refinaryrig
تنها ۴ روز و ۶ ساعت و ۴۹ دقیقه تا پایان تخفیفات نوروزی
افراد میهمان مجاز به دانلود فایل نمی باشند. اگر حساب کاربری دارید وارد شوید و مجدد تلاش کنید. در غیر این صورت ثبت نام کنید.
انصراف

تاثیر حرارت بر روی سیمانها


۰ ۱۱۲۰ ۰ ۱۳۹۲/۰۵/۲۱ ۰۷:۳۲

 
 
-      انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری
در مدتی که حفر چاههای عمیق ادامه داشته است چندین نوع سیمان مخصوص برای سیمانه کردن لوله های محافظ چاه نیز مورد استفاده قرار گرفته اند که اساس آنها همان است که قبلا گفته شد؛ در ذیل به تعدادی از این نوع سیمانها اشاره می شود.
1- سیمانهای بنتونایتی   BENTONITIC CEMENTS
سیمانهای دوغابی معمولا مورد استفاده در چاههای حفاری که وزن مخصوص آنها بین 14 تا 16 پوند در گالن متغییر می باشد .پتانسیل هرز رفتگی آب دارند در وضعیتی که به هدر رفتن آب سیمان واقع می شود مقاومت اولیه سیمان خیلی سریه و زیادتر از حد انتظاربه وجود می آید .چنین سیمانی اگر در پشت لوله های محافظ قرار گیرد موجب شکستگی (BREAK DOWN ) طبقات بالاخص طبقات ضعیف بویژه در مواردی که مقدار سیمان مصرفی زیاد باشد می شوند.
خاصیت هرز رفتگی (FILTRATION RATE ) آب سیمان در طبقاتی با خاصیت نفوذ پذیری موجب به جا گذاشتن لایه ای از سیمان ضخیم بر روی طبقات می شود. هرز رفتگی زیاد آب به داخل طبقات موجب وارد شدن آب به طبقات دارای پتانسیل سیال می شود و این امر احتمال فعل و انفعال رس موجود در طبقات در مجاورت آب را در بر دارد که در اثر تورم و انبساط باعث مسدود شدن بعضی از منافذ و کاهش نفوذ پذیری طبقات خواهد شد . در چنین وضعیتی به ترکیب سیمان دوغابی قدریبنتونایت اضافه می شود تا قوام سیمان دوغابی را افزایش دهد. مقدار بنتونایت پیشنهادی در ترکیب سیمان تا 25 درصد وزنی آن است که به چنین سیمانی سیمان بنتونایتی می گویند. طبق تعریف API هرز رفتگی آب سیمان وقتی اتفاق می افتد  که میزان به هدر رفتن آب به 1000 سانتی متر مکعب در دقیقه برسد . در حالی که تجربه عملی ثابت کرده است که در صورت اضافه کردن بنتونایت 25 درصد هرزرفتگی آب به 100 سانتی متر مکعب در دقیقه کاهش می یابد .
2-سیمانهای پرلیتی PER LITE CEMENTS    
  در این نوع سیمان همان طور که از اسمش پیداست پرلیت اضافه می شودپرلیت ساختمان سلولی و وزن مخصوص کم دارد (حدود 13 پوند به ازای هر فوت مکعب ) و از حرارت دادن یک نوع موادولکانیکی تا نقطه ذوب آن به دست می آید سیمانهای پرلیتی وزن مخصوص کمتری داشته و تقریبا خاصیت سیمانهای بنتونایتی دارند منتهی هزینه تهیه سیمانهای پرلیتی به مراتب گرانتر از سیمانهای بنتونایتی و معمولی است . ضمنا سیمانهای پرلیتی بالاخص در آنهایی که پرلیت به تنهایی به سیال اضافه می شود یک  عیب بزرگ دارند در این نوع سیمان پرلیت کشش دارد که از سیمان جدا و در قسمت فوقانی آن تجمع کند . برای رفع این مشکل مقداری بنتونایت به سیمان دوغابی پرلیتی افزوده می شود چون بنتونایت ، پرلیت را به طور یکنواخت داخل دوغاب پخش می کند.
 
3-1-  سیمانهای دیا تومه ای DIATOMACEOUS CEMENTS  
به دلیل آنکه سیمانهای دوغابی با جرم مخصوص کم اولویت دارند بدین منظور سعی می شود تا به ترکیب سیال معمولی مواد با جرم مخصوص کم اضافه شود تا موجب کاهش جرم مخصوص آن شودبدین منظور خاکهای دیاتومه دار به سیمان اضافه می شود . خاکهای دیاتومه دار ضمن آنکه باعث کاهش جرم مخصوص سیمان می شوند خاصیتی ایجاب می کنند که می توان حجم زیادی از آب را در ترکیب سیمان به کار برد بدون آنکه قسمت جامد سیمان جدا شود از معایب این نوع سیمان کاهش مقاومت و افزایش تغلیظ آن است.
 
4-2-  سیمان ژیپسی  GYPSUM CEMENTS  
ژیپس (CASO4,2H2O ) وقتی به سیمان اضافه می شود که به سیمان سخت نیاز باشد . از مزیت های این نوع سیمان مسدود کردن زونهایی است که هرز رفتگی گل حفاری ( LOST CIRCULATION ) یا فوران (BLOW OUT ) اتفاق خواهد افتاد اما به دلیل بالا بودن هزینه این نوع سیمان استفاده از آن جز در مواردی خاص توصیه نمی شود.
 
5-3-  سیمان رزینی RESIN CEMENS    
موارد استفاده این نوع سیمان بسیار محدود است چون هزینه تهیه این نوع سیمان بالا است . از این نوع سیمان برای مسدود کردن طبقات (طبقاتی که گل حفاری به هدر می رود ) استفاده می شود.
اجزاء تشکیل دهنده در سیمان حفاری
1-علت به کار گیری تری کلسیم آلومینات واکنش سریع آنها در مجاورت آب است که مجب مقاومت شدید اولیه در سیمان می شوند دی کلسیم سیلیکات و تترا کلسیم آلومینوفرایت به تدریج از خود واکنش نشان می دهند و به همین ترتیب موجب افزایش تدریجی مقاومت سیمان می شوند .
2- علت استفاده از ژیپس در ترکیب سیمان کنترل واکنش تری کلسیم آلومینات است.
3- اکسید منیزیم به کندی با آب ترکیب و تولید اکسید منیزیم MG(OH)2 می نماید که این ترکیب باعث انبساط سیمان می شود . در به کار گیری مقدار اکسیدمنیزیم باید دقت به عمل آورد چون مقدار بیشتر آن بالاخص در سیمانهای صنعتی باعث ترک در آن می شود لذا  آن مقدار را در ترکیب سیمان باید در کمترین حد نگهداشت.
بین سیمان صنعتی و سیمان چاهها ی حفاری در دو مورد فرق اساسی است :
1-سیمان چاههای حفاری کاملا به صورت دوغابی به کار برده می شوند به عبارت دیگر هیچگونه موادی که باعث به هم آمدن یا متراکم شدن ترکیب می شود به آن اضافه نمی گردد.
2-حجم زیادی از آب در ترکیب سیمان چاههای حفاری به کار برده می شود تا سیمان به صورت دوغابی در آید و پمپ پذیری آن بالا باشد نسبت آب به سیمان بین 25 تا 65 درصد وزنی در سیمان های صنعتی است.
مهمترین خواص که در ترکیب سیمان باید مورد توجه قرار گیردعبارتند از :
1-             پمپ پذیری که تعیین کننده زمان پمپاژ سیمان است.
2-   مقاومت که بتواند عملکرد مناسب در مقابل حرارت ، فشار ، نفوذ و فشار آب داشته باشد .
 
با توجه به تحقیقات به عمل آمده فریس (FARRIS ) معلوم شده است که مقاومت کششی 8 پی.اس.ای (مترادف حدود 100PSI مقاومت فشاری ) برای سیمانهایی که در سیمانه کردن چاههای حفاری به کار برده می شوند کافی است . زمان پمپاژ سیمان همچنین به میزان نرم شدگی آن بستگی دارد . سیمانهایی که دانه های آن نرم و ریز باشند سطح مخصوص آنها نیز زیادتر اند واکنش این نوع سیمان در مجاورت آب بسیار سریع و بدین ترتیب زمان پمپاژ سیمان نیز کوتاه خواهد شد. سیمانهایی که ذرات آن به خوبی ریز و نرم نشده اند و ذرات درشت دارند به دلیل عدم جذب کافی و کامل شدن فعل و انفعالات بین سیمان و آب زمان پمپاژ زیاد و چه بسا سیمان فاقد کارایی لازم شوند.
ترکیب اصلی سیمان چاههای حفاری
ترکیب اصلی سیمان چاههای حفاری همان ترکیب سیمان پورتلند (Portland cement ) است. اجزاء اصلی سیمان پورتلند عبارتند از : آهک،رس،شیل،تفاله،بوکسیت و مواد آهن دار.
در ساختن این نوع سیمان میزان معینی از مواد یاد شده را با یکدیگر مخلوط و تا 2700 درجه فارنهایت در کوره حرارت می دهند. سپس آنرا به نرمه و سیمان تبدیل می کنند . ترکیب شیمیایی سیمان همان طور که گفته شد از مواد مختلف تشکیل شده است معمولا اجزای تشکیل دهنده سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری در جدول زیر نشان داده شده است:
اجزای تشکیل دهنده سیمان خشک
اجزای تشکیل دهنده سیمان تر (در حرارت و فشار اتمسفر )
1-تری کلسیم سیلیکات(3cao,sio2 )
1.5cao,sio2,1-2.5H2O+ca(Oh)2
2-دی کلسیم سیلیکات (2cao,sio2 )
2cao,sio, 1-2.5H2O
3-تری کلسیم آلومینات(3cao,Al2o3)
3cao,Al2O3,3caso4,31H2O+
3cao,Al2O3,6H2O+koH,NaOH
4-ژیپس (caso4.2H2O)
CASO4,2H2O
5-تترا کلسیم آلومینوفرایت(4cao,Al2O3,fe2O3)
3CAO,AL2O3,6H2O +
CA(OH)2+FE2O3
منیزیات (magnesia)(mgo)
MG(OH)2
7-لایم(lime) (cao)
CA(OH)2

پژوهش سيمان و گل حفاري
روان كننده هاي گل حفاري (lubricants): چاهائيكه حفاري ميشوند معمولا به طور كامل عمود نيستند رشته هاي حفاري انعطاف پذير بوده و درون چاه به كناره هاي آن برخورد كرده و مقاومت اصطكاكي ايجاد ميشود كه براي آن به گشتاور اضافي قابل ملاحظه اي نياز است. ممكن است مقاومت اصطكاكي در بالا و پايين بردن لوله هاي حفاري نيز افتاده و عمل drag روي دهد. ميتوان با قرار دادن لايه اي از نفت و گريس يا عامل روان كننده بين قطعات فلزي متحرك، اصطكاك را كاهش داد. روان كننده هاي حفاري افزودنيهايي گل حفاري هستند كه ميزان تورك ناشي از عوامل فوق را پايين آورده و سبب روانكاري مته حفاري ميشوند شير آنها روي ضريب اصطكاك كه به صورت نسبت نيروي موازي سطح به نيروي عمود بر سطح تعريف ميشود ازريابي ميشود. ضريب اصطكاك = M نيروي موازي سطح=F نيروي عمود بر سطح=W مقدار براي سطوح همگن ثابت ميباشد. مواد زيادي به اين منظور استفاده ميشود و در انواع مختلف وجود دارند. 1-1-نوع جامد: مهره هاي پلاستيكها، مهره هاي شيشه اي، بنتونيت، ميكاي ريز ، گرافيت 1-2-نوع مايع: انواع روغنها، گريسها، سيالات مصنوعي گليكول ، روغن هاي گياهي، صابونهاي اسيد چرب و سورفكتانتها امروزه خواص روان كنندگي سيالات حفاري تحت فشارهاي زياد (E.P lubricating) در سرچاهها، از طريق ظرفيت متحمل بار كه توسط دستگاهي بنام E.P mud tester تعيين كنترل ميگردد. اين خاصيت روي فرسايش سطوح فلزات بهم ديگر در فشارهاي بسيار بالا (30000 تا PSI 100000) بحث ميكند. روانسازي سطوح فلزات توسط لايه اي مقاوم در برابر فشار در اثر واكنش سينمائي تحت A درجه حرارت زياد (در تماس با لايه هاي سخت ) بوجود مي آيد. ايجاد ميشود. بنابراين بررسي مقاومت لايه و غشاء مهيار براي كنترل روانسازها ميباشد. 2-كاربرد (Application): هدف اوليه استفاده از اين مواد جدا كردن سطوح متحرك به منظور كاهش نيروي اصطكاك و پوشش دادن به آنها ميباشد. لذا با كاهش ضريب اصطكاك ميتوان عمر مته و رشته هاي حفاري را افزايش و همچنين فشار وارده به پمپ و لزجي شدن مته را به حداقل رساند مشتقات هيدروكربني در بسياري از موارد افزوده قرار گرفته ولي در شرايط خاص از نظر افزايش درجه حرارت وعدم استفاده از نوع سيال بالا جبار از روانسازهاي به شكل جامد (گرانيت....) استفاده ميشود. 3-خواصProperties) ): 1-1- خواص فيزيكي : شكل ظاهري: مايع يا جامد وزن مخصوص: درحد گازوئيل يا كمي بيشتر و كمتر از آب رنگ: معمولا قهوه اي حلاليت : معمولا در آب پخش شده و در گازوئيل حل ميشوند. 1-2- خواص شيميائي: PH: حدود9-5 پايداري : بايد به صورت همگن باشد 4-بسته بندي (Packaging) : معمولا شكل مايع آن در بشكه هاي مطمئن و فولادي با وزن خالص حدود170 كيلوگرم و شكل جامدان ميتواند در كيسه هاي چند لايه اي بسته بندي شوند. 5-روشهاي ارزيابي و كنترل كيفي و كاربردي : 5-1-روشهاي استاندارد (standard methods) 5-1-1- دستگاه E.P MUD Tester : دستگاهي است براي كنترل كيفي و ارزيابي مواد روانساز ساخت شركت بارويد ميباشد دستگاه ساده اين است كه قدرت لغزندگي تحت فشار نسبي سيال حفاري و نيز سرعت سايش قطعات مكانيكي را در سيم هاي سيال مشخص اندازه گيري و پيش بيني ميكند . توجه : مقاومت سايشي جهت گردش ميله حفاري را گشتاور و مقاومت سايشي در بالا كشيدن و پايين بردن رشته حفاري را كشش يا drag گويند. نتايج آزمايشات اين دستگاه به عنوان استاندارد در ارزيابي روانسازها مورد استفاده قرار ميگيرد. -1-2- وسايل مورد نياز يا متعلقات دستگاه (Accessories): 1- دستگاه كامل با آچار torquemeter 2- حلقه هاي آزمايش 3- بلوكهاي آزمايش 4- ظرف نمونه 5- آچار تنظيم و محكم كننده مهره 6- سوليس براي اندازه گيري عرض خراش با دقت 00518/0 5-1-3- دستورالعمل آزمايش (Procedure) : 1- بلوك و حلقه آزمايش از هر گونه آلودگي (گريس يا روغن) با استفاده از كينه يا دستمال و يا حلال خاصي شسته تميز شوند. به هنگام نگهداري آنها بايد سطح آنها را گريسكاري كرد تا از زنگ خوردن جلوگيري شود. از آنجائيكه سطوح اين دو قطعه توسط پوشش كاملي از يك غشاء (film) لغزنده و روان محافظت ميشوند بنابراين بايستي در نگهداري آنها دقت شده واز هر نوع آلودگي بدور نگهداشت. 2- حلقه آزمايش را در انتهاي شفت اصلي دستگاه قرار داده و مهره آن را با استفاده از آچار رينگ محكم ببنديد تا از لغزيدن و سرخوردن حلقه در خلال آزمايش جلوگيري كند قفل شفت در قسمت عقب قاب دستگاه در جهت مخالف شفت تعبيه شده است. مهره را زياد محكم نبنديد چون ممكن است رزروه هاي آن بريده شوند . اگر حلقه از جايگاه خود حركت كرد مهره را باز كرده و سطح باريك و كوچك روي شفت را تميز واز يك حلقه ديگر استفاده كنيد 3- بلوك آزمايش را در نگهدارنده خود كه در ته شفت متصل به تورك متر قرار دارد نگهداريد.نگهدارنده بلوك را از هر نوع آلودگي گل حفاري دور سازيد. بلوك را كه آزادانه حركت ميكند مقابل حلقه قرار دهيد. اگر در حملش ثابت نباشد با يك لبه چاقو آن را تنظيم كنيد. اگر تنظيم نشود موقع آزمايش شكل خراش به صورت ذوزنقه يا مثلث خواهد بود كه بايد با مشاهده اين علائم آزمايش تكرار شود. علامت مستطيل شكل مطلوبترين است در صورت عدم تشكيل مستطيل بايد نگهدارنده بلوك كاملا بررسي و بوسييه شل كردن پيچ آن را باز كرد. 4- ظرف نمونه را كاملا تميز كرده وآن را با گل حفاري كه روي آن كاملا با ماده آزمايش پوشيده شده است ، در جايگاه خود قرار دهيد. 5- پيچ نگهدارنده ظرف را شل كرده ظرف بند 4 را طوري بالا ببريد كه مجموعه حلقه و بلوك ( مكعب مستطيل)و نگهدارنده كاملا درون آن قرار گيرند سپس پيچ رامحكم ببنديد. 6- دستگاه را بدون بار روشن كنيد (هرگز دستگاه را تحت بار روشن نكنيد) اجازه دهيد به مدت 1 دقيقه كار كنيد يا شدت جريان از 1 تا 2 آمپر در آمپرسنج مشاهده شود اگر شدت جريان بيشتر از 2 آمپر باشد نشاندهنده اين است كه دستگاه به طور صحيح كار نمي كند. 7- با تورك متر (torqumeter) را در جايگاه خود قرار داده و توسط بازوي آن در خلاف جهت عقربههاي ساعت گشتاوري با نرخ 5in-1bf/sec اعمال كنيد ( اين فشار به بلوك منتقل شده و ايجاد نيروئي بر ضد حلقه خواهد كرد) اين كار ادامه دهيد تا اينكه يك شيرور (seizure) رخ دهد بار و قدرت شدت جريان را يادداشت كنيد. 7-1-تعريف شيرور (Seizure) :پاره شدن و گسيختگي قسمتي از فلز در تماس مابين سطح حلقه و بلوك تحت آزمايش بوده و نشاندهنده كم بنيهگي و درهم شكستگي كامل هر نوع قابليت و توانايي روان كنندگي تحت فشار است كه سيالات حفاري يا هر سيال مورد آزمايش از خود نشان ميدهد. 7-2- چگونگي تشخيص شيرور(Identifing): 1- افزايش سريع در شدت جريان (به طوريكه آمپر سنج نشان ميدهد) و درمقابل افزايش جريان افزايش يافته و با ادامه آن فيوز دستگاه ميسوزد. 2- شدت جريان افزايش بسيار سريع و قابل توجه يافته سپس به حالت معمولي و نرمال ( قبل از عمل شيرور بر ميگردد نوع دوم شدت كمتري نسبت به نوع اول داشته و معمولا در گشتاورهاي پايين (كمتر از 200in-1b ) و يا زمانيكه مواد جامد گل حفاري تسيار زياد و سائيده باشد اتفاق مي افتد. درخلال تشخيص شيرور در استفاده از آمپر سنج ، تغييرات واضحي در شكل چهارگوش خراشيده شده و نوسانات ويا صداي دستگاه اتفاق خواهد افتاد. صداي نرمال به صورت صداي وز وز ثابت خواهد شد در شيرور نوع دوم صداي دستگاه گوش خراش بوده و بعد از اين عمل سطح سائيده بلوك بزرگ و زبر شده برعكس آنچه كه در عمل گذشتن سطح نرم و براق ايجاد ميشود . 8- هنگاميكه شيرور رخ ميدهد بار را سريعا كاهش داده به صفر برسانيد سپس حلقه آزمايش را عوض كنيد از هر بلوك ميتوانيد براي هشت آزمايش (بخاطر وجوه آن) استفاده كنيد. برداشتن سريع بار از وارد شدن بار زياد به موتور جلوگيري ميكند. ميتوان ميزان بار را كه نبايد بيشتر از 8 آمپر باشد روي آمپرسنج مشاهده كرد اگر بار زياد باشد فيوز ميسوزد. 9- مراحل 7-1 را تكرار كنيد البته با بار 50in-1b ، 5 دقيقه صبر كنيد مگر اينكه شيرور اتفاق افتاد در اين صورت با شنيدن شيرور مراحل 1 تا 7 را با كاهش بار تا1n/1b50 اين دستورالعمل را آنقدر ادامه دهيد تا عمل گذر (Pass) اتفاق بيافتد : 10-1- عمل گذشتن(Pass) : قابل قبول بودن مايع روان كننده به همراه گل حفاري پايه آبي با كاركرد دستگاه با يك بار ثابت به مدت 5 دقيقه (بدون اينكه سيزور رخ دهد ) در اين موقع يك سطح نرم و صيقلي و صاف روي بلوك ايجاد ميشود. 10-2- چگونگي تشخيص (Pass) : 1- كاركردن دستگاه به مدت 5دقيقه تحت بار ثابت كه آمپرسنج عدد ثابت را نشان داده و قسمت سائيده شده روي بلوك كوچك صيقلي باشد. 2- كاركردن به مدت 5 دقيقه كه آمپرسنج رقم متعادلي را نشان داده و سطح سائيده بلوك و حلقه متوسط بوده و ممكن است به صورت صيقلي يا تيره (بستگي به سائيدگي گل دارد) باشد. 11-محاسبه وگزارش نتايج (Calculation & Reporting Results) : 11-1- اندازه گيري عرض سائيدگي روي بلوك: ميتوان با استفاده از كوليس با دقت in 005/0 و بزرگنمايي كافي عرض محل سائيدگي را اندازه گرفت مثلا مقدار 095/0 اينچ برابر 5/9 تا از صدهاي يك اينج است. بلوك را از گل تميز كرده و كوليس را در مركز بريدگي و موازي با لبه هاي آن قرار داده و مقدار عرض را يادداشت ميكنيم (w) 11-2- محاسبه فشار وارد روي بلوك : حاصلضرب عرض بريدگي (w) در طول آن (عدد ثابت 125/0) مساحت آن را مشخص خواهد كرد. تقسيم قرائت عدد تورك متر (كه درآن عمل گذشتن اتفاق افتاده است) در بازوي آن (عدد ثابت 5/1) برابر ميزان نيروئي وارد بر مساحت آن خواهد بود اين فشار بيان كننده مقاومت پوسته يا حدنهائي فشار قابل تحمل لايه گل است: 11-3- از معادله ساده زير ميتوان مقاومت پوسته را حساب كرد. مقاومت پوسته، P=Psi ظرفيت تحمل بار= قرائت تورك متر، T=in-1b عرض بريدگي ، صدمهايي از 1 اينچ=W معادله فوق از طريق زير محاسبه شده است. نيرو =فشار سطح (گشتاور)تورك =نيرو بازوي گشتاور عرض × طول = مساحت براي دستگاهE.P.mudشركت بارويد: In=L 125/0 = طول بريدگي (ثابت) In=M 5/1= بازوي گشتاور (ثابت) پس خواهيم داشت: حال بايد w را برحسب صدهايي از اينچ حساب كرد: در اين دستگاه محدوده بازوي تورك متر in-1b600-0 ميباشد. از نمودار پيوست ميتوان به سادگي مقاومت پوسته را محاسبه كرد. با اين نمودار پرسنل سر چاه به راحتي ميتوانند خواص روانسازي سيالات در فشارهاي زياد را بررسي و كنترل كنند. در سمت چپ آن مقياس لگاريتمي از 50 تا in-1b600 براي ظرفيت تحمل بار وجود دارد. نتايج آزمايشگاهي نشان داده اند كه در عرض بريدگي بيشتر از اينچ عمل سيزور اتفاق افتاده و درمقادير كمتر از بسيار غيرممكن است. بنابراين نمودار لگاريتمي يا اينچ درسمت چپ صفحه مشاهده ميشود. مقدار لازم براي مقاومت پوسته از محل تقاطع خط مستقيمي كه عدد قرائت تورك متر (سمت چپ) 1 به رقم صدهايي ازاينچ عرض بريدگي (سمت راست) وصل ميكند با شاخص مقاومت پوسته بدست مي آيد. مثال: اگر در قرائت تورك متر برابر in-1b400 عمل گذر اتفاق افتاده باشد و عرض بريدگي 5/9 صدهايي از يك اينچ باشد مقاومت پوسته را حساب كنيد. 12-گزارش نتايج: ميتوان گزارش نهايي را به صورت زير ارائه كرد و با جدول نتايج مقايسه كرد. 12-1 – پايين ترين بار (رقم بدست آمده از تورك متر) بر حسب 1n-1b و ميانگين شدت برحسب آمپر كه در آن سيزور رخ داده است يادداشت شود. 12-2- وقتيكه عمل Pass اتفاق افتاد يا با 5 دقيقه كاركردن دستگاه عمل Seizure رخ نداده باشد نتايج زير را يادداشت كنيد. 12-2-1- ميزان بار (بدست آمده از تورك متر)برحسب 1n-1b ( اين بار نشاندهنده ظرفيت عمل بار سيال تحت آزمايش است) 12-2-2- عرض بريدگي برحسب صدهايي از 1 اينچ 12-2-3- مقاومت پوسته برحسبPsi 12-2-4- ميانگين شدت جريان (كه آمپرسنج نشان ميدهد) برحسب آمپر 13-مراقبت از دستگاه: 13-1- اگر دستگاه به طور دائم كار كند با بلبرينگ موجود در قسمت پايين شافتي كه با تسمه كار ميكند، حداقل يكرتبه در روز يا غالبا در صورت نياز با گريس مناسب روان كاري شود. براي اينكار ميتوان از گريسخور عقبي تعبيه شده روي دستگاه استفاده كرد. 13-2- يا طاقانهاي اصطكاكي حايل بلوك كه توسط تورك متر جابجاو رانده ميشود به طور منظم گريسكاري شود از گريس خور جلوئي نزديك گريس خور بلبرينگ ميتوان استفاده كرد. 14-جدول نتايج مشخصات و پيشنهادات: محدوده كاري براي تعيين ظرفيت تحمل بار و عرض بريدگي بايد با استفاده از تجارب سرچاهي آزمايشگاهي پايه گذاري شوند يك نمونه از راهنماي پيشنهادي براي آزمايشگاه و سرچاه به شرح زير اعلام ميشود. قرائت تورك متر (1n-1b) مقاومت پوسته (Psi) عرض بريدگي(1n100/1) ضعيف 100-0 2000<بالاي 25 250-100 15000-2000 8-25 عالي 450-250 15000>كمتر از 8 15-منابع و مواخذ : 1- Reference Manuall, Milchem 2- Nomograph for Extreme Pressure labricating properties of Drilling fluids P.J.ston 3- آزمايشگاه پايه آبي واحد پژوهش سيمان و گل حفاري ، پژوهشگاه صنعت نفت 4- كاتالوگ دستگاه Epmudrester 4- API 13A 1966
مواد افزودني به سيمان حفاري

معرفي محصول
مواد افزودني به سيمان مصرفي در عمليات سيمان‌كاري حفاري چاه‌هاي نفت شامل اقلام زير است:
• كندكننده زمان بندش سيمان (ديربند سيمان)
• افزايه كنترل‌كننده هرزروي سيمان
• پخش‌كننده ذرات سيمان
• شوينده شيميايي
• افزايه خارج‌كننده گازهاي موجود در دوغاب سيمان

اين مواد جهت ساخت دوغاب سيمان حفاري براي سيمان‌كاري لوله‌هاي جداري چاه‌هاي نفت به‌كار مي‌رود.
با توجه به اينكه قسمتي از عمليات حفاري جهت دستيابي به مخازن نفت و همچنين بعد از رسيدن به مخازن نفت براي كنترل جريان نفت و گاز و هدايت آنها به سطح زمين نياز به لوله‌گذاري و نصب لوله‌هاي جداري دارد و متعاقب آن عمليات سيمان‌كاري در فاصله بين ديواره چاه و پشت لوله‌هاي جداري (casing) انجام مي‌شود مواد شيميايي سيمان‌كاري از اهميت بسيار زيادي برخوردار مي‌باشد.
هدف از نصب لوله‌هاي جداري (casing) و همچنين سيمانكاري چاه‌هاي نفت به شرح زير است:‌
• نگهداري لوله‌هاي جداري و محكم نمودن آن با زمين
• جلوگيري از ريزش ديواره چاه و به وجود آمدن دالان (cave)
• جهت قطع ارتباط آب در طبقات مختلف زمين و جلوگيري از آلودگي نفت و گاز با سيالات ديگر.
• جلوگيري از نفوذ سيالات ديگر به درون چاه يا اطراف لوله‌هاي جداري كه باعث خورده شدن آنها مي‌شود.
• جهت كنترل فشار مخازن نفت و گاز و فوران آنها و همچنين هدايت آنها به سطح زمين.

ميزان مصرف و ارزش اقتصادي تقريبي ساليانه

مصرف سالانه مواد افزودني سيمان حدود 250 تن و به ارزش تقريبي يك ميليون دلار مي‌باشد.

پيش‌بيني نياز بلند مدت
ميزان مصرف مواد افزودني سيمان با توجه به افزايش حفاري هاي اكتشافي و استخراجي در ميادين نفت و گاز طي 10 سال آينده ميزان مصرف حداقل به 500 تن در سال افزايش خواهد يافت.
سیمان
 
 

 
 
 
ریشه لغوی
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سی‌منت( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.
سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته می‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم به‌صورت طبیعی یافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.
تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید، استفاده می‌شود.
ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهکو آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند که کلینکر نامیده می‌شود.

کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر و خشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.
ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند. معمولا چهار ترکیب عمده به‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می‌شوند که عبارتند از:


    سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)


     


      دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO2=C2S)


       


        سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A)


         


          چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl2O3Fe2O3)



          که اختصارا اکسیدهایCaOرا با C و SiO2را با S و Al2O3را با A و Fe2O3را با F نشان می‌دهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی به‌صورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.

          ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2، که اکسیدهای
          سدیمو پتاسیمبه نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها با بعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.

          وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم می‌شود، مشکلاتی به بار می‌آورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می‌کند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را می‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.

          مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و
          منیزیمآزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری می‌شود.
          هیدراسیون سیمان
          ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود می‌آید.

          دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد.
          حرارت هیدراسیون
          همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.

          برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.

          هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان می‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.

          همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.
           
           
          آزمایشهای سیمان
          به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام می‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
          نرمی سیمان
          از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر می‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.

          نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.
          گیرش سیمان
          کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند می‌شود

VSOE87
عضو فعال
مهندس نفت گرایش حفاری و استخراج از مخازن نفتی

به اشتراک بگذارید
برای ارسال نظر باید ثبت نام کنید یا به حساب خود وارد شوید.

7561
0