Čo je cementácia ropných vrtov?
Cementovanie ropných vrtov je proces vkladania plášťa do vrtu a vstrekovania cementu do prstencového priestoru medzi plášťom. Ako dôležitá súčasť ropného priemyslu sa pri ťažobných vrtoch zvyčajne vykonávajú najmenej dve cementácie a pri prieskumných vrtoch až päť. Existuje 5 hlavných účelov cementovania ropných vrtov.
- Stabilizácia integrity vrtu - Na izoláciu nestabilných alebo popraskaných formácií, spevnenie vŕtaných úsekov a zabezpečenie plynulého postupu vŕtania.
- Podporná inštalácia hlavice vrtu - Poskytnúť základ pre systémy na zabránenie vyfukovaniu a zachovať správny spätný tok bahna tým, že sa výstup vrtnej kvapaliny vyvýši nad kalovú jamu.
- Zónová izolácia - Zabrániť krížovému toku medzi vrstvami ropy, plynu a vody s rôznym tlakom, čím sa zabezpečia optimálne podmienky ťažby uhľovodíkov.
- Ochrana sladkovodných zdrojov - Chrániť plytké sladkovodné vrstvy pred kontamináciou hlbšie uloženou ropou, plynom, soľankami alebo inými kvapalinami z formácií.
- Zvyšovanie výrobného potenciálu - Vytvorenie bezpečnej štruktúry vrtu pre budúce stimulačné procedúry, ako je okyslenie a hydraulické štiepenie, s cieľom zvýšiť ťažbu.
Aplikácia cementačných technológií v Rusku
- V posledných rokoch sa poškodenie plášťa na ruských ropných poliach prudko zvýšilo z 17% až 38%, čo má za následok ročnú stratu produkcie vo výške približne 7,6-16,6 milióna ton ropy. V roku 2015, Rosneft hlásené okolo 1 900 poškodených studní, čo vedie ku kumulatívnej strate 9,01 milióna ton, zatiaľ čo Tatneft zdokumentované takmer 800 dotknutých studní, čím sa zníži produkcia o 1,09 milióna ton. V ôsmich veľkých ropných spoločnostiach sa miera porúch plášťov pohybovala od 1.78% až 4.13%.
- Kľúčovým protiopatrením je lepšia cementácia vrtu, ako je uvedené v Romaškinské pole, ktorá funguje cez 40 000 produkčných vrtov, 70%, z ktorých sú staršie ako 30 rokov. Bežné poškodenie plášťa zahŕňa korózia a perforácias priemernou rýchlosťou vonkajšej korózie 0,8-1,2 mm/rok a vnútorná korózia na 0,9-1,5 mm/rok.
Ako zvýšiť účinnosť cementovania ropných vrtov?
- Pokročilé techniky ukladania cementu
- Na odstránenie bahenných kanálov a zlepšenie rovnomerného pokrytia cementom použite centralizátory a pohyb potrubia (rotácia/reprokácia).
- Využitie simulácií výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) na predpovedanie a optimalizáciu účinnosti vytláčania cementu.
- Robustné metódy zónovej izolácie
- Realizujte viacstupňové cementovanie v prípade vysokotlakových alebo vyčerpaných zón.
- V kritických intervaloch použite rozpínateľné záplaty na plášte alebo živicové systémy.
- Monitorovanie a hodnotenie v reálnom čase
- Pomocou akustických a tlakových snímačov zistite mikroanulu alebo slabé miesta.
- Vykonajte ultrazvukové snímkovanie (protokoly CBL/VDL) po cementácii na posúdenie kvality.
- Opatrenia proti korózii a chemickej odolnosti
- V kyslých prostrediach integrujte prísady zachytávajúce H₂S alebo plášte s epoxidovým povlakom.
- Na zmiernenie elektrochemickej degradácie použite nátery na báze zinku alebo hliníka.
- Presný dizajn hnojovice a optimalizácia materiálu
- Používajte prispôsobené receptúry cementu s kvalitnými prímesami na zlepšenie reológie, pevnosti a času tuhnutia.
- Zlepšite kontrolu strát kvapaliny, aby ste zabránili migrácii plynu a zaistili správne spojenie.
Aké prísady možno použiť pri cementovaní ropných vrtov?
1. Disperzant a znižovač trenia
Keď ílové častice a vrtné úlomky dosiahnu kritickú koncentráciu vo vŕtacích kvapalinách, vytvoria trojrozmernú sieťovú štruktúru. Tento jav sa obzvlášť zhoršuje v slaných sadrovcových formáciách, kde rozpustené elektrolyty (najmä polyvalentné katióny) vo formovacej vode zintenzívňujú vývoj štruktúry a výrazne zhoršujú pohyblivosť kvapaliny. Disperzanty fungujú tak, že rozkladajú tieto sieťové matrice, uvoľňujú viazanú vodu a znižujú viskozitu a bod výťažnosti.
Naše riešenie: Polykarboxylátový superplastifikátor
Naša stránka NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor je vysokoúčinný reduktor vody a dispergátor, ktorý sa používa na optimalizáciu vlastností cementovej malty. Ako jeden zo syntetických polymérnych dispergátorov ponúka vynikajúcu účinnosť v nasledujúcich aspektoch:
- Disperzia cementových častíc
- Znižuje konzistenciu hnojovice o 35-50% v porovnaní s neupravenými systémami
- Zlepšuje reologické parametre: znižuje plastickú viskozitu o 40-60% pri zachovaní optimálnej medze klzu - Prispôsobivosť teplote
- Efektívne výkonnostné spektrum: 30°C až 180°C (86°F až 356°F)
- Zachováva stabilitu disperzie v podmienkach tepelného cyklu - Znášanlivosť soli
- Vykazuje konzistentný výkon v prostredí 5-10% NaCl
- Kompatibilita s rôznymi zdrojmi vody bez požiadaviek na čistotu - Profil kompatibility
- Synergický so všetkými prísadami do cementu triedy API
- Žiadne nepriaznivé interakcie s regulátormi straty tekutín/spomaľovačmi/protipenami
2. Prísada na reguláciu strát cementovej kvapaliny
Prísady na zníženie straty kvapaliny (FLA) sú veľmi dôležité na minimalizáciu straty filtrátu v cementových suspenziách a slúžia na tri základné účely:
- Predchádzanie predčasnej dehydratácii v priepustných formáciách je obzvlášť dôležité počas cementovania vložiek.
- Ochrana útvarov citlivých na vodu pred poškodením spôsobeným vniknutím kvapaliny.
- Zvýšenie účinnosti stláčania cementu zachovaním integrity suspenzie pri vysokých tlakových rozdieloch.
Naša vlajková loď - multifunkčné aditívum na stratu tekutín: HPMC
LANDERCOLL HPMC je modifikovaný éter celulózy, ktorý sa široko používa ako činidlo znižujúce obsah vody. Ako vo vode rozpustný polymér pomáha stabilizovať vrtné bahno tým, že znižuje straty kvapaliny do priepustných formácií pri zachovaní reologických vlastností. Spoločnosť LANDU poskytuje rôzne typy HPMC na cementačné aplikácie vrátane:
- HPMC pre systémy s nízkou hustotou
- Špeciálne vyvinuté pre krehké formácie a zóny so stratou cirkulácie.
- Udržuje vynikajúcu kontrolu straty tekutín (<50 ml/30 min) pri hustote až 1,20 SG. - HPMC pre aplikácie s vysokou hustotou
- Optimalizované pre HPHT vrty a hlbokomorské prostredie.
- Poskytuje stratu tekutiny <30 ml/30 min pri hustote suspenzie do 2,60 SG. - HPMC pre kaše s bežnou hustotou
- Univerzálne riešenie pre väčšinu štandardných cementačných operácií.
- Poskytuje spoľahlivú kontrolu straty tekutín <50 ml/30 min API. - HPMC na miešanie morskej vody
- Zloženie odolné voči korózii pre operácie na mori.
- Zachováva stabilný výkon v prostredí s vysokou salinitou.
Ideálny cementový retardér účinne predlžuje a udržiava tekutý stav a čerpateľnosť suspenzie. Najlepšie retardéry vykazujú tieto vlastnosti:
- Široká teplotná prispôsobivosť: Konštantný výkon v rôznych podmienkach v hĺbke vrtu.
- Čas zahusťovania úmerný dávke: Predvídateľné spomalenie na základe koncentrácie.
- Kompatibilita: Harmonická interakcia so všetkými typmi cementov a prísad do ropných vrtov bez nepriaznivého vplyvu:
- Hromadenie viskozity
- Tixotropná gelácia
- Vývoj pevnosti v tlaku
- Kontrolovaný výkon: Spoľahlivé predpovedanie času zahusťovania a opakovateľnosť.
- Dodržiavanie bezpečnostných a environmentálnych predpisov: Nejedovaté, nehorľavé, neznečisťujúce a odolné voči kontaminácii.
Porovnávacia analýza bežných spomaľovačov
- Kyselina citrónová a citrát sodný
- Hlavná funkcia: Spomalenie (mierny účinok), so sekundárnou disperznou schopnosťou.
- Citlivosť na dávkovanie:
- Minimálna účinná dávka: 0,5% BWOC (pod touto hranicou sa môže zrýchliť nastavenie).
- Rozsah optimálnej dávky: Stabilná retardácia nad kritickou koncentráciou s minimálnou citlivosťou na malé zmeny.
- Obmedzenia:
- Slabší disperzný účinok v porovnaní so špecializovanými disperzantmi.
- Výkonnosť sa výrazne líši v závislosti od triedy cementu.
- Kyselina vínna a vínan draselný (Rochelleho soľ)
- Kľúčové vlastnosti:
- Výnimočná retardácia pri vysokých teplotách (do 180 °C+).
- Mierny dispergačný účinok (doplnkové reologické zlepšenie).
- Žiadne zhoršenie pevnosti vo vytvrdnutom cemente.
- Praktické výzvy:
- Zvýšené straty voľnej vody a tekutín - vyžaduje použitie aditív na zníženie straty tekutín (FLA).
- Vysoká citlivosť na alkalickú kontamináciu môže viesť k nepredvídateľnému správaniu sa pri nastavovaní, čo ho robí menej obľúbeným v terénnych operáciách.
Naše odporúčania: Retardér na báze aminokyselín
- Aminokyseliny Retardér je špecializovaná chemická prísada, ktorá sa používa na oneskorenie tuhnutia cementových suspenzií spomalením hydratačných reakcií portlandského cementu. Tieto spomaľovače sú obzvlášť cenné pri hlboké, vysokoteplotné (HT/HPHT) vrty, kde sa štandardné spomaľovače (napr. lignosulfonáty alebo organické kyseliny) môžu rozkladať alebo sa stať neúčinnými.
Mechanizmus retardácie
- Chelácia a adsorpcia:
- Amino skupiny (-NH₂, -NH-) tvoria komplexy s Ióny Ca²⁺ v cemente, čo bráni tvorbe C-S-H (kremičitan vápenatý hydrát) gél, ktorý je rozhodujúci pre tvrdnutie cementu.
- Adsorbuje sa na povrch cementových častíc a vytvára bariéra ktorá spomaľuje prenikanie vody a hydratáciu.
- Činnosť reagujúca na pH:
- Účinnejšie v alkalické podmienky (typické pre cementové suspenzie, pH ~12-13).
Výhody oproti konvenčným spomaľovačom
| PROPERTY | RETARDÉR NA BÁZE AMINOKYSELÍN | LIGNOSULFONÁTY | ORGANICKÉ KYSELINY (NAPR. CITRÓNOVÁ/GLUKÓNOVÁ) |
|---|---|---|---|
| STABILITA PRI VYSOKÝCH TEPLOTÁCH | AŽ DO 250+ °C | DEGRADUJE >120°C | DEGRADUJE >150°C |
| ÚČINNOSŤ DÁVKOVANIA | NÍZKA (0,1-0,51 TP12T BWOC) | VYSOKÁ (0,5-2% BWOC) | MIERNE (0,3-1% BWOC) |
| SOLNÁ TOLERANCIA | VÝBORNÉ | POOR | MODERATE |
| KOMPATIBILITA S KAŠOU | FUNGUJE S VÄČŠINOU ADITÍV | MÔŽU INTERFEROVAŤ S DISPERZANTMI | Citlivý na zmeny pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Kontaktujte nás a získajte vzorky zadarmo
Prosím, kontaktujte ma pre najnovšiu cenovú ponuku alebo pre vyžiadanie vzorky (naše vzorky sú zadarmo a zahŕňajú dopravu).
