آزمایش‌های سیمان چاه نفت

در طول حفاری یک چاه نفت، سیمان کاری یکی از اصلی ترین عملیات ها می باشد. نقش سیمان در نگهداری لوله های جداری و مغزی و تجهیزات سرچاهی است. سیمان مثل یک سد غیر قابل نفوذ در برابر عبور گازها و سیالات می باشد. برای اطمینان از موفقیت در تمامی فعالیت های سیمان کاری چاه های نفت، دوغاب سیمان باید باید با دقت و محاسبات مهندسی شده ساخته شوند.

۱- آزمایش زمان ‌بندش

در آزمایش زمان بندش، افزایش گرانروی دوغاب سیمان با گذشت زمان در شرایط دمایی و فشار ته چاه نمایش داده می‌شود. هنگامی که گرانروی به ۱۰هزار سانتی‌پواز رسید، آن مدت زمان که به این حد گرانروی برسد، همان زمان بندش دوغاب درنظر می گیرند.

۲- آزمایش استحکام تراکمی

این آزمایش، اندازه‌‌گیری فشار موردنیاز برای خردکردن یک قالب سیمان با هندسه مشخص و با تراکم نامحدود می باشد. دوغاب‌های سیمان در قالب‌های برنجی به اندازه ۲ اینچ مکعب در شرایط دمای ساکن و فشار ته چاه در دستگاه curing chamber سخت شده و  این مکعب‌های سخت شده سیمانی پس از گذشت زمان مشخص، برای تعیین استحکام با پرس خرد می‌شوند. استحکام سیمان سخت شده باید به اندازه‌ای باشد که  لوله‌‌های جداری و مغزی را محافظت کند.

۳- آزمایش اندازه‌‌گیری میزان هرزروی عصاره دوغاب سیمان

در آزمایش هرزروی سیال، با استفاده از یک فیلتر پرس فشار بالا- دما بالا میزان هرزروی عصاره دوغاب سیمان اندازه‌‌گیری و شبیه‌‌سازی می شود و  مایع فیلتر شده در مدت زمان۳۰ دقیقه جمع‌آوری می گردد. هرزروی آب دوغاب سیمان از یک صافی نفوذپذیر در دمای گردشی ته چاه که در حدود ۴۵۰ درجه فارنهایت است و با حداکثر فشار نسبی۲۰۰۰ پام اندازه‌‌گیری می‌شود. معمولا  هرزروی سیال دوغاب سیمان باید در حدود ۵۰ تا ۱۰۰ میلی‌لیتر در ۳۰دقیقه باشد.

۴- اندازه‌‌گیری خواص رئولوژیکی

رابطه بین تنش برشی و شدت برش با استفاده از گرانروی سنج FANN ۳۵ که یک گرانروی‌‌سنج دورانی است، معین می گردد با ترسیم رایانه‌‌ای تنش‌های برشی در شدت‌های برشی متناظر، مدل رئولوژیکی که کاربرد بیشتری دارد، معلوم می گردد.

۵- آزمایش آب آزاد

آزمایش آب آزاد در یک استوانه درجه‌بندی ۲۵۰میلی‌لیتری صورت می گیرد در این آزمایش، دوغاب سیمان تهیه شده بر اساس استاندارد API در یک گرانروی‌سنج با دمای استاتیک ته چاه به مدت ۲۰ دقیقه هم می زنند و درون یک استوانه می ریزند. زمانی‌که دوغاب سیمان در شرایط ایستا باشد، ممکن است بر اثر رسوب ذرات سیمان، آب آزاد به وجود آید که  این مسئله در چاه‌های کج و افقی بسیار مشکل زا می باشد.

۶- اندازه‌‌گیری چگالی دوغاب

مقدار چگالی دوغاب سیمان باید به اندازه‌ای باشد که فشار یک سازند نفوذپذیر را کنترل کند البته فشار هیدرواستاتیکی ایجاد شده هم نباید سازندهای ضعیف را از هم شکاف دهد. چگالی دوغاب سیمان با یک ترازوی گل زیر‌فشار مشخص می گردد.

7- کنترل کیفی سیمان و افزایه

کلاس‌ API سیمان‌های چاه‌های نفتی به 7 قسمت طبقه بندی شده اند که  متداول‌ترین کلاس سیمان مصرفی در ایران، سیمان کلاس G می باشد. آزمایش‌های کنترل کیفی به‌‌طور متداول روی سیمان‌های مصرفی انجام می‌شود تا از خواص شیمیایی و فیزیکی آنها اطمبنان حاصل کنند.

8- اندازه‌گیری قدرت ژله شدن دوغاب سیمان

قدرت ژله شدن دوغاب سیمان با استفاده از تجهیز آزمایشگاهی SGS اندازه گیری می شود. در این آزمایش نمونه دوغاب در یک فنجان استاندارد ریخته می شود و پس از قرار گرفتن در دستگاه، آزمایش انجام می شود.