بررسي كارآيي و اثر افزودني مهار كنندة مهاجرت گاز بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي سيمان حفاري در شرايط واقعي چاه

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

مهاجرت گاز و سیالات سازندی به درون ستون سیمان یكی از مشكلات متداول و در عین حال پرهزینة چاه‌های گازی و بعضی چاه‌های نفتی است، كه می‌تواند پیامدهای زیانباری را به دنبال داشته باشد. درهمین راستا، شركت‌های مختلف نفتی افزودنی‌های مختلفی را تحت عنوان «ضد مهاجرت گاز» ارائه نموده‌اند تا خطر مهاجرت گاز به درون سیمان به مقدار قابل توجهی كاهش یا به طور كامل 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 یكی از مخازن گازی نشان داده است با وجود اینكه در تركیب دوغاب سیمان چاه‌های این مخزن از افزودنی ضد مهاجرت گاز استفاده شده ولی در بیشتر موارد هنوز مشكل مهاجرت گاز مشاهده گردیده است. در این مقاله به منظور پیدا كردن عوامل احتمالی، سعی بر آن شد كه افزودنی ضد مهاجرت گازِ به كار گرفته شده در تركیب دوغاب سیمان، با استفاده از دستگاه منحصر به فرد آنالیز مهاجرت گاز مورد كنترل كیفی قرار گیرد و تاثیر آن برروی خواص مختلف دوغاب سیمان اعم از خواص فیزیكی و مكانیكی مشخص گردد. با توجه به نتایج به‌دست آمده از این تحقیق می‌توان گفت كه صرفا با افزودن مادة ضد مهاجرت گاز قادر نخواهیم بود كه از مهاجرت گاز در ستون دوغاب سیمان جلوگیری كنیم. لذا در طراحی دو غاب سیمان مطلوب، باید ضمن به‌دست آوردن مقدار مصرف بهینه، تمامی پارامترهای موثر در كنترل مهاجرت گاز كه شامل كاهش مقدار آب آزاد در حدّ صفر، افت صافی زیر 50 میلی‌لیتر API، مدت زمان رسیدن به مقاومت فشاری psi 500 در كمتر از hr 5، مدت زمان نیم‌بندش بین 30 تا Bc 70 حداكثر min 25 و رشد بسیار سریع مقاومت ژله‌ای بین 250 تا (lb/100 ft2) 500 است برآوردة گردد، كه خوشبختانه تمامی موارد فوق با كمك افزودنی ضد مهاجرت گاز (PK-90) ساخت داخل كشور تامین گردیده است.  

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.