عمليات الأسمنت الأولية

الغرض من عملية الأسمنت :

1- عزل طبقات البئر ومنع سريان الموائع الهيدروكربونية والماء من طبقة لأخرى أو لسطح الأرض

2- دعم أنابيب التغليف

3- عزل أنابيب التغليف وحمايتها من التآكل

كيمياء الأسمنت :

المادة الأساسية المستخدمه لعملية الاسمنت هى الأسمنت البورتلاندى والذى يتم تصنيعه عن طريق صهر كربونات الكالسيوم CaCO3 ( الحجر الجيرى ) مع سليكات الألمونيوم ( الطفله) مع بعض الإضافات الثانوية الاخرى فى درجة حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية و إضافة الجبس الخام (Ca.SO4. 2H2O) لتكوين مادة ثلاثى سيليكات الكالسيوم Tricalcium Silicate Ca3SiO5 وهى المادة الأساسية للأسمنت بالإضافه إلى ثلاثى ألومينات الكالسيوم وثنائى سيليكات الكالسيوم .

على عكس ما يعتقده البعض عن الأسمنت أنه يتماسك عند جفافه ( فقدان الماء من خليط الأسمنت) فإن عملية تصلب الأسمنت تنشأ نتيجة تفاعل هيدرة بين مادة ثلاثى سيليكات الكالسيوم والماء طبقاً للمعادلة التاليه

2[3CaO.SiO2] + 7H20 <---- 3CaO.2SiO2.4H2O + 3Ca(OH)2.

يتم تصنيع الأسمنت البورتلاندى فى جميع أنحاء العالم ولكن أقل من 5% فقط من الأسمنت المنتج حول العالم يكون مناسب للإستخدام فى عمليات الآبار .

يتم أحياناً إستخدام أنواع أخرى لإجراء أعمال الأسمنت مثل أسمنت الأبوكسى واسمنت البوزلاند ولكن تطبيقاتها محدوده للغايه

إضافات الأسمنت :

تستخدم الإضافات الكيميائية للتحكم فى خصائص خليط الأسمنت من حيث الكثافه واللزوجه ولتقليل الفاقد فى طبقات الأرض fluid loss, أو زمن الشك ( وهو الزمن اللازم لتحول خليط الأسمنت للحاله الصلبه) ويمكن تقسيم الإضافات إلى الأنواع التاليه

Accelerators

وهى المواد المستخدمه لتقليل زمن الشك للأسمنت وتستخدم عادة فى أعمال الأسمنت لأنابيب التغليف السطحيه surface casing حيث لا تتطلب العملية زمن طويل ولتقليل زمن الإنتظار على الأسمنت (waiting on cement time (WOC). ) وعادة ما يستخدم الملح (NaCl) كمادة معجلة بالإضافه إلى كلوريد الكالسيوم (CaCl2)

Retarders

على عكس الإضافه الأولى تعمل هذه الإضافات على إطالة زمن الشك فى حالة الآبار العميقة والتى تتطلب مدة ضخ طويله وذات درجات الحرارة المرتفعه والتى تعجل تفاعل تصلب الأسمنت ومن أشهر هذه الإضافات السكر العادى وحمض الهيدوكسى كربو كزيليك

Extenders

وتستخدم لتقليل كثافة الخليط للسماح بعمل الأسمنت للطبقات الهشه والضعيفة

Weighting Agents

وتستخدم لإضافة وزن إضافى لخليط الأسمنت مثل البرايت

إختبارات الأسمنت :

يتم إختبار خليط الأسمنت قبل ضخه فى البئر للتأكد من خواصه الفيزيائية وتشمل هذه الإختبارات إختبار زمن الشك وفصل الماء عن الخليط والفلتره وتحمل الضغط وخاصية الإحلال

Washes and Spacers

لضمان نجاح أى عملية من عمليات الأسمنت الأولية يجب أن يتم التأكد من إحلال الأسمنت محل مائع الحفر على طول الفراغ الحلقى بين ال (Casing) وحفرة البئر (Hole) .

لا يستطيع الأسمنت فى أغلب الأحيان أن يزيح مائع الحفر أمامه وغالباً ما يتسبب الإتصال بينهم إلى تكوين قنوات من الأسمنت داخل مائع الحفر مما يفشل عملية الأسمنت بشكل كبير.

لذلك يتم الإستعانه بمواد وسيطه بين الأسمنت ومائع الحفر لعمل تنظيف أولى لحفرة البئر من مائع الحفر وغالباً ما يستخدم الماء لهذه المهمه وهو ما يسمى بال (Washes)

ثم يتم إستخدام مواد أخرى لعمل عزل بين طبقة الأسمنت ومائع الحفر وهى ما تسمى بال (Spacers) وهى مواد معقدة يتم تصميمها للتوافق مع نوع مائع الحفر والأسمنت المستخدم

معدات الأسمنت :

ويمكن تقسيمها إلى معدات سطحية مثل طلمبات ضخ الأسمنت وخلاطات الأسمنت وسيلوس حفظ الأسمنت وأخرى فى أسفل البئر وهى التى سيتم شرحها بتفصيل أكبر وهى كالتالى