Kaj je cementiranje naftnih vrtin?
Cementiranje naftnih vrtin je postopek vstavljanja obloge v vrtino in vbrizgavanja cementa v obročni prostor med oblogami. Kot pomemben del naftne industrije se pri proizvodnih vrtinah običajno izvajata vsaj dva postopka cementiranja, pri raziskovalnih vrtinah pa do pet. Obstaja pet glavnih namenov za cementiranje naftnih vrtin.
- Stabilizacija celovitosti vrtine - Za izolacijo nestabilnih ali razpokanih formacij, utrjevanje izvrtanih delov in zagotavljanje nemotenega napredovanja vrtanja.
- Podpora pri namestitvi glave vrtine - Zagotavljanje podlage za sisteme za preprečevanje izpuha in ohranjanje ustreznega povratnega toka blata z dvigom izhoda vrtalne tekočine nad blatno jamo.
- Območna izolacija - Preprečuje navzkrižno pretakanje med plastmi nafte, plina in vode z različnim tlakom, kar zagotavlja optimalne pogoje za pridobivanje ogljikovodikov.
- Varovanje sladkovodnih virov - Zaščita plitvih sladkovodnih vodonosnikov pred onesnaženjem z globljo nafto, plinom, slanico ali drugimi tekočinami iz formacij.
- Povečanje proizvodnega potenciala - Vzpostavitev varne strukture vrtine za prihodnje postopke stimulacije, kot sta kisanje in hidravlično lomljenje, za povečanje proizvodnje.
Uporaba tehnologije za cementacijo v Rusiji
- V zadnjih letih se je škoda na ohišju na ruskih naftnih poljih povečala z 17% do 38%, zaradi česar je letna izguba proizvodnje znašala približno 7,6-16,6 milijona ton olja. Leta 2015, Rosneft poročali o približno 1.900 poškodovanih vodnjakov, kar je povzročilo kumulativno izgubo 9,01 milijona ton, medtem ko Tatneft dokumentirano skoraj 800 prizadetih vrtinin s tem zmanjša proizvodnjo za 1,09 milijona ton. V osmih večjih naftnih družbah je bila stopnja okvar ohišja od 1,78% do 4,13%.
- Ključni protiukrep je izboljšana cementacija vrtin, kot je prikazano v Romashkino polje, ki deluje v 40.000 proizvodnih vrtin, 70%, od katerih so starejše od 30 let. Pogoste poškodbe ohišja vključujejo korozija in perforacijas povprečno stopnjo zunanje korozije 0,8-1,2 mm/leto in notranja korozija pri 0,9-1,5 mm/leto.
Kako izboljšati učinkovitost cementiranja naftnih vrtin?
- Napredne tehnike polaganja cementa
- Uporabite centralizatorje in premikanje cevi (rotacija/rekreacija), da odpravite blatne kanale in izboljšate enakomerno pokritost s cementom.
- Uporaba simulacij računalniške dinamike tekočin (CFD) za napovedovanje in optimizacijo učinkovitosti premikanja cementa.
- Zanesljive metode conske izolacije
- Izvedite večstopenjsko cementacijo za visokotlačne ali izčrpane cone.
- V kritičnih intervalih uporabite raztegljive obliže za ohišje ali sisteme s smolo.
- Spremljanje in vrednotenje v realnem času
- Z akustičnimi senzorji in senzorji tlaka lahko odkrijete mikroanule ali šibke točke.
- Za oceno kakovosti po cementiranju opravite ultrazvočno slikanje (dnevniki CBL/VDL).
- Ukrepi za odpornost proti koroziji in kemikalijam
- V kislih okoljih vgradite dodatke za odvajanje H₂S ali ohišje z epoksidno prevleko.
- Uporabite premaze na osnovi cinka ali aluminija za ublažitev elektrokemične degradacije.
- Natančno načrtovanje gnojevke in optimizacija materialov
- Uporabite prilagojene cementne formulacije s kakovostnimi dodatki za izboljšanje reologije, trdnosti in časa strjevanja.
- Izboljšajte nadzor nad izgubami tekočine, da preprečite migracijo plinov in zagotovite ustrezno vezavo.
Katere dodatke je mogoče uporabiti pri cementiranju naftnih vrtin?
1. Dispergator in sredstvo za zmanjševanje trenja
Ko glineni delci in vrtalni odrezki dosežejo kritično koncentracijo v vrtalnih tekočinah, tvorijo tridimenzionalno mrežno strukturo. Ta pojav se še posebej okrepi v slano-gipsnih formacijah, kjer raztopljeni elektroliti (zlasti polivalentni kationi) v formirni vodi okrepijo razvoj strukture in znatno poslabšajo mobilnost tekočine. Disperzanti delujejo tako, da razgrajujejo te mrežne matrice in sproščajo vezano vodo ter tako zmanjšujejo viskoznost in točko plastičnosti.
Naša rešitev: Polikarboksilatni superplastifikator
Naš NOVASTAR Polikarboksilatni superplastifikator je visoko zmogljiv reduktor vode in dispergator, ki se uporablja za optimizacijo lastnosti cementne malte. Kot eden od sintetičnih polimernih dispergatorjev je izjemno učinkovit v naslednjih vidikih:
- Disperzija delcev cementa
- Zmanjša konsistenco gnojevke za 35-50% v primerjavi z neobdelanimi sistemi
- Izboljša reološke parametre: zmanjša plastično viskoznost za 40-60%, hkrati pa ohranja optimalno točko plastičnosti. - Prilagodljivost na temperaturo
- Učinkovit spekter delovanja: 30°C do 180°C (86°F do 356°F)
- Ohranja stabilnost disperzije v pogojih termičnega cikliranja - Toleranca na sol
- Dosledno delovanje v okoljih 5-10% NaCl
- Združljiv z različnimi viri vode brez zahtev glede čistosti - Profil združljivosti
- Sinergijski z vsemi dodatki za cement razreda API
- Ni škodljivih interakcij z regulatorji izgube tekočine/zahlajevalniki/protipenami
2. Dodatek za uravnavanje izgub cementne tekočine
Aditivi za izgubo tekočine (FLA) so ključnega pomena za zmanjšanje izgube filtrata v cementnih suspenzijah, saj služijo trem glavnim namenom:
- Preprečevanje prezgodnje dehidracije v prepustnih formacijah je še posebej pomembno med postopkom cementiranja oblog.
- Zaščita formacij, občutljivih na vodo, pred poškodbami zaradi vdora tekočin.
- Povečanje učinkovitosti stiskanja cementa z ohranjanjem celovitosti suspenzije pri visokih razlikah tlakov.
Naš vodilni večnamenski dodatek za izgubo tekočine: HPMC
LANDERCOLL HPMC je modificiran celulozni eter, ki se pogosto uporablja kot sredstvo za zmanjševanje količine vode. Kot vodotopen polimer pomaga stabilizirati vrtalno blato z zmanjšanjem izgube tekočine v prepustnih formacijah, hkrati pa ohranja reološke lastnosti. Podjetje LANDU ponuja različne vrste HPMC za uporabo v cementaciji, vključno z:
- HPMC za sisteme z nizko gostoto
- Posebej zasnovan za krhke formacije in območja z izgubljenim kroženjem.
- Ohranja odličen nadzor nad izgubo tekočine (<50 ml/30 min) pri gostotah do 1,20 SG. - HPMC za aplikacije z visoko gostoto
- Optimizirano za vrtine HPHT in globokomorska okolja.
- Zagotavlja izgubo tekočine <30 mL/30 min pri gostoti suspenzije do 2,60 SG. - HPMC za običajno gostoto suspenzij
- Univerzalna rešitev za večino standardnih postopkov cementacije.
- Zagotavlja zanesljiv nadzor izgube tekočine <50ml/30min API. - HPMC za mešanje morske vode
- Proti koroziji odporna formulacija za delo na morju.
- Ohranja stabilno delovanje v okoljih z visoko vsebnostjo soli.
Idealen cementni retarder učinkovito podaljšuje in ohranja tekoče stanje in črpljivost gnojevke. Najboljši zaviralci imajo naslednje lastnosti:
- Široka temperaturna prilagodljivost: V različnih razmerah v vrtini je delovanje konsistentno.
- Čas zgoščevanja, sorazmeren z odmerkom: Predvidljiva zakasnitev glede na koncentracijo.
- Združljivost: Harmonična interakcija z vsemi vrstami cementov in dodatkov za naftne vrtine brez negativnih vplivov:
- Kopičenje viskoznosti
- Tiksotropna geliranost
- Razvoj tlačne trdnosti
- Nadzorovana zmogljivost: Zanesljivo napovedovanje časa zgoščevanja in ponovljivost.
- Skladnost z varnostjo in okoljem: Nestrupeno, nevnetljivo, brez onesnaževanja in odporno na onesnaženje.
Primerjalna analiza običajnih zaviralcev
- Citronska kislina in natrijev citrat
- Glavna funkcija: (blag učinek), s sekundarno disperzijsko sposobnostjo.
- Občutljivost na odmerjanje:
- Najmanjši učinkoviti odmerek: 0,5% BWOC (pod tem pragom lahko pospeši nastavitev).
- Razpon optimalnega odmerka: Stabilna retardacija nad kritično koncentracijo, z minimalno občutljivostjo na majhne spremembe.
- Omejitve:
- Šibkejši učinek disperzije v primerjavi s specializiranimi dispergatorji.
- Učinkovitost se močno razlikuje glede na razred cementa.
- vinska kislina in kalijev natrijev tartrat (sol Rochelle)
- Ključne lastnosti:
- Izjemna retardacija pri visokih temperaturah (do 180 °C+).
- Blagi disperzijski učinek (dodatna reološka izboljšava).
- V strjenem cementu se trdnost ne zmanjša.
- Praktični izzivi:
- Povečana izguba proste vode in tekočine - zahteva uporabo dodatkov za izgubo tekočine (FLA).
- Velika občutljivost na alkalno onesnaženje lahko povzroči nepredvidljivo obnašanje pri nastavljanju, zaradi česar je pri terenskih operacijah manj priljubljen.
Naša priporočila: Retarder na osnovi aminov
- na osnovi aminov Retarder je poseben kemični dodatek, ki se uporablja za zakasnitev strjevanja cementnih suspenzij z upočasnitvijo reakcij hidratacije portlandskega cementa. Ti zaviralci so še posebej dragoceni pri globoke vrtine z visoko temperaturo (HT/HPHT), kjer se standardni zaviralci (npr. lignosulfonati ali organske kisline) lahko razgradijo ali postanejo neučinkoviti.
Mehanizem upočasnitve
- Chelacija in adsorpcija:
- Aminske skupine (-NH₂, -NH-) tvorijo komplekse z ioni Ca²⁺ v cementu, kar zavira nastajanje C-S-H (kalcijev silikat hidrat) gelki je ključnega pomena za strjevanje cementa.
- Adsorbira se na površine cementnih delcev in ustvarja ovira ki upočasnjuje prodiranje vode in hidratacijo.
- Delovanje, ki se odziva na pH:
- Učinkovitejši v alkalne razmere (značilno za cementne suspenzije, pH ~12-13).
Prednosti pred običajnimi zaviralci
| VLOGA | ZAVIRALEC NA OSNOVI AMINOV | LIGNOSULFONATI | ORGANSKE KISLINE (NPR. CITRONSKA/GLUKONSKA) |
|---|---|---|---|
| STABILNOST PRI VISOKIH TEMPERATURAH | DO 250+ °C | RAZGRADI SE PRI >120°C | RAZGRADI SE >150°C |
| UČINKOVITOST DOZIRANJA | NIZKO (0,1-0,5% BWOC) | VISOKA (0,5-2% BWOC) | ZMERNO (0,3-1% BWOC) |
| TOLERANCA DO SOLI | ODLIČNO | SLABA | ZMERNO |
| ZDRUŽLJIVOST Z GNOJEVKO | DELUJE Z VEČINO DODATKOV | LAHKO VPLIVAJO NA DISPERGATORJE | Občutljiv na spremembe pH |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Pišite nam in pridobite brezplačne vzorce
Za najnovejšo ponudbo ali zahtevek za preskus vzorca (naši vzorci so brezplačni in vključujejo dostavo) me kontaktirajte.
