유정 시멘팅이란 무엇인가요?
유정 시멘팅은 시추공에 케이싱을 삽입하고 케이싱 사이의 환형 공간에 시멘트를 주입하는 프로세스입니다. 석유 시추 산업의 중요한 부분인 시멘팅 작업은 일반적으로 생산 유정의 경우 최소 2회, 탐사 유정의 경우 최대 5회까지 이루어집니다. 유정 시멘팅에는 5가지 주요 목적이 있습니다.
- 유정 무결성 안정화 - 불안정하거나 골절된 지층을 분리하고, 드릴링된 구간을 보강하고, 원활한 드릴링 진행을 보장합니다.
- 웰헤드 설치 지원 - 드릴링 유체 배출구를 진흙 구덩이 위로 높여서 분출 방지 시스템의 기반을 제공하고 적절한 진흙 회수 흐름을 유지합니다.
- 구역 격리 - 다양한 압력을 가진 석유, 가스, 물 층 사이의 교차 흐름을 방지하여 최적의 탄화수소 생산 조건을 보장합니다.
- 담수 자원 보호 - 얕은 담수 대수층을 더 깊은 곳의 석유, 가스, 염수 또는 기타 지층 유체에 의한 오염으로부터 보호합니다.
- 생산 잠재력 향상 - 산성화 및 수압 파쇄와 같은 향후 자극 처리를 위한 안전한 유정 구조를 구축하여 생산량을 늘릴 수 있습니다.
러시아에서의 시멘트 기술 적용
- 최근 몇 년 동안 러시아 유전의 케이싱 피해는 다음에서 급증했습니다. 17% ~ 38%연간 생산 손실이 약 7.6~16.6백만 톤 의 석유를 사용합니다. 2015년에 Rosneft 주변 보고 1,900개의 손상된 우물의 누적 손실로 이어집니다. 901만 톤와 Tatneft 거의 문서화 영향을 받은 우물 800개로 설정하여 출력을 다음과 같이 줄입니다. 109만 톤. 8개의 주요 석유 회사에서 케이싱 고장률은 다음과 같습니다. 1.78% ~ 4.13%.
- 주요 대응책은 다음과 같습니다. 향상된 유정 시멘트화에서 볼 수 있듯이 로마시키노 필드를 통해 작동합니다. 40,000개의 생산 유정, 70% 중 30년 이상 된 제품입니다.. 일반적인 케이스 손상에는 다음이 포함됩니다. 부식 및 천공평균 외부 부식률은 0.8-1.2mm/년 및 내부 부식 0.9-1.5mm/년.
유정 시멘팅의 효율성을 개선하는 방법은?
- 고급 시멘트 배치 기술
- 중앙 집중 장치와 파이프 이동(회전/반복)을 사용하여 진흙 채널을 제거하고 균일한 시멘트 적용 범위를 개선합니다.
- 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 활용하여 시멘트 변위 효율을 예측하고 최적화합니다.
- 강력한 구역 격리 방법
- 고압 또는 고갈된 구역에 다단계 시멘팅을 구현하세요.
- 확장 가능한 케이스 패치 또는 레진 시스템을 중요한 간격으로 적용하세요.
- 실시간 모니터링 및 평가
- 음향 및 압력 센서를 사용하여 미세한 구멍이나 약한 부분을 감지합니다.
- 품질 평가를 위해 시멘팅 후 초음파 이미징(CBL/VDL 로그)을 수행합니다.
- 부식 및 내화학성 조치
- 산성 환경에서 H₂S 제거 첨가제 또는 에폭시 코팅 케이싱을 통합합니다.
- 아연 또는 알루미늄 기반 코팅을 적용하여 전기 화학적 성능 저하를 완화하세요.
- 정밀한 슬러리 설계 및 재료 최적화
- 고품질 혼합물이 포함된 맞춤형 시멘트 배합을 사용하여 유변학, 강도 및 경화 시간을 개선하세요.
- 유체 손실 제어를 개선하여 가스 이동을 방지하고 적절한 결합을 보장합니다.
유정 시멘트에 어떤 첨가제를 사용할 수 있나요?
1. 분산제 및 마찰 감소제
점토 입자와 드릴링 절단물이 시추 유체에서 임계 농도에 도달하면 3차원 네트워크 구조를 형성합니다. 이 현상은 특히 지층수에 용해된 전해질(특히 다가 양이온)이 구조적 발달을 강화하여 유체 이동성을 크게 저해하는 소금-석고 지층에서 더욱 심해집니다. 분산제는 이러한 네트워크 매트릭스를 해체하여 결합된 물을 방출하여 점도와 항복점을 낮추는 기능을 합니다.
당사의 솔루션: 폴리카복실레이트 고가소제
우리의 NOVASTAR 폴리카복실레이트 감수제 는 시멘트 모르타르의 물성을 최적화하는 데 사용되는 고성능 감수제 및 분산제입니다. 합성 고분자 분산제 중 하나로서 다음과 같은 측면에서 뛰어난 효율성을 제공합니다:
- 시멘트 입자 분산
- 처리하지 않은 시스템에 비해 슬러리 농도를 35~50% 감소시킵니다.
- 유변학적 파라미터 향상: 최적의 항복점을 유지하면서 플라스틱 점도를 40-60%까지 낮춥니다. - 온도 적응성
- 유효 성능 스펙트럼: 30°C~180°C(86°F~356°F)
- 열 순환 조건에서 분산 안정성 유지 - 염분 내성
- 5-10% NaCl 환경에서 일관된 성능 입증
- 순도 요구 사항 없이 다양한 수원과 호환 가능 - 호환성 프로필
- 모든 API급 시멘트 첨가제와의 시너지 효과
- 체액 손실 조절기/지연제/방포제와의 부작용 없음
2. 시멘트 유체 손실 제어 첨가제
유체 손실 첨가제(FLA)는 시멘트 슬러리에서 여과액 손실을 최소화하는 데 매우 중요하며, 세 가지 주요 용도로 사용됩니다:
- 투과성 지층에서 조기 탈수를 방지하는 것은 라이너 시멘트 작업 시 특히 중요합니다.
- 유체 침입으로 인한 손상으로부터 물에 민감한 지층을 보호합니다.
- 고압 차압 하에서 슬러리 무결성을 유지하여 스퀴즈 시멘트 효율을 향상시킵니다.
당사의 대표적인 다기능 유체 손실 첨가제입니다: HPMC
LANDERCOLL HPMC는 감수제로 널리 사용되는 변성 셀룰로오스 에테르입니다. 수용성 폴리머로서 유변학적 특성을 유지하면서 투과성 지층으로의 유체 손실을 줄여 시추 진흙을 안정화시키는 데 도움이 됩니다. LANDU는 다음과 같은 다양한 유형의 시멘트 용도의 HPMC를 제공합니다:
- 저밀도 시스템용 HPMC
- 취약한 지층과 순환이 잘 되지 않는 부위를 위해 특별히 고안되었습니다.
- 1.20 SG의 낮은 밀도에서 탁월한 체액 손실 제어(<50mL/30분)를 유지합니다. - 고밀도 애플리케이션을 위한 HPMC
- HPHT 유정 및 심해 환경에 최적화되어 있습니다.
- 최대 2.60 SG의 슬러리 밀도에서 30mL/30분 미만의 유체 손실을 제공합니다. - 기존 밀도 슬러리용 HPMC
- 대부분의 표준 시멘트 작업을 위한 범용 솔루션입니다.
- 신뢰할 수 있는 <50mL/30분 API 유체 손실 제어 기능을 제공합니다. - 해수 혼합 애플리케이션을 위한 HPMC
- 해양 작업을 위한 내식성 제형.
- 염분이 높은 환경에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
이상적인 시멘트 리타더는 슬러리의 액체 상태와 펌핑성을 효과적으로 연장하고 유지합니다. 최고의 리타더는 다음과 같은 특성을 나타냅니다:
- 광범위한 온도 적응성: 다양한 다운홀 조건에서 일관된 성능을 제공합니다.
- 용량에 비례한 농축 시간: 농도에 따라 예측 가능한 지연 시간.
- 호환성: 모든 유형의 유정 시멘트 및 첨가제와 악영향 없이 조화롭게 상호 작용합니다:
- 점성 축적
- 요변성 겔화
- 압축 강도 개발
- 제어 가능한 성능: 신뢰할 수 있는 농축 시간 예측 및 반복성.
- 안전 및 환경 규정 준수: 무독성, 불연성, 무공해, 오염에 강합니다.
일반적인 지체 장애의 비교 분석
- 구연산 및 구연산 나트륨
- 주 기능: 지연(약한 효과), 보조 분산 능력.
- 복용량 민감도:
- 최소 유효 선량: 0.5% BWOC(이 임계값 이하에서는 설정이 가속화될 수 있음).
- 최적의 용량 범위: 임계 농도 이상으로 안정적으로 지연되며 작은 변화에 대한 민감도는 최소화합니다.
- 제한 사항:
- 전문 분산제에 비해 분산 효과가 약합니다.
- 시멘트 등급에 따라 성능은 크게 달라집니다.
- 타르타르산 및 타르타르산나트륨 칼륨(로셸 소금)
- 주요 기능:
- 탁월한 고온 지연(최대 180°C 이상).
- 가벼운 분산 효과(유변학 개선 보조).
- 굳은 시멘트에서 강도 저하가 없습니다.
- 실질적인 도전 과제:
- 자유 수분 및 유체 손실 증가 - 유체 손실 첨가제(FLA)를 사용해야 합니다.
- 알칼리성 오염에 대한 높은 민감도는 예측할 수 없는 설정 동작으로 이어질 수 있으므로 현장 작업에서 선호도가 떨어집니다.
권장 사항: 아미노 기반 지연제
- 아미노 기반 리타더 는 다음을 위해 사용되는 특수 화학 첨가제입니다. 시멘트 슬러리의 경화 지연 포틀랜드 시멘트의 수화 반응을 늦춰줍니다. 이러한 지연제는 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. 심부 고온(HT/HPHT) 유정표준 지연제(예: 리그노설포네이트 또는 유기산)가 분해되거나 효과가 없어질 수 있습니다.
지체 메커니즘
- 킬레이트화 및 흡착:
- 아미노기(-NH₂, -NH-)는 다음과 같은 복합체를 형성합니다. Ca²⁺ 이온 의 형성을 억제하여 시멘트에서 C-S-H (규산칼슘 하이드레이트) 젤를 함유하고 있어 시멘트 경화에 매우 중요합니다.
- 시멘트 입자 표면에 흡착하여 barrier 수분 침투와 수분 공급을 지연시킵니다.
- pH에 반응하는 동작:
- 다음에서 더 효과적 알칼리성 조건 (일반적인 시멘트 슬러리, pH ~12~13).
기존 리타더 대비 장점
| 속성 | 아미노 기반 리타더 | 리그노설포네이트 | 유기산(예: 구연산/글루콘산) |
|---|---|---|---|
| 고온 안정성 | 최대 250+°C | 120°C 이상에서 열화 | 150°C 이상 열화 |
| 복용량 효율성 | 낮음(0.1-0.5% BWOC) | 높음(0.5-2% BWOC) | 보통(0.3-1% BWOC) |
| 염분 내성 | 우수 | POOR | 보통 |
| 슬러리 호환성 | 대부분의 첨가제와 함께 작동합니다. | 분산제를 방해할 수 있음 | pH 변화에 민감 |
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