Що таке цементування нафтових свердловин?
Цементування нафтових свердловин - один з найважливіших етапів буріння нафтових і газових свердловин. Він необхідний для ізоляції шарів нафти, газу та води в стовбурі свердловини, захисту обсадної колони, подовження терміну експлуатації свердловини та підвищення ефективності видобутку вуглеводнів. За даними Американського інституту нафти, цементуючі добавки складають 38% хімічних речовин, що використовуються в нафтопромислових операціях. Застосування водовідновлювачів у нафтових цементах стало ключовим технічним підходом до вирішення різних складних проблем цементування, підвищення якості цементування та захисту нафтових і газових покладів.
Цементування нафтових свердловин в російських полярних регіонах
Арктичні нафтогазові родовища переважно розташовані в зонах вічної мерзлоти з температурами від -5°C до -18°C, льодовитістю до 80% і глибиною залягання до 500 метрів. Для традиційних цементних розчинів товста вічна мерзлота в полярних регіонах і низькі температури сповільнюють схоплювання і розвиток міцності. Коли температура опускається нижче 0°C, вода в цементному розчині конденсується і не бере участі в реакції гідратації. Як наслідок, розчин не може належним чином схопитися, що призводить до нездатності зацементувати свердловину. Крім того, тепло, що виділяється в процесі гідратації цементного розчину, може спричинити танення вічної мерзлоти. Гідрати природного газу у вічній мерзлоті можуть спричинити інтенсивне розкладання, створюючи ризики, такі як поштовхи свердловини або викиди під час буріння.
У Росії прийнята система полегшеного цементного розчину через його низьку теплопровідність. Він зупиняє теплообмін між стовбуром свердловини та пластом. У цій рецептурі цементного розчину полікарбоксилатний суперпластифікатор відіграє ключову роль у зменшенні екзотермічного тепла, що виділяється під час реакції гідратації, при цьому забезпечення схоплювання суспензії протягом необхідного часу та набуття нею достатньої міцності.
Що таке полікарбоксилатний суперпластифікатор в цементуванні нафтових свердловин?
Високоефективний водовідновлювач третього покоління, суперпластифікатори на основі полікарбоксилатів розроблені покращити "У нас тут є оброблюваність, міцність і довговічність цементних систем за рахунок зменшення співвідношення води до цементу або води до гіпсу. Полікарбоксилатний суперпластифікатор LANDU Novastar має високу сумісність з інші добавки, такі як сповільнювачі гіпсоутворення, повітровтягувальні агенти, або прискорювачі та різні базові матеріали, такі як цемент ПЦТ-1-50. У цементуванні нафтових свердловин він виконує такі функції:
Диспергатор
Шлам у буровому розчині може утворювати просторову мережу, якщо його концентрація занадто висока. Ця мережева структура може бути посилена розчиненими у воді солями, особливо полівалентними катіонами, що містяться у соляно-гіпсових формаціях. Це остаточно знижує плинність бурового розчину. Ще однією універсальною добавкою є гіпс, особливо придатний для скорочення часу застигання цементного розчину в регіонах вічної мерзлоти. Однак він також суттєво підвищує в'язкість розчину.
LANDU NOVASTAR Полікарбоксилатний суперпластифікатор ефективно руйнує цю мережеву структуру, вивільняючи захоплену воду і тим самим регулюючи в'язкість і напруження зсуву бурового розчину. Це тому що негативно заряджені карбоксильні групи (-COOH) на молекулах PCE відштовхують частинки цементу, запобігаючи флокуляції. Крім того, довгі бічні ланцюги молекул PCE створюють фізичний бар'єр між частинками цементу, зменшуючи тертя і покращуючи плинність.
Водовідштовхувальний агент
LANDU NOVASTAR Полікарбоксилатний суперпластифікатор оптимізує гранулометричний склад цементу та додаткових матеріалів, збільшуючи вміст твердих частинок в одиниці об'єму та мінімізуючи водоцементне співвідношення в будівельному розчині. Це значно скорочує скорочує час початкового схоплювання цементу і підвищує міцність цементу на стиск зменшуючи при цьому його пористість і проникність.
Підвищення працездатності
При цементуванні нафтових свердловин утримання осідання (підтримання плинності протягом тривалого часу) має вирішальне значення для забезпечення безперебійного закачування цементу на великі відстані і в свердловинах зі складною геометрією. Молекули PCE менш схильні до адсорбції за допомогою частинки цементу порівняно з традиційні суперпластифікатори (наприклад, сульфований нафталінформальдегід - SNF). Значно покращує легкоукладальність цементних сумішей. Підтримує плинність суміш протягом тривалих періодів, запобігаючи втратам при падінні. Забезпечує плавне та ефективне перекачування цементних розчинів навіть в умовах високого тиску та високої температури (HPHT). Суперпластифікатори PCE термічно стабільні і можуть зберігати свої характеристики навіть при підвищених температурах і тисках.
Сульфіт ацетон-формальдегіду проти суперпластифікатора PCE
- У цементуванні нафтових свердловин диспергатор ацетон-формальдегід-сульфіт (АФС) все ще діє як монополію. Однак, Суперпластифікатор PCE має почали з'являтися в останні роки через наступні переваги.
| Особливість | Суперпластифікатори PCE | Диспергатор AFS |
|---|---|---|
| Ефективність | Висока ефективність при низьких дозах. | Менша ефективність, що вимагає більш високих доз. |
| Стримування падіння | Відмінно утримує просідання протягом тривалого часу. | Обмежене утримання просідання через поглинання цементу. |
| Скорочення споживання води | До 30% або більше скорочення води. | Зазвичай 15-20% зменшує кількість води. |
| Вплив на навколишнє середовище | Низька токсичність і здатність до біологічного розкладання. | Може містити сульфонатні групи, що викликає занепокоєння з точки зору екології. |
| Сумісність | Висока сумісність з іншими добавками. | Може мати проблеми з сумісністю з деякими добавками. |
