اشاره:
آن‌چه كه در پي مي‌آيد، ويرايش نخست اولين بخش از مقاله‌ي «آشنايي با سيمانكاري چاه‌هاي نفت و گاز» از مجموعه‌ي متون آموزشي مفاهيم مهندسي نفت، ويژه‌ي خبرنگاران سياستي و سياست‌پژوهان بخش بالادستي نفت و اقتصاد انرژي است كه در سرويس مسائل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران، تدوين شده است.
اين مقاله سعي مي‌كند به معرفي واژگان مورد نياز براي فهم بهتر مقاله بعدي كه به معرفي انواع سيمان‌هاي بكار رفته در چاه‌هاي نفت و گاز و انواع طبقه‌بندي اين نوع سيمان‌هاست، بپردازد.
توصيه مي‌شود خوانندگان گرامي قبل از مطالعه اين مقاله با مراجعه به مجله مفاهيم مهندسي نفت/ويرايش سوم كه در انتهاي اين مقاله لينك شده‌است، مقالات شماره3و4و18و20 را مطالعه كنند.
خواننده با مطالعه‌ي اين مقالات تا حدودي مي‌تواند درك كند كه در مراحل مختلف حفاري و به طور كلي مديريت يك مخزن به چه فناوري‌ها و دانش‌هايي نياز است. در واقع مجموعه‌ي اين مقالات با ادبياتي غيرفني مفاهيمي فني را براي خواننده توضيح مي‌دهند كه با استفاده از آن تا حدودي مي‌توان به ارزيابي عملكرد مديريت مخزن پرداخت. پديد آمدن اين امكان براي خبرنگار يا سياست‌پژوه، توانايي ارزيابي و پرسش‌گري بالاتر و دقيق‌تري را در بررسي كلي سياست‌ها و ظرفيت‌هاي شركت‌هاي نفتي ايجاد مي‌كند. سرويس مسائل راهبردي ايران، آشنايي با مفاهيم تخصصي را مقدمه‌ي ايجاد يك عرصه عمومي براي گفت وگوي دانشگاهيان و حرفه‌مندان با مديران و سياست‌گزاران درباره‌ي سياست‌ها و استراتژي‌ها در بخش‌هاي مختلف مي‌داند و براي آشنايي خبرنگاران و دانشجويان سياست‌پژوه در حوزه‌هاي تخصصي، اقدام به تدوين و ارائه‌ي متوني آموزشي در اين‌باره مي‌كند.
سرويس مسائل راهبردي ايران rahbord.isna@gmail.com آمادگي بررسي دقيق‌تر نياز‌هاي خبرنگاران و سياست پژوهان محترم و انعكاس ديدگاه‌هاي كارشناسان و متخصصان گرامي مهندسي نفت را درباره‌ي مجموعه‌ي اين مقالات دارد.
توجه:
براي ديدن شماره عكس‌ها در انتهاي خبر، با قرار دادن نشانگر موس روي هر عكس شماره آن مشخص مي‌شود.
واژگان
1 ـ Portland cement ( سيمان پورتلند):
اين سيمان براي اولين بار در قرن نوزدهم در انگلستان ساخته شد. در آن زمان در جزاير پورتلند در انگلستان سنگي ساختماني به نام سنگ پورتلند، از معدن استخراج مي‌شد. نام سيمان پورتلند به علت تشابه آن با اين سنگ، پورتلند گذاشته شد. اگرچه افراد زيادي ادعاي ساخت اين سيمان را براي بار اول كرده‌اند،اما باور عمومي بر اين است كه شخصي به نام Wiliam Aspdin در سال 1842 و در انگلستان اين سيمان را ساخت.
2 ـ hydration ( هيدراسيون ):
در اصطلاح عمومي، به جذب آب توسط مواد نمگير، مثل رس پايلي مر، هيدراسيون گفته مي‌شود. در مورد سيمان، هيدراسيون نتيجه يك سري واكنش‌هاي شيمايي بين سيمان و آب مي‌باشد. در ابتدا ذرات سيمان در درون سيستم آب و سيمان به صورت پراكنده هستند ( شكل 1 ) در طي اين مرحله از هيدراسيون، كه در 15 دقيقه اول مخلوط شدن سيمان با آب اتفاق مي‌افتد، يك واكنش شيمايي گرماده و سريع انجام مي‌گيرد كه ميزان قابل توجهي گرما توليد مي‌كند. پس از اين مرحله، هيدراسيون ذرات به حالتي غير فعال درمي‌آيد كه حدود 2 تا 4 ساعت به طول مي‌انجامد. پس از آن ذرات سيمان دوباره تحت واكنش‌هاي هيدارسيون رفته، و محصولاتي توليد مي‌كنند كه فضاي خالي بين‌شان را پر مي‌كند. ( شكل 2 ) تشكيل اين محصولات، نهايتا ماده‌اي ستفگر در تمام فضاي خالي بين ذرات ايجاد مي‌نمايد. ( شكل 3 ) و بايد توجه داشت كه سرعت هيدارسيون 4 فاز اصلي سيمان، يكسان نبوده و با سرعت‌هاي مختلفي انجام مي‌گيرد. براي فهم بهتر به شكل شماره 5 رجوع كنيد.
3 ـ Permeability ( نفوذپذيري):
يك سنگ مخزن خوب بايد خصوصياتي ويژه‌اي داشته باشد. از جمله خصوصياتي كه تا حدودي به هم مرتبط هستند، مي‌توان به تخلخل (Porosity) و نفوذپذيري اشاره نمود.
تخلخل معياري است از ميزان فضاي خالي در سنگ. در واقع هيدروكربن‌ها تنها در اين فضاها مي‌توانند وجود داشته باشند. پس تخلخل بالاتر، پتانسيل بزرگتر بودن ذخيره هيدروكربني را بالاتر مي‌برد. اگرچه يك سنگ در نگاه اول و با چشم غير مسلح، ممكن است توپر به نظر برسد، اما بررسي ميكروسكوپي آن نشان دهنده فضاهاي خالي بسيار ريز در درون آن است . اين فضاهاي خالي Pores ( خلل و فرج) ناميده شده و سنگي كه داراي آن‌ها باشد Porous( متخلخل ) مي‌باشد.
خصوصيت مهم ديگر، نفوذپذيري است. به اين معني كه خلل و فرج يك سنگ بايد به هم مرتبط باشند تا هيدروكربن‌ها بتوانند از يك فضاي خالي، به فضاي ديگري جريان يابند. در غير اين صورت هيدروكربن‌ها به نوعي در درون سنگ حبس مي‌شوند. نفوذ پذيري در واقع توانايي يك سنگ براي انتقال سيالات مي‌باشد. واحد اين كميت دارسي يا ميلي دارسي است. سنگ‌هاي نفوذناپذير نظير شيل، داراي دانه‌هايي ريز و با اندازه‌هاي مختلف هستند. براي فهم بهتر به شكل شماره 6 رجوع كنيد.
نفوذپذيري مطلق ( Absolute Permeability) براي نفوذپذيري سنگ در زماني كه تنها حاوي يك نوع سيال است گفته مي‌شود. اما اگر چند سيال غر قابل امتزاج ( نظير آب، نفت و گاز) در درون سنگ حضور داشته باشند، ميزان توانايي سنگ براي عبور دادن هر يك از آن‌ها متفاوت خواهد بود. به نفوذپذيري سنگ در اين حالت، (effective permeability) نفوذپذيري موثر گفته مي‌شود. نفوذپذيري موثر هر سيال درون سنگ متفاوت از ديگري است. نوع سوم نفوذپذيري، نفوذپذيري نسبي(Relative Permeability) نام دارد كه برابر است با نسبت نفوذ پذيري موثر به نفوذ پذيري مطلق.
4 ـ API :
مخفف كلمه American Petroleum Institute مي‌باشد. موسسه‌اي است كه در سال 1919 با دفاتري در واشنگتون آمريكا بنيان‌گذاري شد. اين موسسه توسط صنعت نفت و گاز حمايت شده و در كل جهان شناخته شده‌است. از جمله كارهاي فراوان اين موسسه مي‌توان به ايجاد روش‌هاي آزمايش استاندارد در زمينه تجهيزات حفاري، سيالات حفاري و سيمان اشاره كرد. اين استانداردها API Recommended practice يا " RP" ناميده مي‌شوند. API استانداردهايي را نيز براي مواد داراي كاربرد در حفاري تعيين نموده كه API Specification يا "Spec" ناميده مي‌شوند.
5 ـ ASTM :
مخفف كلمه American society for testing and materials مي‌باشد. اين موسسه يك پايگاه استانداردسازي براي گستره‌ي وسيعي از مواد، محصولات، سيستم‌ها و سرويس‌ها مي‌باشد. استانداردهاي اين موسسه به 6 كلاس كلي طبقه‌بندي مي‌شوند:
1 ـ Standard specification
2 ـ Standard Test method
3 ـ Standard Practice
4 ـ Standard Guide
5 ـ Standard classification
6 ـ Terminology standard
كتاب سالانه استانداردهاي ASTM حاوي 15 بخش اصلي و يك بخش فهرست مي‌باشد:
1 ـ توليدات آهن و فولاد
2 ـ توليدات فلزي غير آهني
3 ـ روش‌هاي آزمايش فلزات و روش‌هاي كار تحليلي
4 ـ ساختمان
5 ـ محصولات نفتي، روانكارها و سوخت‌هاي فسيلي
6 ـ رنگ‌ها، پوشنده‌هاي مرتبط و آروماتيك‌ها
7 ـ منسوجات
8 ـ پلاستيك‌ها
9 ـ لاستيك‌ها
10ـ عايق بندي الكتريكي و الكترونيك
11 ـ تكنولوژي آب و محيط زيست
12 ـ انرژي هسته‌اي، خورشيدي و زمين‌گرمايي
13 ـ تجهيزات و خدمات پزشكي
14 ـ روش‌ها و تجهيزات عمومي
15 ـ محصولات عمومي، موارد خاص شيميايي و محصولات نهايي
16 ـ فهرست همه بخش‌ها و جلدها
6 ـ Cement Accelerators ( شتابگرهاي سيمان )
افزاينده‌هاي شيمايي‌اي هستند كه با دوغاب سيمان مخلوط شده و زمان موردنياز براي بستن سيمان و ايجاد استحكام تراكمي در آن را كاهش مي‌دهند. به عبارت ساده‌تر باعث مي‌شود كه سيمان سريع‌تر محكم شود. اين افزاينده‌ها معمولا در حفاري مناطق نزديك سطح زمين كه دماي آن‌ها پايين بوده و در نتيجه سيمان دير بسته مي‌شود به كار مي‌روند.
7 ـ Cement Retarders ( كندگرهاي سيمان)
افزاينده‌هاي شيميايي هستند كه زمان غليظ شدن سيمان را كاهش مي‌دهند تا بتوان سيمان را قبل از بسته شدن و غير قابل پمپ شدن، در مكان مورد نظر در چاه قرار داد. از آنجا كه با افزايش عمق چاه، مدت زمان زيادتري نياز است تا عمليات سيمانكاري را به انجام رسد و همچنين از آنجا كه با افزايش عمق دما و به‌دنبال آن سرعت غليظ شدن سيمان افزايش مي‌يابد، كاربرد اين افزاينده‌ها با افزايش عمق، زيادتر مي‌گردد.
تدوين: مهندس مرتضي روستايي
دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي حفاري - بهره‌برداري، دانشگاه صنعتي اميركبير
خبرنگار مهندسي نفت سرويس مسايل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران(ISNA)
انتهاي پيام