پاورپوینت روستای یاسه چاه
پاورپوینت روستای یاسه چاه
دانلود فایل پاورپوینت روستای یاسه چاه (معماری اقلیم سرد وکوهستانی )،در حجم 38 اسلاید قابل ویرایش،همراه با یک هدیه ویژه.
سیمانکاری چاه نفت
| دسته بندی | نفت و پتروشیمی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | docx |
| حجم فایل | 916 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 79 |
سیمانکاری چاه نفت
فهرست مطالب
عناوین صفحه
فصل اول –شیمی سیمان 1
مقدمه 2
1-1)تاریخچه پیدایش سیمان 3
2-1)تعیین درصد ترکیبات اکسیدی سیمان 4
3-1)سیمانهای کند بند 6
4-1)کلاسهای مختلف سیمان 7
1-4-1)سیمان کلاس A 8
2-4-1)سیمان کلاس B 9
3-4-1)سیمان کلاس C 10
4-4-1)سیمان کلاس D 11
5-4-1)سیمان کلاس E 12
6-4-1)سیمان کلاس F 13
7-4-1)سیمان کلاس G و H 14
8-4-1)سیمان کلاس J 16
5-1)استحکام و تنزل استحکام 16
1-5-1)استحکام تراکمی 17
2-5-1)استحکام کششی 17
6-1)افزودنیهای سیمان 18
1-6-1)انواع افزودنیهای سیمان 19
2-6-1)دلایل اضافه نمودن افزودنیهای سیمان 20
فصل دوم 22
1-2)نمونه برداری 22
2-2)ابزار مورد نیاز جهت تهیه دوغاب سیمان 24
3-2)تعیین مقدار آب دوغاب سیمان 27
فصل سوم –تند کننده های سیمان 29
1-3)خواص تند کننده های سیمان 29
2-3)انوع تند کننده های سیمان 33
1-2-3)کلسیم کلراید 33
2-2-3)سدیم کلراید 34
3-2-3)آب دریا 35
4-2-3)براکس 37
3-3)دوغابهای تغلیظ شده سیمان 38
فصل چهارم – کند کننده های سیمان 40
1-4)خواص کند کننده های سیمان 42
2-4)انوع ریتاردرهای شیمیایی 43
2-2-4)CMHEC 44
3-2-4)براکس 46
4-2-4)سدیم کلراید 47
3-4)دوغابهای سیمان دیربند 48
فصل پنجم – دوغابهای سبک وزن سیمان 52
1-5)خواص دوغابهای سبک وزن سیمان 52
2-5)روشهای سبک کردن دوغابهای سیمان 53
3-5)سیمانهای پنتونایتی (شیرین ) 54
1-3-5)محاسن و معایب پنتو نایت 55
4-5)سیمانهای اصلاح شده 55
5-5)سیمانها ی پنتو نایتی شور 56
6-5)پوزلنهای سیمان و سیمانهای پوزلتی 56
1-6-5)پوزلن ها و اهداف استفاده از آنها 57
7-5)خاک دو اتمی 57
8-5)استفاده از گاز نیتروژن در سیمانکاری چاههای نفت 58
فصل ششم –سیمانکاری نخستین 59
1-6)سیمانکاری نخستین و خواص آن 59
2-6)قلب سیمانکاری نخستین 61
3-6)مخلوط کن فواره ای 61
4-6)Cementing Head
62
5-6)زیور آلات لوله های جداری 64
1-5-6) کفشک 64
2-5-6)کالر 65
3-5-6)پرگار یا سانترلایزر 66
5-5-6)Step Collar 66
6-5-6)Wiper Plugs 66
6-6)شستشوی چاه قبل از سیمانکاری 67
7-6)سیمانکاری یک مرحله ای ( سنتی ) 67
8-6)سیمانکاری دو مرحله ای 69
9-6)سیمانکاری سه مرحله ای 70
منابع 71
مقدمه :
از میان کلیه خدماتی که در طول حفاری یک چاه نفت یا گاز به آن داده می شود لوله گذاری (Casing ) و سیمانکاری ( Cementing )را می توان یقیناً مهمترین خدمت دانست عمر چاه ، مزان تولید و مدت بهره دهی آن به مقدار وسیعی بستگی به درجه حرارت این خدمات دارد .
در عملیات لوله گذاری جاه سخت بوسیله یک رشته لوله فولادی مخصوص پوشیده می شود و متعاقب آن در عملیات سیمانکاری فضای حلقوی بین لوله و دیواره چاه از یک دوغاب سیمان با ترکیبات معین پر می گردد . دوغاب سیماین که به این ترتیب دالان پشت لوله ها را پر می کند را گذشت زمان ( معمولاً پس از چند ساعت یا چند روز ) می بندند و سخت می شود و سنگ سیمانی حاصل چون غلافی محکم لوله های پوششی را در بر می گیرد و آنها را با سازنده پیوند می دهند .
می توان همه آنها را در دو کلمه محافظت و ممانعت خلاصه کرد:
سیمان به دیواره چاه ثبات می دهد و لوله های پوششی را در مقابل فشارهای خارجی ناشی از طبقات زمین که ممکن است حتی باعث درهم شکستن وخورد گشتن لوله ها گردد و نیز در مقابل الکترولیز و خوردگی ناشی ا ز آبهای خورنده و زیر زمینی و هیردوکربن های ترش یا تماس مستقیم لوله ها با چینه ها می باشد « محافظت » می کند واز مهاجرت سیالهای یک سازنده به سازنده دیگر و آلوده شدن ناخواسته هیدروکربنهای ارزشمند ( نفت و گاز)محافظت به عمل می آورند .
1-1) تاریخچه پیدایش سیمان
پیدایش سیسمان به زمانی مربوط می شود که بشر نخستین بار« سنگ آهک»را به منظور تهیه آهک زنده پخت ، پخش ( یا کلیناسیون )سنگ آهک خالص یا ( لایستون )CaCo3 در دمای 900 درجه منجر به تجزیه آن و تولید کلسیم اکساید یا آهک زنده ( Cao ) و کربن دی اکسید یا گاز کربنیک ( Co2 ) می شود .
کلسیناسیون سنگ آهک CaCo3 CaO + Co2
از ترکیب کلسیم اکساید با آهک هیدروکسید یا آهک مرده به فرمول Ca(OH)2 بوجود می آید که بدواً جسمی است که فاقد استحکام و سختی لیکن اگر آن را با مقدار کافی آب ممدوح کرده و از آن خمیری درست کنیم (بویژه مقداری هم ماسه و خاک )به آن بیفزاییم و به مخلوط حاصل فرصت دهیم تا رطوبت خویش را از دست داده خشک شود آنگاه جسمی نسبتاً سخت را با بافتی محکم بنام ساروج بوجود خواهد آمد .
حرارتCa2 + H2O Ca(OH)2 +
ساروج Ca(OH)2 + H2O (mortar )
از این جسم قرنها به ملات ساختمان برای پیوند دادن سنگها و آجرها به یکدیگر استفاده شده است و شاید قبل از آنکه بشر آن را کشف کند بجای آن از مخلوط خاک رس و آب استفاده میشده خاک رس نیز همچو ملاتهای دیگر چون با آب آمیخته گرددو فرصت یابد تا خشک شود تبدیل به ملات ضعیفی می گردد که بتواند واحدهای ساختمانی را تا اندازه ای به هم پیوند دهد . تهیه ملات خاک رس برای انسان ساده تر از تهیه ملات آهک مرده است زیرا خاک رس در طبیعت به مقدار فراوان و در همه جا یافت می شود و احتیاج به پراسینگ هم نداشته لیکن برای تهیه آهک بشر نیازمند به سنگ و کوره مخصوص بوده است .
در بحث سیمان کاری چهار کانی وجود دارد که عبارتند از :
1- Tricalium silicate 2- Di calcum silicati
3- Tri calcium 4- tera calcium aluminofrite
سیمانی که تنها محتوی چهار کانی فوق باشد قابل استفاده در هیچ کاری نیست زیرا وقتی آنرا با آب کافی مخلوط کینم دوغاب حاصل ، ظرف مدت جند دقیقه به شسرعت می بندد و سخت می شود کارخانه های سیمان برای رفع این عیب درمرحله آسیاب کلینکر بین 5/1 تا 3 درصد چیبسم یا گچ متبلور (CaSO4-2H2O ) به سیمان می افزایند تا زمان بندش دوغاب آنرا به تعویق می اندازند و در حد مطلوب و قابل قبول وزن نگهدارند این کار بسیار حساس است و باید با دقت کافی انجام شود .
بطوری که گچ به صورتی متحاسن و یکدست در همه نقاط سیمان پراکنده گردند و تحت شرایط آسیاب فرمول شیمیایی آن تغییری نکند و کیفیت آن ثابت بماند.
2-1)تعیین درصد ترکیبات اکسیدی سیمان
جدول 1-1)درصد اکسیدهای 3 نوع سیمان
|
Retarded Cement |
High early-strength cement |
Standard portland cement |
- |
|
64 |
66.5 |
65.6 |
Analysis by exides lime (cao) |
|
23.2 |
21.1 |
22.2 |
Silioa (sio) |
|
4.2 |
4.8 |
5.8 |
Alumina(Al2O3) |
|
5.00 |
2.6 |
2.8 |
Ferrio oxide(Fe2O3) |
|
1.2 |
1.2 |
1.9 |
Megnesia (Mgo) |
|
2 |
2.7 |
1.8 |
Sulfur Trioxide (SO3) |
|
0.7 |
0.9 |
0.7 |
Ignnnilion Loss |
از روی اطلاعات حاصل از جدول فوق و با کمک فرمولهای زیر می توان درصد ترکیبات اکسیدی موجود در نمونه های سیمان را محاسبه کرد .
الف : اگر باشد در اینصورت:
%C3S = (4.07 %CaO) – (7.6 %SiO2) – (6.72 %Al2O3)
- (1.43 Fe2O3) – (2.85 %SO3)
%C2S = (2.87 %SiO2) – (0.754 %C3S)
%C3A = (2.65 Al2O3 ) - (1.69 %Fe2O3 )
%C4AF = 3.04 %Fe2O3
%CaSO4 = 1.7 %SO3
ب: اگر باشد در اینصورت %C3A=0 و یک محلول جامد یا ملغمه ای از آهن ، آلومینا و کلسیم در سیمان موجود میباشد.
%C3S= (4.07 %CaO ) – (7.60 %SiO2 ) – (4.48 %Al2O3)
- (2.86 %Fe2O3) – (2.85 %SO3)
%(C4AF + C2F ) = (2.10 %Al2O3 ) + (1.7 %Fe2O3)
جدول 2-1) با استفاده از 1-1 و فرمولهای تنظیم شده فوق آنالیز شده اند:
Retarded cemant |
High early strength cement |
Standard Portland cement |
|
|
|
|
|
Analysis by oxide compunds |
|
43 |
67 |
50 |
C3S |
|
34 |
10 |
26 |
C2S |
|
3 |
8 |
11 |
C3A |
|
15 |
8 |
9 |
C4AF |
|
1 |
1 |
2 |
MgO |
|
3 |
5 |
3 |
CaSO4 |
سوم (یعنی سیمان ریتارد شده ) می باشد که درصد C3A آن کمتر از دو سیمان دیگر است.
2-بیشترین استحکام نخسین متعلق به سیمان نوع دوم می باشد که درصد C3S آن زیادتر از دو سیمان دیگر است .
3-بیشترین استحکام دراز مدت متعلق به سیمان دیتارد شده می باشدکه درصد C2S آن بیشتر از دو سیمان دیگر است .
4-کمترین فعالیت شیمیایی ( از نظر توسعه استحکام و زمان بندش ) متعلق به سیمان ریتارد شده می باشد که درصد C3A و C3S آن کمتر از دو سیمان دیگر باشد .
3-1 ) سیمان های کند بند ( slow set cement )
سیمانهای کند بند به سیمانهایی گفته می شود که زمان بندش آن زیاد تر از زمان بندش سیمان پرتلند است . دو نوع سیمان کند بند ساخته می شود :
1-( Retarded slow set cement ) : چنانچه به سیمان پرتلند درصد معینی از برخی مواد آلی افزوده شود زمان بندش دوغاب سیمان زیاد می گردد این گونه مواد آلی را چنانچه در فصل چهارم خواهیم دید ریتارد می نامند . از مهمترین ریتاردهایی که کارخانه سیمان برای طولانی کردن زمان بندش سیمان پرتلند بکار می برد می توان نشاسته های اصلاح شده ، شکر ، لیگین ها (یا نمکهای اسد لیگنوسالفونیک ) اسید بوریک و نمکهای آن و بالاخره صمغهای گیاهی را نام برد .
2-(unretarded slow set cement ) : چنانچه میزان C3A سیمان پرتلند را که گفتیم عامل بندش سریع دوغاب است ، کاهش داده و به صفر نزدیک کنیم زمان بندش دوغاب افزایش می یابد.
4-1) کلاسهای مختلف سیمان
کارخانه های سیمان امروزه نُه کلاس مختلف سیمان چاه نفت می سازند ما در همه این سیمانها ، سیمان پرتلند است و همگی از آن مشتق شده اند این سیمانها به ترتیب با حروف A و B و C و D و E و F و G و H و J نامگذاری کرده اند سیمانهای A و B و C سیمانهای ساختمانی (یا Costruction cement ) هستند لیکن از آنها در سیمانکاری چاههای کم عمق نفت نیز استفاده می شود سیمانهای D و E وF دارای ترکیبات اکسیدی یکسانی بوده و به سیمانهای کند بند معروف هستند (Oil well slow set cement ) این سیمانها رادرکارخانه علاوه بر گچ به برخی مواد شیمیایی دیگر مثل « کلسیم لیگنوسالفوتیت» آغشته می سازند تا زمان بندش دوغاب آنها طولانی تر شده و به این ترتیب کاربردشان وسیع تر و فاقد هر گونه افزودنی هستند .
سیمان j مخصوص چاههای عمیق و داغ است (deep hot – well cement)
عواملی که باعث بروز تفاوت بین سیمانهای نه گانه فوق می شود عبارتند از:
1-کامپوزیشن یا ترکیب مواد خام
2-میزان نرمی دانه ها ی سیمان
3-میزان و نوع افزودنیهای سیمان
با کم و زیاد کردن عوامل فوق نه تنها می توان کلاسهای مختلفی از سیمان چاه نفت را به وجود آورد بلکه می توان هر کلاس را در نوع مختلفی نیز ساخت . انواع سیمانهای چاه نفت عبارتند از :
1- نوع معمولی
1/ ordinary type (0)
2- نوع کم مقاومت در برابر سولفاتها 2 / Moderate sulfat resistant type(MSR)
3- نوع پر مقاوم در مقابل سولفاتها
3/ High sulfate Resistant type (HSR)
1-4-1) سیمان کلاس (A )
این سیمان که تنها در نوع معمولی (Ordinary type )ساخته می شود برای استفاده در عمقهای صفر تا 600 فوت یا دماها ی زیر 170 درجه فارانهایت مناسب است .
و در مواردی بکار می رود که از سنگ سیمان خواص ویژه و بخصوصی مد نظر نباشد این سیمان بهتر از سایر کلاسهای سیمان عمل می کند واین بخاطر درصد بالای (C3A ) آن میباشد که با افزودنیهای آن سازگاری دارد.و زمان بندش دوغاب را کاهش و استحکام تراکمی سنگ آن را افزایش می دهد ( البته همین درصد بالای C3A در مواقعی که لازم است سیمان در برابر تهاجم آبهای سولفاته از خود مقاومت نشان میدهد یک نقطه ضعف محسوب می شود.)
جدول 3-1 ) مشخصات فیزیکی سیمان کلاس A
|
حداقل زمان نیم بند شدن |
حداقل استحکام 8 ساعته |
W.C.R |
حداقل سطح جانبی ویژه ذرات |
نوع سیمان |
|
90 minutns |
250 Psia at 100 of |
0.46 |
1500 cm2/gm |
کلاس A |
برای تهیه دوغاب نرمالی از سیمان کلاس A باید هر کیسه 94 پوندی آن را در 0.1234 بشکه آب شیرین ( معادل 6/19 لیتر )حل نمود و دوغابی که به این ترتیب بدست می آید PCF 23/117 وزن و2085/0 بشکه حجم خواهد داشت .
2-4-1 ) سیمان کلاس ( B )
این سیمان در دو نوع MSR و HSR ساخته می شود و برای استفاده در عمقهای صفر تا 6000 فوت با دمای f 170 مناسب است . از لحاظ ترکیبات شیمیایی بسیار شبیه سیمان کلاس A می باشد لیکن غلظت ( C3A) آن کمتر است از لحاظ مشخصات فیزیکی دانه های آن معمولاً – ولی نه همیشه درشت تر از دانه های سیمان کلاس (A) می باشد .
به خاطر همین دو تفاوت ، زمان نیم بند شدن دوغاب آن بیشتر از زمان نیم بند شدن دوغاب سیمان کلاس A می باشد و توسعه سنگ آن کمتر از توسعه استحکام سنگ سیمان اخیر است .
جدول 4-1 ) مشخصات فیزیکی سیمان کلاس (B)
حداقل زماننیم بند شدن |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته |
حداقل استحکام تراکمی 8 ساعته |
W. C. R |
حداقل سطح جانبی ویژه |
نوع سیمان |
|
Gomin |
1500 psia |
200 psia at 100 f |
0.46 |
1600 cm2 gm |
کلاس (B) |
برای تهیه نرمال سیمان کلاس (B) ، مثل دوغاب سیمان کلاس A درست می شود .
3-4-1) سیمان کلاس ( C )
این سیمان در هر سه نوع HSR , MSR , 0 ساخته می شود و برای استفاده در عمقهای ft 6000 ( یا دمای زیر 0F 170 ) مناسب است و در مواردی به کار می رود که از سنگ سیمان استحکام نخستین زیادی را توقع داشته باشند .
دانه های این سیمان نرم تر از دانه های سیمانهای کلاس A, B است و به همین دلیل هم استحکام در سنگ آن بیشتر از توسعه استحکام در سنگ سیمانهای یاد شده است . از معایب این سیمان می توان کانستینی زیاد دوغاب آن را نام برد که این خود زاییده نرمی دانه های سیمان می باشد .
نرم بودن دانه های این سیمان تمایل دوغاب آن را به ژله ای شدن افزایش می دهد . دوغابهای سیمانهای کلاس ( C) تیکو تراپیک هستند و بواسطه خواص دیالوژیک ضعیفی که دارند نمی توان دیواره چاه را به خوبی تمیز کرده و آن را سیمانکاری کنند . مضاف بر اینها سیمانهای کلاس ( C ) در مقابل ریتاردهای مواد کنترل کننده واترلاس ، معمولاً از خود واکنش قابل ملاحظه ای نشان نمی دهند .
جدول مشخصات فیزیکی سیمان کلاس C
|
حداقل زمان نیم بند شدن |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته |
حداقل استحکام تراکمی 8 ساعته |
W.C.R |
حداقل سطح جانبی ویژه ذرات |
مشخصات سیمان |
|
90 min |
2000 psia |
300 psia |
0.56 |
2200 cm2 gm |
کلاس c |
جهت تهیه دوغاب نرمالی از سیمان کلاس c باید هر کیسه 94 پوندی آن را در 15% بشکه آب شیرین ( معادل 9/23 لیتر ) حل نمود . دوغابی که به این ترتیب بدست می آید pef 111 وزن و 2353/. بشکه حجم خواهد داشت .
4-4-1) سیمان کلاس ( D )
این سیمان در نوع ( HSR) , ( MSR ) ساخته می شود و برای استفاده در چاههای با عمق 6000 تا 10000 فوت که فشار و دمای آنها نسبتاً زیاد است مناسب است . سیمانهای کلاس ( D ) را در کارخانه معمولاً آغشته به کلسیم لیگنوسالفونیت می کنند تا زمان بندش دوغاب آن طولانی تر شود و به این ترتیب وسعت کاربرد بیشتری پیدا می کند.
شرکتهای سیمانکاری چاه های نفت نیز خود افزودنیهایی دارند که چون آنها را با درصد معینی به سیمانهای کلاس D اضافه کنند زمان بندش دوغابهای سیمانها هنوز هم بیشتر می شود . از چنین سیمانهایی میتوان در عمقهای بیشتر از ده هزار فوت هم استفاده کرد در عملیات حفاری دریایی که برای ساختن دوغاب سیمان معمولاً از آب دریا استفاده می شود ، می توان سیمان کلاس D را بکار برد لیکن باید به خاطر داشت که آب دریا زمان بندش دوغاب را کاهش می دهد . که در این مورد پایلوت تست ضروری است .
در زیر مشخصات سیمان کلاس D آورده شده است .
جدول 6-1 ) مشخصات فیزیکی سیمان ( D )
|
مشخصه سیمان |
حداقل زمان نیم بندشدن عمق 10000 فوت |
حداقل زمان نیم بند شدن عمق 6000 فوت |
W.C.R |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته |
حداقل استحکام تراکمی 8 ساعته |
|
کلاسD |
100min |
90 min |
0.38 |
1000 psia |
500 psia |
برای تهیه دوغابی از سیمان کلاس D با استاندارد ( API ) باید هر کیسه 94 پوندی آن را در 19/10 % بشکه آب شیرین ( معادل 2/16 لیتر ) حل نمود دوغابی که به این ترتیب به دست می آید pef 5/123 وزن و 187/0 بشکه حجم خواهد داشت .
5-4-1 ) سیمان کلاس ( E )
این سیمان در دو نوع ( HSR) , ( MSR ) ساخته می شود و برای استفاده در چاههای با عمق 10000 تا 14000 فوت که فشار و دمای آن زیاد است مناسب می باشد .
( برای اینگونه چاهها « BHST = 230 290f » )
در زیر مشخصات فیزیکی سیمان کلاس ( E ) آورده شده است .
جدول 7-1 ) مشخصات فیزیکی سیمان کلاس ( E )
|
حداقل زمان نیم بند شدن زیر شدیول S 8 |
حداقل زمان نیم بند شدن زیر شدیول S 6 |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته زیر شدیول S 8 |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته زیر شدیول S 4 |
W.C.R |
حداقل استحکام تراکمی 8 ساعته زیر شدیول S 6 |
|
154 min |
100 min |
200 psia |
1000 psia |
0.38 |
500 psia |
جهت تهیه نرمال سیمان کلاس ( E ) ، همانند سیمان کلاس ( D ) عمل می کنیم .
6-4-1) سیمان کلاس ( F )
این سیمان در نوع HSR , MSR تهیه می شود و برای استفاده در چاههای با عمق 10000 تا 16000 فوت که فشار و دمای آنها بسیار زیاد است مناسب می باشد .
( برای اینگونه چاهها « BHST = 230 – 32 0 f » )
جدولی که در زیر مشاهده می شود مشخصات فیزیکی کلاس F می باشد .
جدول 8-1 ) مشخصات فیزیکی سیمان کلاس F
|
0.38 |
W . S . R |
|
500 psia |
حداقل استحکام تراکمی 8 ساعته زیر شدیول 9 s |
|
1000 psia |
حداقل استحکام تراکمی 24 ساعته زیر شدیول 6 s |
|
1000 psia |
حداقل استحکام 24 ساعته زیر شدیول 9 s |
|
100 minutes |
حداقل زمان نیم بند شدن زیر شدیول 6 s |
جدول تهیه دوغاب نرمال سیمان کلاس F همانند کلاس D عمل می کنیم
7-4-1) سیمان کلاس (G) و (H)
این سیمانها که هر یک در دو نوع (MSR ) و (HSR ) ساخته می شوند برای استفاده