油井のセメンテーションとは？
油井のセメンティングは、坑井にケーシングを挿入し、ケーシング間の環状空間にセメントを注入するプロセスである。石油掘削産業の重要な一部として、通常、生産井では少なくとも2回、探査井では最大5回のセメンテーション作業が行われる。油井のセメンティングには、主に5つの目的がある。
- 坑井の健全性を安定させる - 不安定な地層や亀裂のある地層を分離し、掘削した部分を補強し、掘削をスムーズに進める。
- 坑口設置をサポート - 掘削泥水出口を泥水ピットの上方に上昇させることにより、噴出防止システムの基礎を提供し、適切な泥水還流を維持する。
- ゾーン・アイソレーション - 圧力の異なる油層、ガス層、水層間のクロスフローを防ぎ、最適な炭化水素生産条件を確保する。
- 淡水資源の保護 - 浅い淡水の帯水層を、より深い石油、ガス、ブライン、その他の地層流体による汚染から保護する。
- 生産ポテンシャルの向上 - 酸洗や水圧破砕など、将来的な刺激処理によって生産量を高めるために、確実な坑井構造を確立すること。
ロシアにおけるセメント技術の応用
- ここ数年、ロシアの油田におけるケーシングの損傷は急増している。 17%〜38%その結果、年間生産損失は 760万～1660万トン 石油の2015年 ロスネフチ を中心に報告された。 1,900の被害井戸の累積損失につながる。 901万トン一方 タトネフチ ほぼ 影響を受けた800の井戸によって生産高を減らしている。 109万トン。 大手石油会社8社全体では、ケーシングの故障率は以下のとおりであった。 1.78%〜4.13%.
- 重要な対策は 坑井のセメンテーション強化で実証されている。 ロマシキノフィールドを運営している。 生産井戸数40,000, 70% うち30年以上前のもの.一般的なケーシングの損傷 腐食と穿孔平均外部腐食速度は 0.8～1.2mm/年 での内部腐食 0.9～1.5mm/年.
油井のセメンテーション効率を向上させるには？
- 高度なセメント・プレースメント・テクニック
- 泥流路をなくし、セメントの均一な被覆を向上させるため、セントラライザーとパイプの移動（回転／往復）を採用する。
- 数値流体力学（CFD）シミュレーションを活用して、セメント置換効率を予測し、最適化する。
- ロバストなゾーン分離法
- 高圧または枯渇したゾーンに多段セメンチングを実施する。
- 拡張可能なケーシング・パッチまたは樹脂システムを重要な間隔で適用する。
- リアルタイム・モニタリングと評価
- 音響センサーや圧力センサーを使用して、微小な穴や弱点を検出する。
- 品質評価のため、セメント注入後に超音波画像診断（CBL/VDLログ）を実施する。
- 耐食・耐薬品性対策
- 酸っぱい環境では、H₂S掃去添加剤またはエポキシコーティングされたケーシングを統合する。
- 電気化学的劣化を軽減するため、亜鉛またはアルミニウムベースのコーティングを施す。
- 精密なスラリー設計と材料の最適化
- レオロジー、強度、凝固時間を向上させるために、高品質の混和剤を用いてカスタマイズしたセメント配合を使用する。
- ガス移行を防止し、適切な接着を確保するために、流体損失制御を改善する。
油井のセメンテーションに使用できる添加剤とは？
1.分散剤と摩擦低減剤
粘土粒子や掘削くずが掘削泥水中で臨界濃度に達すると、三次元網目構造を形成する。この現象は、地層水中の溶存電解質（特に多価陽イオン）が構造形成を激化させ、流体の移動性を著しく損なう塩石膏層で特に悪化する。分散剤は、このようなネットワーク・マトリックスを解体して結合水を解放し、粘度と降伏点を低下させることで機能する。
私たちのソリューション ポリカルボキシレート系超可塑剤
私たちの NOVASTAR ポリカルボン酸塩可塑剤 は、セメントモルタルの特性を最適化するために使用される高性能の減水剤および分散剤です。合成高分子分散剤の一つとして、以下の点で優れた効果を発揮する：
- セメント粒子分散
- 未処理のシステムと比較して、スラリーの粘度を35-50%低減
- レオロジーパラメータの向上：最適な降伏点を維持しながら、塑性粘度を40-60%下げる - 温度適応性
- 有効性能スペクトル：30°C～180°C（86°F～356°F）
- 熱サイクル条件下でも分散安定性を維持 - 耐塩性
- 5-10% NaCl環境で安定した性能を発揮
- 純度を必要としない様々な水源に対応 - 互換性プロファイル
- すべてのAPIクラスのセメント添加剤との相乗効果
- 流体損失制御剤／遅延剤／消泡剤との有害な相互作用はない。
2. セメント流体損失制御添加剤
流体損失添加剤(FLA)は、セメントスラリー中の ろ液損失を最小化するために重要であり、3つの主な 目的がある：
- 浸透性地層での早期脱水を防ぐことは、ライナー・セメント作業において特に重要である。
- 流体の侵入による損傷から、水に敏感な地層を保護する。
- 高圧力差の下でもスラリーの完全性を維持することで、スクイーズセメントの効率を高める。
フラッグシップの多機能液体損失添加剤： HPMC
LANDERCOLL HPMCは、減水剤として広く使用されている変性セルロースエーテルです。水溶性ポリマーとして、レオロジー特性を維持しながら浸透性地層への流体損失を低減し、掘削泥水の安定化に役立ちます。LANDUは、セメンティング用途向けに以下のような多様なタイプのHPMCを提供しています：
- 低密度システム用HPMC
- 壊れやすい地層や失われた循環ゾーン用に特別に調合されている。
- 1.20SGという低い密度でも、優れた液体ロスコントロール（<50mL/30分）を維持。 - 高密度用途向けHPMC
- HPHT井戸と深海環境用に最適化されている。
- 2.60SGまでのスラリー濃度で、30mL/30分未満の流体損失を実現。 - HPMC 従来の密度スラリー用
- ほとんどの標準的なセメンティング作業に対応するユニバーサルソリューション。
- 信頼性の高い<50mL/30minのAPI液ロスコントロールを提供します。 - 海水混合用HPMC
- オフショア用耐食処方。
- 塩分濃度の高い環境でも安定した性能を維持。
理想的なセメント遅延剤は、スラリーの液体状態を効果的に延長し、ポンプ圧送性を維持する。最良の遅延剤は、以下の特性を示す：
- 幅広い温度適応性：さまざまな坑内条件で一貫した性能を発揮。
- 用量に比例した増粘時間：濃度に基づく予測可能な遅延。
- 適合性：あらゆる種類の油井用セメントや添加剤と、悪影響を与えることなく調和的に相互作用する：
- 粘度の蓄積
- チキソトロピー性ゲル化
- 圧縮強度の開発
- 制御可能な性能：信頼性の高い増粘時間予測と再現性。
- 安全性と環境コンプライアンス：無毒性、不燃性、無公害で汚染に強い。
一般的なリターダーの比較分析
- クエン酸＆クエン酸ナトリウム
- 主な機能遅滞（穏やかな効果）、二次的な分散能力あり。
- 用量感受性：
- 最小有効線量：0.5% BWOC（この閾値を下回ると、設定が早まる可能性がある）。
- 最適な用量範囲：臨界濃度を超えても安定した遅延を示し、わずかな変動に対する感受性は最小である。
- 制限：
- 特殊な分散剤に比べて分散効果が弱い。
- 性能はセメントクラスによって大きく異なる。
- 酒石酸＆酒石酸ナトリウムカリウム（ロッシェル塩）
- 主な特徴
- 卓越した高温リターデーション（最高180℃以上）。
- マイルドな分散効果（レオロジー改善の補助）。
- セットセメントの強度劣化はない。
- 実践的な課題：
- 自由水と流体損失の増加 - 流体損失添加剤（FLA）の使用が必要。
- アルカリ性汚染に対する感度が高いため、セッティングの挙動が予測不可能になり、現場作業ではあまり好まれない。
我々の推薦： アミノ系遅延剤
- アミノベース リターダー に使用される特殊な化学添加剤である。 セメントスラリーの硬化を遅らせる ポルトランドセメントの水和反応を遅らせる。これらの遅延剤は、次のような場合に特に価値がある。 深層高温（HT/HPHT）井戸標準的な遅延剤（リグノスルホン酸塩や有機酸など）が分解したり、効果がなくなったりする可能性がある。
遅滞のメカニズム
- キレートと吸着:
- アミノ基（-NH₂、-NH-）は、以下のものと錯体を形成する。 Ca²⁺ イオン の形成を抑制する。 C-S-H (ケイ酸カルシウム 水和物) ゲルこれはセメントの硬化に不可欠である。
- セメント粒子の表面に吸着し、セメント粒子を形成する。 バリア 水の浸透と水和を遅らせる。
- pH応答性作用:
- より効果的なのは アルカリ性条件 (典型的なセメントスラリー、pH～12～13）。
従来のリターダーを超える利点
| 不動産 | アミノ系遅延剤 | リグノスルホン酸塩 | 有機酸（クエン酸／グルコン酸など） |
|---|---|---|---|
| 高温安定性 | 最高 250+°C | 120℃以上で劣化 | 150℃以上で劣化 |
| 投与効率 | 低い（0.1～0.5%bwoc） | ハイ（0.5-2% bwoc） | 中程度（0.3～1% bwoc） |
| 塩分許容量 | エクセレント | POOR | 中程度 |
| スラリー適合性 | ほとんどの添加剤に対応 | 分散剤と干渉する可能性がある | pH変化に敏感 |
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