مروری بر رفتار مکانیکی اولیه دوغاب سیمان مورد استفاده در سیمانکاری چاه های نفت و گاز به وسیله آزمونهای اودومتریک و آنالیز تجربی

با گسترش روز افزون عمق حفاری چاه های نفت و گاز و روی آوردن به حفاری چاه های فشار بالا و دما بالا (HPHT)، شناخت رفتار دوغابسیمان مورد استفاده در چاه نفت پس از ترکیب تا زمان بندش برای پیش بینی عملکرد پوشش سیمانی در چاه های نفت و گاز و مخصوصا پیش بینی احتمال ایجاد فضاهای خالی بین پوشش سیمانی و بدنه سنگی یا جداره لولهای چاه جهت جلوگیری از بروز مشکلات ناشی از آن، بسیار حائز اهمیت میباشد. مشخص کردن رفتار مکانیکی اولیه اهمیت خاصی دارد؛ زیرا در حین حفاری چاه، پوشش سیمانی هنگامی که دوغاب سیمان به طور کامل هیدراته نشده است؛ به عنوان مثال در طول آزمایش کیسینگ، تحت بارهای مختلف مکانیکی قرار دارد. در این مقاله، رفتار مکانیکی اولیه یک دوغاب سیمان کلاس G به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. یک دستگاه تجربی برای آزمایش رفتار مکانیکی دوغاب سیمان از زمان هیدراتاسیون، تحت شرایط تنش مشابه به شرایط واقعی طراحی شده است. انقباض ماکروسکوپیک دوغاب سیمان و همچنین پاسخ تنش کرنشی آن در تحت بارگذاری اودومتریک ۱در طول هیدراتاسیون برای فشارهای مختلف از ۳/۰ تا MPa ۴۵ و برای دمای هیدراتاسیون از ۷ تا ۳۰ درجه سانتیگراد ردمو مطالعه قرار گرفته است. این دماهای نسبتا کم برای کاهش سرعت هیدراتاسیون در نظر گرفته میشود. نتایج تجربی نشان میدهد که انقباض ماکروسکوپیک به طور قابل توجهی با افزایش فشار در طول هیدراتاسیون افزایش می یابد. تحت یک سیکل بارگذاری مکانیکی در یک مرحله معین، دوغاب سیمانی که تحت فشار کمتری قرار گرفته است، تا عمق کمتری هیدراته میشود و در نتیجه قابلیت تغییر شکلپذیری بالاتری دارد. در نتیجه خطر ایجاد فضاهای خالی در اثر بارهای مکانیکی در آن بیشتر است. نتایج تجربی به طور واضح اثر تاریخچه بارگذاری را بر رفتار مکانیکی دوغاب سیمان در یک مرحله معین نشان میدهد. علاوه بر آزمایشهای اودومتریک آزمایشهای آنالیزور اولتراسونیک سیمان(UCA)۲ و کالوریمتری ایزوترمال۳ نیز انجام میشود تا دیدگاه بهتری از رفتار اولیه دوغاب سیمانی بدست دهد.

کلیدواژه ها:

دوغاب سیمان ، بارگذاری اودومتریک ، چاه های فشار بالا و دما بالا ، انقباض سیمان ، هیدراتاسیون