Hvernig CG212S-P vökvatapsaukefni kom í stað BASF FL-34 í sementsverksmiðjum í Venesúela til að lækka kostnað um 20%

Inngangur

Í nútíma olíu- og gasbrunnsbyggingu,aðal sementunargæðiákvarðar beinlínis langtíma-tímavel heilindi, áreiðanleiki svæðisbundinnar einangrunar og heildarframleiðsluöryggi. Meðal flókins fylkis efna í olíusvæðum,vökvatap aukefni (FLA)gegna mikilvægu hlutverki. Þeir stjórna hegðun slurry síunar, viðhalda gigtarstöðugleika og tryggja rétta sementvökvun við erfiðar aðstæður niðri í holu.

Sögulega séð hafa-afkastamikil alþjóðleg vörumerki eins ogBASF FL-34hafa þjónað sem alþjóðlegt viðmið fyrirlétt sement slurry kerfi. Hins vegar stendur nútíma olíu- og gasiðnaður frammi fyrir áður óþekktum kostnaðarþrýstingi, óvissu í birgðakeðjunni og vaxandi eftirspurn eftir staðbundnum, -hagkvæmum efnakerfum. Rekstraraðilar eru virkir að leita að mikilli-afköstumsementandi aukefnisem getur skilað jafngildum eða betri tæknilegum eiginleikum með lægri heildarkostnaði (TCO).

Þessi tæknilega tilviksrannsókn lýsir vel heppnuðum verkfræðiskiptum á virku olíusvæði í Venesúela. Í þessu verkefni,CG212S-P vökvatapsaukefniskipt út með góðum árangriBASF FL-34í a1,50 g/cm³ létt sement slurry kerfi. Vettvangsforritið sýndi gallalausa tæknilega frammistöðu við háan-hita (120 gráður / 248 gráður F BHST) og náði samanlagtefnakostnaðarlækkun um 20%án þess að skerða svæðaeinangrun eða vélrænni brunnheilleika.

1. Bakgrunnur á velli: Venesúela Léttsementingaráskorunin

Olíu- og gasgeirinn í Venesúela lendir oft í flóknum jarðfræðilegum súlum sem krefjast mjög sérhæfðarsementing olíulindarvökva. Í þessu sérstaka verkefni sýndu markmyndanir litla brotahalla, sem krefjast sérhæfðs lágs-þéttleika,létt sement slurry kerfi (1,50 g/cm³ / 12,5 ppg).

Hvers vegna er þörf á léttum slurry

Létt sementkerfi eru almennt notuð í borumhverfi sem einkennist af:

• Veikar eða mjög sprungnar myndanirnæm fyrir völdum brotum undir háum vökvastöðusúlum.

• Lág brotahalli lónþar sem hefðbundinn þéttleiki slurrys (1,83 g/cm³) myndi valda hörmulegu vökvatapi.

• Tapað blóðrás-viðkvæmt svæðisem innihalda náttúruleg vögg eða tæmd sandsteinsfylki.

• Lengdar-boranir (ERD) og láréttar holurþar sem stjórnun jafngildra blóðrásarþéttleika (ECD) er mjög mikilvæg.

Helstu rekstrarlegar og tæknilegar skorður

Það er í eðli sínu krefjandi að hanna 1,50 g/cm³ slurry með lágum-þéttleika vegna mikils vatns-til-sementshlutfalls og minnkaðs fastfasa-rúmmáls. Verkfræðiteymið setti upp ströng frammistöðuviðmið til að tryggja langtíma-tímavel heilindi:

• Núll laus vökvi:Alger stjórn á aðskilnaði frjálsra vökva við kyrrstöður og hallandi aðstæður til að koma í veg fyrir ör-hringlaga gasrásir.

• Bjartsýni sementsslurry Rheology:Stöðug plastseigja og flæðipunktar við há-dælingu og tilfærslu.

• Nákvæm stjórn á þykknunartíma:Viðhalda áreiðanlegum rekstrarglugga við stöðuhitastig í botnholu (BHST af ~120 gráður / 248 gráður F).

• Frábær hegðun gegn-seti:Koma í veg fyrir að agnir setjist og aðskilnað þéttleika meðfram lóðréttum og láréttum hlutum holunnar.

• Aðlögun gasflutnings:Tryggir hraða þróun kyrrstöðu hlaupstyrks á mikilvægum umbreytingarfasa.

Upphaflega,BASF FL-34var aðal valið vegna sannaðs hitastöðugleika. Hins vegar jók háa iðgjaldið sem tengist innfluttum efnum verulega upp rekstrarútgjöld verkefnisins (OPEX), sem olli tæknilegu mati á valkostum.sementing dæmisögulausnir.

2. Tækniverkfræðiáskoranir í léttsementssurry hönnun

Til að skilja verkfræðilega byltinguna íCG212S-P vökvatapsaukefni, það er nauðsynlegt að greina burðarvirki sem felast í hönnun með lágum-þéttleika slurry.

2.1 Vökvatap á móti sementvökvunarjafnvægi

Mjög-afkastamikiðvökvatap aukefniverður að takmarka flæði vatnsfasa síuvökva inn í gegndræpar myndanir við mismunaþrýsting. Ef vökvatapinu er illa stjórnað, þurrkar slurryn ótímabært, sem leiðir til blossastillingar, brúarmyndunar í hringrásinni og ódælanlegra þrýstiloka. Aftur á móti getur of-seinkun eða of mikil efnahleðsla tafið vökvahvörfSement í flokki G, sem leiðir til lélegrar snemma þrýstistyrksþróunar. Markmiðið fyrir þetta verkefni var strangt: API vökvatap haldið fyrir neðan50 mlvið hækkað hitastig.

2.2 Fjöðrunarstöðugleiki í kerfum með litla-þéttleika

Í 1,50 g/cm³ kerfi eykur minnkað rúmmál sementagna hættuna á uppsöfnun óbundins vatns og agna sest. Þetta botnfall myndar þéttleikahalla meðfram borholusúlunni. Efst á sementsúlunni verður veikt og vatnsmikið, en botninn verður of-þéttur, sem veldur miklum skaðasvæðisbundin einangrun.

2.3 Hita niðurbrot og næmi við 120 gráðu BHST

Hátt hitastig flýtir fyrir efnahvarfshraða og kallar fram varmaþynningu í mörgum hefðbundnum fjölliðum. Kl120 gráður BHST, staðlaðar vökvatap fjölliður geta orðið fyrir keðjubroti, sem leiðir til skyndilegrar lækkunar á síunarstýringu og rokgjarnrar breytingar á slurry rheology.

2.4 Gasflæðisáhætta á umbreytingarfasa

Umbreytingarfasinn er glugginn þar sem sementslausnin breytist úr raunverulegum vökvavökva í fast fylki. Á þessu tímabili missir slurry getu sína til að senda fullan vatnsstöðuþrýsting. Efhönnun sementslausnarleyfir ekki hraðri uppbyggingu- á kyrrstöðu hlaupstyrk, háþrýstingsgeymigas getur komist inn í sementið sem hefur sett sementið og búið til varanlegar flæðisleiðir (ör-annúlur) sem skaða-langtíma holuheilleika.

3. Lausnahönnun:CG212S-P Margskipt Vökvataps Viðbótarkerfi

Til að leysa þessa tæknilegu veikleika án hámarksverðmiða eldri efna, kynntu verkfræðingarCG212S-Bls. Þetta aukefni er tilbúið, há-sameinda-samfjölliða sem er sérstaklega hönnuð fyrir notkun með breiðum-þéttleika við krefjandi hitastig.

Ólíkt hefðbundnum-fjölliðum með einum tilgangi,CG212S-Blsvirkar með tvíþættri-aðgerð:

1. Síunarstýring með ör-gellagi:Það myndar ógegndræpa, mjög sveigjanlega fjölliða filmu á viðmóti leðjukökunnar, sem hindrar að vatnssameindir sleppi út.

2. Byggingarseigjun og -botnfall:Það kynnir jafnvægisvef milli sameindakrafta sem dregur létt efni og sementagnir í sundur jafnt og virkar eins og óvenjuleguraukefni gegn-seti.

3.1 Bjartsýni léttur slurry samsetningarfylki

Lokasamsetningin sem var hönnuð fyrir Venesúela vettvangsprófunina var fínstillt sem samhangandi kerfi frekar en að treysta á eina aukefnaaðlögun:

4. Árangursmat á rannsóknarstofu:CG212S-P gegn BASF FL-34

Fyrir virkjun á vettvangi var tæmandi prófunarprógramm á rannsóknarstofu framkvæmt við herma lónsaðstæður skvAPI RP 10B-2staðla. Frammistaða áCG212S-Blsvar kross-metið beint á mótiBASF FL-34.

4.1 Gigtarhegðun og dælanleiki

Bæði aukefnunum var blandað saman við eins vatnshlutföll og prófuð með mismunandi skurðhraða með snúningsseigjamæli.

Lykill meðhöndlun:Plastseigjan (PV) og flæðimark (YP) CG212S-P kerfisins endurspegluðu viðmiðunarframmistöðu BASF FL-34. Það voru engar óeðlilegar sveiflur í uppskeruálagi eða alvarlega hitaþynningu við 120 gráður, sem spáði fyrir um mjög fyrirsjáanlega jafngilda blóðrásarþéttleika (ECD) við tilfærslu.

4.2 Samanburðarmælingar um árangursgögn

Megindlegar niðurstöður rannsóknarstofu undir herma niður holuþrýstingi (35 MPa) og hitastig (120 gráður) eru teknar saman hér að neðan:

4.3 API vökvatapsstýringargreining

Eins og sést í gagnatöflunni, erCG212S-Blskerfi takmarkað vökvatap til30–32 ml, sem uppfyllir auðveldlega ströngu brunnverkfræðikröfuna $<50\text{ mL}$. 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 Þykkningartími & Öryggi við dæluglugga

Þykknarferlar sýndu að CG212S-P gefur vel-skilgreint, línulegt samræmissnið. Umskiptin úr vökvaástandi yfir í 50 Bc (Bearden Units of Consistency) var mjög stjórnanlegt, sem tryggði öruggan 4 tíma dælu- og staðsetningarglugga eins og BASF kerfið.

4.5 Þrýstistyrkur og umbreytingarfasa Dynamics

Með því að nota Ultrasonic Cement Analyzer (UCA) fylgdust verkfræðingar með styrkþróun á-stigi. TheCG212S-Blskerfið náði 24 klst þjöppunarstyrk af14,8 MPa, örlítið betri en BASF FL-34 (14,2 MPa).

Meira um vert, umbreytingartíminn frá 30 Bc til 100 Bc var þjappaður niður í18 mínútur(miðað við 24 mínútur fyrir FL-34). Styttri umbreytingargluggi minnkar þann tíma sem gas getur ráðist inn í slurry súluna og hámarkarsvæðisbundin einangrunöryggi á-gasberandi svæðum.

5. Macromolecular Mechanism: Hvers vegnaCG212S-P passar við viðmiðunarframmistöðu

Framúrskarandi staðgönguframmistaða CG212S-P er knúin áfram af einstökum sameindaarkitektúr og hagnýtum efnafræðilegum aðferðum:

5.1 Aukin fjölliða aðsog og ör-síun

CG212S-P inniheldur mjög vatnssækna virka hópa sem sýna sterka aðsogssækni í jákvætt hlaðin yfirborð rakandi sementagna. Þegar fjölliðakeðjurnar hafa verið aðsogaðar fanga þær laust vatn með vökva og sterískum hindrunum og mynda þétt, lágt-gegndræpis jaðarlag sem kemur í veg fyrir síun inn í gljúpar bergmyndanir.

5.2 Stýrð fjölliðanet kross-tenging

Við hækkað hitastig allt að 120 gráður, á meðan hefðbundnar línulegar fjölliður hafa tilhneigingu til að brjótast út og þynnast út, viðhalda hitauppstreymi-ónæmu einliðunum innan CG212S-P stöðugri, þrívíddar netkerfisbyggingu. Þetta viðheldur seigju grugglausnar við mikla klippingu og verndar gegn háu-niðurbroti hitastigs.

5.3 Samverkandi agnadreifing

Fjölliðan virkar sem aukadreifingarefni. Með því að draga úr agnaþéttingu stuðlar það að einsleitari dreifingu sementkorna og léttra útbreiddarefna. Þessi yfirburða skilvirkni agnapökkunar skýrir lítilsháttar aukningu á þjöppunarstyrk og brotthvarf frjálss vökva.

6. Verkflæði framkvæmdar á vettvangi

Til að þýða árangur á rannsóknarstofu í gallalausa framkvæmd á vettvangi var skipulögð verkfræðivinnuflæði beitt í starfsemi Venesúela:

• Skref 1: Fínstilling á slurry hönnun:Styrkur aukefna var fyrirfram-aðlagaður í samræmi við árstíðabundnar efnafræðilegar breytingar á vatni og sérstökum brunndýptarsniðum.

• Skref 2: Ströng staðfesting á rannsóknarstofu:Sérhver lota af sementi og efnaaukefnum fór í for-vinnuprófun með tilliti til vökvataps, gigtar og þykknunartíma.

• Skref 3: Magnflugmannssamsetning og blöndun:Verkfræðingar á-staðnum fylgdust með þurrblöndun í magni til að tryggja að CG212S-P næði algjörri einsleitni innan flokks G sementsfylkis.

• Skref 4: Vöktun á dælingu og tilfærslu:Rauntími-skráningarbúnaður rakti þéttleika niðri í holu, dæluhraða og afturþrýsting, sem sýndi framúrskarandi blandanleika slurrys og stöðugan rekstrarþrýsting.

• Skref 5: Birta-Starfsmat:Eftir-sementing wireline logs (CBL/VDL) staðfestu óvenjulega tengingu yfir marksvæðin án merki um rásir eða vökvatapsskemmdir.

7. Greining á efnahagsáhrifum: Að ná 20% kostnaðarlækkun

Fyrir utan tæknilega getu þess var aðalviðskiptadrifinn fyrir þessa efnaskipti hagræðingu kostnaðar.

Lykilþættir sem stuðla að kostnaðarlækkun:

• Bein efnauppspretta:Að skipta út hágæða-verðsettum efnum frá eldri vörumerkjum fyrir -hagkvæmum,-tilbúnum kostum með mikilli afrakstur.

• Kröfur um lægri skammta:Fjöl-virkni CG212S-P dró úr þörfinni fyrir óháða and-botnfallsstöðugleika, sem einfaldaði samsetninguna.

• Straumlínulagað aðfangakeðjuflutninga:Minni áreiðanleiki á alþjóðlegum efnasamsteypum-einni, innleiðir sveigjanleika aðfangakeðjunnar og lækkar fraktkostnað.

Efnahagsdómur:Skiptingin leiddi til a20% lækkun á heildarútgjöldum til sementunarefnaá hvern brunn. Mikilvægt er að þessi kostnaðarsparnaður náðist með engum málamiðlunum varðandi stöðugleika slurrys, þróun vélrænni styrkleika eða öryggismörkum niðri í holu.

8. Valleiðbeiningar fyrir brunnhönnunarverkfræðinga

Til að hámarka notkunCG212S-Pí framtíðarbrunnsframkvæmdum geta verkfræðingar notað eftirfarandi valviðmið:

✔ Mjög mælt með forritum:

• Lág-þéttleiki slurry:Kerfi allt frá1,50 g/cm³ til 1,87 g/cm³sem krefst mikillar vökvasöfnunar.

• Meðal-til-háhitakerfi:Myndanir með BHST starfandi á milli35 gráður og 132 gráður (95 gráður F til 270 gráður F).

• Strangur vökvaflutningsheilleiki:Brunnur með núllþol fyrir frjálsum vökva eða þeim sem krefjast stuttra umskiptaglugga til að koma í veg fyrir flæði gass.

• Kostnaðardrifin-eignaþróun:Verkefni sem krefjast árásargjarnrar OPEX lækkunar án þess að fórna verkfræðilegum gæðum.

❌ Framlengd löggilding krafist:

• Ultra-HPHT forrit:Aðstæður þar sem hitastig fer yfir150 gráður (302 gráður F)krefjast sérhæfðra-háan-hitajafnara.

• Mjög mettuð saltvatnskerfi:Myndanir sem krefjast mettaðrar saltsurry krefjast -efnasamhæfis og salt-þolsprófunar fyrir-vinnu.

Niðurstaða

Árangursrík dreifing áCG212S-P vökvatapsaukefnií beinan stað í staðinn fyrirBASF FL-34í Venesúela sementunarstarfsemi sýnir að árangur-sambærileg skipti er mjög hægt að ná í nútíma efnafræði olíuvalla.

Með því að veita samsvarandi vökvatapstýringu, bættan snemmþrýstingsstyrk, styttan umbreytingarglugga og a20% bein lækkun á efnakostnaði, CG212S-P táknar afar skilvirkan valkost fyrir nútímalega sementshönnun í borholum. Þessi tilviksrannsókn staðfestir að með réttri hagræðingu á rannsóknarstofu og framkvæmd á vettvangi geta rekstraraðilar náð hágæða tæknilegri frammistöðu á sama tíma og þeir auka verulega hagkvæmni verkefna.