EFFECT OF NANO CLAY ON OIL WELL CEMENT PROPERTIES FOR HIGH PRESSURE AND TEMPERATURE APPLICATIONS
Abstract
مع الزيادة المتواصلة في الطلب على البترول، إتجهت الشركات للبحث في أعماق بعيدة ذات ضغط و حرارة عاليين، و في ظروف مماثلة، يتعرض التغليف الاسمنتي للآبار لإجهادات عالية ، و التي قد تؤثر سلباً على ترابط الاسمنت، ولذلك، فإن التصميم الأمثل للتركيبة الاسمنتيه أصبح بغاية الأهمية بحيث أنه يضمن إستمرارية و تماسك التغليف الإسمنتي لأطول فترة ممكنة، و للقيام بهذه المهمة، تم دراسة و إستخدام عدد مقدر من المواد المضافة في الآبار ذات الظروف المماثلة. فى الآونة الأخيرة، أثبتت المواد الدقيقة الحجم، أو ما يعرف بالمواد النانوية، فعاليتها في مختلف المجالات، كالنسيج و الدفاع و الفضاء و الطاقة، و قد اصبحت الان مواد تجارية واسعة الإنتشار، لها القدرة على إيجاد الحلول للعديد من المصاعب التقنية، و في صناعة البترول، وجدت هذه المواد إنتشاراً نسبة لتميزها بكِر مساحة السطح النوعية و صغر حجمها. الهدف من هذه الدراسة هو تقييم الخواص الفيزيائية للاسمنت السعودي فئة جي بوجود المواد النانوية و مواد مضافة اخرى كالمواد المانعة لفقدان السوائل و المثبطات و المواد الموسعة، إضافة الى مانعات الإحتكاك، كل ذلك تحت درجات عالية من الحرارة و الضغط العالى. في هذه الدراسة، تم إضافة المواد النانوية بنسب مختلفة من التركيبة الكلية للخليط الاسمنتي المستخدم في آبار النفط و الغاز في المملكة العربية السعودية، و قد تمت دراسة مختلف الخواص المتعلقة بالخليط مخبرياً، كالخواص المتعلقة بزمن زيادة السماكة وفصل الماء الحر و الخواص الريولوجية المختلفة و قوة الضغط و الكثافة و النفازية و المسامية، إضافة الى بعض الإختبارات المجهرية كالمسح الإلكتروني و الحيود السيني. من خلال النتائج المخبرية، تم إختيار افضل تركيبة للخليط الإسمنتي المحتوية على نسبة معينة من المواد النانوية. من خلال الإختبارات السابق ذكرها، وجد أن المواد النانوية المضافة لها المقدرة على تحسين الخواص الريولوجية و الميكانيكية، إضافة الى التقليل من المحتوى المائي والتثبيط من زيادة السماكة و تقليل الكثافة. كل هذه التحسينات تصب في تقوية التركيبة الدقيقة للإسمنت و تساعد على تصميم نظام إسمنتي جديد له القدرة على تحمل ظروف الضغط و الحرارة العاليين و قابل للتطبيق حقلياً بدون آثار عكسية.