عنوان مقاله :
بهينه سازي تركيب سيمان چاه‌هاي نفت و گاز با استفاده از لاتكس پليمر- نانو ذرات سيليكا به منظور جبران پديده ترك و ميكرو آنالوس در غلاف سيمان
عنوان به زبان ديگر :
Optimization of Oil and Gas Wells Cement Composition Using Polymer Latex-silica Nanoparticles to Compensate the Micro-annulus Phenomenon in Cement Bond
پديد آورندگان :
بذركار، حميد دانشگاه آزاد اسلامي واحد بين المللي كيش - دانشكده مهندسي عمران، جزيره كيش، ايران , لرك، عليرضا دانشگاه آزاد اسلامي واحد صفا دشت - دانشكده مهندسي عمران، تهران، ايران , امين نژاد، بابك دانشگاه آزاد اسلامي واحد رودهن - دانشكده مهندسي عمران، رودهن، ايران
كليدواژه :
سيمان چاه نفت و گاز , ميكرو آنالوس , پيوند سيماني ضعيف , مهاجرت گاز , لاتكس پليمر - نانو ذرات سيليكا
چكيده فارسي :
توليد پايدار از منابع هيدروكربني امري بسيار مهم در ثبات اقتصادي، حفظ توان توليدي و عمل به تعهدات صادراتي دولت‌ها در زمينه فراهم كردن منابع انرژي از سوخت‌هاي هيدروكربني است. براي دست يافتن به اهداف توليد پايدار از ذخائر نفت و گاز لازم است تا چاه‌هاي نفت و گاز به‌عنوان مجراهاي توليدي، به ايمن‌ترين و كارآمدترين روش‌هاي ممكن حفاري و تكميل شوند. يكي از تهديدات توليد پايدار از مخازن نفت و گاز، از دست‌دادن يكپارچگي ساختار چاه و عدم تحقق تفكيك لايه‌هاي مختلف زيرزميني از فضاي دروني چاه است كه مشكلات متعددي از جمله توليد زود هنگام آب از چاه‌هاي نفت و گاز، نشت گاز يا شورآب از حاشيه باند سيماني پيرامون چاه يا لبه آستري فولادي محافظ ديواره چاه است. براي دست يافتن به اهداف تفكيك لايه‌هاي زيرزميني و كنترل جريان دلخواه سيال هيدروكربني به مجراي توليدي، عمليات سيمان كاري به‌عنوان يك سد جداكننده در برابر لايه‌هايي با محتواي سيال و فشار منفذي متفاوت و ايجاد غلاف يكپارچه جدا كننده چاه از محيط خارجي استفاده مي‌شود. اين غلاف سيماني كه پس از راندن جداري‌هاي فولادي به فضاي پشت آنها پمپ مي‌شود، پس از استقرار و سخت شدن به استحكام سازه چاه و پايداري آن در برابر فشارهاي خارجي مي‌انجامد. اين تحقيق به‌طور خلاصه عوامل مؤثر بر ايجاد پيوند ضعيف سيماني به سازند و جداره فولادي، تشكيل فضاي ميكروآنالوس در حاشيه باند سيماني، بهينه‌سازي تركيبات سيمان جهت تقويت مشخصات مكانيكي آن، مهاجرت گاز درون سيمان و راه‌كارهاي مؤثر بر كنترل اين پديده زيان بار تمركز دارد. در آزمايشات انجام شده اثر نانوذرات سيليكا در بهبود مقاومت تراكمي سيمان، كاهش تخلخل و نفوذپذيري مؤثر در مهاجرت گاز به‌خوبي مشخص گرديده است. همچنين، لاتكس پليمري با توسعه خواص سيكسوتروپيك در دوغاب و كاهش پنجره زماني حالت گذرا كمك شاياني به دوغاب سيماني مي‌كند تا احتمال مهاجرت گاز در زمان بحراني كه سيمان قادر به مقاومت مؤثر در برابر آن نيست را به حداقل رسانده و فرصت لازم براي تهاجم سيالات و خلل در ساختار غلاف سيماني را به كمترين مقدار كاهش دهد.
چكيده لاتين :
Sustainable production from hydrocarbon resources is very important in economic stability, maintaining production capacity, and fulfilling the export commitments of governments in providing energy sources from hydrocarbon fuels. Drilling and completing oil and gas wells in the safest and most efficient manner is possible in order to meet sustainable production objectives from oil and gas reserves. One of the threats to sustainable production from oil and gas reservoirs is the wellbore integrity failure and missing isolation for various underground layers from the inner space of the well. Alternatively, the leakage of gas and saltwater from the liner lap or casing shoe due to the micro-annulus phenomenon at the margin of the cement bond is another threat to oil and gas wells. To fulfill the aims of separating subsurface layers and directing the appropriate flow of hydrocarbon fluid to the production duct, the cement sheath acts as a sealing barrier against formation layers with varying fluid content and pore pressure. Cement slurry is pumped to the annular space after driving the steel casing. Improving the properties of cement structures is a continuous technical-engineering effort to increase the durability of structures and prevent the destruction or occurrence of problems related to weakness in these structures. Cement design requirements for oil and gas wells are accompanied by perfect sealing of the well. This research seeks to provide an efficient solution to cover the gas and fluid migration issues due to cement sealing inefficiency. Combining the superior rheological properties of latexes in cement with the strength properties of silica nanoparticles is an idea that has been developed in this research. In experiments, the effect of silica nanoparticles on improving the compressive strength of cement, reducing porosity, and effective permeability in gas migration has been well established. Polymer latex also helps cement slurry by developing thixotropic properties in the slurry and reducing the transient time window to minimize the gas migration possibility in critical times when the cement column is not able to effectively resist the formation fluids and restrict the opportunity for formation fluid invasion.
