガス貯留層は主に永久凍土地帯にあり、その温度は-5℃～-18℃、氷の含有量は最大80%、深さは最大500mである。従来のセメントモルタルの場合、極地の厚い永久凍土と低温のために、固化と強度発現が遅くなる。気温が0℃以下になると、セメントモルタル中の水分が凝縮し、水和反応に参加しなくなる。その結果、モルタルが十分に固まらず、井戸をセメントで固めることができない。さらに、セメントスラリーの水和過程で放出される熱が永久凍土を融解させることもある。永久凍土中の天然ガスハイドレートは、大規模な分解を引き起こし、掘削作業中の坑井のキックや噴出といったリスクをもたらす可能性がある。
ロシアは、熱伝導率の低さから軽量セメントモルタルシステムを採用している。これは、坑井と地層間の熱伝達を阻止する。このセメントモルタルの配合では、ポリカルボキシレート系超可塑剤が、水和反応中に発生する発熱を抑えながら、次のような重要な役割を果たしている。 スラリーが必要な時間内に固化し、十分な強度が得られるようにすること。.
油井のセメンティングにおけるポリカルボキシレート系超可塑剤とは？
第三世代の高性能減水剤として、 ポリカルボキシレート系超可塑剤 デザインされている 改善する その 加工性、強度、耐久性 セメント系 水対セメント比または水対石膏比を下げることによって。 LANDU ノバスターポリカルボン酸系高性能可塑剤は、以下のものと高い相溶性を示す。 石膏遅延剤、空気連行剤などの他の添加剤、 または 促進剤、PST-1-50セメントなどの様々な基材。 油井のセメンティングでは、その役割を果たす：
分散剤
掘削泥水中のレイと掘削くずは、濃度が高すぎると空間的なネットワークを形成する。このネットワーク構造は、塩石膏層の水中の溶存塩、特に多価陽イオンによって強化されることがある。 これは は、掘削泥水の流動性を低下させる。もうひとつの万能添加剤は石膏で、特に永久凍土地域でのセメントモルタルの硬化時間を短縮するのに適している。しかし、石膏はスラリーの粘度を大幅に増加させる。
LANDU NOVASTAR ポリカルボン酸塩可塑剤 は、この網目構造を効果的に破壊し、捕捉された水を放出し、それによって掘削泥水の粘度とせん断応力を調整する。 これは なぜなら PCE 分子の負に帯電したカルボキシル基 (-COOH) がセメント粒子をはじき、凝集を防ぎます。また、PCE分子の長い側鎖がセメント粒子間に物理的なバリアを作り、摩擦を減らして流動性を向上させます。
減水剤
LANDU NOVASTAR Polycarboxylate Superplasticizer 減水剤は、セメントと補助材料の粒度分布（PSD）を最適化し、単位体積あたりの固体粒子含有量を増加させ、スラリーの水セメント比を最小限に抑えます。 を大幅に短縮する。 セメントの初期凝結時間を短縮し、セメントの圧縮強度を高める。 その一方で、空隙率と浸透性は低下する。
作業性向上剤
油井のセメンティングでは、セメントを長い距離や複雑な形状の坑井を通してスムーズに圧送するために、スランプ保持（時間の経過とともに流動性を維持すること）が極めて重要である。 PCE分子は以下のような影響を受けにくい。 による吸着 セメント粒子 と比べて 従来の超可塑剤（例えば、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド-SNF）。 セメント混合物の作業性を著しく向上させる。セメント混合物の流動性を維持する。 混合物 スランプの減少を防ぐため、長期にわたって使用される。 高圧高温（HPHT）環境下でも、セメントスラリーのスムーズで効率的な圧送を実現。 PCE超可塑剤は熱的に安定しており、高温高圧下でもその性能を維持することができる。
アセトン・ホルムアルデヒド亜硫酸塩とPCE超可塑剤の比較
- 油井のセメンティングでは、アセトン-ホルムアルデヒド-亜硫酸塩(AFS)分散剤 はまだ演技している 独占企業として。しかし PCE 超可塑剤 がある。 出始めた 近年、以下のような利点がある。
| 特徴 | PCE 超可塑剤 | AFS分散剤 |
|---|---|---|
| 効率性 | 低用量で高効率。 | 効率が低く、より高用量が必要となる。 |
| スランプ保持力 | 長期にわたる優れたスランプ保持性 | セメント吸収のためスランプ保持に限界がある。 |
| 節水 | 最大30%以上の減水。 | 通常15-20%の減水。 |
| 環境への影響 | 毒性と生分解性が低い。 | スルホン酸基が含まれている可能性があり、環境への影響が懸念される。 |
| 互換性 | 他の添加剤との適合性が高い。 | 特定の添加物との相性の問題がある場合がある。 |
