Čo je cementácia ropných vrtov?
Cementovanie ropných vrtov je jednou z najkritickejších fáz pri vŕtaní ropných a plynových vrtov. Jej cieľom je izolovať vrstvy ropy, plynu a vody vo vrte, chrániť pažnicu, predĺžiť životnosť vrtu a zvýšiť účinnosť ťažby uhľovodíkov. Podľa Amerického ropného inštitútu predstavujú cementačné prísady 38% chemikálií používaných pri ťažbe ropy. Aplikácia látok znižujúcich obsah vody v cemente na ropných poliach sa stala kľúčovým technickým prístupom k riešeniu rôznych komplexných výziev pri cementovaní, zvyšovaniu kvality cementovania a ochrane zásobníkov ropy a zemného plynu.
Cementovanie ropných vrtov v ruských polárnych oblastiach
Arktické zásobníky ropy a zemného plynu sa nachádzajú prevažne v permafroste s teplotami od -5 °C do -18 °C, obsahom ľadu do 80% a hĺbkou do 500 metrov. V prípade tradičných cementových mált hrubý permafrost v polárnych oblastiach a nízke teploty spomaľujú tuhnutie a vývoj pevnosti. Keď teplota klesne pod 0 °C, voda v cementovej malte kondenzuje a nezúčastňuje sa na hydratačnej reakcii. V dôsledku toho malta nie je schopná adekvátne tuhnúť, a tak nedokáže stmeliť studňu. Okrem toho teplo uvoľnené počas hydratačného procesu cementovej kaše môže spôsobiť rozmrazovanie večne zamrznutej pôdy. Hydráty zemného plynu v permafroste môžu vyvolať rozsiahly rozklad, čo predstavuje riziká, ako napríklad kopnutie vrtu alebo výbuch počas vrtných prác.
Rusko prijalo systém ľahkých cementových mált kvôli ich nízkej tepelnej vodivosti. Zastavuje prenos tepla medzi vrtom a formáciou. V tejto receptúre cementovej malty zohráva polykarboxylátový superplastifikátor kľúčovú úlohu pri znižovaní exotermického tepla vznikajúceho počas hydratačnej reakcie, pričom zabezpečiť, aby kaša stuhla v požadovanom časovom rámci a dosiahla primeranú pevnosť.
Čo je polykarboxylátový superplastifikátor pri cementácii ropných vrtov?
Ako vysokoúčinný prostriedok na znižovanie obsahu vody tretej generácie, superplastifikátory na báze polykarboxylátov sú navrhnuté na zlepšenie . spracovateľnosť, pevnosť a trvanlivosť cementových systémov znížením pomeru vody k cementu alebo vody k sadre. LANDU Novastar polykarboxylátový superplastifikátor je vysoko kompatibilný s iné prísady, ako sú spomaľovače tvorby sadry, látky na zadržiavanie vzduchu, alebo urýchľovače a rôzne základné materiály, ako napríklad cement PST-1-50. Pri cementovaní ropných vrtov slúži ako:
Disperzant
Ležatá a vrtná drvina vo vŕtacej kvapaline môžu vytvoriť priestorovú sieť, ak je ich koncentrácia príliš vysoká. Túto sieťovú štruktúru môžu zosilniť rozpustené soli, najmä polyvalentné katióny, vo vode v slaných sadrovcových formáciách. Táto stránka napokon znižuje tekutosť vŕtacieho bahna. Ďalšou univerzálnou prísadou je sadra, ktorá je vhodná najmä na skrátenie času tuhnutia cementovej malty v oblastiach s trvalým mrazom. Zároveň však podstatne zvyšuje viskozitu kalu.
LANDU NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor účinne naruší túto sieťovú štruktúru, uvoľní zachytenú vodu a tým upraví viskozitu a šmykové napätie vrtnej kvapaliny. Táto stránka je preto, že záporne nabité karboxylové skupiny (-COOH) na molekulách PCE odpudzujú častice cementu, čím zabraňujú flokulácii. Dlhé bočné reťazce molekúl PCE tiež vytvárajú fyzikálnu bariéru medzi časticami cementu, čím znižujú trenie a zlepšujú tekutosť.
Prostriedok na redukciu vody
LANDU NOVASTAR Polykarboxylátové superplastifikačné činidlo znižujúce obsah vody optimalizuje distribúciu veľkosti častíc (PSD) cementu a doplnkových materiálov, čím zvyšuje obsah pevných častíc na jednotku objemu a minimalizuje pomer vody a cementu v suspenzii. Výrazne skracuje počiatočný čas tuhnutia cementu a zvyšuje pevnosť cementu v tlaku a zároveň znižuje jeho pórovitosť a priepustnosť.
Zlepšovač spracovateľnosti
Pri cementovaní ropných vrtov je zachovanie sklzu (udržanie tekutosti v priebehu času) rozhodujúce na zabezpečenie hladkého čerpania cementu na dlhé vzdialenosti a pri zložitých geometrických tvaroch vrtov. Molekuly PCE sú menej náchylné na adsorpcia častice cementu v porovnaní s tradičné superplastifikátory (napr. sulfonovaný naftalénformaldehyd - SNF). Výrazne zlepšuje spracovateľnosť cementových zmesí. Zachováva tekutosť zmes počas dlhšieho obdobia, čím sa zabráni strate sklzu. Zabezpečuje plynulé a efektívne čerpanie cementových suspenzií, a to aj v prostredí s vysokým tlakom a teplotou (HPHT). Superplastifikátory PCE sú tepelne stabilné a dokážu si zachovať svoje vlastnosti aj pri zvýšených teplotách a tlakoch.
Acetón-formaldehyd-sulfit vs. PCE superplastifikátor
- Pri cementovaní ropných vrtov sa používa acetón-formaldehyd-sulfitový (AFS) disperzant stále pôsobí ako monopol. Avšak, Superplastifikátor PCE má sa začali objavovať v posledných rokoch pre tieto výhody.
| Funkcia | PCE superplastifikátory | Disperzant AFS |
|---|---|---|
| Účinnosť | Vysoká účinnosť pri nízkych dávkach. | Nižšia účinnosť, ktorá si vyžaduje vyššie dávky. |
| Zadržiavanie kalu | Vynikajúce zachovanie sklzu počas dlhšieho obdobia. | Obmedzené udržanie sklzu v dôsledku absorpcie cementu. |
| Zníženie spotreby vody | Zníženie množstva vody až o 30% alebo viac. | Zvyčajne 15-20% redukcia vody. |
| Vplyv na životné prostredie | Nízka toxicita a biologická odbúrateľnosť. | Môže obsahovať sulfonátové skupiny, ktoré predstavujú environmentálne problémy. |
| Kompatibilita | Vysoko kompatibilný s inými aditívami. | Môže mať problémy s kompatibilitou s niektorými prídavnými látkami. |
