O que é a cimentação de poços de petróleo?
A cimentação de poços de petróleo é uma das fases mais críticas na engenharia de perfuração de poços de petróleo e gás. O objetivo é isolar as camadas de óleo, gás e água no interior do poço, proteger o revestimento, prolongar a vida útil do poço e aumentar a eficiência da produção de hidrocarbonetos. De acordo com o American Petroleum Institute, os aditivos de cimentação representam 38% dos produtos químicos utilizados nas operações dos campos petrolíferos. A aplicação de agentes redutores de água no cimento de campos petrolíferos tornou-se uma abordagem técnica fundamental para enfrentar vários desafios complexos de cimentação, melhorando a qualidade da cimentação e salvaguardando os reservatórios de petróleo e gás.
Cimentação de poços de petróleo nas regiões polares russas
Os reservatórios de petróleo e gás do Ártico estão predominantemente localizados em zonas de permafrost com temperaturas que variam entre -5°C e -18°C, teor de gelo até 80% e profundidades até 500 metros. Para as argamassas de cimento tradicionais, o permafrost espesso nas regiões polares e as baixas temperaturas abrandam o desenvolvimento da presa e da resistência. Quando a temperatura desce abaixo de 0°C, a água na argamassa de cimento condensa-se e não participa na reação de hidratação. Como resultado, a argamassa não consegue endurecer adequadamente, falhando assim a cimentação do poço. Além disso, o calor libertado durante o processo de hidratação da pasta de cimento pode provocar o degelo do permafrost. Os hidratos de gás natural no permafrost podem despoletar uma decomposição extensiva, apresentando riscos como o rebentamento de poços durante as operações de perfuração.
A Rússia adoptou um sistema de argamassa de cimento leve devido à sua baixa condutividade térmica. Este sistema impede a transferência de calor entre o poço e a formação. Nesta formulação de argamassa de cimento, o superplastificante de policarboxilato desempenha um papel fundamental na redução do calor exotérmico gerado durante a reação de hidratação, enquanto assegurar que a lama endurece dentro do prazo exigido e atinge a resistência adequada.
O que é um superplastificante de policarboxilato no cimento de poços de petróleo?
Como agente redutor de água de alto desempenho de terceira geração, superplastificantes à base de policarboxilatos são concebidos para melhorar a trabalhabilidade, resistência e durabilidade de sistemas cimentícios reduzindo o rácio água/cimento ou água/gesso. LANDU Novastar Polycarboxylate Superplasticizer é altamente compatível com outros aditivos, tais como retardadores de gesso, agentes de retenção de ar, ou aceleradores, e vários materiais de base, como o cimento PST-1-50. Na cimentação de poços de petróleo, serve como:
Dispersante
A camada e as aparas de perfuração no fluido de perfuração podem formar uma rede espacial se a sua concentração for demasiado elevada. Esta estrutura de rede pode ser intensificada por sais dissolvidos, particularmente catiões polivalentes, na água em formações de gesso salgado. Este por fim, reduz a fluidez da lama de perfuração. Outro aditivo versátil é o gesso, especialmente adequado para reduzir o tempo de presa da argamassa de cimento em regiões de permafrost. No entanto, também aumenta substancialmente a viscosidade da lama.
LANDU NOVASTAR Superplastificante de policarboxilato rompe eficazmente esta estrutura de rede, libertando a água retida e ajustando assim a viscosidade e a tensão de cisalhamento do fluido de perfuração. Este é porque os grupos carboxilo carregados negativamente (-COOH) nas moléculas de PCE repelem as partículas de cimento, evitando a floculação. Além disso, as longas cadeias laterais das moléculas de PCE criam uma barreira física entre as partículas de cimento, reduzindo o atrito e melhorando a fluidez.
Agente redutor de água
LANDU NOVASTAR O agente redutor de água policarboxilato superplastificante optimiza a distribuição do tamanho das partículas (PSD) do cimento e dos materiais suplementares, aumentando o conteúdo de partículas sólidas por unidade de volume e minimizando a relação água-cimento da pasta. Reduz significativamente o tempo de presa inicial do cimento e aumenta a resistência à compressão do cimento reduzindo simultaneamente a sua porosidade e permeabilidade.
Melhorador de trabalhabilidade
Na cimentação de poços de petróleo, a retenção do abatimento (manutenção da fluidez ao longo do tempo) é crucial para garantir que o cimento pode ser bombeado sem problemas através de longas distâncias e geometrias complexas do poço. As moléculas PCE são menos propensas a adsorção por partículas de cimento em comparação com superplastificantes tradicionais (por exemplo, naftaleno formaldeído sulfonado - SNF). Melhora significativamente a trabalhabilidade das misturas de cimento. Mantém a fluidez da mistura mistura durante períodos prolongados, evitando a perda de slump. Garante a bombagem suave e eficiente de pastas de cimento, mesmo em ambientes de alta pressão e alta temperatura (HPHT). Os superplastificantes PCE são termicamente estáveis e podem manter o seu desempenho mesmo a temperaturas e pressões elevadas.
Acetona Formaldeído Sulfito vs. PCE Superplastificante
- Na cimentação de poços de petróleo, o dispersante acetona-formaldeído-sulfito (AFS) continua a atuar como um monopólio. No entanto, Superplastificante PCE tem começou a surgir nos últimos anos pelas seguintes vantagens.
| Caraterística | Superplastificantes PCE | Dispersante AFS |
|---|---|---|
| Eficiência | Elevada eficácia a baixas dosagens. | Menor eficácia, exigindo dosagens mais elevadas. |
| Retenção de lama | Excelente retenção do abatimento durante períodos prolongados. | Retenção limitada do abatimento devido à absorção do cimento. |
| Redução de água | Até 30% ou mais de redução de água. | Tipicamente 15-20% redução de água. |
| Impacto ambiental | Baixa toxicidade e biodegradabilidade. | Pode conter grupos sulfonatos, o que suscita preocupações ambientais. |
| Compatibilidade | Altamente compatível com outros aditivos. | Pode ter problemas de compatibilidade com determinados aditivos. |
