طراحی و ساخت یک نمونه دوغاب سیمان بهینه به منظور جلوگیری از پدیده مهاجرت گاز از طریق دوغاب سیمان چاه‌های گازی خانگیران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

واحد پژوهش حفاری، پژوهشکده اکتشاف و تولید، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق علل مهاجرت گاز از طریق ستون سیمان در یکی از چاه‌های گازی در منطقه خانگیران مورد بررسی قرار گرفته است. طبق مطالعات و بررسی‌های به عمل آمده در اکثر چاه‌های منطقه بعد از گذشت زمان، پدیده مهاجرت گاز به وضوح دیده می‌شود . بررسی کیفی فرمولاسیون دوغاب‌های سیمان استفاده شده در این چاه‌ها یکی از عوامل اصلی این پدیده را نامناسب بودن دوغاب‌های طراحی شده معرفی می‌کند . هدف این تحقیق شناسائی عوامل مؤثر بر پدیده مهاجرت گاز از نقطه نظر طراحی دوغاب سیمان در فضای دالیزی لوله آستری ۷ اینچ یک چاه کاندید و ارائه راهکار مناسب از نقطه نظر طراحی دوغاب سیمان در پیشگیری از این مشکل و یا به حداقل رساندن این پدیده بوده است. فعالیت‌های انجام پذیرفته در طول اجرای این تحقیق شامل بازسازی دوغاب سیمان استفاده شده در سیمان‌کاری این مقطع از چاه در آزمایشگاه و اندازه‌گیری خواص دوغاب و سنگ سیمان با رویکرد شناسایی دلایل بروز مهاجرت گاز در این چاه به عنوان نمونه شاهد و ساخت یک نمونه دوغاب سیمان پیشنهادی با استفاده از افزایه‌های مناسب و مشاهده بهبود خواص دوغاب جدید برای پیشگیری از پدیده مهاجرت گاز هستند. دوغاب پیشنهادی دارای خواص بهبود یافته‌ای عبارت از زمان مقاومت ژلگی کوتاه‌تر، افت صافآب دینامیکی کمتر، تخلخل و نفوذپذیری سنگ سیمان پایین‌تر، آب آزاد کمتر و مقاومت تراکمی بیشتر است. این مطالعات از دیدگاه علمی بحث طراحی و فرمولاسیون دوغاب سیمان را بررسی می‌کند و کلیه عوامل تأثیرگذار برروی کیفیت دوغاب و سنگ سیمان را با رویکرد درمان مشکل مهاجرت گاز مورد بررسی قرار می‌دهد. نتیجه این شناسایی‌ها همراه با استفاده از مواد افزودنی مناسب مورد استفاده در طراحی‌ها منجر به ارایه بهترین فرمولاسیون به عنوان دوغاب پیشنهادی جهت استفاده در چاه‌های منطقه شده است. لازم به ذکر است که راه مقابله با مهاجرت گاز، "پیشگیری" از وجود چنین معضلی است؛ زیرا وقتی که این پدیده به وقوع پیوست عملاً هیچ راه حلی برای مقابله با مشکل متصور نیست.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Designing Optimum Cement Slurry to Prevent the Gas Migration through the Cement Slurries in Khangirian Gas Wells

نویسندگان [English]

  • Ali Ghajari
  • MohammadReza Monavarian
  • Seyyed Mohammad Javad Modjtahedi
Drilling Research Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, the causes of the gas migration through the cement slurry of a seven-inch annulus of a well in Khangiran gas field as a case study are studied. Moreover, this study intends to propose practical solutions to prevent or at least decrease the problem. The quality and life time of the used cement sheath in the well is studied and the main causes of the gas migration are determined. The cement recipe is evaluated by new scientific methods and all the design parameters are evaluated, so that a new cement recipe using new cement additives and new design techniques replaces the traditional recipe and prevent gas migration. The proposed slurry has improved properties, including shorter transition time, less dynamic fluid loss, less porosity and permeability of cement stone, less free water, and higher compressive strength. It should be noted that the best way to solve the gas migration problem is the prevention and once the migration starts, it is almost impossible to stop it.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Migration
  • Oil Well Cementing
  • Cement Slurry
  • Cement Filtrate
  • Gel Strength

 

[1]. Erik B. N. and Guillot B., Well Cementing”, Second edition, Schlumberger Educational Services, Texas 1990.

[2]. Tinsley J. M., Miller E. C., Sabins F. L., and Sutton D. L.: “Study of factors causing annular gas flow following primary cementing,” pp. SPE. 8257, 1979.

[3]. Bannister C. E. et al., “Critical design parameters to prevent gas invasion during cementing operations”, pp. SPE. 11982, 1983.

[4]. گزارشات حفاری، پیش‌بینی و تکمیل برخی از چاه‌های منطقه.

[5]. Webster W. W. and Eikerts J. V., “Flow after cementing – field and laboratory study,” pp. SPE 8259, 1979.

[6]. Watters L. T. and Sabins F. L.: “Field evaluation of method to control gas flow following cementing,” pp. SPE. 9287, 1980.

[7]. Sutton D. L. and Faul R.: “Annular gas flow theory and prevention methods described,” Oil & Gas J., pp. 84-112, 1984.

[8]. Sabins F. L., Tinsley J. M., and Sutton D. L.: “Transition time of cement slurries between the fluid and set states”, Society of Petroleum Engineers Journal, Vol. 22 (6), pp. 875-882, 1982.

[9]. Rae P., Wilkins D., and Free D., “A new approach for predicting gas flow after cementing,” pp. SPE/IADC 18622, 1989.

[10]. Al-Yami A. S., Nasr-El-Din H. A. and Ahmad Al-Humaidi, “An innovative cement formula to prevent gas-migration problems in HT/HP wells,” pp. SPE 120885-MS, 2009.

[11]. Drecq P. and Parcevaux P. A.: “A single technique solves gas migration problem across a wide range of conditions,” pp. SPE. 17629, 1988.

[12]. Stewart R. B. and Schouten F. C., “Gas invasion and migration cemented annuli: Causes and Cures,” pp. JADC/SPE. 14779, 1986.

[13]. Christian W. W., Chatterji J., and Ostoot G. W., “Gas leakage in primary cementing a field study and laboratory investigation,” pp. SPE. 5517, 1975.

[14]. Cheung P. R. and Beirute R. M.: “Gas flow in cements,” pp. SPE. 11207, 1982.

[15]. Sykes R. L. and Logan J. L., “New technology in gas migration control”, pp. SPE. 6653, 1987.

[16]. Sutton D. L., Sabins F. L., and Paul R., “New evaluation for annular gas-flow potential”, Oil & Gas J., pp. 109-112, 1984.

[17]. Sepos D. J. and Cart B. W., “New quick detting cement solves shallow gas migration problems and reduces WOC time,” pp. SPE. 14500, 1985.

[18]. Gonzalo V., Aiskely B. and Alicia C., “A methodology to evaluate the gas migration in cement slurries,” pp. SPE 94901-MS, 2005.

[19]. Haijin Z., Jiansheng Q. , Aiping L., Jianlong Z.,and Jiaxing X., “A new method to evaluate the gas migration for cement slurries,” pp. SPE. 131052-MS, 2010.

[20]. Mohammadi Pour M. , and Moghadasi J., “New cement formulation that solves gas migration problems in iranian south pars field condition” pp. SPE. 105663-MS, 2007.

[21]. Cheung P. R. and Myrick B. D., “Field evaluation of an impermeable cement system for controlling gas migration,” pp. SPE. 11983, 1983.

[22]. Cooke C. and Cunningham W. C., “Filtrate control a key in successful cementing practices,” JPT, pp. 951-956, 1977.

[23]. Williams D., Cheung R., Norman M., and Woodroof R., Jr., “Annular gas migration can be controlled,” Oil & Gas J., pp. 146-151, 1983.

[24]. Scott S., Jennings Adel A. Al-Ansari, Abdullah S. Al-Yami, “Gas migration after cementing greatly reduced”, pp. SPE. 81414-MS, 2003.

[25]. Bearden W. G. et al., “Control and prevention of inter-zonal flow”, pp. SPE. 903, 1964.

[26]. Carter L. G. and Evans G. W., “A study of cement – pipe bonding,” pp. SPE. 764, 1964.