بررسي تاثير اندازه و سطح ويژه دانه‌هاي تشكيل دهنده سيمان بر روي خواص دوغاب و سنگ سيمان چاه‌هاي نفت و گاز

The Effects of Particle Size and Specific Surface Area on the Slurry and Set Properties of Oil Well Cements

در تحقيق حاضر يك فرمولاسيون اصلاح شده جديد جهت ساخت و توليد سيمان كلاس G چاه‌هاي نفت ارايه گرديده است. از آنجايي كه سيمان‌هاي توليدي كشور فاقد ريولوژي، زمان بندش و همچنين مقاومت مناسب مي‌باشند لذا يك فرمولاسيون جديد جهت ساخت اين سيمان در مقياس آزمايشگاهي ارايه گرديد [1]. كلينكر مورد استفاده با استفاده از سرندهاي آزمايشگاهي به اجزاي مختلف با اندازه‌هاي متنوع طبقه‌بندي شده و در نهايت با درصد مشخصي از گچ مخلوط و سيمان مورد نظر آماده‌سازي گرديد. سيمان آماده‌سازي شده يك محصول غيريكنواخت و دانه درشت‌تر نسبت به سيمان‌هاي موجود بوده و50% ذرات تشكيل دهنده آن در محدوده 3 تا ? 30 قرار گرفته‌اند كه در مقايسه با سيمان‌هاي استاندارد كاهش 20 تا 30% در محدوده مورد نظر را دارا مي‌باشد. عليرغم وجود خصوصيات ريولوژيكي مناسب، سازگاري با افزايه‌هاي مختلف، زمان بندش مطلوب و همچنين كاهش آب مصرفي دوغاب به اندازه 10% كه منجر به استحكام تراكمي 24 ساعته بالاتر سيمان نسبت به سيمان‌هاي معمولي مي‌شد از ديگر ويژگي‌هاي اين نوع سيمان مي‌باشند؛ اما سيمان مورد نظر به دليل درشت دانه بودن داراي استحكام تراكمي 8 ساعته كمتري نسبت به سيمان‌هاي استاندارد مي‌باشد. لذا سيستم توليد اين سيمان از حالت توليد با سيستم آسياب و سرند به توليد كامل با آسياب‌هاي گلوله‌اي تغيير يافته و محصولي كاملاً همگن با سطح ويژه يكسان آماده‌سازي شد. نتايج كنترل كيفي سيمان مورد نظر نشان مي‌دهد كه علاوه بر بهبود تمامي خصوصيات مورد بررسي، با كاهش آب به اندازه 10%، مقاومت تراكمي 8 ساعته به اندازه 21% نسبت به سيمان‌هاي استاندارد افزايش يافته است. همچنين اين سيستم داراي قابليت اجرايي كامل در كارخانجات توليدي داخلي مي‌باشد.

In this paper, a modified formulation of class G cement for manufacturing and production has been proposed. Since the produced industry cements have no proper rheological properties, thickening time, and compressive strength, a new formulation has been proposed on the laboratory scale. The clinker was classified into a wide range of particle sizes and the final cement was prepared by mixing them with gypsum. The designed cement is non-uniform and coarser than conventional cements and 50 percent of particles are in the range of 3-30 µm, which shows a 20-30% decrease in the aforementioned range as compared to standard cements. Although the designed cement has very good rheological properties, thickening time, and lesser water usage about 10% which causes a higher 24-hour compressive strength, there is a lower early compressive strength when compared to standard cements. Hence the production system was changed from ball mill and sieves to production by ball mill alone and homogenous cement with the same specific surface area was produced. In addition to having all the desired properties, by a 10% decrease of water usage in the cement system, the early compressive strength was improved by 21% compared to standard cements based on quality control results. Moreover, this production system can completely be implemented at the production plants.