Что такое цементирование нефтяных скважин?
Цементирование нефтяных скважин - один из самых ответственных этапов бурения нефтегазовых скважин. Это необходимо для изоляции слоев нефти, газа и воды в стволе скважины, защиты обсадной колонны, продления срока службы скважины и повышения эффективности добычи углеводородов. По данным Американского института нефти, на долю цементирующих добавок приходится 38% химических веществ, используемых в нефтепромысловых операциях. Применение водоредуцирующих агентов в нефтепромысловом цементе стало ключевым техническим подходом к решению различных сложных задач цементирования, повышению качества цементирования и сохранению нефтегазовых резервуаров.
Цементирование нефтяных скважин в российских полярных регионах
Арктические нефтегазовые резервуары преимущественно расположены в зонах вечной мерзлоты с температурой от -5°C до -18°C, содержанием льда до 80% и глубиной залегания до 500 метров. Для традиционных цементных растворов толщина вечной мерзлоты в полярных регионах и низкие температуры замедляют процесс схватывания и набора прочности. Когда температура опускается ниже 0°C, вода в цементном растворе конденсируется и не участвует в реакции гидратации. В результате раствор не может затвердеть в достаточной степени, что не позволяет зацементировать скважину. Кроме того, тепло, выделяемое в процессе гидратации цементного раствора, может вызвать оттаивание вечной мерзлоты. Гидраты природного газа в вечной мерзлоте могут вызвать интенсивное разложение, что создает такие риски, как прихваты скважин или прорывы во время буровых работ.
В России принята система облегченных цементных растворов благодаря их низкой теплопроводности. Она останавливает теплообмен между стволом скважины и пластом. В рецептуре этого цементного раствора поликарбоксилатный суперпластификатор играет ключевую роль в снижении экзотермического тепла, выделяемого в ходе реакции гидратации, при этом обеспечение схватывания суспензии в течение требуемого времени и достижения достаточной прочности.
Что такое поликарбоксилатный суперпластификатор в цементировании нефтяных скважин?
Высокоэффективный влагопонижающий агент третьего поколения, суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов разработаны улучшать сайт обрабатываемость, прочность и долговечность цементные системы путем уменьшения соотношения воды к цементу или воды к гипсу. Поликарбоксилатный суперпластификатор LANDU Novastar обладает высокой совместимостью с другие добавки, такие как замедлители схватывания гипса, воздухововлекающие агенты, или ускорители, а также различные базовые материалы, такие как цемент ПСТ-1-50. При цементировании нефтяных скважин он выполняет функцию:
Диспергатор
При высокой концентрации бурового шлама в буровом растворе он может образовывать пространственную сеть. Эта сетевая структура может быть усилена растворенными солями, особенно поливалентными катионами, в воде в соляно-гипсовых пластах. Это в итоге снижает текучесть бурового раствора. Еще одна универсальная добавка - гипс, особенно подходящий для сокращения времени схватывания цементного раствора в регионах с вечной мерзлотой. Однако он также существенно повышает вязкость раствора.
LANDU NOVASTAR Поликарбоксилатный суперпластификатор эффективно нарушает эту сетевую структуру, высвобождая захваченную воду и тем самым регулируя вязкость и напряжение сдвига бурового раствора. Это потому что Отрицательно заряженные карбоксильные группы (-COOH) на молекулах PCE отталкивают частицы цемента, предотвращая флокуляцию. Кроме того, длинные боковые цепи молекул PCE создают физический барьер между частицами цемента, снижая трение и улучшая текучесть.
Водоредуцирующий агент
Поликарбоксилатный суперпластификатор LANDU NOVASTAR Водоредуцирующий агент оптимизирует гранулометрический состав (ГРС) цемента и дополнительных материалов, увеличивая содержание твердых частиц в единице объема и минимизируя водоцементное отношение суспензии. Это значительно сокращает начальное время схватывания цемента и повышает прочность цемента на сжатие при этом снижая его пористость и проницаемость.
Улучшитель обрабатываемости
При цементировании нефтяных скважин удерживание осадка (сохранение текучести в течение длительного времени) имеет решающее значение для обеспечения беспрепятственной закачки цемента на большие расстояния и в скважины сложной геометрии. Молекулы PCE менее склонны к адсорбция частицы цемента по сравнению с традиционные суперпластификаторы (например, сульфонированный нафталин-формальдегид - SNF). Значительно улучшает обрабатываемость цементных смесей. Сохраняет текучесть смесь в течение длительного времени, предотвращая потерю просадки. Обеспечивает плавное и эффективное перекачивание цементных растворов, даже в условиях высокого давления и высокой температуры (HPHT). Суперпластификаторы PCE термостабильны и могут сохранять свои характеристики даже при повышенных температурах и давлении.
Ацетон-формальдегид-сульфит против суперпластификатора PCE
- При цементировании нефтяных скважин используется ацетон-формальдегид-сульфит (AFS) диспергатор все еще действует как монополия. Однако, Суперпластификатор PCE есть начали появляться в последние годы благодаря следующим преимуществам.
| Характеристика | Суперпластификаторы PCE | Диспергатор AFS |
|---|---|---|
| Эффективность | Высокая эффективность при низких дозах. | Низкая эффективность, требующая более высоких дозировок. |
| Удержание просадки | Отличное сохранение просадки в течение длительного времени. | Ограниченное сохранение осадки из-за абсорбции цемента. |
| Сокращение воды | До 30% или большее снижение расхода воды. | Обычно 15-20% уменьшает количество воды. |
| Воздействие на окружающую среду | Низкая токсичность и биоразлагаемость. | Может содержать сульфонатные группы, вызывающие опасения за экологию. |
| Совместимость | Высокая совместимость с другими добавками. | Может иметь проблемы с совместимостью с некоторыми добавками. |
