Krevende brønnforhold for sementering

Tidligere ble ofte den samme sementblandingen brukt til å sementere alle casingene i en brønn, fordi brønnene var vertikale og ikke særlig dype.

Funn av reservoar som er under ekstreme trykk og med høye temperaturer, gjør at forholdene i toppseksjonene er helt annerledes enn i reservoardypet. Brønnbanene er også mer avanserte nå enn tidligere med store avvik og lange horisontale seksjoner gjennom reservoarene.

I noen reservoar er det en svært liten margin mellom det trykket som formasjonen tåler, og det trykket en vanlig sementjobb vil påføre formasjonen. Da må semenstsammensetningen tilpasses forholdet. Det setter særlig store krav til sementens egenvekt.

For å kunne lage sementblandinger tilpasset utfordringene i stadig mer avanserte brønner har utvalget av tilsetningsstoffer økt veldig de siste årene. Sementen må ha kjemiske og mekaniske egenskaper tilpasset de spesifikke utfordringene som gjelder for hver seksjon som skal sementeres. Disse egenskapene oppnås ved å blande tørr sement, vann, kjemikalier og andre tilsetningsstoffer.

Krevende brønnforhold kjennetegnes av for eksempel brønner som er lange, dype, varme eller med ekstremt høyt eller svært lavt formasjonstrykk. Det gjør at det oppstår et behov for sementblandinger som blir mer og mer avanserte. Hensikten er å oppnå en sikker sone-isolasjon som skal vare i mange år, selv i krevende brønner og i sensitive områder.

Høye temperaturer

Enkelte brønner har svært høye temperaturer, noe som kan påvirke sementens kvalitet negativt. Ved å tilsette ca. 35 % silisiumdioksid (SiO2), også kalt silika, til den tørre sementen beholder sementen sine egenskaper i temperaturer over 110°.

Høyt trykk

Dersom trykket er veldig høyt i sonen som skal sementeres, må sementen ha høy densitet. Det hindrer væske fra formasjonen i å trenge inn i sementen før den størkner og herder.

I tillegg bør densiteten på sementen være en del høyere enn borevæskens densitet for optimal borevæskefortrengning (mud displacement). Slik sikres minimal sementforurensing av borevæsken. Høyvektsement har en densitet fra 1,92 sg til over 2,6 sg.

Samtidig må ikke det hydrostatiske trykket i ringrommet være høyere enn fraktureringstrykket i formasjonen.

Det finnes også sementblandinger som er utformet slik at sementen blir ekstra hard. Disse brukes når sementkolonnen skal motstå store krefter av overliggende lag i dypet.

Dypt vann

Enkelte steder i verden er det svært dypt vann. Marginen mellom pore- og fraktureringstrykket kan være så liten som 0,2 sg i enkelte brønner, spesielt i dypvannsbrønner. Da brukes lettvektssystemer og/eller alternative plasseringsmetoder. Det kan være problematisk å få pumpet sement når det er liten trykkmargin. Hastighet og strømningsrate påvirker hvor effektivt borevæsken kan fortrenges. Rotasjon og tripping kan nærmest være umulig i brønner med liten margin i poretrykksdiagrammet. Da må blant annet sementdensitet og reologi studeres nøye for å oppnå en optimal sementblanding.

Korrosivt miljø

Enkelte soner kan ha et korrosivt miljø på grunn av hydrogensulfid (H2S) eller karbondioksidgasser (CO2).

Saltholdige soner

Andre soner kan være svært saltholdige. Dette kan påvirke sementeringen dersom det ikke er tatt hensyn til dette i sementoppskriften. Salt vil forurense sementen og gjør at egenskapene endres. Salt fra formasjonen kan gå over til flytende fase og begynne å flyte rundt casing.

Det kan hindre dannelse av en tett sement rundt casing, og da er ikke sementen en godkjent barriere i brønnen.