علل مهاجرت گاز در داخل دوغاب سیمان و راههای درمان آن

چکیده

از طریق تحقیقات آزمایشگاهی ثابت شده است که سه نوع مهاجرت گاز از داخل فضای حلقوی سیمانه شده، به وسیله طراحی دقیق ترکیب سیمان قابل کنترل هستند . نوع اول فضای خالی ، و درنتیجه آن مهاجرت گاز بین سیمان و لوله جداری اتفاق می افتد. با افزودن مقدار درست مگنتیت به سیمان ، این نوع فضای خالی و در نتیجه مهاجرت گاز حاصل از آن می تواند کنترل شود. دومین نوع فضای خالی بین لوله جداری و دیواره چاه در محل تشکیل کیک حفاری باعث تضعیف فرایند بندش سیمان می شود، با استفاده از نوعی ماده مخصوص به نام ANCHORAGE CLAY، این بندش تاحدی که مهاجرت  گاز  بین  لوله جداری  و  دیواره چاه حذف شود ، بهبود می یابد.  سومین  و پیچیده ترین فرایند ، تغییر فشار در  طی  مرحله  بندش  می باشد.  مقدار صحیح  درصد آب و همجنین مواد تاخیر دهنده ها در طی فرایندهای هیدراتاسیون ، برای کسب بهترین نتیجه مورد نیازمی باشد. با افزودن مقدار صحیح الاستومر، این تغییرات فشار در طی زمان بندش سیمان می توانند برطرف شوند. الاستومرها به عنوان موادی که در مقابل فشار می توانند عکس العمل مخالف نشان دهند شناخته شده اند . این پدیده باعث حذف تغییرات فشار و‌ درنتیجه حذف ترکهای میکروسکوپی می شود. سه عامل فوق تابعی از دما و فشار می باشد . از آن جایی که در یک چاه تغییرات فشار و دما نسبت به عمق رخ می دهد لذا طراحی سیمان بایستی به دقت انجام گیرد. در این مقاله ، تک تک اجزاء لازم برای حذف نشت گاز مورد بحث قرارگرفته است و همچنین روشی برای حذف کامل مهاجرت گاز در حین عملیات سیمانکاری ارایه می شود.
 

عنوان مقاله [English]

Causes of Gas Migration Through Cement Slurries and Curring Methods

چکیده [English]

It has been proven through laboratory experiments that the three types of gas migration through a cemented annulus can be eliminated by designing the correct cement mixture. The first type of void and, therefore, gas migration can occur between the casing and the cement. By adding the correct amount of magnetite to the cement, this void, and therefore  the  possible  cause  of  gas migration, can  be  eliminated.   The  second possible type of void generation is between the cement  and  the borehole wall where the filter cake forms at the borehole wall adversely affects the bonding process. By using a special material, Anchorage Clay, this bonding can be improved to the extent that the gas migration between the borehole and the cement can be eliminated. The third and most complicated process  is the  pressure changes  appearing  in the  cement  during the setting phase.
The correct amount of water as well as retarders is crucial for the best results during the dehydration process of the cement. By adding the correct type of elastomers, this pressure variation during the setting of the cement can be eliminated. Elastomers are known to counter- react the pressure behavior during the setting process.
This eliminates the pressure variations and, therefore, the micro cracks. The three above mentioned effects are strong functions of temperature and pressure, and the cement design for a well would have to be carefully planned since a well has both temperature and pressure gradients with depth. This paper discusses the individual components necessary for gas-leak elimination. The paper gives a clear guideline for designing the total elimination of gas migration during a cement job. In addition, this paper clearly addresses the gas migration problems related to cementing operations

 

[1] Sabins;F.L;Tinsley;J.M.and Sutton; D. ransition Time OF Cement Slurries Between the               

        Fluid and  Set States. Paper SPE 39279;PP.875-881, 1982      

[2] Buraik; K.A.; Abdulqer;K.A.and Basibes; R. Prevention OF Shallow Gas Migration                Through Cement. Paper SPE 47745, 1998. 

 [3] Boumgarte;C.;Thiercelin;M.;and  Klaus;D. Case studies OF TO Prevent  Micro annular   

       Formation. Paper SPE 56535,1999.     

[4] Robert; M.;. Gas Flow in Cements. Paper SPE 11207,1985.

[5] Stewart; R. B;and Schouten; F.C. ; Gas Invasion and Migration in Cemented Annuli.Paper

     SPE  Drilling  Engineering. PP.77-82, 1988.             

[6] Jennings; S.; and Ansari; A.; Gas Migration After Cementing Greatly Reduced. Paper                                                                         SPE, 2003.