Что такое цементирование нефтяных скважин?
Цементирование нефтяных скважин - это процесс установки обсадных труб в ствол скважины и закачки цемента в затрубное пространство между обсадными трубами. Являясь важной частью бурения нефтяных скважин, обычно проводится не менее двух операций цементирования для эксплуатационных скважин и до пяти - для разведочных. Существует 5 основных целей цементирования нефтяных скважин.
- Стабилизация целостности ствола скважины - Для изоляции неустойчивых или трещиноватых пластов, укрепления пробуренных участков и обеспечения плавного хода бурения.
- Поддержка установки устья скважины - Обеспечение фундамента для систем предотвращения продувок и поддержание надлежащего возвратного потока бурового раствора путем поднятия выхода бурового раствора над буровым колодцем.
- Зональная изоляция - Для предотвращения перетока между слоями нефти, газа и воды с разным давлением, что обеспечивает оптимальные условия добычи углеводородов.
- Защита пресноводных ресурсов - Для защиты неглубоких пресноводных водоносных горизонтов от загрязнения нефтью, газом, рассолами или другими пластовыми флюидами с больших глубин.
- Повышение производственного потенциала - Создание надежной структуры скважины для проведения в будущем процедур интенсификации добычи, таких как кислотная обработка и гидроразрыв пласта, для увеличения добычи.
Применение технологии цементирования в России
- За последние годы повреждения обсадных труб на российских месторождениях выросли с 17% - 38%В результате ежегодные производственные потери составили около 7,6-16,6 млн тонн нефти. В 2015 г, Роснефть по сообщениям, около 1 900 поврежденных скважин, что привело к совокупной потере 9,01 млн тоннв то время как Татнефть задокументировано почти 800 затронутых скважинсокращая выпуск продукции на 1,09 млн тонн. В восьми крупных нефтяных компаниях частота отказов обсадных труб варьировалась от 1.78% - 4.13%.
- Ключевой мерой противодействия является усиленное цементирование скважинкак показано в Ромашкино поле, который работает по 40 000 добывающих скважин, 70%, из которых более 30 лет. К распространенным повреждениям обсадных труб относятся коррозия и перфорациясо средней скоростью внешней коррозии 0,8-1,2 мм/год и внутренняя коррозия на 0,9-1,5 мм/год.
Как повысить эффективность цементирования нефтяных скважин?
- Передовые техники укладки цемента
- Используйте центраторы и перемещение труб (вращение/всасывание) для устранения грязевых каналов и улучшения равномерного покрытия цементом.
- Использование моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) для прогнозирования и оптимизации эффективности вытеснения цемента.
- Надежные методы зональной изоляции
- Осуществляйте многоступенчатое цементирование высоконапорных или истощенных зон.
- В критических интервалах применяйте расширяющиеся заплаты для обсадных труб или смоляные системы.
- Мониторинг и оценка в режиме реального времени
- Используйте акустические датчики и датчики давления для обнаружения микроаннуляций или слабых мест.
- Проведите ультразвуковую визуализацию (CBL/VDL каротаж) после цементирования для оценки качества.
- Меры по борьбе с коррозией и химической стойкостью
- Применяйте H₂S-растворяющие присадки или обсадные трубы с эпоксидным покрытием в кислых средах.
- Нанесите покрытия на основе цинка или алюминия для уменьшения электрохимической деградации.
- Точное проектирование и оптимизация материалов
- Используйте индивидуальные цементные составы с качественными добавками для улучшения реологии, прочности и времени схватывания.
- Улучшение контроля потерь жидкости для предотвращения миграции газа и обеспечения надлежащего сцепления.
Какие добавки можно использовать при цементировании нефтяных скважин?
1. Диспергатор и уменьшитель трения
Когда глинистые частицы и буровой шлам достигают критической концентрации в буровых растворах, они образуют трехмерную сетевую структуру. Это явление особенно обостряется в соляно-гипсовых пластах, где растворенные электролиты (особенно поливалентные катионы) в пластовой воде усиливают развитие структуры, значительно ухудшая подвижность флюидов. Диспергаторы действуют путем разрушения этих сетевых матриц, высвобождая связанную воду для снижения вязкости и предела текучести.
Наше решение: Поликарбоксилатный суперпластификатор
Наш сайт NOVASTAR Поликарбоксилатный суперпластификатор это высокоэффективный водопонижающий и диспергирующий агент, используемый для оптимизации свойств цементных растворов. Являясь одним из синтетических полимерных диспергаторов, он обеспечивает превосходную эффективность в следующих аспектах:
- Дисперсия цементных частиц
- Снижает консистенцию суспензии на 35-50% по сравнению с необработанными системами
- Улучшает реологические параметры: снижает пластическую вязкость на 40-60% при сохранении оптимального предела текучести - Адаптация к температуре
- Эффективный диапазон рабочих характеристик: от 30°C до 180°C (от 86°F до 356°F)
- Сохраняет стабильность дисперсии в условиях термоциклирования - Толерантность к соли
- Демонстрирует стабильную работу в среде 5-10% NaCl
- Совместимость с различными источниками воды без требований к чистоте - Профиль совместимости
- Синергизм со всеми цементными добавками класса API
- Отсутствие неблагоприятных взаимодействий с регуляторами потери жидкости/замедлителями/антипенами
2. Добавка для контроля потерь цементной жидкости
Добавки для снижения потерь жидкости (ДПЖ) имеют решающее значение для минимизации потерь фильтрата в цементных растворах и служат трем основным целям:
- Предотвращение преждевременного обезвоживания в проницаемых пластах особенно важно во время операций по цементированию пластов.
- Защита водочувствительных пластов от повреждений, вызванных проникновением флюидов.
- Повышение эффективности цементирования с выдавливанием за счет сохранения целостности шлама при высоких перепадах давления.
Наша флагманская многофункциональная присадка от потери жидкости: HPMC
LANDERCOLL HPMC - это модифицированный эфир целлюлозы, широко используемый в качестве водоредуцирующего агента. Являясь водорастворимым полимером, он помогает стабилизировать буровой раствор, снижая потери жидкости в проницаемых пластах, сохраняя при этом реологические свойства. LANDU предлагает различные типы HPMC для цементирования, включая:
- HPMC для систем с низкой плотностью
- Специально разработан для хрупких пластов и зон с нарушенной циркуляцией.
- Поддерживает превосходный контроль потери жидкости (<50 мл/30 мин) при плотности до 1,20 SG. - HPMC для высокоплотных приложений
- Оптимизирован для скважин HPHT и глубоководных сред.
- Обеспечивает потерю жидкости <30 мл/30 мин при плотности суспензии до 2,60 SG. - HPMC для суспензий обычной плотности
- Универсальное решение для большинства стандартных операций цементирования.
- Обеспечивает надежный контроль потери жидкости по API <50 мл/30 мин. - HPMC для смешивания морской воды
- Коррозионностойкий состав для морских работ.
- Сохраняет стабильную производительность в условиях высокой солености.
Идеальный замедлитель цемента эффективно продлевает и сохраняет жидкое состояние и перекачиваемость шлама. Лучшие замедлители обладают следующими свойствами:
- Широкая температурная адаптация: Неизменная производительность в различных скважинных условиях.
- Пропорциональное дозе время загустевания: Предсказуемое замедление в зависимости от концентрации.
- Совместимость: гармонично взаимодействует со всеми типами нефтескважинных цементов и присадок, не оказывая негативного влияния:
- Нарастание вязкости
- Тиксотропное гелеобразование
- Развитие прочности на сжатие
- Контролируемая производительность: Надежное прогнозирование времени загущения и повторяемость.
- Безопасность и соответствие экологическим нормам: Нетоксичный, невоспламеняющийся, не загрязняющий окружающую среду и устойчивый к загрязнениям.
Сравнительный анализ распространенных замедлителей
- Лимонная кислота и цитрат натрия
- Основная функция: Замедляющая (мягкий эффект), с вторичной диспергирующей способностью.
- Чувствительность к дозировке:
- Минимальная эффективная доза: 0,5% BWOC (ниже этого порога возможно ускоренное установление).
- Оптимальный диапазон доз: Стабильная заторможенность за пределами критической концентрации, с минимальной чувствительностью к небольшим колебаниям.
- Ограничения:
- Более слабый эффект диспергирования по сравнению со специализированными диспергаторами.
- Производительность существенно различается в зависимости от класса цемента.
- Винная кислота и тартрат калия-натрия (соль Рошеля)
- Ключевые особенности:
- Исключительное замедление при высоких температурах (до 180°C+).
- Мягкий диспергирующий эффект (добавки, улучшающие реологические свойства).
- Прочность цемента не снижается.
- Практические задачи:
- Увеличение потерь свободной воды и жидкости - необходимость использования присадок от потери жидкости (FLA).
- Высокая чувствительность к щелочному загрязнению может привести к непредсказуемому поведению при схватывании, что делает его менее предпочтительным при работе в полевых условиях.
Наши рекомендации: Аминосодержащий замедлитель
- Аминосодержащие Замедлитель это специализированная химическая добавка, используемая для замедление схватывания цементных растворов замедляя реакции гидратации портландцемента. Эти замедлители особенно ценны в глубокие высокотемпературные скважины (HT/HPHT)В таких условиях стандартные замедлители (например, лигносульфонаты или органические кислоты) могут разрушаться или становиться неэффективными.
Механизм замедления
- Хелатирование и адсорбция:
- Аминогруппы (-NH₂, -NH-) образуют комплексы с Ионы Ca²⁺ в цементе, препятствуя образованию C-S-H (силикат кальция гидрат) гельчто очень важно для затвердевания цемента.
- Адсорбируется на поверхности цементных частиц, создавая барьер что задерживает проникновение воды и гидратацию.
- pH-реактивное действие:
- Более эффективен в щелочные условия (типичный для цементных растворов, pH ~12-13).
Преимущества перед обычными замедлителями
| НЕДВИЖИМОСТЬ | ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НА АМИНОСОДЕРЖАЩЕЙ ОСНОВЕ | ЛИГНОСУЛЬФОНАТЫ | ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ (НАПРИМЕР, ЛИМОННАЯ/ГЛЮКОНОВАЯ) |
|---|---|---|---|
| УСТОЙЧИВОСТЬ К ВЫСОКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ | ДО 250+°C | ДЕГРАДИРУЕТ >120 °C | ДЕГРАДИРУЕТ >150°C |
| ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДОЗИРОВАНИЯ | НИЗКИЙ (0,1-0,5% BWOC) | ВЫСОКИЙ (0,5-2% BWOC) | УМЕРЕННЫЙ (0,3-1% BWOC) |
| ТОЛЕРАНТНОСТЬ К СОЛИ | EXCELLENT | POOR | MODERATE |
| СОВМЕСТИМОСТЬ ШЛАМОВ | РАБОТАЕТ С БОЛЬШИНСТВОМ ДОБАВОК | МОЖЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВОВАТЬ С ДИСПЕРГАТОРАМИ | Чувствителен к перепадам pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Свяжитесь с нами и получите бесплатные образцы
Пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы получить актуальную цену или запросить пробный тест (наши образцы бесплатны и включают доставку).
