O que é cimentação de poços de petróleo?
A cimentação de poços de petróleo é um processo de inserção de revestimento em um poço e injeção de cimento no espaço anular entre o revestimento. Como parte importante do setor de perfuração de petróleo, normalmente há pelo menos duas operações de cimentação para poços de produção e até cinco para poços de exploração. Há cinco finalidades principais para a cimentação de poços de petróleo.
- Estabilização da integridade do poço - Para isolar formações instáveis ou fraturadas, reforçar seções perfuradas e garantir um progresso suave da perfuração.
- Apoio à instalação de cabeças de poço - Fornecer uma base para sistemas de prevenção de blowout e manter o fluxo de retorno de lama adequado, elevando a saída do fluido de perfuração acima do poço de lama.
- Isolamento Zonal - Para evitar o fluxo cruzado entre camadas de óleo, gás e água com pressões variáveis, garantindo condições ideais de produção de hidrocarbonetos.
- Proteção dos recursos de água doce - Proteger os aquíferos rasos de água doce da contaminação por petróleo, gás, salmoura ou outros fluidos de formação mais profundos.
- Aumento do potencial de produção - Estabelecer uma estrutura de poço segura para futuros tratamentos de estimulação, como acidificação e fraturamento hidráulico, para aumentar a produção.
Aplicação da tecnologia de cimentação na Rússia
- Nos últimos anos, os danos ao revestimento nos campos de petróleo russos aumentaram de 17% a 38%resultando em uma perda de produção anual de aproximadamente 7,6-16,6 milhões de toneladas de petróleo. Em 2015, Rosneft relatados em torno de 1.900 poços danificadoslevando a uma perda cumulativa de 9,01 milhões de toneladas, enquanto Tatneft documentado quase 800 poços afetados, reduzindo a produção em 1,09 milhão de toneladas. Em oito grandes empresas de petróleo, as taxas de falha de revestimento variaram de 1.78% a 4.13%.
- Uma contramedida importante é cimentação aprimorada de poçoscomo demonstrado no Campo de Romashkino, que opera em 40.000 poços de produção, 70% dos quais têm mais de 30 anos de idade. Os danos mais comuns à carcaça incluem corrosão e perfuraçãocom taxas médias de corrosão externa de 0,8-1,2 mm/ano e corrosão interna em 0,9-1,5 mm/ano.
Como melhorar a eficiência da cimentação de poços de petróleo?
- Técnicas avançadas de colocação de cimento
- Empregue centralizadores e movimentação de tubos (rotação/reciprocação) para eliminar canais de lama e melhorar a cobertura uniforme do cimento.
- Utilize simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para prever e otimizar a eficiência do deslocamento do cimento.
- Métodos robustos de isolamento zonal
- Implemente a cimentação em vários estágios para zonas de alta pressão ou esgotadas.
- Aplique adesivos de revestimento expansíveis ou sistemas de resina em intervalos críticos.
- Monitoramento e avaliação em tempo real
- Use sensores acústicos e de pressão para detectar microanéis ou pontos fracos.
- Realize imagens ultrassônicas (registros CBL/VDL) pós-cimentação para avaliação da qualidade.
- Medidas de resistência à corrosão e a produtos químicos
- Integre aditivos de redução de H₂S ou revestimento com epóxi em ambientes ácidos.
- Aplique revestimentos à base de zinco ou alumínio para atenuar a degradação eletroquímica.
- Projeto preciso de polpas abrasivas e otimização de materiais
- Use formulações de cimento personalizadas com aditivos de qualidade para melhorar a reologia, a resistência e o tempo de presa.
- Melhore o controle de perda de fluido para evitar a migração de gás e garantir a colagem adequada.
Quais aditivos podem ser usados na cimentação de poços de petróleo?
1. Dispersante e redutor de atrito
Quando as partículas de argila e os detritos de perfuração atingem concentrações críticas nos fluidos de perfuração, eles formam uma estrutura de rede tridimensional. Esse fenômeno é particularmente exacerbado em formações de gesso e sal, onde eletrólitos dissolvidos (especialmente cátions polivalentes) na água de formação intensificam o desenvolvimento estrutural, prejudicando significativamente a mobilidade do fluido. Os dispersantes funcionam desmantelando essas matrizes de rede, liberando a água ligada para reduzir a viscosidade e o ponto de escoamento.
Nossa solução: Superplastificante de policarboxilato
Nosso Superplastificante de policarboxilato NOVASTAR é um redutor de água e dispersante de alto desempenho usado para otimizar as propriedades da argamassa de cimento. Como um dos dispersantes poliméricos sintéticos, ele oferece eficiência superior nos seguintes aspectos:
- Dispersão de partículas de cimento
- Reduz a consistência da pasta em 35-50% em comparação com sistemas não tratados
- Aprimora os parâmetros reológicos: reduz a viscosidade plástica em 40-60%, mantendo o ponto de rendimento ideal - Adaptabilidade à temperatura
- Espectro de desempenho efetivo: 30°C a 180°C (86°F a 356°F)
- Mantém a estabilidade da dispersão sob condições de ciclo térmico - Tolerância ao sal
- Demonstra desempenho consistente em ambientes 5-10% NaCl
- Compatível com várias fontes de água sem requisitos de pureza - Perfil de compatibilidade
- Sinérgico com todos os aditivos de cimento da classe API
- Sem interações adversas com controladores de perda de fluido, retardadores e antiespumantes
2. Aditivo de controle de perda de fluido de cimento
Os aditivos de perda de fluido (FLAs) são essenciais para minimizar a perda de filtrado em pastas de cimento, atendendo a três objetivos principais:
- A prevenção da desidratação prematura em formações permeáveis é particularmente importante durante as operações de cimentação do revestimento.
- Proteção de formações sensíveis à água contra danos causados pela invasão de fluidos.
- Aumento da eficiência da cimentação por compressão, mantendo a integridade da lama sob diferenciais de alta pressão.
Nosso principal aditivo multifuncional para perda de fluidos: HPMC
O HPMC LANDERCOLL é um éter de celulose modificado amplamente utilizado como agente redutor de água. Como polímero solúvel em água, ele ajuda a estabilizar a lama de perfuração, reduzindo a perda de fluido em formações permeáveis e mantendo as propriedades reológicas. A LANDU fornece diversos tipos de HPMC para aplicações de cimentação, incluindo:
- HPMC para sistemas de baixa densidade
- Especificamente formulado para formações frágeis e zonas de circulação perdida.
- Mantém excelente controle de perda de fluido (<50mL/30min) em densidades tão baixas quanto 1,20 SG. - HPMC para aplicações de alta densidade
- Otimizado para poços HPHT e ambientes de águas profundas.
- Oferece perda de fluido <30mL/30min em densidades de polpa de até 2,60 SG. - HPMC para pastas de densidade convencional
- Solução universal para a maioria das operações de cimentação padrão.
- Oferece controle confiável de perda de fluido API <50mL/30min. - HPMC para aplicações de mistura de água do mar
- Formulação resistente à corrosão para operações offshore.
- Mantém um desempenho estável em ambientes de alta salinidade.
Um retardador de cimento ideal prolonga e mantém efetivamente o estado líquido e a capacidade de bombeamento da pasta. Os melhores retardadores apresentam as seguintes propriedades:
- Ampla adaptabilidade à temperatura: Desempenho consistente em condições variáveis de fundo de poço.
- Tempo de espessamento proporcional à dose: Retardo previsível com base na concentração.
- Compatibilidade: interação harmoniosa com todos os tipos de cimentos e aditivos para poços de petróleo sem afetar negativamente:
- Acúmulo de viscosidade
- Gelificação tixotrópica
- Desenvolvimento da resistência à compressão
- Desempenho controlável: Previsão confiável do tempo de espessamento e repetibilidade.
- Segurança e conformidade ambiental: Não tóxico, não inflamável, livre de poluição e resistente à contaminação.
Análise comparativa de retardadores comuns
- Ácido cítrico e citrato de sódio
- Função primária: Retardamento (efeito leve), com capacidade de dispersão secundária.
- Sensibilidade à dosagem:
- Dose mínima efetiva: 0,5% BWOC (abaixo desse limite, pode acelerar a configuração).
- Faixa de dose ideal: Retardo estável além de uma concentração crítica, com sensibilidade mínima a pequenas variações.
- Limitações:
- Efeito de dispersão mais fraco em comparação com dispersantes especializados.
- O desempenho varia significativamente dependendo da classe do cimento.
- Ácido tartárico e tartarato de sódio e potássio (sal de Rochelle)
- Principais recursos:
- Retardamento excepcional em altas temperaturas (até 180°C+).
- Efeito de dispersão leve (complementa a melhora reológica).
- Não há degradação da resistência do cimento endurecido.
- Desafios práticos:
- Aumento da perda de água livre e de fluidos - requer o uso de aditivos para perda de fluidos (FLAs).
- A alta sensibilidade à contaminação alcalina pode levar a um comportamento imprevisível da configuração, tornando-a menos favorável em operações de campo.
Nossas recomendações: Retardador à base de aminoácidos
- À base de aminoácidos Retardador é um aditivo químico especializado usado para retardar o endurecimento de pastas de cimento retardando as reações de hidratação do cimento Portland. Esses retardadores são particularmente valiosos em poços profundos e de alta temperatura (HT/HPHT)Em um ambiente onde os retardadores padrão (por exemplo, lignossulfonatos ou ácidos orgânicos) podem se degradar ou se tornar ineficazes.
Mecanismo de retardo
- Quelação e adsorção:
- Os grupos amino (-NH₂, -NH-) formam complexos com Íons Ca²⁺ no cimento, inibindo a formação de C-S-H (silicato de cálcio hidrato) gelque é fundamental para o endurecimento do cimento.
- Adsorve-se nas superfícies das partículas de cimento, criando uma barreira que retarda a penetração e a hidratação da água.
- Ação responsiva ao pH:
- Mais eficaz em condições alcalinas (típico de pastas de cimento, pH ~12-13).
Vantagens em relação aos retardadores convencionais
| PROPRIEDADE | RETARDADOR À BASE DE AMINOÁCIDOS | LIGNOSULFONATOS | ÁCIDOS ORGÂNICOS (POR EXEMPLO, CÍTRICO/GLUCÔNICO) |
|---|---|---|---|
| ESTABILIDADE EM ALTAS TEMPERATURAS | ATÉ 250+°C | DEGRADA-SE >120°C | DEGRADA-SE >150°C |
| EFICIÊNCIA DE DOSAGEM | BAIXO (0,1-0,5% BWOC) | ALTA (0,5-2% BWOC) | MODERADO (0,3-1% BWOC) |
| TOLERÂNCIA AO SAL | EXCELENTE | RUIM | MODERADO |
| COMPATIBILIDADE COM POLPAS ABRASIVAS | FUNCIONA COM A MAIORIA DOS ADITIVOS | PODE INTERFERIR COM DISPERSANTES | SENSÍVEL ÀS MUDANÇAS DE pH |
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