بررسي آزمايشگاهي پيدا كردن افزودني جديد جايگزين كلريد كلسيم براي سيمان كاري چاه هاي نفت و گاز

سيمان كاري لوله هاي جداري چاه هاي نفت و گاز در شرايط دمايي پايين چاه براي سالهاي زيادي به عنوان يك چالش عمليات سيمانكاري شناخته شده كه ناتواني دوغابهاي سيمان براي بدست آوردن مقاومت تراكمي اوليه در اين عمليات منجر به افزايش پژوهشها در اين زمينه شده است. هيدراتاسيون سيمان يك واكنش شيميايي اساسي است كه در دماهاي پايين به علت حركت مولكولي محدود شده ميزان آن و ميزان واكنش شيميايي كاهش پيدا ميكند . اين مشكل در دوغابهاي سبك وزن بيشتر خود را نشان ميدهد چرا كه علاوه بر كاهش سرعت هيدراتاسيون، سيمان واكنش پذيري كمتري در ازاي مقدار آب در دسترس براي فرايند هيدراتاسيون وجود دارد. لذا نياز ضروري براي يافتن تركيبات سيمانهاي سبك وزن در شرايط دمايي پايين چاه براي بدست آوردن سرعت بالاي هيدراتاسيون و مقاومت فشاري بالا احساس ميشود. كلريد كلسيم بدون شك كاراترين و اقتصاديترين افزودني تندگر است. بدون توجه به ميزان مصرف آن، هميشه به عنوان يك افزودني تندگر عمل ميكند. اما اين افزودني در دوغابهاي سبك وزن و شرايط دمايي پايين نميتواند تاثير چنداني در سرعت هيدراتاسيون دوغاب سيمان داشته باشد. درنتيجه يافتن افزودني مناسب جايگزين كلريد كلسيم در تركيبات دوغابهاي سيمان سبك وزن كه داراي مقاومت فشاري و سرعت هيدراتاسيون بالا باشد در اين مقاله مد نظر ميباشد. در اين مقاله از نانو سيليس كروي به عنوان يك شتابدهنده و از ذرات كروي توخالي به عنوان سبك كننده سيمان استفاده شده است. اطلاعات حاصل از آزمايشها نشان داد كه ميزان زمان نيم بندش دوغاب سيمان طراحي شده به مقدار كمتر از 47 دقيقه كاهش يافت. از ديگر خصوصيات اين دوغاب ميتوان به ميزان افت صافي بسيار كم، آب آزاد صفر و مقاومت فشاري اوليه و نهايي مناسب اشاره كرد.

It has been known that low temperature condition during circulation and after cement placement is one of the most important parameters for cement slurry design. Conventional cements and light weight cement slurries usually required a long time to set and cannot reach to significant compressive strength, therefore, it is important to design appropriate light weight cement slurries for low temperature condition during surface casing cementation. Cacl2 is one of the best accelerators that used in cement slurries and we can use this additives in a wide range of dosage as a accelerator, but in low temperature condition it canʹt leave sufficient effects on cement hydration, so in this paper we try to replace this additive with proper alternative to reach to suitable thickening time and compressive strength. To solve this problem, a unique cement system which contain Nano silica, Hollow spherical material and class-G oil well cement, was developed for the first time. Laboratory tests was performed in Research Institute of Petroleum Industry (RIPI) and test results shows that this slurry has low density, excellent fluid loss control, no free fluid, right-angle-set and short thickening time (47 minutes) at low temperature. Experimental results which present in this paper can help resolving problems in surface casing cementing