بررسی کارآیی و اثر افزودنی مهار کنندة مهاجرت گاز بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان حفاری در شرایط واقعی چاه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده معدن، دانشگاه شاهرود، شاهرود

2 پژوهشکده مهندسی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

چکیده

مهاجرت گاز و سیالات سازندی به درون ستون سیمان یکی از مشکلات متداول و در عین حال پرهزینة چاه‌های گازی و بعضی چاه‌های نفتی است، که می‌تواند پیامدهای زیانباری را به دنبال داشته باشد. درهمین راستا، شرکت‌های مختلف نفتی افزودنی‌های مختلفی را تحت عنوان «ضد مهاجرت گاز» ارائه نموده‌اند تا خطر مهاجرت گاز به درون سیمان به مقدار قابل توجهی کاهش یا به طور کامل حذف گردد. باتوجه به خصوصیات مخازن گازی و نفتی ایران، وجود این افزودنی‌ها در فرمول دوغاب سیمان اغلب چاه‌ها لازم است. مطالعات انجام شده برروی یکی از مخازن گازی نشان داده است با وجود اینکه در ترکیب دوغاب سیمان چاه‌های این مخزن از افزودنی ضد مهاجرت گاز استفاده شده ولی در بیشتر موارد هنوز مشکل مهاجرت گاز مشاهده گردیده است. در این مقاله به منظور پیدا کردن عوامل احتمالی، سعی بر آن شد که افزودنی ضد مهاجرت گازِ به کار گرفته شده در ترکیب دوغاب سیمان، با استفاده از دستگاه منحصر به فرد آنالیز مهاجرت گاز مورد کنترل کیفی قرار گیرد و تاثیر آن برروی خواص مختلف دوغاب سیمان اعم از خواص فیزیکی و مکانیکی مشخص گردد. با توجه به نتایج به‌دست آمده از این تحقیق می‌توان گفت که صرفا با افزودن مادة ضد مهاجرت گاز قادر نخواهیم بود که از مهاجرت گاز در ستون دوغاب سیمان جلوگیری کنیم. لذا در طراحی دو غاب سیمان مطلوب، باید ضمن به‌دست آوردن مقدار مصرف بهینه، تمامی پارامترهای موثر در کنترل مهاجرت گاز که شامل کاهش مقدار آب آزاد در حدّ صفر، افت صافی زیر 50 میلی‌لیتر API، مدت زمان رسیدن به مقاومت فشاری psi 500 در کمتر از hr 5، مدت زمان نیم‌بندش بین 30 تا Bc 70 حداکثر min 25 و رشد بسیار سریع مقاومت ژله‌ای بین 250 تا (lb/100 ft2) 500 است برآوردة گردد، که خوشبختانه تمامی موارد فوق با کمک افزودنی ضد مهاجرت گاز (PK-90) ساخت داخل کشور تامین گردیده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Evaluation of Effects of Anti Gas Migration Additive on Cement Slurry Physical and Mechanical Properties at Real Well Conditions

نویسندگان [English]

  • Hamid Soltanian 1
  • Mohammad Ataei 1
  • Reza Khalokakaie 1
  • Ezatallah Kazemzadeh 2
1 School of Mining, Petroleum and Geophysics Engineering, University of Shahrood
2 Petroleum Engineering Department, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
چکیده [English]

Formation fluid migration to the cement column is one of the most common and costly problems occurring in most gas and some oil wells, which could lead to some hazardous consequences. Some major oil companies have designed special additives to mitigate or preferably eliminate the phenomena of gas migration. With respect to most Iranian oil and gas fields, the use of anti gas migration additives is highly required. In one gas filed as a case study, despite the application of anti gas migration additive to the cement recipe, the problem of gas migration through cement is still occurring. In this investigation, the process of quality control of the additive by use of FMA utility has been done and the effects of using this special chemical on all cement properties have been studied. Results showed that adding anti gas migration additives is not the only solution to overcome gas migration problem in cements. The main key in using anti gas migration additives is to optimize additive consumption and design slurry with acceptable properties such as zero free water, total API fluid loss value less than 50 cc, early compressive strength development in less than 5 hours, right angle set pattern in thickening time test (time between 30 and 70 BC must not exceed 25 minutes) and rapid gel strength development between 250 to 500 lb/100 ft2. Fortunately, by use of special anti gas migration additive from domestic source which is called PK-90 all aforementioned criteria had been met.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Migration Phenomena
  • Fluid loss
  • Compressive Strength
  • Anti Gas Migration Additive
  • Gel Strength
  • Rheological Properties
[1]. Bonett A. and Pafitis D., “Getting to the root of gas migration,” Oil Field Review Spring., pp. 36-49, 1996.##

[2]. Carter G. and Slagle K., “A Study of completion practices to minimize gas communication,” Paper SPE 3164 Presented at Meeting., Held in Amarillo, Texas, Nov. 16-17, 1970.##

[3]. Rogers M. J. and Dillenbeck R. L., “Transition time of cement slurries, definitions and misconceptions related to annular fluid migration,” SPE 90829, 2004.##

[4]. Baret J. F. and Daccord G., How fluid loss influences primary cementing: literature review and methodology, SPE 25150, pp. 133-138, 1994.##

[5]. Carré G., Pradié E., Christie A., Delabroy L. and Greeson D. F., “High expectations from deepwater wells,” Oil Field Review., pp. 36-51, 2003.##

[6]. Webster W. W. and Eikerts J. V., “Flow after cementing - field and laboratory study,” SPE 8259, pp. 23-26, 1979.##

[7]. Buraik K. A., Abdulqer K. A. and Basibes R., “Prevention od shallow gas migration through cement,” SPE 47745, 1998.##

[8]. Robert M., “Gas flow in cements,” SPE 11207, 1985.##

[9]. Stewart R. B. and Schouten F. C., “Gas invasion and migration in cemented annuli,” SPE Drilling Engineering, PP. 77-82, 1988.##

[10]. Jennings S. S. and Ansari A. A., “Gas migration after cementing greatly reduced,” SPE 11209, 2003.##

[11]. Boumgarte C., Thiercelin M. and Klaus D., “Case studies of expanding cement to prevent micro annular formation,” SPE 56535, 1999.##

[12]. Aiqin W., Chengzhi Z. and Ningsheng Z., “The theoretic analysis of the influence of the particle size distribution of cement system on the property of cement,” Cement and Concrete Research, pp. 1721–1726, 1999.##

[13]. Rahimirad M. and Baghbadorani D. J., “Properties of oil well cement reinforced by carbom nanotubes”, SPE 156985, 2012.##