Hva er sementering av oljebrønner?
Sementering av oljebrønner er en prosess der foringsrør føres inn i et brønnhull og sement injiseres i det ringformede rommet mellom foringsrørene. Sementering er en viktig del av oljeboringsindustrien, og det utføres vanligvis minst to sementeringsoperasjoner for produksjonsbrønner og opptil fem for letebrønner. Det er fem hovedformål med sementering av oljebrønner.
- Stabilisering av brønnboringens integritet - For å isolere ustabile eller oppsprukne formasjoner, forsterke borede seksjoner og sikre jevn fremdrift i boringen.
- Støtte til installasjon av brønnhode - Et fundament for utblåsningssikringssystemer og opprettholdelse av riktig slamreturstrøm ved å heve borevæskeutløpet over slamgropen.
- Sonevis isolasjon - For å forhindre kryssstrømning mellom olje-, gass- og vannlag med varierende trykk, noe som sikrer optimale produksjonsforhold for hydrokarboner.
- Beskyttelse av ferskvannsressurser - For å beskytte grunne ferskvannsakviferer mot forurensning fra dypere olje, gass, saltlake eller andre formasjonsvæsker.
- Økt produksjonspotensial - Å etablere en sikker brønnstruktur for fremtidige stimuleringsbehandlinger, som forsuring og hydraulisk frakturering, for å øke produksjonen.
Bruk av sementeringsteknologi i Russland
- De siste årene har skader på foringsrør i russiske oljefelt økt fra 17% til 38%noe som resulterer i et årlig produksjonstap på ca. 7,6-16,6 millioner tonn av olje. I 2015, Rosneft rapportert rundt 1 900 ødelagte brønner, noe som fører til et kumulativt tap på 9,01 millioner tonn, mens Tatneft dokumentert nesten 800 berørte brønnerog reduserer produksjonen med 1,09 millioner tonn. I åtte store oljeselskaper varierte sviktraten for foringsrør fra 1,78% til 4,13%.
- Et viktig mottiltak er forbedret brønnsementering, som demonstrert i Romashkino-feltet, som opererer over 40 000 produksjonsbrønner, 70%, hvorav over 30 år gamle. Vanlige skader på foringsrøret omfatter korrosjon og perforering, med en gjennomsnittlig utvendig korrosjonshastighet på 0,8-1,2 mm/år og innvendig korrosjon ved 0,9-1,5 mm/år.
Hvordan forbedre effektiviteten ved sementering av oljebrønner?
- Avanserte teknikker for sementplassering
- Bruk sentralisatorer og rørbevegelse (rotasjon/resiprokasjon) for å eliminere slamkanaler og forbedre jevn sementdekning.
- Bruk CFD-simuleringer (Computational Fluid Dynamics) til å forutsi og optimalisere sementfortrengningseffektiviteten.
- Robuste metoder for sonevis isolering
- Implementere flerstegssementering for soner med høyt trykk eller utarmede soner.
- Påfør ekspanderbare foringsrørplaster eller harpikssystemer i kritiske intervaller.
- Overvåking og evaluering i sanntid
- Bruk akustiske sensorer og trykksensorer for å oppdage mikro-annuli eller svake punkter.
- Utfør ultralydavbildning (CBL/VDL-logger) etter sementering for kvalitetsvurdering.
- Tiltak for korrosjons- og kjemikaliebestandighet
- Integrer H₂S-reduserende tilsetningsstoffer eller epoksybelagte foringsrør i sure miljøer.
- Påfør sink- eller aluminiumbaserte belegg for å redusere elektrokjemisk nedbrytning.
- Nøyaktig slamdesign og materialoptimalisering
- Bruk tilpassede sementformuleringer med kvalitetstilsetninger for å forbedre reologi, styrke og herdetid.
- Forbedre væsketapskontrollen for å forhindre gassmigrasjon og sikre riktig liming.
Hvilke tilsetningsstoffer kan brukes i sementering av oljebrønner?
1. Dispergeringsmiddel og friksjonsreduserende middel
Når leirpartikler og borekaks når kritiske konsentrasjoner i borevæsker, danner de en tredimensjonal nettverksstruktur. Dette fenomenet er særlig utbredt i salt-gipsformasjoner, der oppløste elektrolytter (spesielt flerverdige kationer) i formasjonsvannet forsterker strukturutviklingen og reduserer væskemobiliteten betydelig. Dispergeringsmidler fungerer ved å bryte ned disse nettverksmatrisene og frigjøre bundet vann slik at viskositeten og flytegrensen reduseres.
Vår løsning: Polykarboksylat-superplastifiseringsmiddel
Våre NOVASTAR Polykarboksylat-superplastifiseringsmiddel er et høytytende vannreduserende og dispergerende middel som brukes til å optimalisere sementmørtelens egenskaper. Som et av de syntetiske polymere dispergeringsmidlene tilbyr det overlegen effektivitet i følgende aspekter:
- Spredning av sementpartikler
- Reduserer slamkonsistensen med 35-50% sammenlignet med ubehandlede systemer
- Forbedrer reologiske parametere: senker plastisk viskositet med 40-60% samtidig som optimal flytegrense opprettholdes - Temperaturtilpasningsevne
- Effektivt ytelsesspekter: 30 °C til 180 °C (86 °F til 356 °F)
- Opprettholder dispersjonsstabiliteten under termiske sykliske forhold - Toleranse for salt
- Demonstrerer konsekvent ytelse i 5-10% NaCl-miljøer
- Kompatibel med ulike vannkilder uten krav til renhet - Kompatibilitetsprofil
- Synergistisk med alle sementtilsetningsstoffer i API-klassen
- Ingen negative interaksjoner med væsketapskontrollere/retarderende midler/antiskum
2. Tilsetningsstoff for kontroll av sementvæsketap
Væsketapstilsetninger (FLA) er avgjørende for å minimere filtrattapet i sementoppslemminger, og har tre hovedformål:
- Det er spesielt viktig å forhindre for tidlig dehydrering i permeable formasjoner under sementering av liner.
- Beskyttelse av vannsensitive formasjoner mot skader forårsaket av væskeinntrengning.
- Forbedrer effektiviteten ved presssementering ved å opprettholde slurryintegriteten under høye trykkforskjeller.
Vårt flaggskip, det multifunksjonelle tilsetningsstoffet for væsketap: HPMC
LANDERCOLL HPMC er en modifisert celluloseeter som er mye brukt som et vannreduserende middel. Som en vannløselig polymer bidrar den til å stabilisere boreslam ved å redusere væsketapet i permeable formasjoner, samtidig som de reologiske egenskapene opprettholdes. LANDU tilbyr ulike typer HPMC for sementeringsapplikasjoner, inkludert:
- HPMC for systemer med lav tetthet
- Spesielt utviklet for skjøre formasjoner og soner med tapt sirkulasjon.
- Opprettholder utmerket væsketapskontroll (<50 ml/30 min) ved tettheter så lave som 1,20 SG. - HPMC for applikasjoner med høy tetthet
- Optimalisert for HPHT-brønner og dypvannsmiljøer.
- Gir <30 ml/30 min væsketap i slurry med en tetthet på opptil 2,60 SG. - HPMC for slam med konvensjonell tetthet
- Universell løsning for de fleste standard sementeringsoperasjoner.
- Gir pålitelig kontroll av væsketap <50 ml/30 min API. - HPMC for sjøvannsblandingsapplikasjoner
- Korrosjonsbestandig formulering for offshorevirksomhet.
- Opprettholder stabil ytelse i miljøer med høy saltholdighet.
En ideell sementretarder forlenger og opprettholder effektivt slurryens flytende tilstand og pumpbarhet. De beste retarderne har følgende egenskaper:
- Bred temperaturtilpasningsevne: Konsekvent ytelse under varierende forhold i borehullet.
- Doseproporsjonal fortykningstid: Forutsigbar retardasjon basert på konsentrasjon.
- Kompatibilitet: Harmonisk interaksjon med alle typer oljebrønnsementer og tilsetningsstoffer uten å påvirke negativt:
- Oppbygging av viskositet
- Tiksotropisk gelering
- Utvikling av trykkfasthet
- Kontrollerbar ytelse: Pålitelig prediksjon av fortykningstid og repeterbarhet.
- Overholdelse av sikkerhets- og miljøkrav: Giftfri, ikke-brennbar, forurensningsfri og motstandsdyktig mot forurensning.
Sammenlignende analyse av vanlige retarderingsmidler
- Sitronsyre og natriumsitrat
- Primær funksjon: Retardasjon (mild effekt), med sekundær dispergerende evne.
- Doseringsfølsomhet:
- Minste effektive dose: 0,5% BWOC (under denne terskelen kan innstillingen fremskyndes).
- Optimalt doseområde: Stabil retardasjon utover en kritisk konsentrasjon, med minimal følsomhet for små variasjoner.
- Begrensninger:
- Svakere dispergeringseffekt sammenlignet med spesialiserte dispergeringsmidler.
- Ytelsen varierer betydelig avhengig av sementklasse.
- Vinsyre og kaliumnatriumtartrat (Rochelle-salt)
- Nøkkelfunksjoner:
- Eksepsjonell retardasjon ved høye temperaturer (opp til 180 °C+).
- Mild dispergerende effekt (supplerer reologisk forbedring).
- Ingen styrkenedbrytning i avherdet sement.
- Praktiske utfordringer:
- Økt fritt vann- og væsketap - nødvendiggjør bruk av væsketapstilsetninger (FLA).
- Høy følsomhet for alkalisk forurensning kan føre til uforutsigbar herding, noe som gjør den mindre egnet i feltarbeid.
Våre anbefalinger: Aminobasert retarder
- Aminobasert Retarder er et spesialisert kjemisk tilsetningsstoff som brukes til å forsinke herdingen av sementoppslemminger ved å bremse hydratiseringsreaksjonene i portlandsement. Disse retarderne er spesielt verdifulle i dype brønner med høy temperatur (HT/HPHT), der standard retarderingsmidler (f.eks. lignosulfonater eller organiske syrer) kan brytes ned eller bli ineffektive.
Retardasjonsmekanisme
- Chelatdannelse og adsorpsjon:
- Aminogrupper (-NH₂, -NH-) danner komplekser med Ca²⁺-ioner i sementen, noe som hemmer dannelsen av C-S-H (kalsiumsilikat hydrat) gelsom er avgjørende for sementens herding.
- Adsorberes på sementpartikkeloverflater og skaper en barriere som forsinker vanninntrengning og hydrering.
- pH-responsiv virkning:
- Mer effektiv i alkaliske forhold (typisk for sementoppslemminger, pH ~12-13).
Fordeler sammenlignet med konvensjonelle retardere
| EIENDOM | AMINOBASERT RETARDER | LIGNOSULFONATER | ORGANISKE SYRER (F.EKS. SITRONSYRE/GLUKONSYRE) |
|---|---|---|---|
| STABILITET VED HØYE TEMPERATURER | OPP TIL 250+ °C | NEDBRYTES >120°C | NEDBRYTES >150°C |
| DOSERINGSEFFEKTIVITET | LAV (0,1-0,5% BWOC) | HØY (0,5-2% BWOC) | MODERAT (0,3-1% BWOC) |
| TOLERANSE FOR SALT | UTMERKET | DÅRLIG | MODERAT |
| SLAMKOMPATIBILITET | FUNGERER MED DE FLESTE TILSETNINGSSTOFFER | KAN VIRKE FORSTYRRENDE PÅ DISPERGERINGSMIDLER | FØLSOM overfor pH-forandringer |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Kontakt oss og få gratis vareprøver
Ta kontakt med meg for å få det siste tilbudet eller for å be om en prøvetest (prøvene våre er gratis og inkluderer frakt).
