Ce este cimentarea puțurilor petroliere?
Cimentarea puțurilor petroliere este un proces de introducere a tubulaturii într-un puț de foraj și de injectare a cimentului în spațiul inelar dintre tubulaturi. Fiind o parte importantă a industriei de foraj petrolier, în mod obișnuit au loc cel puțin două operațiuni de cimentare pentru sondele de producție și până la cinci pentru sondele de explorare. Există 5 scopuri principale pentru cimentarea sondelor petroliere.
- Stabilizarea integrității sondelor - Pentru a izola formațiunile instabile sau fracturate, pentru a consolida secțiunile forate și pentru a asigura buna desfășurare a forajului.
- Sprijinirea instalării capului de sondă - Pentru a oferi o fundație pentru sistemele de prevenire a exploziilor și pentru a menține un flux adecvat de întoarcere a noroiului prin ridicarea ieșirii fluidului de foraj deasupra puțului de noroi.
- Izolarea zonală - Pentru a preveni curgerea încrucișată între straturile de petrol, gaz și apă cu presiuni diferite, asigurând condiții optime de producție a hidrocarburilor.
- Protejarea resurselor de apă dulce - Pentru a proteja acviferele de apă dulce de mică adâncime de contaminarea cu petrol, gaze, saramuri sau alte fluide de formare.
- Sporirea potențialului de producție - Stabilirea unei structuri sigure a puțului pentru viitoarele tratamente de stimulare, cum ar fi acidizarea și fracturarea hidraulică, pentru creșterea producției.
Aplicarea tehnologiei de cimentare în Rusia
- În ultimii ani, daunele provocate tubulaturii în câmpurile petroliere rusești au crescut de la 17% până la 38%, rezultând o pierdere anuală de producție de aproximativ 7,6-16,6 milioane de tone de petrol. În 2015, Rosneft raportate în jurul 1.900 de puțuri avariate, ducând la o pierdere cumulată de 9,01 milioane de tone, în timp ce Tatneft documentat aproape 800 de puțuri afectate, reducând producția cu 1,09 milioane de tone. La nivelul a opt mari companii petroliere, ratele de defectare a carcasei au variat de la 1.78% până la 4.13%.
- O contramăsură cheie este cementare îmbunătățită a puțurilor, după cum se demonstrează în Câmpul Romashkino, care operează peste 40.000 de puțuri de producție, 70% din care au peste 30 de ani vechime. Deteriorările comune ale carcasei includ coroziune și perforare, cu rate medii de coroziune externă de 0,8-1,2 mm/an și coroziune internă la 0,9-1,5 mm/an.
Cum să îmbunătățiți eficiența cimentării puțurilor petroliere?
- Tehnici avansate de plasare a cimentului
- Utilizați centralizatoare și mișcarea țevilor (rotație/reciprocație) pentru a elimina canalele de noroi și a îmbunătăți acoperirea uniformă cu ciment.
- Utilizarea simulărilor de dinamică computațională a fluidelor (CFD) pentru a prevedea și optimiza eficiența deplasării cimentului.
- Metode robuste de izolare zonală
- Implementați cimentarea în mai multe etape pentru zonele de înaltă presiune sau epuizate.
- Aplicați plasturi expandabili pentru înveliș sau sisteme de rășină la intervale critice.
- Monitorizare și evaluare în timp real
- Utilizați senzori acustici și de presiune pentru a detecta microanuli sau puncte slabe.
- Realizarea de imagini cu ultrasunete (jurnale CBL/VDL) după cimentare pentru evaluarea calității.
- Măsuri de rezistență la coroziune și la substanțe chimice
- Integrați aditivi care scapă de H₂S sau învelișuri acoperite cu epoxid în medii acide.
- Aplicați acoperiri pe bază de zinc sau aluminiu pentru a atenua degradarea electrochimică.
- Proiectarea precisă a suspensiei și optimizarea materialelor
- Utilizați formulări personalizate de ciment cu adaosuri de calitate pentru a îmbunătăți reologia, rezistența și timpul de întărire.
- Îmbunătățiți controlul pierderilor de fluid pentru a preveni migrarea gazelor și a asigura o lipire corespunzătoare.
Ce aditivi pot fi utilizați în cimentarea puțurilor de petrol?
1. Dispersant și reductor de frecare
Atunci când particulele de argilă și resturile de foraj ating concentrații critice în fluidele de foraj, acestea formează o structură de rețea tridimensională. Acest fenomen este exacerbat în special în formațiunile de sare și gips, unde electroliții dizolvați (în special cationii polivalenți) din apa de formare intensifică dezvoltarea structurală, afectând semnificativ mobilitatea fluidelor. Dispersanții funcționează prin dezmembrarea acestor matrici de rețea, eliberând apa legată pentru a reduce vâscozitatea și punctul de curgere.
Soluția noastră: Superplastifiant policarboxilat
noastre Superplastifiant policarboxilat NOVASTAR este un reductor de apă și dispersant de înaltă performanță utilizat pentru optimizarea proprietăților mortarului de ciment. Ca unul dintre dispersanții polimerici sintetici, acesta oferă o eficiență superioară în următoarele aspecte:
- Dispersia particulelor de ciment
- Reduce consistența suspensiei cu 35-50% comparativ cu sistemele netratate
- Îmbunătățește parametrii reologici: scade vâscozitatea plastică cu 40-60%, menținând în același timp punctul de randament optim - Adaptabilitatea la temperatură
- Spectrul de performanță efectivă: 30°C la 180°C (86°F la 356°F)
- Menține stabilitatea dispersiei în condiții de cicluri termice - Toleranța la sare
- Demonstrează performanțe constante în medii 5-10% NaCl
- Compatibil cu diverse surse de apă fără cerințe de puritate - Profil de compatibilitate
- Sinergic cu toți aditivii pentru ciment din clasa API
- Nu există interacțiuni adverse cu agenții de control al pierderilor de fluid/retardatori/anti-spumanți
2. Aditiv de control al pierderilor de lichid de ciment
Aditivii de pierdere a fluidului (FLA) sunt esențiali pentru minimizarea pierderii de filtrat în suspensiile de ciment, având trei scopuri principale:
- Prevenirea deshidratării premature în formațiunile permeabile este deosebit de importantă în timpul operațiunilor de cimentare a căptușelilor.
- Protejarea formațiunilor sensibile la apă împotriva deteriorării cauzate de invazia fluidelor.
- Îmbunătățirea eficienței de cimentare prin strângere prin menținerea integrității suspensiei în condiții de diferențe de presiune ridicate.
Aditivul nostru emblematic multifuncțional pentru pierderea fluidelor: HPMC
LANDERCOLL HPMC este un eter de celuloză modificat utilizat pe scară largă ca agent reducător de apă. Ca polimer solubil în apă, ajută la stabilizarea noroiului de foraj prin reducerea pierderilor de fluid în formațiuni permeabile, menținând în același timp proprietățile reologice. LANDU oferă diverse tipuri de HPMC pentru aplicații de cimentare, inclusiv:
- HPMC pentru sisteme cu densitate redusă
- Formulat special pentru formațiuni fragile și zone cu circulație pierdută.
- Menține un control excelent al pierderilor de lichid (<50mL/30min) la densități de până la 1,20 SG. - HPMC pentru aplicații de înaltă densitate
- Optimizat pentru puțuri HPHT și medii de apă adâncă.
- Oferă pierderi de lichid <30mL/30min în densități ale suspensiei de până la 2,60 SG. - HPMC pentru suspensii de densitate convențională
- Soluție universală pentru majoritatea operațiunilor standard de cimentare.
- Oferă un control fiabil al pierderilor de lichid API <50mL/30min. - HPMC pentru aplicații de amestecare a apei de mare
- Formulă rezistentă la coroziune pentru operațiuni offshore.
- Menține performanțele stabile în medii cu salinitate ridicată.
Un retardator de ciment ideal prelungește și menține în mod eficient starea lichidă și capacitatea de pompare a suspensiei. Cei mai buni retardatori prezintă următoarele proprietăți:
- Adaptabilitate largă la temperatură: Performanță consecventă în condiții de foraj variate.
- Timp de îngroșare proporțional cu doza: Întârziere previzibilă bazată pe concentrație.
- Compatibilitate: Interacțiune armonioasă cu toate tipurile de cimenturi și aditivi pentru puțuri petroliere fără a afecta negativ:
- Acumularea de vâscozitate
- Gelare tixotropică
- Dezvoltarea rezistenței la compresiune
- Performanță controlabilă: Predicție fiabilă a timpului de îngroșare și repetabilitate.
- Siguranță și respectarea normelor de mediu: Non-toxic, neinflamabil, fără poluare și rezistent la contaminare.
Analiză comparativă a retardaților comuni
- Acid citric și citrat de sodiu
- Funcție primară: Retardare (efect ușor), cu capacitate secundară de dispersie.
- Sensibilitate la dozare:
- Doza minimă eficientă: 0,5% BWOC (sub acest prag, se poate accelera setarea).
- Interval de doză optimă: Retardare stabilă dincolo de o concentrație critică, cu sensibilitate minimă la variații mici.
- Limitări:
- Efect de dispersie mai slab în comparație cu dispersanții specializați.
- Performanța variază semnificativ în funcție de clasa cimentului.
- Acid tartric și tartrat potasic de sodiu (sare Rochelle)
- Caracteristici principale:
- Retardare excepțională la temperaturi ridicate (până la 180°C+).
- Efect dispersant ușor (suplimentează îmbunătățirea reologică).
- Nici o degradare a rezistenței în ciment.
- Provocări practice:
- Pierderi crescute de apă liberă și fluide - necesită utilizarea aditivilor pentru pierderi de fluide (FLA).
- Sensibilitatea ridicată la contaminarea alcalină poate duce la un comportament imprevizibil al setării, ceea ce îl face mai puțin favorizat în operațiunile pe teren.
Recomandările noastre: Retarder pe bază de aminoacizi
- Pe bază de aminoacizi Retarder este un aditiv chimic specializat utilizat pentru întârzierea întăririi suspensiilor de ciment prin încetinirea reacțiilor de hidratare a cimentului Portland. Acești retardatori sunt deosebit de valoroși în puțuri adânci, cu temperatură ridicată (HT/HPHT), unde substanțele retardatoare standard (de exemplu, lignosulfonatele sau acizii organici) se pot degrada sau pot deveni ineficiente.
Mecanismul de retardare
- Chelație și adsorbție:
- Grupele amino (-NH₂, -NH-) formează complexe cu ioni de Ca²⁺ în ciment, inhibând formarea de C-S-H (silicat de calciu hidrat) gel, care este esențială pentru întărirea cimentului.
- Se adsorbe pe suprafețele particulelor de ciment, creând o barieră care întârzie pătrunderea apei și hidratarea.
- Acțiune sensibilă la pH:
- Mai eficient în condiții alcaline (tipic pentru suspensiile de ciment, pH ~12-13).
Avantaje față de retardatoarele convenționale
| PROPRIETATE | RETARDATOR PE BAZĂ DE AMINOACIZI | LIGNOSULFONATE | ACIZI ORGANICI (DE EXEMPLU, CITRIC/GLUCONIC) |
|---|---|---|---|
| STABILITATE LA TEMPERATURI ÎNALTE | PÂNĂ LA 250+°C | SE DEGRADEAZĂ >120°C | SE DEGRADEAZĂ >150°C |
| EFICIENȚA DOZĂRII | SCĂZUT (0,1-0,5% BWOC) | RIDICAT (0,5-2% BWOC) | MODERATĂ (0,3-1% BWOC) |
| TOLERANȚA SALINĂ | EXCELENT | SLAB | MODERAT |
| COMPATIBILITATEA SUSPENSIEI | FUNCȚIONEAZĂ CU MAJORITATEA ADITIVILOR | POATE INTERFERA CU DISPERSANȚII | SENSIBIL LA SCHIMBĂRILE DE pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegrama
Contactați-ne și obțineți eșantioane gratuite
Vă rog să mă contactați pentru cea mai recentă ofertă sau pentru a solicita un test de probă (probele noastre sunt gratuite și includ transportul).
