آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز )

معرفی آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز )

آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) و غلاف سیمانی یک مانع مهم در طول چرخه زندگی چاه محسوب می شود. یکپارچگی غلاف سیمانی نقش حیاتی در حفظ یکپارچگی چاه ها دارد. توانایی سیمان در آب بندی فضای حلقوی یا سوراخ چاه، که به عنوان آب بندی سیمانی نیز شناخته می شود، یکی از ویژگی های مهم سیمان برای حفظ یکپارچگی چاه است.
اعتقاد بر این است که قرار دادن سیمان در فضای حلقوی یا چاه می تواند به طور کامل از هرگونه نشتی جلوگیری کند. با این حال، این قابل بحث است.
دلیل اینکه سیمان نمی تواند به طور کامل از نشت سیال جلوگیری کند این است که سیمان به عنوان یک محیط متخلخل در نظر گیرد، و همچنین ایراداتی در سیمان مانند میکروآنول ها، کانال ها و شکستگی ها در داخل غلاف سیمانی ایجاد می شود.
علاوه بر این، پیچیدگی اندرکنش پوشش/سیمان و سیمان/سازند، مدل‌سازی کامل مهاجرت سیال را بسیار دشوار می‌کند. از این رو، مایع می تواند بین سازندها یا به سطح مهاجرت کند. این مقاله یک مدل عددی برای جریان گاز در غلاف سیمانی از جمله جریان میکروآنولوس ارائه می‌کند. یک مطالعه پارامتری از متغیرهای مختلف و تأثیر آنها بر زمان نشتی، مانند اندازه شکاف میکروآنولوس، نفوذپذیری ماتریس سیمان، طول ستون سیمانی و تخلخل سیمان انجام می شود.
علاوه بر این، سناریوهای نشت را برای طول همپوشانی پوشش / لاینر مختلف با وجود میکروآنولوس ارائه می‌کند.
سناریوهای نشتی نشان داد که نفوذپذیری ماتریس سیمان، اندازه شکاف میکروآنولوس، و طول سیمان می‌تواند بر زمان نشت تأثیر زیادی بگذارد. با این حال، تخلخل سیمان تاثیر حداقلی بر زمان نشت دارد. علاوه بر این، نتایج مدل‌سازی نشان داد که طول همپوشانی پوشش / لاینر نباید کمتر از 300 فوت باشد و مدت زمان فشار پوشش باید بیش از 30 دقیقه باشد تا هرگونه نشتی را تشخیص دهد.

آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) چیست

آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) و غلاف سیمانی نقش کلیدی در حفظ یکپارچگی چاه در طول چرخه عمر چاه دارد. در طول مرحله حفاری و تکمیل چاه ها، یکپارچگی سیمان به دلیل عواقب خطرناکی که ممکن است در هنگام از بین رفتن یکپارچگی سیمان رخ دهد، حیاتی تر می شود. (1،2) توانایی سیمان در آب بندی فضای حلقوی با جلوگیری از حرکت و مهاجرت سیال زیرسطحی و گازها به سطح و سازندهای مجاور، نقش مهمی در حفظ یکپارچگی چاه ایفا می کند.
آب بندی سیمان را می توان به عنوان توانایی سیمان برای آب بندی و جلوگیری از انتشار سیال از طریق زمینه آن تعریف کرد. آب بندی سیمان به شدت به ویژگی های غلاف سیمانی مانند نفوذپذیری، زمان ضخیم شدن، استحکام ژل ساکن و مقاومت فشاری نامحدود بستگی دارد. (3) برخی از این خصوصیات در مرحله گیرش سیمان نسبت به سایرین اهمیت بیشتری دارند. نفوذپذیری سیمان یک ویژگی حیاتی برای مقاومت در برابر حرکت سیال و گاز از طریق غلاف سیمانی است. سیمان با نفوذپذیری بسیار کم برای جلوگیری از جریان سیال از سیمان و ایجاد ایزولاسیون ناحیه ای عالی مورد نظر است. (4) اگر سیمان نفوذپذیر باشد، گاز می تواند از طریق سیمان حلقوی پخش شود.

مهاجرت آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز )

جریان حلقوی گاز آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) از درون و اطراف سیمان می تواند در مرحله گیرش سیمان به خصوص در مناطق مستعد گاز رخ دهد و این پدیده به عنوان مهاجرت گاز شناخته می شود.
اگر سیمان تنظیم و نفوذپذیر باشد و با سازند یا پوشش چسبندگی ضعیفی باشد، گاز می تواند در حلقه سیمانی مهاجرت کند.
به عبارت دیگر، وجود/توسعه میکروآنول ها (شکستگی های محیطی)، شکستگی های ناشی از آن، و کانال ها (حتی با ماتریس سیمانی بسیار کم نفوذپذیر) به گاز اجازه می دهد تا از طریق این ویژگی ها به جای ماتریس سیمانی مهاجرت کند.
از این رو، حلقۀ سیمانی نفوذپذیر چالش‌های زیادی را به همراه دارد زیرا یکپارچگی چاه را به خطر می‌اندازد. بنابراین، مسیرهای نشت چاه سیالات سازند کنترل نشده باید شناسایی شوند، زیرا آنها اطلاعاتی در مورد نحوه مدیریت آنها ارائه می دهند. مسیرهای بالقوه نشت چاه را می توان به دلیل عملکرد ناقص تکمیل یا تغییر در چاه در یک دوره طولانی ایجاد کرد.
جریان گاز حلقوی گاهی اوقات قبل از نصب جلوگیرنده فوران با آن مواجه می شود.
ادعا کرد که عملیات تکمیل معیوب می تواند ناشی از قرارگیری ضعیف سیمان، اتصال ضعیف سیمان به سطح پوشش/سنگ، و تخریب سیمان باشد. دلایل بیشتر برای مسیرهای نشت احتمالی در بخش بعدی مورد بحث قرار می گیرد. مسیرهای نشتی اجازه می دهد تا گاز از طریق سیمان عبور کند، حتی اگر ماتریس سیمان دارای نفوذپذیری کم باشد.

توسعه مسیر نشت در کوتاه مدت و بلند مدت

آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) سیمان در چند ساعت یا چند روز به طور کامل هیدراته نمی شود. مدت زمان زیادی طول می کشد تا به طور کامل هیدراته شود. همانطور که سیمان هیدراته می شود، حجم دوغاب به دلیل واکنش بین آب و ترکیبات شیمیایی شروع به کاهش می کند. این کاهش در حجم سیمان به عنوان انقباض سیمان شناخته می شود. طبق Yodsudjai و Wang (20) انقباض سیمان به دلایل مختلفی مانند هیدراتاسیون، انقباض حرارتی و انتقال فاز رخ می دهد. کاهش حجم سیمان بسته به طرح دوغاب سیمان می تواند بین 1 تا 6 درصد متغیر باشد.
برای اینکه مهاجرت گاز اتفاق بیفتد، دو شرایط باید اتفاق بیفتد که به گاز اجازه می دهد از درون و اطراف غلاف سیمانی عبور کند. (22) این شرایط عبارتند از (i) شرایط عدم تعادل و (2) یک مسیر نشت بالقوه در طول ستون سیمانی. چهار شکل از مسیرهای نشت چاه را می توان توسعه داد. این فرم‌ها کانال‌هایی در داخل غلاف سیمانی، مسیرهایی در سطح مشترک پوشش/سیمان (به عنوان مثال، میکروآنول)، مسیرهایی در سطح مشترک سیمان/سنگ، و شکستگی‌های یک سازند آسیب‌دیده هستند. با توجه به Bois و همکاران، (23) سه مکانیسم مرتبط با توسعه مسیر نشت از طریق سیمان و در رابط پوشش / سیمان وجود دارد: (1) قرار دادن سیمان. (ب) هیدراتاسیون حالت مایع. و (iii) هیدراتاسیون حالت جامد.

افزودنی های سیمان

عوامل متعددی بر توسعه مسیرهای نشتی در حین قرار دادن آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) سیمان و باریت حفاری تأثیر می گذارد. (23-27) کانال‌های گل می‌توانند یک مسیر بالقوه را پس از کم‌آبی تشکیل دهند و در نتیجه شکاف ایجاد کنند. عامل دیگر تمیز کردن ضعیف بدنه است که ممکن است پیوند هیدرولیکی بین سیمان و پوشش را کاهش دهد و در نتیجه میکروآنولوس ایجاد شود. همچنین، فشار تزریق سیمان ممکن است از فشار شکست سازند فراتر رود و در نتیجه به سازند آسیب رسانده و یک مسیر نشتی ایجاد کند.
چندین محقق به ایجاد فضای خالی در طول هیدراتاسیون حالت مایع دوغاب سیمان پرداخته اند. (28-30) اتلاف سیال زیاد دوغاب سیمان می تواند باعث ایجاد فضاهای خالی در ماتریس سیمانی شود و در نتیجه کانال هایی در داخل غلاف سیمانی ایجاد شود. از دست دادن سیال دوغاب سیمان آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) نه تنها بر توسعه مسیرهای نشت تأثیر می گذارد بلکه سیالات آزاد را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. (31) هر دو به ایجاد حفره ها در غلاف سیمانی و حفره های سطح مشترک سطح سیمان/سنگ کمک می کنند.
واکنش های هیدراسیون حتی پس از جامد شدن کامل سیمان (هیدراتاسیون حالت جامد) ادامه می یابد. توسعه مسیرهای نشت در طول هیدراتاسیون حالت جامد در ادبیات مورد بحث قرار گرفته است. (32-35) انقباض سیمان و کاهش فشار منافذ دوغاب می تواند منجر به ایجاد ترک و/یا میکروآنولوس شود. علاوه بر این، چگالی سیال چاه و تغییرات دما می تواند به غلاف سیمانی آسیب برساند و نقص هایی مانند ترک در داخل سیمان یا میکروآنولوس ایجاد کند. فشار و چرخه حرارتی همچنین می تواند منجر به جدا شدن باند در رابط پوشش / سیمان شود که می تواند به عنوان یک مسیر نشت بالقوه عمل کند.

مدلسازی نشت گاز در غلاف سیمانی

محققان برای درک علل نشت گاز آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) و یافتن راه حلی برای این مشکل تلاش کرده اند. در طول سال‌ها، به‌ویژه در 4 سال گذشته، بررسی تجربی نشت گاز در حلقه سیمانی به عنوان یک رویکرد کاربردی برای ارزیابی قابلیت آب‌بندی سیمان شناخته شده است. جدول 1 خلاصه ای از مطالعات تجربی اخیر نشت گاز در ستون های سیمانی را نشان می دهد.

برای شناخت بهتر مکانیسم‌های مهاجرت گاز در سیمان آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) ، محققان شروع به مدل‌سازی جریان گاز از طریق سیمان حلقوی و شاخه‌های سیمانی کردند، در حالی که دیگران سعی کردند مهاجرت گاز را به صورت تجربی پیش‌بینی کنند. (36،37) مدل های مختلفی از جریان گاز از طریق سیمان در ادبیات منتشر شده است. برخی از محققان (تحلیلی و عددی) افزایش فشار مربوط به SCP را مدل‌سازی کردند، در حالی که برخی دیگر تلاش کردند نشت گاز را از طریق نقص سیمان (38) و در ترسیب CO2 مدل‌سازی کنند. جدول 2 خلاصه ای از مطالعات عددی و تحلیلی نشت گاز در ستون های سیمانی را نشان می دهد.

مکانیسم های انتقال گاز

به دلیل وجود چاه عمیق، دمای سازند استاتیک بالاتر، گردش خون از دست رفته و منطقه گاز فعال، آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) عملیات سیمان کاری معمولی نمی تواند الزامات چنین عملیاتی را برآورده کند.
در اینجا، سیلیکون مایع و لاتکس به دوغاب سیمان وارد می شوند تا متقابلاً مقاومت انتقال گاز دوغاب سیمان را بهبود بخشند. سیلیس با اندازه ذرات مختلف و الیاف با طول های مختلف بهینه شده است و دوز آنها می تواند به طور قابل توجهی استحکام و چقرمگی سیمان را در شرایط دمای بالا بهبود بخشد تا خطر از دست رفتن گردش خون را کاهش دهد. در تکنولوژی سیمان کاری، فاصله مرکزی ساز به منظور بهبود مرکزیت پوشش و راندمان جابجایی بهینه شده است.
به منظور حذف سیال حفاری و بهبود استحکام سیمان کاری سطحی، دوز و عملکرد دوغاب سیمان و اسپیسر بهینه شد. در عین حال، از محدودیت جریان و فشار برگشتی برای کاهش خطر انتقال گاز استفاده می شود. کاربرد میدانی نشان می‌دهد که ادغام و کاربرد مجموعه‌ای از فناوری‌ها روشی مؤثر برای حل مشکل سیمان‌سازی لاینر در چاه‌های فوق‌عمیق فراهم می‌کند.

افزودنی های سیمان

مهاجرت سیال آنتی گس ( ضد مهاجرت گاز ) سازند به ستون سیمانی یکی از رایج ترین و پرهزینه ترین مشکلاتی است که در اکثر چاه های گاز و برخی از چاه های نفت رخ می دهد که می تواند پیامدهای خطرناکی را به دنبال داشته باشد.
برخی از شرکت‌های بزرگ نفتی، افزودنی‌های ویژه‌ای را برای کاهش یا ترجیحاً حذف پدیده‌های مهاجرت گاز طراحی کرده‌اند. با توجه به بیشتر میادین نفت و گاز ایران، استفاده از افزودنی های ضد مهاجرت گاز بسیار ضروری است. در یکی از گازهای ثبت شده به عنوان مطالعه موردی، علیرغم استفاده از افزودنی ضد مهاجرت گاز در دستور تهیه سیمان، مشکل مهاجرت گاز از طریق سیمان همچنان وجود دارد.
در این تحقیق فرآیند کنترل کیفی ماده افزودنی با استفاده از ابزار FMA انجام شده و اثرات استفاده از این ماده شیمیایی خاص بر تمامی خواص سیمان مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج نشان داد که افزودن مواد افزودنی ضد مهاجرت گاز تنها راه حل برای غلبه بر مشکل مهاجرت گاز در سیمان نیست.
کلید اصلی در استفاده از افزودنی های ضد مهاجرت گاز، بهینه سازی مصرف افزودنی و طراحی دوغاب با خواص قابل قبولی مانند آب آزاد صفر، مقدار تلفات سیال API کل کمتر از 50 سی سی، توسعه مقاومت فشاری اولیه در کمتر از 5 ساعت، الگوی تنظیم زاویه راست است. در آزمایش زمان ضخیم شدن (زمان بین 30 تا 70 قبل از میلاد نباید از 25 دقیقه تجاوز کند) و توسعه سریع استحکام ژل بین 250 تا 500 پوند/100 فوت مربع. خوشبختانه با استفاده از افزودنی ضد مهاجرت ویژه از منابع داخلی که PK-90 نامیده می شود، تمامی معیارهای ذکر شده رعایت شده بود.

مکانیسم های انتقال گاز