Ce este cimentarea puțurilor petroliere?
Cimentarea puțurilor de petrol este una dintre cele mai importante etape ale ingineriei de foraj a puțurilor de petrol și gaze. Aceasta are rolul de a izola straturile de petrol, gaz și apă din interiorul sondei, de a proteja învelișul, de a prelungi durata de viață a sondei și de a spori eficiența producției de hidrocarburi. Potrivit Institutului American al Petrolului, aditivii de cimentare reprezintă 38% din substanțele chimice utilizate în operațiunile petroliere. Aplicarea agenților de reducere a apei în cimentarea câmpurilor petroliere a devenit o abordare tehnică esențială pentru abordarea diferitelor provocări complexe legate de cimentare, îmbunătățirea calității cimentării și protejarea rezervoarelor de petrol și gaze.
Cimentarea sondelor petroliere în regiunile polare din Rusia
Zăcămintele arctice de petrol și gaze sunt situate în principal în zone de permafrost cu temperaturi cuprinse între -5°C și -18°C, conținut de gheață de până la 80% și adâncimi de până la 500 de metri. Pentru mortarele de ciment tradiționale, permafrostul gros din regiunile polare și temperaturile scăzute încetinesc întărirea și dezvoltarea rezistenței. Când temperatura scade sub 0°C, apa din mortarul de ciment se condensează și nu participă la reacția de hidratare. Prin urmare, mortarul nu se poate întări corespunzător, nereușind astfel să cimenteze puțul. În plus, căldura eliberată în timpul procesului de hidratare a suspensiei de ciment poate provoca dezghețarea permafrostului. Hidrații de gaze naturale din permafrost pot declanșa o descompunere extensivă, prezentând riscuri precum lovituri în puțuri sau explozii în timpul operațiunilor de foraj.
Rusia a adoptat un sistem de mortar de ciment ușor datorită conductivității sale termice scăzute. Acesta oprește transferul de căldură între sondă și formațiune. În această formulă de mortar de ciment, superplastifiantul policarboxilat joacă un rol esențial în reducerea căldurii exoterme generate în timpul reacției de hidratare, în timp ce asigurarea faptului că suspensia se întărește în intervalul de timp necesar și că dobândește rezistența adecvată.
Ce este un superplastifiant policarboxilat în cimentarea sondelor petroliere?
Ca agent reducător de apă de înaltă performanță de a treia generație, superplastifianți pe bază de policarboxilați sunt concepute pentru a îmbunătăți a prelucrabilitate, rezistență și durabilitate a sistemelor de ciment prin reducerea raportului apă/ciment sau apă/gypsum. LANDU Novastar Polycarboxylate Superplasticizer este foarte compatibil cu alți aditivi, cum ar fi întârzietori de gips, agenți de antrenare a aerului, sau acceleratori și diverse materiale de bază, cum ar fi cimentul PST-1-50. În cimentarea puțurilor petroliere, acesta servește ca:
Dispersant
Deșeurile și resturile de foraj din fluidul de foraj pot forma o rețea spațială dacă concentrația lor este prea mare. Această structură de rețea poate fi intensificată de sărurile dizolvate, în special de cationii polivalenți, în apa din formațiunile gipsos-saline. Aceasta în cele din urmă subminează fluiditatea noroiului de foraj. Un alt aditiv versatil este ghipsul, potrivit în special pentru reducerea timpului de întărire a mortarului de ciment în regiunile cu permafrost. Cu toate acestea, și gipsul crește substanțial vâscozitatea nămolului.
LANDU NOVASTAR Superplastifiant policarboxilat perturbă efectiv această structură de rețea, eliberând apa prinsă și ajustând astfel vâscozitatea și tensiunea de forfecare a fluidului de foraj. Aceasta este pentru că grupele carboxil (-COOH) încărcate negativ de pe moleculele de PCE resping particulele de ciment, împiedicând flocularea. De asemenea, lanțurile laterale lungi ale moleculelor de PCE creează o barieră fizică între particulele de ciment, reducând frecarea și îmbunătățind fluiditatea.
Agent de reducere a apei
LANDU NOVASTAR Superplastifiant policarboxilat agent de reducere a apei optimizează distribuția granulometrică (PSD) a cimentului și a materialelor suplimentare, crescând conținutul de particule solide per unitate de volum și minimizând raportul apă-ciment din suspensie. Aceasta scurtează în mod semnificativ timpul de întărire inițială a cimentului și îmbunătățește rezistența la compresiune a cimentului reducându-i în același timp porozitatea și permeabilitatea.
Îmbunătățitor al prelucrabilității
În cimentarea puțurilor petroliere, menținerea slump-ului (menținerea fluidității în timp) este esențială pentru a se asigura că cimentul poate fi pompat fără probleme pe distanțe lungi și prin geometrii complexe ale puțurilor. Moleculele PCE sunt mai puțin predispuse la adsorbție prin particule de ciment în comparație cu superplastifianți tradiționali (de exemplu, naftalină formaldehidă sulfonată - SNF). Îmbunătățește semnificativ lucrabilitatea amestecurilor de ciment. Menține fluiditatea amestec pe perioade îndelungate, prevenind pierderea de consistență. Asigură pomparea lină și eficientă a suspensiilor de ciment, chiar și în medii cu presiune ridicată și temperatură ridicată (HPHT). Superplastifianții PCE sunt stabili termic și își pot menține performanța chiar și la temperaturi și presiuni ridicate.
Acetonă Formaldehidă Sulfit vs. PCE Superplastifiant
- În cimentarea sondelor petroliere, dispersantul acetonă-formaldehidă-sulfit (AFS) este încă în acțiune ca un monopol. Cu toate acestea, PCE Superplastifiant are a început să apară în ultimii ani pentru următoarele avantaje.
| Caracteristică | Superplastifianți PCE | AFS Dispersant |
|---|---|---|
| Eficiență | Eficiență ridicată la doze mici. | Eficiență mai scăzută, necesitând doze mai mari. |
| Retenția lozurilor | Menținerea excelentă a înclinării pe perioade îndelungate. | Retenție limitată a afundării datorită absorbției cimentului. |
| Reducerea consumului de apă | Până la 30% sau mai multă reducere a apei. | Tipic 15-20% reducerea apei. |
| Impactul asupra mediului | Toxicitate și biodegradabilitate reduse. | Poate conține grupe sulfonat, ceea ce ridică probleme de mediu. |
| Compatibilitate | Extrem de compatibil cu alți aditivi. | Poate avea probleme de compatibilitate cu anumiți aditivi. |
