1.0-1.6 ग्राम/सेमी³ अल्ट्रा में अवसादन चुनौती पर काबू पाना {{2} कम घनत्व सीमेंटिंग: सीजी 214 एंटी का तंत्र और अनुप्रयोग {{4} द्रव हानि योजक का निपटान - ज्ञान

आधुनिक तेल और गैस कुएं के निर्माण में, ख़त्म हुए जलाशयों, गहरे पानी की संरचनाओं, कम दबाव वाले क्षेत्रों और कोयला आधारित मीथेन स्वीप की खोज एक लगातार संरचनात्मक चुनौती पेश करती है: इन क्षेत्रों में भूवैज्ञानिक संरचनाओं में फ्रैक्चर ग्रेडिएंट बेहद कम हैं। मानक वर्ग जी सीमेंट स्लरी, जिसका घनत्व आमतौर पर 1.88 से 1.95 ग्राम/सेमी³ तक होता है, विस्थापन के दौरान उच्च हाइड्रोस्टेटिक दबाव डालता है। यह दबाव आसानी से नाजुक चट्टानों की यांत्रिक सीमा से अधिक हो जाता है, जिससे विनाशकारी गठन टूटना, गंभीर ड्रिलिंग द्रव हानि और खराब सीमेंटिंग गुणवत्ता उत्पन्न होती है।

इन जोखिमों को खत्म करने के लिए, सीमेंटिंग ऑपरेटर हल्के और अल्ट्रा{0}}कम घनत्व वाले सीमेंट स्लरीज़ पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं, जिन्हें आमतौर पर घनत्व सीमा के भीतर डिज़ाइन किया जाता है।1.0 ग्राम/सेमी³ से 1.6 ग्राम/सेमी³. हालाँकि, घोल के घनत्व को कम करने से गंभीर शारीरिक अस्थिरता आती है। जैसे-जैसे घनत्व कम होता जाता है, सीमेंट में पानी का अनुपात नाटकीय रूप से बढ़ जाता है, या बड़ी मात्रा में कम घनत्व वाले मिश्रण (जैसे सेनोस्फेयर, खोखले ग्लास माइक्रोस्फेयर और विस्तारित पर्लाइट) पेश किए जाते हैं। यह एक गंभीर चरण असमानता पैदा करता है, जिससे तेजी से कण अवसादन, व्यापक मुक्त द्रव निर्माण और आवरण के पीछे संरचनात्मक चैनलिंग होती है।

इस जटिल इंजीनियरिंग विरोधाभास को हल करने के लिए,केलियोइल इंजीनियरिंग सामग्री और प्रौद्योगिकी कंपनी लिमिटेडको इंजीनियर किया हैCG214 एंटी-सेटलिंग फ्लूइड लॉस एडिटिव. यह उच्च प्रदर्शन वाला कॉपोलीमर न केवल सख्त एपीआई मानकों तक द्रव निस्पंदन को नियंत्रित करता है, बल्कि एक लोचदार मैक्रोमोलेक्यूलर नेटवर्क भी बनाता है जो ठोस पदार्थों के जमाव को पूरी तरह से समाप्त कर देता है, वेलबोर केसिंग स्ट्रिंग के ऊपर से नीचे तक एक पूरी तरह से समरूप ठीक सीमेंट शीथ प्रदान करता है।

सीमेंट के घोल में ठोस पदार्थों के अवसादन के पीछे मुख्य भौतिक तंत्र का स्टोक्स कानून के संशोधित संस्करण के माध्यम से गणितीय विश्लेषण किया जा सकता है। टर्मिनल निपटान वेग के लिए क्लासिक अभिव्यक्ति (v) एक चिपचिपे तरल पदार्थ में एक कठोर गोलाकार कण को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

v = [ 2 · r² · (ρ_p - ρ_f) · g ] / [ 9 · μ ]

कहाँ:

rठोस कण की समतुल्य त्रिज्या है।
ρ_pठोस चरण का घनत्व है (उदाहरण के लिए, ~3.15 ग्राम/सेमी³ पर मानक सीमेंट कण या 0.4-0.8 ग्राम/सेमी³ पर खोखले सिरेमिक माइक्रोस्फेयर)।
ρ_fनिरंतर तरल निलंबन चरण (पानी और घुलित रसायन ~1.0 ग्राम/सेमी³) का घनत्व है।
gगुरुत्वीय त्वरण स्थिरांक है।
μद्रव की गतिशील/स्पष्ट श्यानता है।

अत्यंत कम घनत्व वाले सीमेंट घोल में, इन चरों के भौतिक मूल्य पारंपरिक प्रणालियों से काफी भिन्न होते हैं:

सबसे पहले, अत्यधिक चिपचिपाहट ड्रॉप:जब उच्च प्रदर्शन वाले एडिटिव्स के बिना घनत्व को 1.1-1.3 ग्राम/सेमी³ तक कम किया जाता है, तो अत्यधिक पानी से - ठोस अनुपात घोल की स्पष्ट चिपचिपाहट में गंभीर गिरावट का कारण बनता है (μ). स्टोक्स के नियम के अनुसार, श्यानता के रूप में (μ) शुद्ध पानी के निम्न मूल्य के करीब पहुंचता है, निपटान वेग (v) भारी सीमेंट कणों में तेजी से वृद्धि होती है, जिससे त्वरित पृथक्करण होता है।

दूसरा, द्विदिश पृथक्करण घटना:पारंपरिक घोल में पानी से भारी ठोस चरण होते हैं (ρ_p> ρ_f), नीचे की ओर बढ़ रहा है। हालाँकि, जब 1.2 ग्राम/सेमी³ से कम घनत्व प्राप्त करने के लिए अल्ट्रा-प्रकाश सूक्ष्ममंडलों को जोड़ा जाता है, तो उनका घनत्व द्रव चरण की तुलना में बहुत कम होता है (ρ_p< ρ_f). यह शब्द को उलट देता है(ρ_p - ρ_f), जिससे सूक्ष्ममंडल तेजी से ऊपर की ओर तैरने लगते हैं जबकि भारी सीमेंट मैट्रिक्स नीचे की ओर स्थिर हो जाता है। यह द्विदिश पृथक्करण वेलबोर सीमेंट शीथ की स्थानिक एकरूपता को बर्बाद कर देता है, जिससे शीर्ष पर उच्च {{1}छिद्रीय द्रव चैनल और तल पर भंगुर, हाइपर{2}घने चरण रह जाते हैं।

NCJQ Sedimentation Tube used for assessing particle settling and density variance in ultra-low density cement slurries

चित्र 1: एनसीजेक्यू सेडिमेंटेशन ट्यूब {{1}आवश्यक प्रयोगशाला उपकरण जिसका उपयोग उच्च {{4}तापमान के तहत शीर्ष से {{3} से नीचे सेडिमेंटेशन ग्रेडिएंट की गणना करने के लिए किया जाता है।

CG214 एंटी-सेटलिंग फ्लूइड लॉस एडिटिवइसे मुक्त {{0}रेडिकल कोपोलिमराइजेशन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है, जिससे अनुरूप संरचनात्मक घटकों के साथ एक जटिल पानी घुलनशील पॉलिमर बनता है। मानक रैखिक सेलूलोज़ ईथर या सरल सिंथेटिक द्रव हानि वाले पॉलिमर के विपरीत, जो केवल सूजन से द्रव को गाढ़ा करते हैं, CG214 की मैक्रोमोलेक्यूलर वास्तुकला में तीन अत्यधिक विशिष्ट कार्यात्मक समूह होते हैं:

ए. एंकर समूह (सल्फोनेटेड मोनोमर्स - एएमपीएस):
ये समूह उच्च तापमान और लवणता के प्रति मजबूत प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। अत्यधिक ध्रुवीय सल्फोनेट हेड्स इलेक्ट्रोस्टैटिक और समन्वय बंधन के माध्यम से हाइड्रेटिंग सीमेंट खनिजों और हल्के माइक्रोस्फीयर की सतहों पर मजबूती से सोख लेते हैं। यह पॉलिमर श्रृंखलाओं को ठोस चरणों में स्थायी रूप से जोड़ता है, यह सुनिश्चित करता है कि वे उच्च तापीय कतरनी के तहत अलग न हों।

बी. एसोसिएटिव नेटवर्क चेन (एक्रिलामाइड मोनोमर्स - एएम):
गैर-{0}आयनिक, लंबी-चौड़ी श्रृंखला वाले एक्रिलामाइड खंड अंतरालीय जल चरण में गहराई तक फैले हुए हैं। एक बार हाइड्रेटेड होने पर, ये शाखाएँ आसन्न बहुलक अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, जिससे एक का निर्माण होता हैत्रि-आयामी लोचदार सूक्ष्म-नेटवर्क (विस्कोइलास्टिक जेल संरचना). यह नेटवर्क एक अदृश्य वेब की तरह काम करता है, जो मुक्त पानी के अणुओं को फँसाता है और हल्के माइक्रोस्फीयर और भारी सीमेंट अनाज दोनों को निलंबित कर देता है। नेटवर्क कतरनी (पंपिंग) के तहत काम करता है लेकिन स्थिर (इलाज) होने पर तुरंत सुधार करता है, सभी चरणों को जगह पर लॉक कर देता है।

सी. हाइड्रोफिलिक पानी-रिटेनिंग रिंग्स (पाइरोलिडोन डेरिवेटिव):
ये चक्रीय कार्यात्मक समूह आसपास के पानी के अणुओं के साथ गहन हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से घने जलयोजन गोले बनाते हैं। जैसे ही पानी अलग-अलग दबावों के तहत पारगम्य संरचनाओं में भागने का प्रयास करता है, ये उच्च {{1}एफ़िनिटी हाइड्रेशन परतें तरल पदार्थ को बनाए रखती हैं, जिससे घोल को चट्टान की दीवार के खिलाफ एक गतिशील, कम {2}पारगम्यता, अल्ट्रा - पतला फिल्टर केक बनाने में मदद मिलती है। यह समग्र एपीआई निस्पंदन हानि को अत्यंत निम्न स्तर तक सीमित करता है।

जब इसे अल्ट्रा-कम घनत्व वाले सीमेंट स्लरी सिस्टम में तैयार किया जाता है, तो CG214 कई प्रमुख परिचालन लाभ प्रदान करता है:

शून्य मुक्त द्रव (100% एकरूपता):झुके हुए, क्षैतिज, या ऊर्ध्वाधर इलाज प्रोफाइल के तहत, CG214 के साथ स्लरीज़ लगातार 0.0% मुक्त जल पृथक्करण दिखाते हैं, जिससे विचलित वेलबोर के उच्च पक्ष के साथ पानी की जेब को रोका जा सकता है।
शानदार स्यूडोप्लास्टिकिटी और कतरनी-पतलापन:उच्च गति मिश्रण और पंपिंग स्थितियों के तहत, CG214 के अस्थायी स्थानिक नेटवर्क आसानी से संरेखित होते हैं और पतला हो जाते हैं, जिससे समग्र घोल की चिपचिपाहट कम हो जाती है। यह घर्षण दबाव को कम करता है और उच्च समतुल्य परिसंचारी घनत्व (ईसीडी) के कारण होने वाले फ्रैक्चर से नाजुक संरचनाओं की रक्षा करता है।
उत्कृष्ट घोल तरलता:घोल उत्कृष्ट पंपेबिलिटी और गतिशील प्रवाह के दौरान जमाव या उच्च उपज मूल्यों के बिना एक फ्लैट रियोलॉजी प्रोफ़ाइल बनाए रखता है।
व्यापक तापीय प्रतिरोध:यह 120 डिग्री तक के सतही परिवेश के तापमान पर विश्वसनीय रूप से काम करता है, जहां जैविक बायोपॉलिमर (जैसे वेलन गम या ज़ैंथन गम) ख़राब हो जाते हैं, वहां रासायनिक रूप से स्थिर रहता है।

इस वीडियो प्रदर्शन में, जानें कि अवसादन स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए एनसीजेक्यू अवसादन ट्यूब का उपयोग कैसे करें। हम वास्तविक परीक्षण प्रक्रियाओं के तहत CG214 एंटी-सेटलिंग एजेंट द्वारा गठित सुरक्षात्मक नेटवर्क की कल्पना करते हुए, ठीक किए गए सिलेंडर के ऊपर से नीचे तक घोल घनत्व भिन्नता (Δρ) का विश्लेषण करते हैं।

सिम्युलेटेड डाउनहोल स्थितियों के तहत CG214 के प्रदर्शन को प्रदर्शित करने के लिए, एक पेशेवर सीमेंटिंग प्रयोगशाला के अंदर एक व्यापक प्रयोगात्मक अध्ययन किया गया था। एपीआई अनुशंसित अभ्यास 10बी-2 के अनुपालन में उच्च कतरनी मिश्रण कार्यक्रम का उपयोग करके घोल तैयार किया गया था।

NHJQ Constant Speed Mixer used to prepare homogenous oilfield cement slurries

चित्र 2: एनएचजेक्यू कॉन्सटेंट स्पीड मिक्सर {{1}समरूप कम घनत्व वाले घोल तैयार करने के लिए फ़ील्ड कतरनी पैटर्न की नकल करने के लिए महत्वपूर्ण है।

घोल निर्माण घटक:

क्लास जी पोर्टलैंड सीमेंट (100%)
खोखले सिलिकेट माइक्रोस्फीयर (लक्ष्य 1.25 ग्राम/सेमी³ घनत्व तक पहुंचने के लिए 35% बीडब्ल्यूओसी)
फैलाव (0.5% बीडब्ल्यूओसी)
CG214 एंटी-सेटलिंग फ्लूइड लॉस एडिटिव (फॉर्मूला 2 के लिए 1.5% BWOC)
कुल मिश्रण जल (लक्ष्य घनत्व के लिए समायोजित)

घोल प्रणाली पैरामीटर	नियंत्रण सूत्र (संख्या CG214)	संशोधित फॉर्मूला (1.5% सीजी214 के साथ)
लक्ष्य घोल घनत्व (ग्राम/सेमी³)	1.25	1.25
75 डिग्री पर एपीआई द्रव हानि, 6.9 एमपीए (एमएल/30 मिनट)	342 एमएल (क्रिटिकल ब्लोआउट)	42 एमएल (उत्कृष्ट नियंत्रण)
निःशुल्क द्रव मात्रा (2 घंटे, एपीआई मानक)	5.2%	0.0% (कोई पृथक्करण नहीं)
ठीक किया गया कोर कॉलम शीर्ष घनत्व (जी/सेमी³)	1.08 (अत्यधिक छिद्रपूर्ण संरचना)	1.24
ठीक किए गए कोर कॉलम का निचला घनत्व (जी/सेमी³)	1.36 (भारी निपटान)	1.25
शुद्ध घनत्व भिन्नता (Δρ)	0.28 ग्राम/सेमी³ (अत्यंत अस्थिर)	< 0.01 g/cm³ (Flawless)
24-घंटे की संपीड़न शक्ति (एमपीए)	2.8 एमपीए	6.8 एमपीए

परिणामों की चर्चा:नियंत्रण सीमेंट घोल ने स्थैतिक इलाज के दौरान व्यापक अवसादन मुद्दों का प्रदर्शन किया। उच्च घनत्व पृथक्करण के कारण, ठीक किए गए सांचे के शीर्ष पर 1.08 ग्राम/सेमी³ की अति पतली घनत्व प्रोफ़ाइल दिखाई दी, जबकि निचला भाग 1.36 ग्राम/सेमी³ तक पहुंच गया। यह बड़ा विचरण (Δρ= 0.28 g/cm³) केसिंग सपोर्ट विफलता डाउनहोल का कारण बन सकता है। इसके विपरीत, 1.5% सीजी214 वाले घोल ने उत्कृष्ट एकरूपता बनाए रखी, पूरे नमूना स्तंभ में घनत्व भिन्नता 0.01 ग्राम/सेमी³ के नीचे रखी।

NJSJ HTHP Fluid Loss Cell for assessing fluid filtration control under downhole temperature and pressure

चित्र 3: एनजेएसजे एचटीएचपी द्रव हानि सेल {{1}एक विश्वसनीय उपकरण जिसे स्थिर घोल के उच्च {{2}तापमान उच्च {{3}दबाव (एचटीएचपी) निस्पंदन दर को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह मार्गदर्शिका दर्शाती है कि एनजेएसजे उच्च तापमान उच्च - दबाव द्रव हानि परीक्षक को कैसे कॉन्फ़िगर किया जाए। CG214 कॉपोलीमर के गतिशील जल प्रतिधारण को उजागर करते हुए, अंतर दबाव के 6.9 एमपीए के तहत वास्तविक समय निस्पंदन माप का पालन करें।

CG214 को वास्तविक क्षेत्र में {{1}स्केल अल्ट्रा{{2}निम्न घनत्व सीमेंटिंग संचालन में सफलतापूर्वक लागू करने के लिए, सीमेंटिंग इंजीनियरों को निम्नलिखित क्षेत्र दिशानिर्देशों का पालन करना चाहिए:

CG214 तेल क्षेत्र मिश्रण तकनीकों के साथ उच्च अनुकूलता दिखाता है, जो सूखे मिश्रण और गीले मिश्रण प्रोटोकॉल दोनों के लिए अनुमति देता है:

सूखा मिश्रण (अत्यधिक अनुशंसित):परिवहन से पहले सीजी214 को सीमेंटिंग पाउडर, हल्के एक्सटेंडर और माइक्रोस्फीयर के साथ अच्छी तरह सुखा लें। खोखले कांच या सिरेमिक माइक्रोस्फीयर की संरचनात्मक अखंडता को संरक्षित करने के लिए कम {{3}कतरनी सूखी{{4}ब्लेंडिंग विधियों का उपयोग करें।
गीला मिश्रण (बैच टैंक मिश्रण):तेजी से, गांठ मुक्त विघटन सुनिश्चित करने के लिए आंदोलन दर को उच्च रखते हुए, सीजी214 को धीरे-धीरे पानी की टंकी में डालें। ठोस सूखे सीमेंट घटकों को जोड़ने से पहले तरल को पूरी तरह से हाइड्रेट होने दें।

NYLQ 45 Degree Angle Free Fluid Testing Device used to verify water-retaining properties in highly deviated wells

चित्र 4: NYLQ 45 डिग्री कोण मुक्त द्रव परीक्षण उपकरण {{2}सिम्युलेटेड अत्यधिक विचलन वाले तेल कुओं की स्थिति के तहत शून्य जल पृथक्करण सुनिश्चित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

NHJQ मिक्सर को क्रियाशील देखें। एक समरूप परीक्षण घोल सुनिश्चित करने के लिए एपीआई - निर्दिष्ट कतरनी गति पर पानी, द्रव हानि योजक (सीजी214), और सीमेंट ठोस चरणों को पेश करने की सटीक प्रक्रिया सीखें।

आंचलिक अलगाव को अधिकतम करने के लिए, कम -घनत्व वाले घोल के कीचड़ संदूषण से बचें। हम सीमेंट घोल को केलिओइल जैसे संगत प्री-फ्लश और स्पेसर के साथ संयोजित करने की सलाह देते हैं।सीएस श्रृंखला अलगाव स्पेसरऔरसीडब्ल्यू श्रृंखला रासायनिक धुलाई. यह आवरण और निर्माण की दीवारों से ड्रिलिंग मिट्टी के केक को हटाने में मदद करता है, एक मजबूत, चैनल मुक्त सीमेंट {{2} से {{3}रॉक बॉन्ड स्थापित करता है।

बैच मिश्रण से पहले, हमेशा उन्नत डायग्नोस्टिक उपकरण जैसे कि निर्मित उच्च परिशुद्धता कंसिस्टोमीटर का उपयोग करके क्षेत्र की जल आपूर्ति और सूखी सामग्री का परीक्षण करें।टियांजिन निथोन्स टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड{{0}मोटापन समय वक्र, रियोलॉजी पैरामीटर और शून्य मुक्त {{1}पानी लक्ष्य को सत्यापित करने के लिए।

1.0-1.6 ग्राम/सेमी³ अल्ट्रा{{2}कम घनत्व सीमेंटिंग परिचालन में अवसादन चुनौती पर विजय प्राप्त करना दीर्घकालिक क्षेत्रीय अलगाव और वेलबोर संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। केलिओइल काCG214 एंटी-सेटलिंग फ्लूइड लॉस एडिटिवइन चुनौतीपूर्ण मुद्दों को सफलतापूर्वक हल करता है। एक मजबूत स्थानिक मैक्रोमोलेक्युलर नेटवर्क के साथ उच्च दक्षता वाले गतिशील द्रव हानि नियंत्रण को जोड़कर, CG214 चरण पृथक्करण को रोकता है, एक समान घोल घनत्व और उच्च {{3}संपीड़न {{4}शक्ति सीमेंट शीथ सुनिश्चित करता है। कमज़ोर, कम दबाव और ख़त्म हो चुके जलाशयों की ड्रिलिंग करने वाले ऑपरेटरों के लिए, CG214 को अपनाने से उत्कृष्ट घोल प्रदर्शन, शून्य मुक्त तरल जोखिम और चुनौतीपूर्ण डाउनहोल वातावरण के तहत विश्वसनीय, लंबे समय तक चलने वाला अलगाव मिलता है।