بررسی جامع افزودنی‌های سیمان چاه‌های نفت و گاز

صفحه 1:
On Cement Industry and Oncoming Horizon so} 5" National and 1" International Conference ۰4 Ne ۱ 11 The Role of Different Nanoparticles in Improving the Properties of Cement Used in Cementing Oil and Gas Wells نقش نانوذرات مختلف در ارتقاء خواص سیمان مورد استفاده در سیمان کاری چاه های نفت و گاز Farhood Navaie ‏فرهود نوائی‎ ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 2:
Se] 5" National and 1" International Conference | + [| On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne ۱ 1 jakim Sabzevari Universit ۶ خلاصه سیمان کاری لوله های جداری از مهمترین قسمت های حفاری چاه های نفت و گاز به شمار می رود.. در اين مطالعه نقش نانو سیلیک, نانوگرافیته. نانوژئوپلیمرها و نانوسلولزها بر ارتقاء خواص مختلف سیمان مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. آزمایش ها نشان می دهند که افزودن مقادیر بسیار کم از نانوذرات مذکور باعث بهبود بسیار زیادی در خواص مطلوب سیمان حقاری گردیده و کاهش هزینههای عملیات را به دتبال دارد. کلمات کلیدی: سیمان حفاری, چاههای نقت و گاز, نانو ذرات. استحکام سیمان, ندش سیمان. نفوذ گاز در سیمان. ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 3:
On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne jakim Sabzevari Universit Se] 5" National and 1" International Conference | + [| ۱ 11 ۱ مقدمه در عملیات حفاری یک چاه نقت و گاز لازم است که حفره ایجاد شده توسط مته. لوله گذاری و سپس سیمان کاری شود. دوغاب سیمان پس از بسته شدن ماتند یک غلاف محکم لوله ها را دربر می‌گیرد و به سازند پیوند می دهد. عدم توفیق در عملیات سیمان کاری تأثیر زیادی بر موفقیت حفاری, عمر چاه مقدار تولید و مدت بهره دهی چاه می گذارد [۱]. دما و فشار بالا می‌تواند دوغاب سیمان را در ميانه عملیات سیمان کاری به قدری سفت کند که پمپاژ دوغاب غیر ممکن شود. بنابراین زمان بندش دوغاب سیمان چاه نفت باید قاببل کنترل پاشد[ ۲] مهاجرت گاز و سیالات سازند به درون ستون سیمان یکی دیگر از مشکلات متداول و در عین حال چر هزینه چاه‌های گاز و بعضی چاه های نفتی است که تا زمان بیشتر بودن فشار سیمان از سازند گاز وارد ن نخواهد شد. دو عامل عمده تاثیر گذار بر فشار هیدرواستاتیکی دوغاب سیمان چگالی و حالت مقاومت ژله ای دوغاب سیمان هستند۳]. ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 4:
Se] 5" National and 1" International Conference | + [| On Cement Industry and Oncoming Horizon ۱ 1 jakim Sabzevari Universit Ne ‎.١‏ نانو سیلیکا ‏ذرات نائو سیلیکا تقریباً هزار مرتبه از میانگین اندازه ذرات سیمان کوچکتر است. لین ذرات فضای خللی بین دلنه های سیمان راپر می‌کند و بتابرلین یک لثر پر کنندگی دارد در نتیجه باعث افزلیش چگللی لن میشود و باعث کاهش زمان بندش سیمان. افزایش استحکام تراکسی وکاهش هرزروی سیال آن میشود [۴] ‏۲. اثر نانوسیلیکا بر زمان بندش و دمای هیدراسیون سیمان ‏زمان بندش سیمان عبارت است مدت زمانی که پس از آن سیمان شروع به سفت شدن میکند. گزارشها نشان می دهد که اضافه کردن تنها یک درصد نانو سیلیکا به سیمان. باعث کاهش ۸۰ درصدی زمان بندش می شود. افزایش درصد نانو سیلیکا به ۱.۵ درصد. باعث کاهش مجدد ۳۷ درصدی زمان بندش می شود. ‏نکته دیگری که بلید.به آن توجه کرد واکنش شیمیلیی بین سیمان و مولکولهای آب است که به آن هیدراسیون گفته می شود. نانو سپلیکا سرعت واکنش هیدراسیون را سرعت می بخشد [۵]. ‎ran, Iran 10-11 Nov. 2019 ‎ 

صفحه 5:
5" National and 1" International Conference On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne ۱ 11 ۲ اثر نانوسیلیکا بر استحکام تراکمی سیمان برای آزمایش استحکام تراکمی سیمان. فشار مورد نیاز برای خرد کردن یک قالب سیمان با هندسه مشخص تحت تراکم نامحدود و یک محور اندازه گیری می شود. معمولاً استحکامی تراکمی به میزان ۱۰۰ پام برای نگه داشتن لوله های جداری ‎GAS‏ بوده و برای ادامه حفاری معیار استحکام تراکمی ۵۰۰ پام در نظر گرفته می شود ۶1]. نلنو سیلیکا می تولند چگللی دوغاب سیمان را اقزلیش دهد و خواص مکانیکی ‎OT‏ را بهبود بخشد. مشاهده شده است که با افزلیش درصد وزنی نانو سیلیکا استحکام تراکمی دوغاب سیمان افزایش پیدا می کند. هرچند اگر نسبت نلنو سیلیکا در دوغاب سیمان از جد معینی بیشتر شود منجر به کاهش استحکام تراکمی سیمان خواهد شد. گزارش ها نشان می دهد افزودن تنها یک درصد تانو سیلیکا به دوغاب سیمان باعث افزایش ۱۰۰ درصدی استحکام تراکمی لن ميشود. بیشترین افزايش استحكام تراكمى در خضور يك درصد نانو سیلیکا گزارش شده است .[۵] ran, Iran 10-11 Nov. 2019 jakim Sabzevari 

صفحه 6:
] + | On Cement Industry and Oncoming Horizon jakim Sabzevari 5" National and 1" International Conference ۰ Ne ۱ 1 ۲ اثر نانوسیلیکا بر هرزروی سیال استفاده از تانو سیلیکا با درصدهای مختلف نشان می‌دهد که با افزایش درصد نانو سیلیکا در دوغاب سیمان. میزان هرزروی سیال کاهش پیدا میکند. افزودن تنها یک درصد نانو سیلیکا به دوغاب سیمان باعث کاهش ۸۴۳ هرزروی می گردد. لين در حللی است که افزودن بیشتر درصد نانو سیلیکا باعث کاهش هرزروی به مقدار کمی خواهد شد ۵ ۳. نانوپلاکتهای گرافیتی 2[۳) دما و فشار بسیار بالا در اعماق چاه های نفت و گاز گاهی اوقات متجر به ایجاد ترك های بسیار ریز در غلاف سیمان اطراف لوله جداری ميشود. لین نانوذرات در محیط های آبی تملیل به تجمع دارند در حالیکه برای افزلیش کارایی نانو ذرات می بایست لین ذرات به صورت یکنواخت در سیال بخش شوند. بنابرلین یکی از چالشهای اساسي استفاده از لين نوع نانوذرات به عنوان افزلیه سیمان حفاری. روش هلیی برای جلوگیری از تجمع آنها و پخش شدن آنهابه صورت یکنواخت در سراسر دوغاب سیمان می باشد. در ولقع لین خاصیت حاصل از شکل هندسی آن با حذف مسیرهای نفوّ در سیمان عکس شده و کیفیت سیمان رابه عنوان یک ملنع عبور سیالات به شدت افزلیش می دهد و در نهایت منجر به افزایش دوام و طول عمر غلاف سیمان می گردد. ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 7:
] + | On Cement Industry and Oncoming Horizon jakim Sabzevari 5‘ National and 1 International Conference ۰4 Ne ۱ 11 نانوپلاکت های گرافیتی که به روش شیمیایی و فیزیک اصلاح سطح شده اند. میتوانند خواص مکانیکی سیمان را بهبود دهتد و به ترتیب موجب افزلیش ۸۴۲ و 1۲۴ استحکام تراکمی سیمان میشوند. بررسی رئولوئی دوغاب سیمان پس از افزلیش لین نانوذرات نیز نشان دهنده کاهش هرزروی است ۷1 ویژگی دیگر این نوع نانوذرات که می تولند در بهبود عملیات سیمان کاری موثر واقع شود خاصیت هدایت حرارتی آنهاست. این مسئله می‌تواند ترک های حاصل از اختلاف دما در سیمان را کاهش دهد [۸]. ۴. نانوژئوپلیمرها اسید کاری به عنوان روش جهت انگیزش چاه در صنعت نفت به طور گسترده کاربرد دارد. اسید با تزریق به داخل سازند. سیلیکا, گل. شیل و فلدسپار را در خود حل و مسیر تولید نفت را تمیز میکند 8[ بنابراین یکی دیگر از ویژگی هایی که یک سیمان برای انجام عملیات سیمان کاری باید داشته باشد مقاومت در برابر واکنش با اسید های مختلف است. ژئوپلیمر نیز یک آلومینوسیلیکات سیمان‌با بیم پایین است که با طی فرآیند ژئوپلیمراسیون به روش شیمیایی با گروه آلکالینی فعال شده ٠١ ‏است[‎ ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 8:
On Cement Industry and Oncoming Horizon ۱ 11 Se] 5" National and 1" International Conference | + [| jakim Sabzevari Universit Ne پروفلیل استحکام تراکمی سیمان قبل و پس از قرار گرفتن قللب سیمان به مدت ۲۴ ساعت در محلول اسید (حاوی 1۱۲ وزتی هیدرو کلریک اسید و ۳ وزنی هیدروفلوریک اسید) در دما و فشار بالا (۰ ۱۲ درجه سانتیگراد و ۴۰۰۰ پام) با استفاده از روش تحلیل آلتراسونیک انجام شده است. نتلیج آزمايش نشان می‌دهد که سیمان خللص (بدون افزلیه) قبل و بعد از قرار گرفتن در اسید به ترتیب دارای ۱۹۷۵ و ۱۴۲۱ پام استحکام تراکمی می باشد. سیمان از نوع ژئوپلیمر قبل و بعد از قرار گرفتن در اسید دارای استحکام تراکمی ۱۵۳۲ و ۱۵۰۵ پام است .۲۰1] ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 9:
Se] 5" National and 1" International Conference | + [| On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne jakim Sabzevari Universit ۱ 11 ۵. نانوسلولزها از آنجا که می توان نلنو سلولز ها رابه طور وسیع تولید نمود. هزينه آنها يايين بوده و منلبع لن ها به وفور در دسترس هستند استفاده از آنها در حال گسترش است. نانوسلولز در عملیات سیمان کاری برای افزليش خواص سیمان از جمله رئولوژی. دوام. درجه هیدراسیون. تنش تسليم و غيره مورد استفاده قرار مى كيرد و كزينه مناسبى برای افزلیش پایداری سیمان است. تنها افزودن ۰۰۱۵ درصد نانو فیبر سلولزی باعث افزلیش ۲۰ درصد استحکام تراکمی سیمان می گردد. همچنین می توان برای مدیریت زمان بندش سیمان از نانو سلولز های مختلف استفاده کرد [۱۱ ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 10:
Se] 5" National and 1" International Conference | + [| On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne ۱ 1 jakim Sabzevari Universit ۶ نتیجهگیری سیمان کاری به طور تقریبی بین ۱۰ تا ۱۵ درصد از کل هزینه های حفاری یک چاه را شامل میشود. لين مبلغ با توجه به عمق جاه. اندازه چاه. نوع سیمان مورد استفاده. مقدار افزلیه های سیمان و زمان انتظار بندش سیمان و همچنین برنامه لوله جداری متغیر است. به همین منظور استفاده از نانوذرات برای کاهش هزینه های حفاری نتایج زیر را به دنبال دارد: * نلنو سیلیکا استحکام تراکمی سیمان را افزلیش می دهد. زمان بندش آن را کاهش می دهد. ایجاد كانال در بين سيمان را كم مى كند و بدين ترتيب ريسك مهاجرت كاز در دماى بالا را كم مى كند و هرزروى سيال در سيمان را مى كاهد. ran, Iran 10-11 Nov. 2019 

صفحه 11:
Se] 5" National and 1" International Conference | + [| On Cement Industry and Oncoming Horizon Ne r 201! jakim Sabzevari Universit نانوپلاکت های گرافیتی که به روش شیمیلیی و فیزیک اصلاح سطح شده لند. میتوانند به ترتیب موجب افزایش ۸۴۲ و ۲۴/ استحکام تراکمی سیمان ميشوند. همچنین تا ۸۳۰ استحکام کششی آن را افزایش میدهند. آزمایش ها روی سیمان ‎Gall‏ ژئوپلیسر خالص و نانوژئوپلیسر نشان میدهد که نانو سیلیکا ژئوپلیسر مقاومت بیشتری در برایر اسید دارد و هنگام اسید کاری چاه های نفت و گاز استحکام تراکمی خود را کمتر از دست.می‌دهند. ‎gil‏ سلولزها دارای خواص فیزیکی. مکانیکی و شیمیلیی بسیار خوبی هستند. علاوه بر لین. پایداری. تجزیه بیولوژیکی و سازگاری آنها با محیط زیست باعث می شود که انتخاب خوبی برای کاربرد در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز باشند. آنها باعث بهبود خواص سیمان از جمله تنش تسلیم و سختی در برابر تتش های بیرونی شده است. همچنین خواص رئولوژیکی مکانیکی سیمان با استفاده از نانو سلولز بهبود پیدا کرده و پایداری آن در برابر مشکلات حفاری افزایش یافته است. ‎ran, Iran 10-11 Nov. 2019 ‎