هایدنس حفاری

معرفی هایدنس حفاری

مواد افزودنی هایدنس حفاری نقش بسزایی در عملیات سیمان کاری چاه های نفت و گاز دارند. انواع افزودنی های سیمانی وجود دارد که برای استفاده از سیمان پرتلند در بسیاری از عملیات های مختلف چاه های نفت و گاز ایجاد می شود.
در تلاش برای فرموله کردن دوغاب سیمان مناسب برای هر کار سیمانی، افزودنی مناسب باید انتخاب شود و مقدار مناسب باید اضافه شود. افزودنی ها عملکردهای متفاوتی دارند و به طور کلی به عنوان شتاب دهند، کندکننده، افزایش دهنده، عامل از دست دادن مایع، پخش کننده و بسیاری دیگر طبقه بندی می شوند.
هر یک از طبقه بندی های گسترده دارای دسته های مختلفی از مواد افزودنی است که برای انجام تقریباً یک عملکرد در طول طراحی دوغاب سیمان ایجاد شده اند. با این حال، برخی از مواد افزودنی در هر نوع اصلی وجود دارد که معمولاً در طراحی دوغاب سیمان برای عملیات سیمان کاری چاه نفت و گاز استفاده می شود.

از هایدنس حفاری در سیمان کاری چاه، سیستم های سیمان پرتلند برای محدوده دمایی از زیر نقطه انجماد در مناطق دائمی منجمد تا 662 درجه فارنهایت (350 درجه سانتی گراد) در چاه های بازیابی حرارتی و زمین گرمایی طراحی می شود.
آنها همچنین با فشارهایی از محیط تا 30000 psi (200 مگاپاسکال) در چاه های عمیق مواجه می شوند. انطباق چنین تغییراتی در شرایط تنها از طریق توسعه افزودنی های سیمان امکان پذیر بود.
با توجه به عمل توصیه و 10B موسسه نفت آمریکا، افزودنی ها موادی هستند که به دوغاب سیمان اضاف می شوند تا خاصیت آنون را اصلاح یا افزایش دهند.
افزودنی های سیمانی انتخاب و برای عملیات سیمان بخشی جدایی ناپذیر از طراحی چاه صدا، ساخت و یکپارچگی چاه است.

مواد افزودنی هایدنس حفاری

مواد افزودنی هایدنس حفاری برای افزایش خواص دوغاب چاه نفت و دستیابی به قرارگیری موفقیت‌آمیز بین پوشش و سازند زمین‌شناسی، توسعه سریع مقاومت فشاری و جداسازی ناحیه‌ای مناسب در طول عمر چاه در دسترس هستند.
با توجه به Cowan و Eoff ، مواد افزودنی معمولاً به فرمولاسیون سیمان است تا; پراکنده کردن ذرات سیمان، تغییر زمان گیرش در شرایط دما و فشار در چاه، کنترل فیلتراسیونتلفات مایع حاصل از دوغاب سیمان در حین و پس از قرار دادن، انقباض سیمان را در حین گیرش و سخت شدن جبران می کند، پیوند سطحی بین سیمان و پوشش را بهبود می بخشد و هجوم و مهاجرت سیالات تشکیل را به ستون سیمانی در طول گیرش کنترل می کند.
انواع مختلفی از افزودنی های سیمان وجود دارد که به منظور امکان استفاده از سیمان پرتلند در بسیاری از کاربردهای مختلف چاه های نفت و گاز .
هر نوع دارای انواع مختلفی از مواد افزودنی است که برای انجام تقریباً همان عملکرد در طول طراحی دوغاب سیمان ساخته شده اند. با این حال، برخی از مواد افزودنی در هر نوع اصلی وجود دارد که معمولاً در طراحی دوغاب سیمان برای عملیات سیمان کاری چاه های نفت و گاز استفاده می شود. این مقاله به بررسی طبقه‌بندی گسترده افزودنی‌های چاه‌های نفتی می‌پردازد و بر موارد رایج مورد استفاده در عملیات سیمان‌سازی چاه‌های نفت و گاز تأکید می‌کند.

انواع رایج افزودنی های سیمان

سرعت هیدراتاسیون زمانی که آب با سیمان مخلوط می شود را می توان با استفاده از افزودنی های شیمیایی تغییر داد.
هایدنس حفاری افزودنی ها مواد شیمیایی و موادی هستند که با دوغاب سیمان پایه مخلوط می شوند تا عملکرد سیمان را تغییر دهند. با توجه به ماهیت ذاتی سیمان های پایه و به دلیل نیازهایی که روی غلاف سیمانی در طول عمر چاه قرار می گیرد، خواص عملکردی دوغاب سیمانی برای رسیدگی به شرایط خاص و منحصر به فرد هر چاه آنون اصلاح می شود .
بسیاری از افزودنی های مورد استفاده در حال حاضر مواد آلی و پلیمری هستند که به طور خاص برای استفاده در عملیات سیمان کاری چاه Cowan و Eoff فرموله می شوند ، مواد افزودنی شیمیایی معمول برای عملیات روغن و همچنین سیمان کاری عبارتند از: شتاب دهنده، کندکننده ها، افزایش دهنده ها، افزودنی های اتلاف و اتلاف سیال در گردش خون، پخش کننده ها و بسیاری موارد دیگر.

افزودنی های سنگین وزن هایدنس

افزودنی های سنگین وزن به منظور افزایش چگالی دوغاب اضافه می شوند. برخی از مناطق تحت فشار بیش از حد باید با سیمان با چگالی بالا سیمان شوند.

مواد شیمیایی مورد استفاده به عنوان افزودنی های سنگین به شرح زیر است:

• باریت
• هماتیت
• شن

عوامل سنگین وزن

هدف اصلی افزودنی‌های سنگین مانند هایدنس حفاری ، مهار فشارهای سازندی بالا است. الزامات اصلی برای عامل وزن سنگین (عوامل وزنی) این است که وزن مخصوص آنها بیشتر از سیمان، توزیع اندازه ذرات ثابت و نیاز آبی کم باشد. عوامل وزن‌دهنده شیمیایی در دوغاب سیمان بی‌اثر هستند و با ابزارهای چوب‌گیری تداخلی ندارند
. هنگامی که فشارهای منفذی بالا، سوراخ‌های چاه ناپایدار و تشکیلات تغییر شکل‌پذیر/پلاستیکی مواجه می‌شوند، ممکن است از گل‌های با وزن بالای 18ppg استفاده شود و به همین ترتیب باید از دوغاب‌های سیمانی با وزن مساوی از Magarini استفاده شود .
واضح ترین راه برای افزایش چگالی سیمان کاهش مقدار آب در دوغاب سیمان Michaux است، با این حال، دوغاب هایی با چگالی بیشتر از 17.5 پوند بر گالن برای مخلوط کردن و پمپاژ بدون مواد وزن ساز بسیار ضخیم هستند. بنابراین برای حفظ قابلیت پمپاژ به مواد پراکند نیاز دارد. هنگامی که وزن‌های بالاتر از 17.5 پوند بر گال مورد نیاز است، موادی با وزن مخصوص بالا اضافه می‌شوند.

متداول ترین مواد وزن دهنده

از نظر آنون، مواد با وزن سنگین معمولاً در تراکم‌های بیشتر از 17 پوند در گال مورد نیاز هستند که در آن مواد پراکند یا سیلیس دیگر مؤثر نیستند. متداول ترین مواد وزن دهنده ایلمنیت، هماتیت و باریت هستند. سایر عوامل وزن‌دهنده مواد ذرات سنگین مانند نمک، ماسه اتاوا یا اکسید تیتانیوم هستند.

انواع هایدنس حفاری

• هماتیت (Fe 2 O 3 )

این هماتیت متداول ترین افزودنی سنگین وزن است. هماتیت یک ماده معدنی قرمز آجری و طبیعی با درخشش فلزی کدر است. تقریباً 70 درصد آهن دارد. وزن مخصوص هماتیت به خلوص بین 4.9 تا 5.3 است. می توان از آن برای غلبه بر بسیاری از کاستی های باریت استفاده کرد.
وزن مخصوص بالا هماتیت را می توان برای افزایش چگالی دوغاب تا 22 پی پی جی استفاده کرد. با این حال، پخش کننده ها اغلب برای جلوگیری از ویسکوزیته بیش از حد دوغاب هماتیت استفاده می شوند. هماتیت به طور قابل توجهی قابلیت پمپاژ دوغاب ها را کاهش می دهد و بنابراین ممکن است در هنگام استفاده از هماتیت به افزودنی های کاهنده اصطکاک نیاز باشد.

• ایلمنیت (FeO TiO 2 )

ایلمنیت (اکسید تیتانیوم آهن) به اندازه هماتیت رایج نیست، اگرچه مزایایی نسبت به هماتیت دارد. ایلمنیت یک ماده معدنی سیاه تا قهوه ای مایل به سیاه تیره است که به طور طبیعی با درخشندگی زیرفلزی که حاوی تقریباً 37 درصد آهن است. از نظر ظاهری شبیه مگنتیت است اما فقط کمی خاصیت مغناطیسی دارد. وزن مخصوص خلوص بین 4.5 تا 5 است.
اگرچه ایلمنیت وزن مخصوص کمی پایین‌تر از هماتیت دارد، اما به آب اضافی نیاز ندارد و تقریباً همان افزایش چگالی دوغاب هماتیت را در غلظت‌های مشابه ایجاد می‌کند. مانند هماتیت، ایلمنیت تأثیر کمی بر زمان ضخیم شدن یا مقاومت فشاری دارد.

• باریت (BaSO 4 )

باریت حفاری  به دلیل مساحت سطح بالا و تقاضای آب زیاد، معمولاً در سیمان‌کاری به عنوان عامل وزن‌دهنده استفاده نمی‌شود. این یک ماده غیر فلزی نرم، خاکستری روشن و به طور طبیعی است. وزن مخصوص بین 4.0 تا 4.5 متغیر است. باریت را می توان برای دستیابی به تراکم دوغاب تا 18ppg استفاده کرد. همچنین باعث کاهش استحکام و قابلیت پمپاژ می شود.

مواد افزودنی از دست دادن مایعات (FLA)

هایدنس حفاری افزودنی از دست دادن سیال به عنوان افزودنی مسدود کنند نفوذپذیری نیز گویند.
افزودنی‌های اتلاف سیال معمولاً در عملیات سیمان‌کاری مزرعه‌ای به کار می‌روند، سرعتی را که در آن آب از سیمان به سازندهای نفوذپذیر وارد می‌شود، در هنگام خروج یک فشار تفاضلی مثبت به سازند نفوذپذیر کاهش می‌دهد. یعنی از کم آبی دوغاب سیمان بت جلوگیری می کند.
در حضور فشار دیفرانسیل، از دست دادن فیلتر به لایه های نفوذپذیر می تواند به طور چشمگیری خواص فیزیکی سیمان چاه نفت را تغییر دهد. زمان ضخیم شدن، رئولوژی و راندمان جابجایی گل همگی تحت تأثیر تغییرات نسبت آب به سیمان (w/c) ناشی از از بین رفتن فیلتر سیمان هستند. با عبور فاز مایع سیمان به داخل سازند، کیک فیلتر روی صفحه سازند تشکیل می شود.
مواد افزودنی اتلاف سیال عمدتاً با ترویج رسوب کیک فیلتر با نفوذپذیری کم عمل می کنند و در نتیجه سرعت از دست دادن فیلتر را به لایه های نفوذپذیر مولر محدود می کنند .

مایعات

همچنین آسیب سازند را به حداقل می رساند، چسبندگی و سیمان سازی نوع فشاری را بهبود می بخشد.
از دست دادن بیش از حد سیال ممکن است فضایی را برای ورود گاز به دوغاب سیمان در حلقه ایجاد کند. بنابراین عوامل از دست دادن سیال باید مهاجرت گاز را کاهش دهند.
از دست دادن کنترل نشده فیلتر در طول عملیات سیمان‌کاری می‌تواند منجر به شکست کار به دلیل کم آبی شدن سیمان در حالت پمپاژ نشدن، تراکم گردشی معادل بالا شود. افزایش احتمال مهاجرت حلقوی گاز و عملیات فشرد سازی ناموفق.
مواد افزودنی از دست دادن سیال معمولاً پلیمرهایی مانند سلولز، پلی وینیل الکل، پلی آلکانول آمین ها، پلیمرهای پلی آکریل آمیدها و لاتکس مایع مانند لاتکس استایرن بوتادین هستند.

هایدنس حفاری

بیشتر افزودنی‌های از دست دادن مایع، ویسکوزیت دوغاب را افزایش می‌دهند، اگرچه برخی آن را تا حدی به تاخیر می‌اندازند.
با توجه به مشتقات سلولز رایج‌ترین افزودنی‌های کاهش مایعات هستند و غلظت نرمال از 0.3 تا 3.0 درصد وزنی سیمان متغیر است. غلظت آنون ، پلیمرهای آلی (سلولز) از 0.5 تا 1.5 درصد وزنی سیمان متغیر است. درصدهای بالاتر FLA ویسکوزیته بیش از حد تولید می کند و بنابراین مخلوط کردن در عملیات میدانی را دشوار می کند. رایج ترین آنها پلیمرهای آلی (سلولز)، کربوکسی متیل هیدروکسی اتلی سلولز (CMHEC) و هیدروکسی اتلی سلولز هستند.

• هیدروکسی اتیل سلولز (HEC)

این یک پلیمر سفید، پودری و محلول در آب است. اینها که در طیف وسیعی از گریدها تولید می شوند، اساساً در وزن مولکولی متفاوت هستند. این افزودنی معمولاً می تواند در دماهای بیش از 300 درجه فارنهایت با غلظت های معمولاً بین 0.1 تا 1.0٪ bwoc استفاده شود. مواد مبتنی بر HEC برای افزایش خواص کنترل اتلاف سیال سیستم‌های سیمانی مختلف استفاده می‌شوند و در طیف گسترده‌ای از شرایط چاه Heinold  موثر هستند.

می توانید با کلیک کردن بر روی مشخصات این محصول را مشاهده نمایید.

نتیجه گیری

اگرچه انواع مختلفی از افزودنی ها هایدنس حفاری، برای افزایش عملکرد سیمان پرتلند در حین سیمان کاری نفت و گاز وجود دارد، اما افزودنی های رایجی وجود دارد که اغلب در عملیات سیمان کاری استفاده می شود. این مقاله طبقه‌بندی گسترده افزودنی‌های چاه نفت را بررسی می‌کند که به افزودنی‌های رایج استفاده می‌شود.