الاسمنت

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته



[align=center]عمليات الأسمنت الأولية هى عملية إحلال كمية من الاسمنت فى الفراغ الحلقىannulus
بين حفرة البئر و أنابيب التغليف Casing بغرض تثبيت أنابيب التغليف وإحكام غزل طبقات الأرض المحفورة بعضها عن بعض . ويتطلب لإتمام هذه العملية التأكد من إزالة بقايا الحفر cuttings ومائع الحفر drilling fluid من الفراغ بين حفرة البئر وأنابيب التغليف والتأكد من ملأ هذا الفراغ بالكمية المناسبه من الاسمنت وتحوله للحاله الصلبه القادرة على دعم أنابيب التغليف وتحمل عمليات البئر المختلفه مثل التثقيب والمعالجة بالأحماض وعمليات الإنتاج المختلفه طوال حياة البئر

الغرض من عملية الأسمنت

1- عزل طبقات البئر ومنع سريان الموائع الهيدروكربونية والماء من طبقة لأخرى أو لسطح الأرض
2- دعم أنابيب التغليف
3- عزل أنابيب التغليف وحمايتها من التآكل

كيمياء الأسمنت

المادة الأساسية المستخدمه لعملية الاسمنت هى الأسمنت البورتلاندى والذى يتم تصنيعه عن طريق صهر كربونات الكالسيوم CaCO3 ( الحجر الجيرى ) مع سليكات الألمونيوم ( الطفله) مع بعض الإضافات الثانوية الاخرى فى درجة حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية و إضافة الجبس الخام (Ca.SO4. 2H2O) لتكوين مادة ثلاثى سيليكات الكالسيوم Tricalcium Silicate Ca3SiO5 وهى المادة الأساسية للأسمنت بالإضافه إلى ثلاثى ألومينات الكالسيوم وثنائى سيليكات الكالسيوم .
على عكس ما يعتقده البعض عن الأسمنت أنه يتماسك عند جفافه ( فقدان الماء من خليط الأسمنت) فإن عملية تصلب الأسمنت تنشأ نتيجة تفاعل هيدرة بين مادة ثلاثى سيليكات الكالسيوم والماء طبقاً للمعادلة التاليه
2[3CaO.SiO2] + 7H20 <---- 3CaO.2SiO2.4H2O + 3Ca(OH)2.

يتم تصنيع الأسمنت البورتلاندى فى جميع أنحاء العالم ولكن أقل من 5% فقط من الأسمنت المنتج حول العالم يكون مناسب للإستخدام فى عمليات الآبار .

يتم أحياناً إستخدام أنواع أخرى لإجراء أعمال الأسمنت مثل أسمنت الأبوكسى واسمنت البوزلاند ولكن تطبيقاتها محدوده للغايه




إضافات الأسمنت

تستخدم الإضافات الكيميائية للتحكم فى خصائص خليط الأسمنت من حيث الكثافه واللزوجه ولتقليل الفاقد فى طبقات الأرض fluid loss, أو زمن الشك ( وهو الزمن اللازم لتحول خليط الأسمنت للحاله الصلبه) ويمكن تقسيم الإضافات إلى الأنواع التاليه

Accelerators

وهى المواد المستخدمه لتقليل زمن الشك للأسمنت وتستخدم عادة فى أعمال الأسمنت لأنابيب التغليف السطحيه surface casing حيث لا تتطلب العملية زمن طويل ولتقليل زمن الإنتظار على الأسمنت (waiting on cement time (WOC). ) وعادة ما يستخدم الملح (NaCl) كمادة معجلة بالإضافه إلى كلوريد الكالسيوم (CaCl2)

Retarders

على عكس الإضافه الأولى تعمل هذه الإضافات على إطالة زمن الشك فى حالة الآبار العميقة والتى تتطلب مدة ضخ طويله وذات درجات الحرارة المرتفعه والتى تعجل تفاعل تصلب الأسمنت ومن أشهر هذه الإضافات السكر العادى وحمض الهيدوكسى كربو كزيليك

Extenders

وتستخدم لتقليل كثافة الخليط للسماح بعمل الأسمنت للطبقات الهشه والضعيفة

Weighting Agents

وتستخدم لإضافة وزن إضافى لخليط الأسمنت مثل البرايت


إختبارات الأسمنت

يتم إختبار خليط الأسمنت قبل ضخه فى البئر للتأكد من خواصه الفيزيائية وتشمل هذه الإختبارات إختبار زمن الشك وفصل الماء عن الخليط والفلتره وتحمل الضغط وخاصية الإحلال

Washes and Spacers

لضمان نجاح أى عملية من عمليات الأسمنت الأولية يجب أن يتم التأكد من إحلال الأسمنت محل مائع الحفر على طول الفراغ الحلقى بين ال (Casing) وحفرة البئر (Hole) .
لا يستطيع الأسمنت فى أغلب الأحيان أن يزيح مائع الحفر أمامه وغالباً ما يتسبب الإتصال بينهم إلى تكوين قنوات من الأسمنت داخل مائع الحفر مما يفشل عملية الأسمنت بشكل كبير.
لذلك يتم الإستعانه بمواد وسيطه بين الأسمنت ومائع الحفر لعمل تنظيف أولى لحفرة البئر من مائع الحفر وغالباً ما يستخدم الماء لهذه المهمه وهو ما يسمى بال (Washes)
ثم يتم إستخدام مواد أخرى لعمل عزل بين طبقة الأسمنت ومائع الحفر وهى ما تسمى بال (Spacers) وهى مواد معقدة يتم تصميمها للتوافق مع نوع مائع الحفر والأسمنت المستخدم


معدات الأسمنت


ويمكن تقسيمها إلى معدات سطحية مثل طلمبات ضخ الأسمنت وخلاطات الأسمنت وسيلوس حفظ الأسمنت وأخرى فى أسفل البئر وهى التى سيتم شرحها بتفصيل أكبر وهى كالتالى



1- Guide shoes
ويتم وصلها بمقدمة أنابيب التغليف Casing ومهمتها هى توجيه الأنابيب داخل البئر ومنع تخبطها بجدران البئر الخشنه . ويمكن أن تحتوى على صمام كروى لمنع عودة الأسمنت داخل ال Casing بعد ضخه وتسمى فى هذه الحاله float shoe.
ويجب أن يصنع من مواد قابلة للحفر Drillable مثل الألمينيوم حيث يتم حفرها بعد الإنتهاء من أعمال الأسمنت والبدء فى حفرة جديدة New Hole

2- Float Collars
يوضع Float Collars أعلى من Guide shoes بست أو تسع أنابيب تغليف والغرض منه من الأسمنت من العودة داخل الأنابيب بعد إنتهاء عملية ضخ الأسمنت ومنع مائع الحفر من دخول أنابيب التغليف أثناء إنزال ال Casing

3- Baskets and Centralizers
وتستخدم لضبط أنابيب التغليف داخل حفرة البئر ( تجعلها فى وسط الحفرة) ومنعها من الإتكاء على أحد جوانب حفرة البئر لزيادة كفاءة العملية

4- Cement Plugs
ومهمتها الأساسية هى
1-عزل الأسمنت عن مائع الحفر أثناء الضخ
2- كشط وتنظيف جدران أنابيب التغليف من الأسمنت
3- التحكم فى كمية الأسمنت المضغوطة وعدم الحاجة لملىء كامل الأنابيب بالأسمنت
تصنع Cement Plugs من المطاط ويوجد منها نوعين وهما الBottom Plug ويتم ضخها أولاً وتحتوى على طبقة غير سميكة من المطاط تتمزق أثناء ضخ الأسمنت والأخرى هى Top Plug وهى مصنعه من المطاط المصمت ويتم ضخها بعد ضخ كمية الأسمنت المطلوبة


ميكانيكية العمل

كما يظهر بعرض الفلاش التالى

[align=center][flash=http://swf.arab-box.com/uploads/22dd3410a7.swf]WIDTH=590 HEIGHT=500[/flash][/align]

1- يتم أولاً عمل تدوير (Circulation) لمائع الحفر داخل البئر لتنظيف حفرة البئر وللتأكد من عدم وجود عوائق تسمح بضخ الأسمنت ثم يتم عمل أختبار لوصلات الضخ (Pressure Test) للتأكد من صحة الوصلات
2- ضخ مادة (Wash) مناسبة وتليها (Spacer) مناسب فى أنابيب التغليف
3-يتم إسقاط (Bottom Plug)
4- ضخ مخلوط الأسمنت بالكمية المطلوبة
5- إسقاط ال (Top Plug) وضخ مائع الحفر فوقها لعمل الإزاحة (Displacement)
6- تتم الإزاحة إلى أن تتوقف ال(Bottom Plug) أمام (Float Collar) ويظهر ذلك من خلال إرتفاع ضغط مائع الحفر أثناء الضغط
7- يقوم الأسمنت بإختراق ال (Bottom Plug) والمرور من أنابيب التغليف إلى الفراغ الحلقى فى حفرة البئر
8- يستمر الضخ حتى تتوقف ال (Top Plug) أعلى ال(Bottom Plug) ويظر ذلك من خلال إرتفاع ضغط مائع الحفر وبذلك تنتهى عملية الضخ
9- يمنع الصمام الموجود فى ال(Float Collar) الأسمنت من العودة مرة أخرى لداخل أنابيب التغليف بسبب وزنه الهيدروستاتيكى


الكشف على الأسمنت

بعد الإنتهاء من عمل الأسمنت اللازم يجب أن يتم الكشف على جودة الأسمنت ومدى نجاح عملية تثبيته داخل البئر وتستخدم العديد من الطرق للكشف على الأسمنت ولكن اكثرها شيوعاً هى Cement Bond Log (CBL) حيث يتم من خلالها اماكن الضعف والتى لم يتم تثبيت الأسمنت عليها بشكل مرضى حيث يتم تثقيبها وضخ كمية أسمنت مناسبه فيها بما يعرف بإسم

معلومات قيمة جدا شكرا لك دكتورة

شكراً لك دكتورة انوار على هذا الموضوع المفيد والجيد