سيمانكاري چاه هاي نفت و گاز

سيمانكاري چاه هاي نفت و گاز

1) Portland cement ( سیمان پورتلند):

این سیمان برای اولین بار در قرن نوزدهم در انگلستان ساخته شد. در آن زمان در جزایر پورتلند در انگلستان سنگی ساختمانی به نام سنگ پورتلند، از معدن استخراج می شد. نام سیمان پورتلند به علت تشابه آن با این سنگ، پورتلند گذاشته شد. اگرچه افراد زیادی ادعای ساخت این سیمان را برای بار اول کرده اند،اما باور عمومی بر این است که شخصی به نام Wiliam Aspdin در سال 1842 و در انگلستان این سیمان را ساخت.

2) hydration ( هیدراسیون ):

در اصطلاح عمومی، به جذب آب توسط مواد نمگیر، مثل رس پایلی مر، هیدراسیون گفته می شود. در مورد سیمان، هیدراسیون نتیجه یک سری واکنش های شیمایی بین سیمان و آب می باشد. در ابتدا ذرات سیمان در درون سیستم آب و سیمان به صورت پراکنده هستند ( شکل 1 ) در طی این مرحله از هیدراسیون، که در 15 دقیقه اول مخلوط شدن سیمان با آب اتفاق می افتد، یک واکنش شیمایی گرماده و سریع انجام می گیرد که میزان قابل توجهی گرما تولید می کند. پس از این مرحله، هیدراسیون ذرات به حالتی غیر فعال درمی آید که حدود 2 تا 4 ساعت به طول می انجامد. پس از آن ذرات سیمان دوباره تحت واکنش های هیدارسیون رفته، و محصولاتی تولید می کنند که فضای خالی بین شان را پر می کند. ( شکل 2 ) تشکیل این محصولات، نهایتا ماده ای ستفگر در تمام فضای خالی بین ذرات ایجاد می نماید. ( شکل 3 ) و باید توجه داشت که سرعت هیدارسیون 4 فاز اصلی سیمان، یکسان نبوده و با سرعت های مختلفی انجام می گیرد. برای فهم بهتر به شکل شماره 5 رجوع کنید.

3) Permeability ( نفوذپذیری):

یک سنگ مخزن خوب باید خصوصیاتی ویژه ای داشته باشد. از جمله خصوصیاتی که تا حدودی به هم مرتبط هستند، می توان به تخلخل (Porosity) و نفوذپذیری اشاره نمود.

تخلخل معیاری است از میزان فضای خالی در سنگ. در واقع هیدروکربن ها تنها در این فضاها می توانند وجود داشته باشند. پس تخلخل بالاتر، پتانسیل بزرگتر بودن ذخیره هیدروکربنی را بالاتر می برد. اگرچه یک سنگ در نگاه اول و با چشم غیر مسلح، ممکن است توپر به نظر برسد، اما بررسی میکروسکوپی آن نشان دهنده فضاهای خالی بسیار ریز در درون آن است . این فضاهای خالی Pores ( خلل و فرج) نامیده شده و سنگی که دارای آن ها باشد Porous( متخلخل ) می باشد.

خصوصیت مهم دیگر، نفوذپذیری است. به این معنی که خلل و فرج یک سنگ باید به هم مرتبط باشند تا هیدروکربن ها بتوانند از یک فضای خالی، به فضای دیگری جریان یابند. در غیر این صورت هیدروکربن ها به نوعی در درون سنگ حبس می شوند. نفوذ پذیری در واقع توانایی یک سنگ برای انتقال سیالات می باشد. واحد این کمیت دارسی یا میلی دارسی است. سنگ های نفوذناپذیر نظیر شیل، دارای دانه هایی ریز و با اندازه های مختلف هستند. برای فهم بهتر به شکل شماره 6 رجوع کنید.

نفوذپذیری مطلق ( Absolute Permeability) برای نفوذ پذیری سنگ در زمانی که تنها حاوی یک نوع سیال است گفته می شود. اما اگر چند سیال غر قابل امتزاج ( نظیر آب، نفت و گاز) در درون سنگ حضور داشته باشند، میزان توانایی سنگ برای عبور دادن هر یک از آن ها متفاوت خواهد بود. به نفوذپذیری سنگ در این حالت، (effective permeability) نفوذپذیری موثر گفته می شود. نفوذپذیری موثر هر سیال درون سنگ متفاوت از دیگری است. نوع سوم نفوذپذیری، نفوذپذیری نسبی(Relative Permeability) نام دارد که برابر است با نسبت نفوذ پذیری موثر به نفوذ پذیری مطلق.

4) API :

مخفف کلمه American Petroleum Institute می باشد. موسسه ای است که در سال 1919 با دفاتری در واشنگتون آمریکا بنیان گذاری شد. این موسسه توسط صنعت نفت و گاز حمایت شده و در کل جهان شناخته شده است. از جمله کارهای فراوان این موسسه می توان به ایجاد روش های آزمایش استاندارد در زمینه تجهیزات حفاری، سیالات حفاری و سیمان اشاره کرد. این استانداردها API Recommended practice یا " RP" نامیده می شوند. API استانداردهایی را نیز برای مواد دارای کاربرد در حفاری تعیین نموده که API Specification یا "Spec" نامیده می شوند.

5) ASTM :

مخفف کلمه American society for testing and materials می باشد. این موسسه یک پایگاه استانداردسازی برای گستره ی وسیعی از مواد، محصولات، سیستم ها و سرویس ها می باشد. استانداردهای این موسسه به 6 کلاس کلی طبقه بندی می شوند:

1) Standard specification

2) Standard Test method

3) Standard Practice

4) Standard Guide

5) Standard classification

6) Terminology standard

کتاب سالانه استانداردهای ASTM حاوی 15 بخش اصلی و یک بخش فهرست می باشد:

1) تولیدات آهن و فولاد

2) تولیدات فلزی غیر آهنی

3) روش های آزمایش فلزات و روش های کار تحلیلی

4) ساختمان

5) محصولات نفتی، روانکارها و سوخت های فسیلی

6) رنگ ها، پوشنده های مرتبط و آروماتیک ها

7) منسوجات

8) پلاستیک ها

9) لاستیک ها

10) عایق بندی الکتریکی و الکترونیک

11) تکنولوژی آب و محیط زیست

12) انرژی هسته ای، خورشیدی و زمین گرمایی

13) تجهیزات و خدمات پزشکی

14) روش ها و تجهیزات عمومی

15) محصولات عمومی، موارد خاص شیمیایی و محصولات نهایی

16) فهرست همه بخش ها و جلدها

6) Cement Accelerators ( شتابگرهای سیمان )

افزاینده های شیمایی ای هستند که با دوغاب سیمان مخلوط شده و زمان موردنیاز برای بستن سیمان و ایجاد استحکام تراکمی در آن را کاهش می دهند. به عبارت ساده تر باعث می شود که سیمان سریع تر محکم شود. این افزاینده ها معمولا در حفاری مناطق نزدیک سطح زمین که دمای آن ها پایین بوده و در نتیجه سیمان دیر بسته می شود به کار می روند.

7) Cement Retarders ( کندگرهای سیمان)

افزاینده های شیمیایی هستند که زمان غلیظ شدن سیمان را کاهش می دهند تا بتوان سیمان را قبل از بسته شدن و غیر قابل پمپ شدن، در مکان مورد نظر در چاه قرار داد. از آنجا که با افزایش عمق چاه، مدت زمان زیادتری نیاز است تا عملیات سیمانکاری را به انجام رسد و همچنین از آنجا که با افزایش عمق دما و به دنبال آن سرعت غلیظ شدن سیمان افزایش می یابد، کاربرد این افزاینده ها با افزایش عمق، زیادتر می گردد.