Vad är cementering av oljebrunnar?
Cementering av oljekällor är ett av de mest kritiska stegen i borrningstekniken för olje- och gaskällor. Detta för att isolera olje-, gas- och vattenskikten i borrhålet, skydda höljet, förlänga brunnens livslängd och förbättra effektiviteten i kolväteproduktionen. Enligt American Petroleum Institute står cementeringstillsatser för 38% av de kemikalier som används i oljefältsoperationer. Användningen av vattenreducerande medel i cement för oljefält har blivit en central teknisk metod för att hantera olika komplexa cementeringsutmaningar, förbättra cementeringskvaliteten och skydda olje- och gasreservoarer.
Cementering av oljebrunnar i de ryska polarområdena
Arktiska olje- och gasreservoarer är huvudsakligen belägna i permafrostzoner med temperaturer från -5°C till -18°C, isinnehåll upp till 80% och djup upp till 500 meter. För traditionella cementbruk innebär den tjocka permafrosten i polarområdena och de låga temperaturerna att härdningen och hållfasthetsutvecklingen bromsas. När temperaturen sjunker under 0°C kondenserar vattnet i cementbruket och deltar inte i hydreringsreaktionen. Följden blir att murbruket inte kan härda tillräckligt och därmed inte cementera brunnen. Dessutom kan värmen som frigörs under cementbrukets hydratiseringsprocess få permafrosten att tina. Naturgashydraterna i permafrosten kan utlösa omfattande nedbrytning, vilket medför risker som t.ex. brunnsparkar eller utblåsningar under borrning.
Ryssland har infört ett lättviktssystem med cementbruk på grund av dess låga värmeledningsförmåga. Det stoppar värmeöverföringen mellan borrhålet och formationen. I denna cementbrukformulering spelar Polycarboxylate Superplasticizer en nyckelroll när det gäller att minska den exoterma värme som genereras under hydreringsreaktionen medan säkerställa att slurryn stelnar inom föreskriven tidsram och uppnår tillräcklig hållfasthet.
Vad är ett polykarboxylat superplasticeringsmedel i cementering av oljebrunnar?
Som ett tredje generationens högpresterande vattenreducerande medel, polykarboxylatbaserade superplasticeringsmedel är utformade för att förbättra den bearbetbarhet, styrka och hållbarhet av cementbaserade system genom att minska förhållandet mellan vatten och cement eller vatten och gips. LANDU Novastar Polycarboxylate Superplasticizer är mycket kompatibel med andra tillsatser, t.ex. gipsfördröjare, luftporbildande medel, eller acceleratorer och olika basmaterial, till exempel PST-1-50 Cement. Vid cementering av oljebrunnar fungerar den som:
Dispergerande medel
Borrkax och borrspån i borrvätskan kan bilda ett rumsligt nätverk om koncentrationen av dem är för hög. Denna nätverksstruktur kan förstärkas av lösta salter, särskilt polyvalenta katjoner, i vattnet i salt-gipsformationer. Detta slutligen undergräver borrslammets flytförmåga. En annan mångsidig tillsats är gips, som är särskilt lämplig för att minska cementbrukets härdningstid i permafrostområden. Det ökar dock också slammets viskositet avsevärt.
LANDU NOVASTAR Polykarboxylat Superplasticeringsmedel stör effektivt denna nätverksstruktur, släpper ut instängt vatten och justerar därmed borrvätskans viskositet och skjuvspänning. Detta är för att De negativt laddade karboxylgrupperna (-COOH) på PCE-molekylerna stöter bort cementpartiklar och förhindrar därmed flockning. De långa sidokedjorna på PCE-molekylerna skapar också en fysisk barriär mellan cementpartiklarna, vilket minskar friktionen och förbättrar flytförmågan.
Vattenreducerande medel
LANDU NOVASTAR Polykarboxylat Superplasticizer vattenreducerande medel optimerar partikelstorleksfördelningen (PSD) för cement och kompletterande material, ökar halten fasta partiklar per volymenhet och minimerar vattencementtalet i slurryn. Det förkortar avsevärt cementets initiala härdningstid och förbättrar cementets tryckhållfasthet samtidigt som dess porositet och permeabilitet minskar.
Förbättrar arbetbarheten
Vid cementering av oljekällor är slumpretention (bibehållen flytbarhet över tid) avgörande för att säkerställa att cementen kan pumpas smidigt genom långa avstånd och komplexa brunngeometrier. PCE-molekyler är mindre benägna att adsorption av cementpartiklar jämfört med traditionella superplasticeringsmedel (t.ex. sulfonerad naftalenformaldehyd - SNF). Det förbättrar avsevärt cementblandningarnas bearbetbarhet. Det bibehåller flytbarheten hos blandning under längre perioder, vilket förhindrar slumpförlust. Säkerställer smidig och effektiv pumpning av cementslurry, även i HPHT-miljöer (högt tryck och hög temperatur). PCE-superplasticerare är termiskt stabila och kan bibehålla sin prestanda även vid förhöjda temperaturer och tryck.
Aceton Formaldehyd Sulfit vs. PCE Superplasticeringsmedel
- Vid cementering av oljekällor används dispergeringsmedlet aceton-formaldehyd-sulfit (AFS) är fortfarande verksam som ett monopol. Men det är det inte, PCE Superplasticizer har börjat växa fram under de senaste åren av följande skäl.
| Funktion | PCE Superplasticizers | AFS Dispergeringsmedel |
|---|---|---|
| Effektivitet | Hög effektivitet vid låga doser. | Lägre effektivitet, vilket kräver högre doser. |
| Kvarhållande av slump | Utmärkt slumpretention under längre perioder. | Begränsad slumpretention på grund av cementabsorption. |
| Minskning av vattenförbrukning | Upp till 30% eller mer vattenreduktion. | Typiskt 15-20% vattenreduktion. |
| Miljöpåverkan | Låg toxicitet och bionedbrytbarhet. | Kan innehålla sulfonatgrupper, vilket medför miljöproblem. |
| Kompatibilitet | Mycket kompatibel med andra additiv. | Kan ha kompatibilitetsproblem med vissa tillsatser. |
