انواع مقالات در مورد سیمان

سیمان حفاری

نویسنده :
تاریخ:1392/05/8-15:45

سیمان حفاری

مقدمه

از میان خدماتی كه در طول حفاری یك چاه نفت یا گاز صورت می گیرد. لوله گذاری (casing) و سیمانكاری (cementing) را یقیناً می توان مهمترین خدمات دانست. عمر چاه، میزان تولید و مدت بهره دهی آن به مقدار وسیعی بستگی به درجه موفقیت این خدمات دارد. درعملیات لوله گذاری، چاه لخت به وسیله یك رشته لوله فولادی مخصوص پوشیده می شود و متعاقب آن در عملیات سیمانكاری، فضای حلقوی بین لوله و دیواره چاه، از یك دوغاب سیمان با تركیبات معین، پر می شود. دوغاب سیمانی كه به این ترتیب دالان پشت لوله‌ها را پر می كند با گذشت زمان (معمولاً پس از چند ساعت یا چند روز) می بندد و سخت می شود و سنگ سیمان حاصل چون غلافی محكم، لوله های پوششی (casing) را در بر می گیرد و آنها را با سازند پیوند می دهد. این غلاف سیمانی وظایف متعددی را انجام می دهد كه شاید بتوان همه آنها را در دو كلمه «محافظت» و «ممانعت» خلاصه كرد: سیمان به دیواره چاه ثبات می دهد و لوله های پوششی را در مقابل فشارهای خارجی ناشی از طبقات زمین كه ممكن است حتی باعث درهم شكسته شدن و خورد گشتن لوله گردند و نیز در مقابل الكترولیز و خوردگی كه ناشی از آبهای خورنده زیرزمینی و هیدروكربنهای ترش یا تماس مستقیم لوله ها با چینه ها می باشد "محافظت" می كند و از مهاجرت سیال های یك سازند به سازند دیگر و آلوده شدن ناخواسته هیدروكربنهای ارزشمند (نفت و گاز) "ممانعت" به عمل می آورد.

1 ) شیمی سیمان:

سیمان پرتلند مهمترین ماده مورد استفاده در سیمانكاری چاههای نفت و گاز می باشد. سیمان پرتلند چاههای نفت به لحاظ شرایط دما و فشار بالا، با نوع ساختمانی متفاوت است. سیمان پرتلند دارای مقاومت فشاری بالا بوده كه ناشی از هیدراسیون تركیبات سیمان بوده و از مشخصات مهم آن سفت شدن تدریجی، یكنواخت و قابل پیش بینی، نفوذپذیری پائین و عدم حلالیت در آب می باشد. چنین خواصی برای ایزولاسیون و پایداری دیواره چاه ضروری می باشد. سیمان پرتلند از چهار تركیب اصلی تری كلسیم سیلیكات (C3S)، دی كلسیم سیلیكات (C2S)، تری كلسیم آلومینات (C3a) و تتراكلسیم آلومینو فریمت (C4af) تشكیل شده است. این تركیبات در نتیجه واكنش بین آهك، سیسلیكا و اكسید آهن و در دمای حدود oC1500 تشكیل می شوند .

برای تولید سیمان پرتلند دو نوع مواد اولیه مورد نیاز است،1) مواد مرسوم به calcareous كه حاوی آهك میباشد و 2)مواد مرسوم به argillaceous كه شامل آلومینا،سیلیكا و اكسید آهن هستند.calcareous از سنگ آهك،coral،shell deposit ها و cement rock تشكیل شده، و خواصی شبیه سیمان پرتلند دارند.calcareous های مصنوعی، حاوی رسوب كلسیم كربنات و دیگر تركیبات معدنی می باشد . Argillaceous طبیعی حاوی clay،marl،, ,mudstone salt, خاكسترهای آتشفشانی می باشند.ناخالصیهای مواد اولیه شامل اكسید منیزیم،تركیبات فلوئورین،فسقاتها اكسید سرب،اكسید روی و تركیبات معدنی دیگر نیز بر روی كیفیت نهایی محصول تأثیر دارند .

2 ) امكانات و نیروی انسانی مجرب :

این شركت با پشتوانه امكانات مدرن خود از جمله تجهیزات مختلف آزمایشگاهی و نرم افزار های پیشرفته طراحی و همچنین داشتن نیروی های انسانی مجرب و تحصیل كرده، هم اكنون دارای این توانمندی است كه در آن واحد چندین پروژه مختلف را هدایت و طراحی نماید و این امر تنها با وجود امكانات وسیع آزمایشگاهی و نیروی های انسانی مجرب امكان پذیر می باشد كه شركت ملی حفاری ایران به داشتن همچین توانمندی خود می بالد.

3) توانمندیها:

شركت ملی حفاری ایران با پشتوانه فعالیت در زمینه حفاری چاههای نفت و گاز با بیش از 50 سال امروز به مرحله ای از بلوغ در زمینه های مختلف فعالیت های عملیاتی ، مهندسی و تعمیر ماشین آلات و تجهیزات و تامین مواد شیمیایی مورد نیاز رسیده است كه به تنهایی در سرتاسر پهنه جمهوری اسلامی ایران بدون رقیب جدی فعالیت می نماید. این شركت امروزه با پیشرفت تكنولوژی حفاری در زمینه های مختلف علمی, عملیاتی , مهندسی و تجهیز نمودن خود به آخرین تكنولوژیهای حفاری موجود در صنعت حفاری به عنوان یك شركت بین المللی حوزه فعالیت خود را گسترش داده و در خارج از مرز های جمهوری اسلامی ایران به دلیل داشتن توان بالقوه خود شروع به فعالیت نموده و هر روز به تعداد متقاضیان ارائه خدمات این شركت در داخل و خارج از شركت نیز افزوده می شود. با این توصیف ، مدیریت امور مهندسی شركت ملی حفاری ایران نیز كه متولی و طراح پیشرفت های عملی وتكنولوژی در زمینه های مختلف می باشد. با ایجاد اداره ای تحت عنوان مهندسی و برنامه ریزی سیمان هم اكنون در زمینه طراحی، برنامه ریزی عملیاتهای مختلف سیمانكاری از جمله چاههای نفتی و گازی و چاههای ژئوترمال (زمین گرمایی ) در دما و فشار بالا و تكنولوژی سیمانهای با وزن سبك فعالیت نموده و توانسته به موفقیت های بزرگی در زمینه طراحی دوغاب سیمان چاههای با دمای بالای 300 درجه فارنهایت و با فشار بالا و همچنین طراحی دوغاب های سبك با وزن pcf 83 وكمتر از آن دست یابد و با ایجاد تعامل با سایر شركتهای معتبر در زمینه طراحی دوغاب سیمان جهت دستیابی به طراحی و فرمولاسیون دوغابهای فوق سبك نیز فعالیت می نماید.

بخشی از این توانمندیها عبارتند از :

1- طراحی وبرنامه ریزی انواع عملیات های سیمان چاههای نفتی و گازی و ژئوترمال

2- شبیه سازی هایدرولیك بوسیله نرم افزار های پیشرفته برای كلیه چاههای نفتی، گازی و ژئوترمال

3- نظارات مستقیم بر حسن انجام عملیات های سیمانكاری توسط مهندسین مجرب درتمامی چاههای نفتی، گازی و ژئوترمال

4- كنترل كیفی انواع سیمان و افزایه های شیمیایی سیمان .

5- ارزیابی خواص دوغاب سیمان بوسیله تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی

6- برآورد فنی پروژه های مختلف سیمانكاری

7- طراحی ,برنامه ریز ی و نظارت بر حسن اجرای عملیات سیمانكاری درچاههای با عمق بیش از 5000 متر

8- طراحی، برنامه ریزی و نظارت بر حسن اجرای عملیات سیمانكاری در چاههای با دمای حرارتی بالا ( 300 درجه فارنهایت )

9- طراحی، برنامه ریزی و نظارت بر حسن اجرای عملیات سیمانكاری با وزن دوغاب سنگین (بالای pcf 150)

10- طراحی، برنامه ریزی و نظارت بر حسن اجرای عملیا ت سیمانكاری دوغاب سیمان با وزن سبك (pcf 83 وکمتر ازآن )

4) سیستمها و افزایه های سیمانكاری :

دوغاب های سبك : دوغابهای سبك وزن به دوغابهایی گفته می شود كه وزن آنها بین (pcf 111 - 90 )باشد. در چاههای نفتی و گازی و ژئونرمال با توجه به مقاومت طبقات زمین در مقابل فشارهای وارده از طبقات فوقانی و مجاور، طراحی دوغاب سیمان صورت می گیرد.در طبقات با مقاومت پائین طراحی سیمان با افزودن مواد شیمیایی مخصوص علاوه بر كاهش وزن دوغاب سیمان، جهت جلوگیری از خرد شدن سنگ سیمان طراحی انجام می گردد و این كار با افزودن مواد كاهنده وزن دوغاب سیمان از جمله بنتونایت، گلیسونایت و سایر extender های سیمان چاه نفت مثل پوزولنها ، خاك دو اتمی و پر لایت ها و غیره صورت می گیرد.

دوغابهای سنگین وزن :

به دوغابهایی كه وزن آنها بیش از pcf 5/123 باشد گفته می شود .

ساده ترین راه برای سنگین كردن دوغابهای سیمان، كاهش WCR آنهاست كه به آنها دوغابهای تغلیظ شده (densifled slurries ) گفته می شود .

روش دیگر برای سنگین كردن دوغابهای سیمان استفاده از نمك د رسیمان است كه باروش های فوق نمی توان دوغابهای سنگین تر از pcf 130 را ایجاد كرد .

معروفترین افزودنی های سنگین وزن برای دوغابهای سیمان عبارتند ا ز: باریت ،شن و براده سنگ معدنهای آهن كه ازمیان آنها سومی موفق تر و كاربرد وسیعتری دارد . با این مواد وزن دوغاب سیمان را میتوان تا pcf 154 نیز افزایش داد .

دوغاب های HPHT :

سیمانكاری چاههای دما و فشار بالا از بسیاری جهات یك عملیات پیچیده و پرخطر می باشد ،دراین چاهها ، افزون بر دما و فشار بالا ،معمولا" سیالات خورنده ونمكی و یا سازنده ها ی ضعیف وجود دارد .طراحی دوغاب سیمان برای چاههای دما و فشار بالا به دانش و تجربه زیادی نیاز دارد. مشكلات بسیاری د رطراحی دوغاب وجود دارد كه عمدتا" ناشی ازناپایداری سیمان پرتلند در حرارت بالا و شرایط خورند ه چاه می باشد سیمان پرتلند در دمای بالای °F220 تخریب شده و بتدریج قدرت تراكمی آن كاهش و نفوذ پذیری آن افزایش مییابد .طراحی سیستم سیمان ، در واقع ، رفع مشكلات سیمان با استفاده از افزایه های مناسب میباشد .بدین لحاظ برای طراحی دوغاب ، علاوه بر شناخت نقاط ضعف سیمان پرتلند ، آگاهی از نقش افزایه های سیمان ضرورت دارد .

افزایه های سیمان ممكن است با یكدیگر تداخل كرده و اثر همدیگر را كاهش و یا از بین ببرند . از اینرو ،تجربه عملی د راستفاده از افزایه ها نیز اهمیت بسیار دارد.

در این راستا شركت ملی حفاری ایران با انجام پروژهای تحقیقاتی متفاوت وبا كسب تجربه لازم توانست فازهای 1و2 چاههای ژئوترمال HPHT در ناحیه سبلان راحفاری و به مرحله بهره برداری برساند این شركت با استفاده از تجربیات و تحقیقات وسیع خود در زمینه چاههای ژئو نرمال ودستیابی به دانش لازم جهت طراحی و برنامه ریزی دوغاب سیمان ها یHPHT هم اكنون توان اجرا ی پروژه های مختلف در زمینه چاههای مذكور را دارد.

طراحی دوغاب سیمان در چاههای HPHT (ژئونرمال) تا بالای 300 درجه فارنهایت توسط این شركت در ناحیه سبلان انجام و به مرحله اجرا رسید.

دوغابهای مناسب جهت ممانعت از جلوگیری از مهاجرت گاز:

مهاجرت گاز ممكن است در طول حفاری و یا پس از تكمیل چاه صورت پذیرد. و این موضوع همواره یكی از سخت‌ترین و جدی ترین مشكلات موجود در صنعت نفت بوده است. مهاجرت گاز (سیال) كه ممكن است به طبقات كم فشارتر یا به سطح زمین به صورت مكرر جریان یابد و این بدون شك بحرانی ترین و خطرناك ترین وضعیت در حفاری می باشد

شركت ملی حفاری ایران با توجه به وجود بحران و مشكلات عدیده‌ای كه از مهاجرت گاز دردالیز درحین حفاری بوجود میآید، در چند سال اخیر با تجهیز نمودن آزمایشگاه شیمی حفاری خود به تجهیزات مدرن و پیشرفته و انجام پژوهشهای متفاوت در خصوص كنترل و جلوگیری از مهاجرت گاز و سایر سیالات به درون دالیز و طبقات، در زمینه طراحی دوغاب های سیمان متناسب با شرایط های مختلف به موفقیتهای بزرگی دست یافته و هم اكنون در پروژه های مختلف با پشتوانه كارشناسان مجرب و آزمایشگاه مجهز در مواجه با چنین مشكلاتی در كوتاهترین زمان ممكن با انجام طراحی و فرمولاسیون و انجام آزمایشات مخصوص این مشكلات را رفع می نماید.

5) نرم افزار سیمانكاری (Cem Cade):

شركت ملی حفاری ایران چندین سال است که از نرم افزار Cem Cade برای ارزیابی و طراحی و شبیه سازی عملیات سیمانكاری استفاده می نماید. این نرم افزار می تواند انواع عملیات هم در خشكی و هم در دریا از بزرگ ترین قطر تا عمیق ترین لاینرها را طراحی كند. Cem Cade این اطمینان را ایجاد می كند كه در هر لحظه در عملیات سیمانكاری Well Security فعال است. كاربرد آن كمك می كند تا جابجایی گل و پیش شو به آسانی محاسبه شود تا ریسك خطر كانالیزه شدن از بین برود و این امر در واقع با انتخاب یك الگوی جریان مناسب شامل (دبی فشای حلقوی مناسب- سیال حائل و دوغاب مناسب) توسط Cem Cade امكان پذیر است.

اهم توانمندیهای نرم افزار cem cade :

- شبیه سازی سیال كنترل چاه/ لوله را با محاسبات و با مقایسه فشار هیدرواستاتیك- دینامیك با فشار شكست سازند فشار سازند و با در نظر گرفتن فشار تركیدن لوله ها و یا تراكم لوله ها چك می كند

- پیشنهاد برای عملیات پلاگ و قراردادن سیال جهت كاهش آلودگی در هنگام لوله بالا.

- طراحی سیال- آزمایشگاهی سیال و خواص سیال شامل رئولوژی- T.T در یك بانك اطلاعات

- طراحی وطرز قرار گرفتن سنترلایزرها دور لوله های جداری با استفاده از داده ها واطلاعات حفره باز جهت راندن لوله های جداری .

- محاسبات جهت جلوگیری از پدیده كانالیزه شدن و حصول اطمینان از جداسازی لایه‌ها, این نرم افزار از برنامه Well Clean برای تئوری جابجایی سیال-سیال جهت حفظ ژئومتری حفره و خواص سیال- و سرعت سیال در فضای حلقوی استفاده می نماید.

- شبیه سازی دما و زمان توقف جهت بندش سیال و همچنین BHCT را به راحتی محاسبه می نماید.

- ارزیابی نهایی بعد از عملیات مقادیری كه بتوانند مقایسه شوند رابا مقادیر واقعی جهت ارزیابی موفقیت كل عملیات میتواند توسط این نرم افزار پیش گویی شود و در طراحی های آینده این مقادیر موثر هستند

- محاسبه نمودارهای QA و QC و نمایش آنها یكی دیگر از كارهای این نرم افزار است. - تجزیه و تحلیل نهایی و حدس قطر مهاجرت گاز در حالیكه سیمان در حال سفت شدن است با در نظر گرفتن خواص سیالات و سازند در فضای حلقوی.

منبع : http://www.petroleum-group.blogfa.com/post-143.aspx




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.


شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic