Kaip CG212S-P skysčių praradimo priedas pakeitė BASF FL-34 Venesuelos cementavimo operacijose, kad išlaidos būtų sumažintos 20 %

Įvadas

Šiuolaikinės naftos ir dujų gręžinių statybosepirminė cementavimo kokybėtiesiogiai lemia ilgalaikį{0}}šulinio vientisumas, zoninės izoliacijos patikimumas ir bendra gamybos sauga. Tarp sudėtingos naftos telkinių cheminių medžiagų matricos,skysčių praradimo priedai (FLA)vaidinti kritinį vaidmenį. Jie kontroliuoja srutų filtravimo elgesį, palaiko reologinį stabilumą ir užtikrina tinkamą cemento hidrataciją atšiauriomis gręžinių sąlygomis.

Istoriškai tokie didelio našumo{0}}tarptautiniai prekių ženklai kaipBASF FL-34buvo pasaulinis etalonaslengvos cemento srutų sistemos. Tačiau šiuolaikinė naftos ir dujų pramonė susiduria su precedento neturinčiu išlaidų spaudimu, tiekimo grandinės netikrumu ir didėjančia vietinių, ekonomiškai efektyvių cheminių sistemų paklausa. Operatoriai aktyviai siekia didelio-našumocementavimo priedaikurios gali užtikrinti lygiavertes arba geresnes technines savybes už mažesnę bendrąją nuosavybės kainą (TCO).

Šiame techniniame atvejo tyrime išsamiai aprašomas sėkmingas inžinerinis pakeitimas aktyviame Venesuelos naftos telkinyje. Šiame projekteCG212S-P skysčių praradimo priedassėkmingai pakeistasBASF FL-34a1,50 g/cm³ lengvo cemento srutų sistema. Lauko taikymas parodė nepriekaištingą techninį veikimą aukštoje{1}}temperatūroje (120 laipsnių / 248 laipsnių F BHST) ir pasiekė bendrą rezultatącementavimo cheminių medžiagų sąnaudų sumažinimas maždaug 20 %nepažeidžiant zoninės izoliacijos ar mechaninio šulinio vientisumo.

1. Lauko fonas: Venesuelos lengvojo cementavimo iššūkis

Venesuelos naftos ir dujų sektorius dažnai susiduria su sudėtingomis geologinėmis kolonomis, kurioms reikia labai specializuotų žiniųnaftos gręžinių cementavimasskysčių. Šiame konkrečiame projekte tikslinių formacijų lūžių gradientai buvo maži, todėl reikėjo specializuoto mažo{1}}tankio,lengvos cemento srutos sistema (1,50 g/cm³ / 12,5 ppg).

Kodėl reikalingos lengvos srutos

Lengvosios cemento sistemos dažniausiai naudojamos gręžimo aplinkoje, kuriai būdingos:

• Silpni arba labai lūžę dariniaijautrūs sukeltiems lūžiams po didelės hidrostatinės kolonos.

• Žemo lūžio gradiento rezervuaraikur įprastinis srutų tankis (1,83 g/cm³) sukeltų katastrofiškus skysčių nuostolius.

• Prarastos apyvartos{0}}zonoskuriuose yra natūralių vugų arba išeikvotų smiltainio matricų.

• Išplėstinis{0}}gręžimas (ERD) ir horizontalūs šuliniaikur lygiaverčio cirkuliacinio tankio (ECD) valdymas yra labai svarbus.

Pagrindiniai veiklos ir techniniai apribojimai

Suprojektuoti 1,50 g/cm³ mažo-tankio suspensiją yra sudėtinga dėl didelio vandens -su -cemento santykio ir sumažėjusio kietosios -fazės tūrio. Inžinierių komanda nustatė griežtus našumo kriterijus, kad užtikrintų ilgalaikį-perspektyvąšulinio vientisumas:

• Nulis laisvo skysčio:Absoliutus laisvo skysčio atskyrimo valdymas statinėmis ir nuožulniomis sąlygomis, kad būtų išvengta mikro{0}}žiedinių dujų kanalų.

• Optimizuota cemento srutų reologija:Stabilus plastiko klampumas ir tekėjimo taškai didelio{0}}siurbimo ir išstūmimo metu.

• Tikslus sutirštėjimo laiko valdymas:Patikimo veikimo lango palaikymas esant statinei apatinės skylės temperatūrai (BHST ~120 laipsnių / 248 laipsnių F).

• Puikus anti{0}}nuosėdų susidarymas:Užkirsti kelią dalelių nusėdimui ir tankio segregacijai vertikalioje ir horizontalioje gręžinio dalyje.

• Dujų migracijos mažinimas:Užtikrinti greitą statinio gelio stiprumo vystymąsi kritinio pereinamojo laikotarpio metu.

Iš pradžiųBASF FL-34buvo pagrindinis pasirinkimas dėl įrodyto terminio stabilumo. Tačiau didelė priemoka, susijusi su importuotomis cheminėmis medžiagomis, gerokai padidino projekto veiklos išlaidas (OPEX), todėl buvo atliktas techninis alternatyvų įvertinimas.cementavimo atvejo analizėsprendimus.

2. Lengvųjų cemento srutų projektavimo techniniai inžineriniai iššūkiai

Norėdami suprasti inžinerinį proveržįCG212S-P skysčių praradimo priedas, būtina išanalizuoti struktūrinius pažeidžiamumus, būdingus mažo-tankio srutų konstrukcijoms.

2.1 Skysčių praradimo ir cemento hidratacijos balansas

Labai{0}}našusskysčių praradimo priedasturi apriboti vandeninės fazės filtrato migraciją į pralaidžias formacijas esant skirtingam slėgiui. Jei skysčių praradimas yra blogai kontroliuojamas, suspensijos per anksti dehidratuoja, dėl to sustingsta, žiede susidaro tiltas ir atsiranda nepumpuojami slėgio šuoliai. Ir atvirkščiai, per-lėtinimas arba per didelis cheminių medžiagų kiekis gali sulėtinti hidratacijos kinetikąG klasės cementas, o tai lemia prastą ankstyvo gniuždymo stiprumo išsivystymą. Šio projekto tikslas buvo griežtas: API skysčių praradimas laikomas žemiau50 mlesant aukštai temperatūrai.

2.2 Pakabos stabilumas mažo{1}}tankio sistemose

1,50 g/cm³ sistemoje sumažėjęs cemento dalelių tūris padidina laisvo vandens kaupimosi ir dalelių nusėdimo riziką. Ši sedimentacija sudaro tankio gradientą išilgai gręžinio kolonos. Cemento kolonėlės viršus tampa silpnas ir vandeningas, o dugnas tampa per-tankus ir labai pavojingaszoninė izoliacija.

2.3 Terminis skilimas ir jautrumas esant 120 laipsnių BHST

Aukšta temperatūra pagreitina cheminių reakcijų greitį ir sukelia daugelio įprastų polimerų terminį plonėjimą. At120 laipsnių BHST, standartiniai skysčių praradimo polimerai gali nutrūkti grandinėje, dėl to staiga sumažėja filtravimo kontrolė ir nepastovūs srutų reologijos pokyčiai.

2.4 Dujų migracijos rizika pereinamuoju etapu

Pereinamoji fazė yra langas, kuriame cemento suspensija iš tikro hidraulinio skysčio virsta kieta matrica. Per šį laikotarpį srutos praranda gebėjimą perduoti visą hidrostatinį slėgį. Jeicemento srutos dizainasneleidžia greitai susikaupti-statiniam gelio stiprumui, aukšto-slėgio rezervuaro dujos gali prasiskverbti į stingstantį cementą, sukurdamos nuolatinius tekėjimo kelius (mikro-žiedus), kurie pažeidžia ilgalaikį-gręžinio vientisumą.

3. Sprendimo dizainas:CG212S-P Multi-Funkcinė skysčių praradimo priedų sistema

Norėdami išspręsti šias technines spragas be aukščiausios kainos už senus chemikalus, inžinieriai pristatėCG212S-P. Šis priedas yra sintetinis, didelės -molekulinės- masės kopolimeras, sukurtas specialiai plataus-tankio taikymui esant aukštiems temperatūros profiliams.

Skirtingai nuo tradicinių{0}}vienos paskirties polimerų,CG212S-Pveikia per dvigubo{0}}veiksmo mechanizmą:

1. Filtravimo valdymas naudojant mikro{0}}gelinį sluoksnį:Jis sudaro nepralaidią, labai lanksčią polimerinę plėvelę ant purvo pyrago sąsajos, ribojančią vandens molekulių išbėgimą.

2. Struktūrinis klampumas ir anti{0}}nusėdimas:Tai sukuria subalansuotą tarpmolekulinių jėgų tinklą, kuris tolygiai sulaiko lengvas medžiagas ir cemento daleles, veikdamas kaip išskirtinis.anti-nuosėdų susidarymo priedas.

3.1 Optimizuota lengvų srutų formavimo matrica

Galutinė formulė, sukurta Venesuelos lauko bandymui, buvo optimizuota kaip darni sistema, o ne pasikliaujant vienu priedo koregavimu:

4. Laboratorijos veiklos įvertinimas:CG212S-P prieš BASF FL-34

Prieš mobilizuojant lauke, buvo atlikta išsami laboratorinių tyrimų programa imituotomis rezervuaro sąlygomis pagalAPI RP 10B-2standartus. Spektaklis išCG212S-Pbuvo kryžminis{0}}įvertintas tiesiogiaiBASF FL-34.

4.1 Reologinis elgesys ir siurbimas

Abu priedai buvo sumaišyti su identišku vandens santykiu ir išbandyti įvairiais šlyties greičiais naudojant sukimosi viskozimetrą.

Raktas išsinešti:CG212S-P sistemos plastiko klampumas (PV) ir takumo taškas (YP) atspindėjo BASF FL-34 etalonines charakteristikas. Nebuvo jokių nenormalių takumo įtempių svyravimų ar didelio terminio retėjimo esant 120 laipsnių kampu, todėl buvo prognozuojamas labai nuspėjamas ekvivalentinis cirkuliacinis tankis (ECD) poslinkio metu.

4.2 Lyginamosios našumo duomenų metrikos

Kiekybiniai laboratoriniai rezultatai, gauti imituojant slėgį gręžinyje (35 MPa) ir temperatūrą (120 laipsnių), yra apibendrinti žemiau:

4.3 API skysčių praradimo kontrolės analizė

Kaip parodyta duomenų lentelėje,CG212S-Psistema apribojo skysčių praradimą iki30-32 ml, kuris lengvai atitinka griežtą gręžinio inžinerijos reikalavimą $<50\text{ mL}$. This matching performance proves that the synthetic copolymer chains in CG212S-P maintain high structural cross-linking and adsorption capacity even when subjected to high thermal energy.

4.4 Tirštėjimo laikas ir siurbimo lango sauga

Tirštėjimo kreivės parodė, kad CG212S-P užtikrina gerai-apibūdintą linijinės konsistencijos profilį. Perėjimas iš skystos būsenos į 50 Bc (beardenų konsistencijos vienetų) buvo labai kontroliuojamas, užtikrinant saugų 4 valandų siurbimo ir įdėjimo langą, identišką BASF sistemai.

4.5 Stiprumas gniuždymui ir pereinamojo laikotarpio fazės dinamika

Naudodami ultragarsinį cemento analizatorių (UCA), inžinieriai stebėjo ankstyvojo{0}} stiprumo raidą. TheCG212S-Psistema pasiekė 24 valandų gniuždymo stiprumą14,8 MPa, šiek tiek lenkiantis BASF FL-34 (14,2 MPa).

Dar svarbiau, kad perėjimo laikas nuo 30 Bc iki 100 Bc buvo suspaustas iki18 minučių(palyginti su 24 minutėmis FL-34). Trumpesnis pereinamasis langas sutrumpina laiką, per kurį dujos gali prasiskverbti į srutų kolonėlę, maksimaliai padidindamoszoninė izoliacijasaugumas{0}}dujų guolių zonose.

5. Makromolekulinis mechanizmas: kodėlCG212S-P atitinka etalono našumą

Puikus CG212S-P pakeitimo efektyvumas yra nulemtas unikalios molekulinės architektūros ir funkcinių cheminių mechanizmų:

5.1 Patobulinta polimerų adsorbcija ir mikro{1}}filtravimas

CG212S-P yra labai hidrofilinių funkcinių grupių, kurios pasižymi stipriu adsorbcijos afinitetu teigiamai įkrautų hidratuojančių cemento dalelių paviršių atžvilgiu. Adsorbuotos polimero grandinės sulaiko laisvą vandenį per hidrataciją ir sterinius kliūtis, sudarydamos sandarų, mažo{3}}pralaidumo ribinį sluoksnį, kuris neleidžia filtruoti į porėtą uolienų darinį.

5.2. Kontroliuojamų polimerų tinklo kryžminis{1}}susasiejimas

Esant aukštesnei temperatūrai iki 120 laipsnių, o įprasti linijiniai polimerai linkę išsiskleisti ir plonėti, šilumai -atsparūs monomerai, esantys CG212S-P, išlaiko stabilią trijų-matmenų tinklo struktūrą. Tai palaiko srutos klampumą esant didelei šlyčiai ir apsaugo nuo skilimo aukštoje temperatūroje{6}}.

5.3 Sinergetinė dalelių dispersija

Polimeras veikia kaip antrinė disperguojanti medžiaga. Mažindamas dalelių aglomeraciją, jis skatina homogeniškesnį cemento grūdelių ir lengvų užpildų pasiskirstymą. Šis puikus dalelių pakavimo efektyvumas paaiškina nedidelį gniuždymo stiprumo padidėjimą ir laisvo skysčio pašalinimą.

6. Lauko įgyvendinimo darbo eiga

Siekiant paversti laboratorijos sėkmę nepriekaištingu lauko vykdymu, Venesuelos operacijose buvo įdiegta struktūrizuota inžinerinė darbo eiga:

• 1 veiksmas: srutų dizaino optimizavimas:Priedų koncentracijos buvo iš anksto{0}}sureguliuotos pagal sezoninius vandens chemijos pokyčius ir konkrečius šulinio gylio profilius.

• 2 veiksmas: griežta laboratorinė patikra:Kiekviena cemento ir cheminių priedų partija buvo iš anksto{0}}ištirta dėl skysčių praradimo, reologijos ir tirštėjimo trukmės.

• 3 veiksmas: masinis bandomasis partijų surinkimas ir maišymas:Vietos{0}}inžinieriai stebėjo masinį sausą maišymą, siekdami užtikrinti, kad CG212S-P būtų visiškai homogeniškas G klasės cemento matricoje.

• 4 veiksmas: siurbimo ir poslinkio stebėjimas:Registravimo įranga realiuoju laiku{0}} sekė gręžinių tankį, siurblių greitį ir grąžinimo slėgį, rodydama puikų srutų maišymąsi ir stabilų darbinį slėgį.

• 5 veiksmas: paskelbkite{1}}darbo įvertinimą:Po-cementavimo laidinio ryšio žurnalai (CBL/VDL) patvirtino išskirtinį sukibimą tarp tikslinių zonų be kanalizacijos ar skysčių praradimo pažeidimų.

7. Ekonominio poveikio analizė: 20 % išlaidų sumažinimas

Be techninių galimybių, pagrindinis šio cheminio pakeitimo veiksnys buvo sąnaudų optimizavimas.

Pagrindiniai išlaidų mažinimo veiksniai:

• Tiesioginis chemijos tiekimas:Aukščiausios kokybės{0}}kainuotų senų prekės ženklų chemikalų pakeitimas ekonomiškai-efektyviomis, didelės našumo{2}}sintetinėmis alternatyvomis.

• Mažesnės dozės reikalavimai:Daugiafunkcinis CG212S-P pobūdis sumažino nepriklausomų anti- nuosėdų susidarymo stabilizatorių poreikį ir supaprastino formulę.

• Supaprastinta tiekimo grandinės logistika:Sumažėjo priklausomybė nuo tarptautinių

Ekonominis verdiktas:Pakeitimas lėmė a20 % sumažinamos visos cementavimo chemijos išlaidosuž šulinį. Svarbu tai, kad šios išlaidos buvo sutaupytos nepažeidžiant srutų stabilumo, mechaninio stiprumo vystymosi ar gręžinių saugos ribos.

8. Šulinių projektavimo inžinierių atrankos gairės

Norėdami optimizuoti naudojimąCG212S-Pbūsimuose šulinių statybos projektuose inžinieriai gali vadovautis šiais atrankos kriterijais:

✔ Labai rekomenduojamos programos:

• Mažo-tankio srutos:Sistemos nuonuo 1,50 g/cm³ iki 1,87 g/cm³reikalaujantis didelio vandens sulaikymo.

• Vidutinės{0}}–-aukštos temperatūros režimai:Dariniai, kurių BHST veikia tarp35 laipsniai ir 132 laipsniai (nuo 95 laipsnių F iki 270 laipsnių F).

• Griežtas skysčių migracijos vientisumas:Šuliniai su nuline laisvo skysčio tolerancija arba tie, kuriems reikalingi trumpi pereinamieji langai, kad būtų išvengta dujų migracijos.

• Išlaidomis{0}}pagrįsto turto plėtra:Projektai, kuriems reikalingas agresyvus OPEX mažinimas neprarandant inžinerinės kokybės.

❌ Reikalingas išplėstinis patvirtinimas:

• Ultra{0}}HPHT programos:Sąlygos, kai temperatūra viršija150 laipsnių (302 laipsnių F)reikia specialių itin{0}}aukštos-temperatūros stabilizatorių.

• Labai prisotinto sūrymo sistemos:Formacijoms, kurioms reikalingos sočiųjų druskos suspensijos, būtinas cheminis suderinamumas{0}}ir druskos{1}}tolerancijos patvirtinimas.

Išvada

Sėkmingas diegimasCG212S-P skysčių praradimo priedaskaip tiesioginis pakaitalasBASF FL-34Venesuelos cementavimo operacijos rodo, kad našumo{0}}lygiavertis pakeitimas yra labai pasiekiamas šiuolaikinėje naftos telkinių chemijoje.

Suteikus lygiavertę skysčių praradimo kontrolę, pagerintą ankstyvą gniuždymo stiprumą, sutrumpintą perėjimo langą ir a20 % tiesioginis chemijos išlaidų sumažinimas, CG212S-P yra labai efektyvi alternatyva šiuolaikiniam gręžinio cemento dizainui. Šis atvejo tyrimas patvirtina, kad tinkamai optimizuodami laboratoriją ir vykdydami lauką operatoriai gali pasiekti aukščiausios kokybės techninius rezultatus ir žymiai pagerinti projekto ekonomiją.