بررسی کارآیی و اثر افزودنی مهار کننده مهاجرت گاز بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان حفاری در شرایط واقعی چاه

مهاجرت گاز و سیالات سازندی به درون ستون سیمان یکی از مشکلات متداول و در عین حال پرهزینه چاه‌های گازی و بعضی چاه‌های نفتی است، که می‌تواند پیامدهای زیانباری را به دنبال داشته باشد. درهمین راستا، شرکت‌های مختلف نفتی افزودنی‌های مختلفی را تحت عنوان «ضد مهاجرت گاز» ارائه نموده‌اند تا خطر مهاجرت گاز به درون سیمان به مقدار قابل توجهی کاهش یا به طور کامل 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 یکی از مخازن گازی نشان داده است با وجود اینکه در ترکیب دوغاب سیمان چاه‌های این مخزن از افزودنی ضد مهاجرت گاز استفاده شده ولی در بیشتر موارد هنوز مشکل مهاجرت گاز مشاهده گردیده است. در این مقاله به منظور پیدا کردن عوامل احتمالی، سعی بر آن شد که افزودنی ضد مهاجرت گازِ به کار گرفته شده در ترکیب دوغاب سیمان، با استفاده از دستگاه منحصر به فرد آنالیز مهاجرت گاز مورد کنترل کیفی قرار گیرد و تاثیر آن برروی خواص مختلف دوغاب سیمان اعم از خواص فیزیکی و مکانیکی مشخص گردد. با توجه به نتایج به‌دست آمده از این تحقیق می‌توان گفت که صرفا با افزودن ماده ضد مهاجرت گاز قادر نخواهیم بود که از مهاجرت گاز در ستون دوغاب سیمان جلوگیری کنیم. لذا در طراحی دو غاب سیمان مطلوب، باید ضمن به‌دست آوردن مقدار مصرف بهینه، تمامی پارامترهای موثر در کنترل مهاجرت گاز که شامل کاهش مقدار آب آزاد در حدّ صفر، افت صافی زیر 50 میلی‌لیتر api، مدت زمان رسیدن به مقاومت فشاری psi 500 در کمتر از hr 5، مدت زمان نیم‌بندش بین 30 تا bc 70 حداکثر min 25 و رشد بسیار سریع مقاومت ژله‌ای بین 250 تا (lb/100 ft2) 500 است برآورده گردد، که خوشبختانه تمامی موارد فوق با کمک افزودنی ضد مهاجرت گاز (pk-90) ساخت داخل کشور تامین گردیده است.

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

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 PK90 all aforementioned criteria had been met.