آزمایش‌های سیمان چاه نفت

16 خواندن ثانیه
0
93

آزمایش‌های سیمان چاه نفت

سیمانکاری لوله­ های درون چاهی یکی از اصلی­ ترین عملیات های انجام شده در طول حفاری یک چاه می­ باشدسیمان عملکرد اساسی در نگهداری لوله­ های جداری و مغزی و تجهیزات سر چاهی دارد.

همچنین سیمان یک سد غیر قابل نفوذ در برابر عبور گازها و سیالات سازند ایجاد می ­نماید و بدین ترتیب سازندها ایزوله می شوندبه منظور اطمینان از موفقیت در کلیه عملیات های سیمانکاری چاههای نفت و گاز، دوغاب های سیمان بر اساس شرایط چاه طراحی و آزمایش می­ گردند.آزمایشات زیر بصورت یک روال عادی در آزمایشگاه سیمان صورت می پذیرد.

آزمایش زمان­ بندش: 

در این آزمایش افزایش گرانروی دوغاب سیمان با گذشت زمان در شرایط دمای گردشی و فشار ته چاه نمایش داده می­ شودهنگامی که گرانروی به ۱۰۰۰۰ سانتی پواز رسید، مدت زمان سپری شده همان زمان بندش دوغاب در نظر گرفته می­ شوداز یک دستگاه کانسیستومتر دما بالا فشار بالا جهت انجام آزمایشات به روش API استفاده می­گرددهنگامی که سیمانکاری در چاهی با دمای پایین انجام می ­شود، ممکن است بکارگیری یک افزایه تند کننده به منظور کاهش زمان بندش لازم باشد تا انتظار جهت بندش سیمان‌به حداقل برسد؛ از طرف دیگر هنگام سیمانکاری چاههای دما بالا احتمال استفاده از افزایه کند کننده زیاد است.

آزمایش استحکام تراکمی: 

آزمایش استحکام تراکمی، اندازه­ گیری فشار مورد نیاز جهت خرد کردن یک قالب سیمان با هندسه مشخص تحت تراکم نامحدود و یک محور می­باشددوغاب های سیمان‌در قالب های برنجی به اندازه دو اینچ مکعب بر اساس روش API و در شرایط دمای ساکن و فشار ته چاه در دستگاهcuring chamber  سخت می­ گردندمکعب های سخت شده سیمانی پس از گذراندن زمان معین، جهت تعیین استحکام با پرس خرد می ­گردند.پس از اینکه پمپاژ دوغاب متوقف گردید، لازم است مشخص گردد استحکام تراکمی سیمان‌به چه میزان و با چه سرعتی شکل می­ گیردسیمان‌سخت شده بایستی به اندازه ای استحکام داشته باشد تا لوله­ های جداری و مغزی را نگه داردمعمولا استحکام تراکمی به میزان۱۰۰ پام برای نگهداشتن لوله ای جداری کافی بوده و جهت ادامه حفاری معیار استحکام تراکمی۵۰۰ پام در نظر گرفته می ­شود.

دستگاه (Ultrasonic Cement Analyzer (U.C.Aدستگاهی است که از چهار جزء ساخته شده استاین دستگاه می­ تواند استحکام تراکمی سیمان را بر اساس زمان و بصورت پیوسته اندازه­گیری نماید و همچنین مدت زمان انتظار جهت بندش سیمان(WOC) دوغاب های مختلف را بر اساس زمان عبور امواج اولتراسونیک از ستون سیمان می سنجدUCA می­تواند در حداکثر فشار کاری ۲۰۰۰۰پام و حداکثر دمای کاری۴۰۰ درجه فارنهایت عمل کند.

آزمایش اندازه­ گیری میزان هرزروی عصاره دوغاب سیمان:

در آزمایش هرزروی سیال، هرزروی آب یک دوغاب سیمان از خلال یک صافی نفوذپذیر (مش ۳۲۵) در دمای گردشی ته چاه (۴۵۰ درجه فارنهایت) و با حداکثر فشار نسبی۲۰۰۰ پام اندازه گیری می­ گردداین آزمایش با استفاده از یک فیلتر پرس فشار بالا دما بالا بر اساس روشAPI میزان هرزروی عصاره دوغاب سیمان اندازه گیری و شبیه­ سازی می­ گردد و مایع فیلتر شده در مدت زمان۳۰ دقیقه جمع­ آوری می شود.سیال می­تواند از دوغاب سیمان بدرون سازند هرز رودهرزروی آب بطور قابل ملاحظه­ ای نسبت سیمان‌به آب دوغاب و در نتیجه گرانروی را تغییر می­ دهددر شرایط حاد این مساله می­تواند باعث بندش سریع سیمان‌و غیر قابل پمپاژ کردن آن گردددر دوغابهای سیمان، هرزروی کم سیال سیمان،به منظور اطمینان از بندش سیمان و ممانعت از ایجاد آسیب به سازند و نفوذ گاز لازم و ضروری بنظر می­رسدمعمولا هرزروی سیال دوغاب سیمان‌بایستی در محدوده ۵۰ تا ۱۰۰ میلی لیتر در ۳۰ دقیقه باشد.

اندازه­ گیری خواص رئولوژیکی:

رابطه بین تنش برشی و شدت برش با استفاده از گرانروی سنج FANN ۳۵  که یک گرانروی­ سنج دورانی است، تعیین می­گرددبا ترسیم رایانه­ای تنش های برشی در شدت های برشی متناظر، مدل رئولوژیکی (نیوتونی، بینگهام پلاستیک و یا پاورلا) که کاربرد بیشتری دارند، مشخص می­گرددهنگامی که مدل مشخص گردید پارامترهای مربوطه مثل PV  و YP در مدل بینگهام پلاستیک و یا اندیس رفتار جریان و اندیس گرانروی در مدل پاورلا می­ توانند محاسبه گردند.به منظور محاسبه رژیم جریان و فشار اصطکاکی از خواص سیال و هندسه لوله استفاده می­شود.

آزمایش آب آزاد:

زمانیکه دوغاب سیمان در شرایط ایستا باشد، ممکن است بر اثر رسوب ذرات سیمان، آب آزاد ایجاد شوداین مساله در چاه های کج و افقی بحرانی و مشکل آفرین خواهد بودآزمایش آب آزاد در یک استوانه مدرج ۲۵۰ میلی­ لیتری انجام می­ شوددوغاب سیمان تهیه شده بر اساس استاندارد API در یک گرانروی­ سنج تحت دمای استاتیک ته چاه به مدت ۲۰ دقیقه بهم زده و درون یک استوانه ریخته می­شود.

اندازه­ گیری چگالی دوغاب:

چگالی دوغاب سیمان‌توسط یک ترازوی گل تحت فشار تعیین می­ گرددنمونه دوغاب در یک فنجان با حجم ثابت تحت فشار ریخته شده و وزن آن اندازه­ گیری می­ شودبا فشرده کردن فنجان نمونه، هوای موجود به حجم ناچیزی فشرده شده و اندازه­ گیری چگالی دوغاب با دقت بیشتری صورت می­ گیردچگالی دوغاب سیمان‌باید به اندازه­ ای باشد که فشار یک سازند نفوذپذیر کنترل گردد ولی در عین حال فشار هیدرواستاتیکی ایجاد شده نباید سازندهای ضعیف را بشکافد.

سازگاری گل، جداکننده و دوغاب سیمان:

سازگاری جداکننده با سیال حفاری و دوغاب سیمان با مقایسه خواص رئولوژیکی گل، جداکننده و دوغاب سیمان با خواص رئولوژیکی مخلوط های جداکننده با گل و جداکننده با دوغاب سیمان‌در نسبتهای مختلف چک می­ شوداثر جدا کننده بر زمان بندش دوغاب سیمان‌و تراکم استحکامی سیمان‌سخت شده در نسبتهای مختلف جداکننده/دوغاب مشخص می­ گردد.

کنترل کیفی سیمان و افزایه:

کلاس های API سیمانهای چاههای نفتی به ۹ نوع تقسیم­ بندی می­ گردندمتداولترین کلاس سیمان‌مصرفی در ایران، سیمان کلاس G می ­باشدآزمایشات کنترل کیفی بصورت متداول بر روی سیمان‌های مصرفی انجام می­ گردد تا از کسب نیازهای شیمیایی و فیزیکی داده شده در استاندارد API spec ۱۰ اطمینان حاصل گرددبه منظور تضمین کیفیت مناسب افزایه­ های مصرفی در عملیاتهای سیمانکاری، آزمایشات کنترل کیفی در یک روال جاری صورت می­گیرد.

اندازه ­گیری قدرت ژله شدن دوغاب سیمان:

با استفاده از تجهیز آزمایشگاهی SGS می­توان قدرت ژله شدن دوغاب سیمان و همچنین مدت زمان بندش آن را تعیین کردنمونه دوغاب در یک فنجان استاندارد ریخته شده و پس از قرار گرفتن در دستگاه آزمایش می­گرددمحدوده اندازه­ گیری تجهیز SGS با فرض جریان پلاگ نمونه دوغاب در شدت برش های بسیار پایین مشخص می گردد.

اندازه­ گیری خواص رئولوژیکی در دما و فشار بالا

اندازه ­گیری میزان مهاجرت گاز در دوغاب سیمان:

 مهاجرت سیال و گاز از درون دوغاب سیمان یکی از دلایل عمده شکست عملیات سیمانکاری بوده و عملیات های درمان کننده بسیار پرخرج خواهد بودآنالایزر مهاجرت گاز (FMA) دوغاب سیمان را از نظر هجوم سیالات سازند (گاز و آب نمک) پس از عملیات سیمانکاری شبیهسازی می­نمایداین آنالایزر کلیه موارد مورد نیاز به منظور شبیه­ سازی واقعی پارامترهایی مثل دما، فشار هیدرولیکی، فشار سیال سازند و گرادیانهای فشار محرک جریان از خلال ستون سیمان را برآورده می ­نماید.

بارگذاری توسط pedram nouri
بارگذاری در حفاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *