بهینه سازی ترکیب سیمان چاه های نفت و گاز با استفاده از لاتکس پلیمر-نانوذرات سیلیکا به منظور جبران پدیده ترک و میکرو آنالوس در غلاف سیمان

تولید پایدار از منابع هیدروکربنی امری بسیار مهم در ثبات اقتصادی، حفظ توان تولیدی و عمل به تعهدات صادراتی دولت ها در زمینه فراهم کردن منابع انرژی از سوخت های هیدروکربنی است. برای دست یافتن به اهداف تولید پایدار از ذخایر نفت و گاز لازم است تا چاه های نفت و گاز به عنوان مجراهای تولیدی، به ایمن ترین و کارآمدترین روش های ممکن حفاری و تکمیل شوند. یکی از تهدیدات تولید پایدار از مخازن نفت و گاز، از دست دادن یکپارچگی ساختار چاه و عدم تحقق تفکیک لایه های مختلف زیرزمینی از فضای درونی چاه است که مشکلات متعددی از جمله تولید زود هنگام آب از چاه های نفت و گاز، نشت گاز یا شورآب از حاشیه باند سیمانی پیرامون چاه یا لبه آستری فولادی محافظ دیواره چاه است. برای دست یافتن به اهداف تفکیک لایه های زیرزمینی و کنترل جریان دلخواه سیال هیدروکربنی به مجرای تولیدی، عملیات سیمان کاری به عنوان یک سد جداکننده در برابر لایه هایی با محتوای سیال و فشار منفذی متفاوت و ایجاد غلاف یکپارچه جدا کننده چاه از محیط خارجی استفاده می شود. این غلاف سیمانی که پس از راندن جداری های فولادی به فضای پشت آنها پمپ می شود، پس از استقرار و سخت شدن به استحکام سازه چاه و پایداری آن در برابر فشارهای خارجی می انجامد. این تحقیق به طور خلاصه عوامل موثر بر ایجاد پیوند ضعیف سیمانی به سازند و جداره فولادی، تشکیل فضای میکروآنالوس در حاشیه باند سیمانی، بهینه سازی ترکیبات سیمان جهت تقویت مشخصات مکانیکی آن، مهاجرت گاز درون سیمان و راه کارهای موثر بر کنترل این پدیده زیان بار تمرکز دارد. در آزمایشات انجام شده اثر نانوذرات سیلیکا در بهبود مقاومت تراکمی سیمان، کاهش تخلخل و نفوذپذیری موثر در مهاجرت گاز به خوبی مشخص گردیده است. همچنین، لاتکس پلیمری با توسعه خواص سیکسوتروپیک در دوغاب و کاهش پنجره زمانی حالت گذرا کمک شایانی به دوغاب سیمانی می کند تا احتمال مهاجرت گاز در زمان بحرانی که سیمان قادر به مقاومت موثر در برابر آن نیست را به حداقل رسانده و فرصت لازم برای تهاجم سیالات و خلل در ساختار غلاف سیمانی را به کمترین مقدار کاهش دهد.