Vad är cementering av oljebrunnar?
Cementering av oljekällor är en process där man för in foderrör i ett borrhål och injicerar cement i det ringformade utrymmet mellan foderrören. Som en viktig del av oljeborrningsindustrin sker normalt minst två cementeringsoperationer för produktionsbrunnar och upp till fem för prospekteringsbrunnar. Det finns 5 huvudsyften med cementering av oljekällor.
- Stabilisering av brunnborrhålets integritet - För att isolera instabila eller uppspruckna formationer, förstärka borrade sektioner och säkerställa en smidig borrning.
- Stöd för installation av brunnshuvud - För att skapa en grund för utblåsningsskyddssystem och upprätthålla ett korrekt returflöde av lera genom att höja borrvätskeutloppet ovanför lergropen.
- Zonvis isolering - Förhindrar korsflöde mellan olje-, gas- och vattenlager med varierande tryck, vilket säkerställer optimala produktionsförhållanden för kolväten.
- Skydd av sötvattenresurser - För att skydda grunda sötvattenakviferer från kontaminering av djupare liggande olja, gas, saltlösning eller andra formationsvätskor.
- Förbättrad produktionspotential - Att etablera en säker brunnstruktur för framtida stimuleringsbehandlingar, t.ex. syrabehandling och hydraulisk spräckning, för att öka produktionen.
Tillämpning av cementeringsteknik i Ryssland
- Under de senaste åren har skador på foderrör i ryska oljefält ökat från 17% till 38%vilket resulterar i en årlig produktionsförlust på cirka 7,6-16,6 miljoner ton av olja. År 2015, Rosneft rapporterade runt 1.900 skadade brunnarvilket ledde till en kumulativ förlust på 9,01 miljoner ton, medan Tatneft dokumenterade nästan 800 påverkade brunnar, vilket minskar produktionen med 1,09 miljoner ton. I åtta stora oljebolag varierade felfrekvenserna för foderrör från 1,78% till 4,13%.
- En viktig motåtgärd är förbättrad cementering av brunnar, vilket framgår av Romashkino fält, som är verksamt över 40.000 produktionsbrunnar, 70% av vilka är över 30 år gamla. Vanliga skador på höljet är korrosion och perforering, med genomsnittliga externa korrosionshastigheter på 0,8-1,2 mm/år och inre korrosion vid 0,9-1,5 mm/år.
Hur kan man förbättra effektiviteten vid cementering av oljebrunnar?
- Avancerade tekniker för cementplacering
- Använd centraliserare och rörrörelser (rotation/återföring) för att eliminera lerkanaler och förbättra den enhetliga cementtäckningen.
- Använda CFD-simuleringar (Computational Fluid Dynamics) för att förutsäga och optimera cementförskjutningseffektiviteten.
- Robusta metoder för zonisolering
- Implementera flerstegs cementering för högtrycks- eller utarmade zoner.
- Applicera expanderbara foderrörsplåster eller hartssystem i kritiska intervall.
- Övervakning och utvärdering i realtid
- Använd akustiska sensorer och trycksensorer för att upptäcka mikroannuli eller svaga punkter.
- Utför ultraljudsavbildning (CBL/VDL-loggar) efter cementering för kvalitetsbedömning.
- Åtgärder för korrosion och kemisk resistens
- Integrera H₂S-scavenging-tillsatser eller epoxibelagda foderrör i sura miljöer.
- Applicera zink- eller aluminiumbaserade beläggningar för att minska den elektrokemiska nedbrytningen.
- Exakt design av slurry och materialoptimering
- Använd anpassade cementformuleringar med kvalitetstillsatser för att förbättra reologi, styrka och härdningstid.
- Förbättra kontrollen av vätskeförluster för att förhindra gasmigration och säkerställa korrekt bindning.
Vilka tillsatser kan användas vid cementering av oljebrunnar?
1. Dispergeringsmedel och friktionsreducerande medel
När lerpartiklar och borrkax når kritiska koncentrationer i borrvätskor bildar de en tredimensionell nätverksstruktur. Detta fenomen förvärras särskilt i salt-gipsformationer där upplösta elektrolyter (särskilt polyvalenta katjoner) i formationsvattnet intensifierar strukturutvecklingen och avsevärt försämrar vätskans rörlighet. Dispergeringsmedel fungerar genom att bryta ned dessa nätverksmatriser och frigöra bundet vatten för att minska viskositeten och flytgränsen.
Vår lösning: Polykarboxylat Superplasticeringsmedel
Vår NOVASTAR Polykarboxylat Superplasticeringsmedel är en högpresterande vattenreducerare och dispergeringsmedel som används för att optimera cementbrukets egenskaper. Som ett av de syntetiska polymera dispergeringsmedlen erbjuder det överlägsen effektivitet i följande avseenden:
- Dispersion av cementpartiklar
- Minskar slammets konsistens med 35-50% jämfört med obehandlade system
- Förbättrar reologiska parametrar: sänker plastviskositeten med 40-60% samtidigt som optimal avkastningspunkt bibehålls - Temperaturanpassning
- Effektivt prestandaspektrum: 30°C till 180°C (86°F till 356°F)
- Bibehåller dispersionens stabilitet under termiska cykliska förhållanden - Tolerans mot salt
- Uppvisar konsekvent prestanda i 5-10% NaCl-miljöer
- Kompatibel med olika vattenkällor utan krav på renhet - Kompatibilitetsprofil
- Synergistisk med alla cementtillsatser i API-klass
- Inga negativa interaktioner med vätskeförlustregulatorer/retarderare/antiskum
2. Cement Fluid Loss Control Additive (tillsats för kontroll av vätskeförlust)
Vätskeförlustadditiv (FLA) är avgörande för att minimera filtratförlusten i cementslurry och har tre primära syften:
- Att förhindra för tidig uttorkning i genomsläppliga formationer är särskilt viktigt vid cementering av liner.
- Skyddar vattenkänsliga formationer från skador orsakade av vätskeinträngning.
- Förbättrad effektivitet vid squeeze-cementering genom bibehållen slurryintegritet under höga tryckskillnader.
Vårt flaggskepp - multifunktionell vätskeförlusttillsats: HPMC
LANDERCOLL HPMC är en modifierad cellulosaeter som ofta används som vattenreducerande medel. Som en vattenlöslig polymer hjälper den till att stabilisera borrslam genom att minska vätskeförlusten i permeabla formationer samtidigt som de reologiska egenskaperna bibehålls. LANDU tillhandahåller olika typer av HPMC för cementeringsapplikationer, inklusive:
- HPMC för system med låg densitet
- Speciellt framtagen för ömtåliga formationer och zoner med förlorad cirkulation.
- Upprätthåller utmärkt vätskeförlustkontroll (<50 ml/30 min) vid densiteter så låga som 1,20 SG. - HPMC för applikationer med hög densitet
- Optimerad för HPHT-brunnar och djupvattenmiljöer.
- Levererar <30 ml/30 min vätskeförlust i slurry med densitet upp till 2,60 SG. - HPMC för slurry med konventionell densitet
- Universallösning för de flesta standardiserade cementeringsoperationer.
- Ger tillförlitlig kontroll av API-vätskeförlust <50mL/30min. - HPMC för blandningsapplikationer för havsvatten
- Korrosionsbeständig formulering för offshore-verksamhet.
- Bibehåller stabil prestanda i miljöer med hög salthalt.
En idealisk cementfördröjare förlänger och bibehåller effektivt flytgödselns flytande tillstånd och pumpbarhet. De bästa retarderna uppvisar följande egenskaper:
- Bred anpassningsförmåga till olika temperaturer: Konsekvent prestanda under varierande förhållanden i borrhålet.
- Dosproportionell förtjockningstid: Förutsägbar fördröjning baserad på koncentration.
- Kompatibilitet: Harmonisk samverkan med alla typer av cement och tillsatser för oljebrunnar utan negativ påverkan:
- Uppbyggnad av viskositet
- Tixotropisk gelering
- Utveckling av tryckhållfasthet
- Kontrollerbar prestanda: Tillförlitlig förutsägelse av förtjockningstiden och repeterbarhet.
- Säkerhet och efterlevnad av miljölagstiftningen: Giftfri, icke brandfarlig, föroreningsfri och motståndskraftig mot kontaminering.
Jämförande analys av vanliga retarderingsmedel
- Citronsyra och natriumcitrat
- Primär funktion: Retardation (mild effekt), med sekundär dispergeringsförmåga.
- Doseringskänslighet:
- Minsta effektiva dos: 0,5% BWOC (Under detta tröskelvärde kan inställningen påskyndas).
- Optimalt dosintervall: Stabil retardation bortom en kritisk koncentration, med minimal känslighet för små variationer.
- Begränsningar:
- Svagare dispergeringseffekt jämfört med specialiserade dispergeringsmedel.
- Prestanda varierar avsevärt beroende på cementklass.
- Vinsyra och kaliumnatriumtartrat (Rochelle Salt)
- Viktiga egenskaper:
- Exceptionell fördröjning vid höga temperaturer (upp till 180°C+).
- Mild dispergerande effekt (kompletterar reologisk förbättring).
- Ingen försämring av hållfastheten i cementet.
- Praktiska utmaningar:
- Ökad förlust av fritt vatten och vätska - kräver användning av vätskeförlusttillsatser (FLA).
- Hög känslighet för alkalisk kontaminering kan leda till oförutsägbart sättningsbeteende, vilket gör det mindre gynnsamt vid fältarbeten.
Våra rekommendationer: Aminobaserad retarderare
- Aminobaserad Fördröjare är en specialiserad kemisk tillsats som används för att fördröja sättningen av cementslurry genom att bromsa hydreringsreaktionerna i Portlandcement. Dessa retarderare är särskilt värdefulla i djupa brunnar med hög temperatur (HT/HPHT)där vanliga retarderingsmedel (t.ex. lignosulfonater eller organiska syror) kan brytas ned eller bli ineffektiva.
Mekanism för fördröjning
- Kelatbildning och adsorption:
- Aminogrupper (-NH₂, -NH-) bildar komplex med Ca²⁺-joner i cementet, vilket hämmar bildandet av C-S-H (kalciumsilikat hydrat) gelvilket är avgörande för cementets härdning.
- Adsorberas på cementpartiklarnas yta och skapar en barriär som fördröjer vatteninträngning och hydrering.
- pH-responsiv verkan:
- Mer effektiv i alkaliska förhållanden (typiskt för cementuppslamningar, pH ~12-13).
Fördelar jämfört med konventionella retarderingsmedel
| FASTIGHET | AMINOBASERAD RETARDERARE | LIGNOSULFONATER | ORGANISKA SYROR (T.EX. CITRONSYRA/GLUKONSYRA) |
|---|---|---|---|
| STABILITET VID HÖGA TEMPERATURER | UPP TILL 250+°C | FÖRSÄMRAS >120°C | FÖRSÄMRAS >150°C |
| DOSERINGSEFFEKTIVITET | LÅG (0,1-0,5% BWOC) | HÖG (0,5-2% BWOC) | MÅTTLIG (0,3-1% BWOC) |
| TOLERANS MOT SALT | UTMÄRKT | KÄNSLIG | MODERAT |
| KOMPATIBILITET MED SLURRY | FUNGERAR MED DE FLESTA TILLSATSER | KAN INTERFERERA MED DISPERGERINGSMEDEL | Känslig för pH-förändringar |
Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
Kontakta oss och få gratis prover
Kontakta mig för den senaste offerten eller för att begära ett provtest (våra prover är gratis och inkluderar frakt).
