سیمانکاری چاههای نفت و گاز(Cementing) چیست؟

برای نشت بندی فضای بین لوله جداری یا آستری رانده شده در چاه (casing or liner) و سازند حفاری شده، که به این فضا اصطلاحاً annulus می گویند.

عملیات سیمانکاری چاه نفت به منظورهای مختلف انجام می شود:

–  برای نشت بندی فضای بین لوله جداری یا آستری رانده شده در چاه (casing or liner) و سازند حفاری شده، که به این فضا اصطلاحاً annulus می گویند.

–  برای مسدود نمودن ناحیه ای از سازند که در حین حفاری در آن ناحیه، هرزروی گل حفاری اتفاق می افتد که به این ناحیه اصطلاحاً lost circulation zone می گویند.

–  برای قرار دادن یک منطقه سخت و محکم که همان پلاگ سیمانی (cement plug) است، جهت منحرف نمودن چاه. بدین معنی که با گذاشتن چند متر دوغاب سیمان در چاه و پس از بستن و سخت شدن آن، با ابزار حفاری انحرافی (directional tools)، چاه در نقطه ای مشخص منحرف می شود. لازم به ذکر است که نقطه ای که قرار است چاه از آن جا منحرف یا کج شود (KOP)، بایستی به اندازه کافی سخت و محکم باشد که انجام این کار با گذاشتن یک پلاگ سیمانی یا گذاشتن یک قطعه فلزی (whipstock) میسر می گردد.

–  برای مسدودنمایی ناحیه ای از مخزن نفت (reservoir) که نیازی به آن نیست و در فرآیند تولید نفت اختلال ایجاد خواهد کرد. هنگامی که حفاری در مخزن نفت بیش از حد ادامه یابد یا تولید از مخزن نفت بیش از حد ادامه پیدا کند، به ناحیه آبی (water zone) خواهیم رسید که چنانچه این ناحیه آبی با سیمان مسدود نشود، نفت تولید شده از چاه حاوی مقدار زیادی آب بوده و مقرون به صرفه نخواهد بود. لذا ساده ترین روش حل این مشکل، مسدود نمایی ناحیه آبی مخزن با سیمان است.

–  برای مسدودنمایی و متروکه کردن یک چاه.

قبل از آن که عملیات سیمانکاری آغاز شود، مهندسین سیمان چاه نفت حجم دوغاب سیمانی را که قرار است در چاه پمپ شود، دقیقاً محاسبه کرده و بسته به عمق چاه و هدف سیمانکاری، نوع سیمان و ترکیب دوغاب سیمان را مشخص می نمایند. پس از انجام آزمایشات مشخص با توجه به شرایط چاه (به ویژه دما و فشار) بر روی ترکیب مشخص شده، برنامه سیمان تهیه می گردد.

جهت تهیه و پمپاژ دوغاب سیمان در چاه و انجام عملیات سیمانکاری، از مخلوط کن (mixer) و پمپهایی خاص که بر روی ماشین ویژه ای سوار است، استفاده می شود. این ماشین pump truck نام دارد .

لوله آستری

نوعی لوله جداری است که تا سطح امتداد نمی یابد بلکه انتهای فوقانی آن در داخل لوله جداری قبلی آویزان می گردد. به بالاترین قسمت لوله آستری که در داخل جداری قیلی نصب می شود، لبه آستری گویند که فاصله این لبه تا کفشک لوله جداری برای چاه های نفتی و گازی متفاوت است. معمولا این فاصله در چاههای نفتی ۶۰ متر و در چاههای گازی ۱۲۰ متر در نظر گرفته می شود. مهم ترین دلیل استفاده از آستری، کم کردن هزینه و در عین حال حفظ مطلوب ترین استاندارهای تولید و ایمنی است. در حقیقت با راندن آستری، تعداد لوله جداری ها کاهش یافته و با توجه به مدت زمان کمتر برای نصب و سیمانکاری آستری نسبت به جداری، در هزینه ها صرفه جویی می گردد.

از دیدگاه عملیاتی، نصب جداری های کامل و سنگین در چاههای عمیق، مشکلات فراوانی را به وجود می آورد که مهم ترین آنها عدم سیمان بندی مناسب (و یا عدم وجود سیمان) در پشت این جداری هاست لذا با راندن لوله آستری این مشکلات قابل حل خواهد بود.

آستری ها به سه دسته تقسیم می شوند:

الف) آستری تولیدی: این آستری در سازند تولیدی قرار می گیرد و نفت یا گاز از طریق آن تولید می شود.

ب) آستری حفاری: این نوع آستری، قبل از رسیدن به عمق نهایی رانده می شود و پس از نصب آن حفاری ادامه می یابد.

ج) آستری بلند:: این لوله آستری به گونه ای رانده می شود که انتهای فوقانی آن نه در لوله جداری مجاورش بلکه در لوله جداری بالاتر نصب می گردد.

سنگ مخزن

سنگ مخزن از جنس ماسه سنگ، آهکی و دولومیت می باشند.مخازن نفتی برای آنکه بتوانند مقدار کافی نفت را در خود ذخیره کنند باید شرایط زیر را داشته باشند:

-سطح فوقانی مخزن غیر قابل نفوذ باشد که در غیر این صورت نفت به سطح زمین رسیده و از بین می رود. این سطح غیر قابل نفوذ پوش سنگ می باشد که بیشتر از جنس سنگ های تخریبی و شیل می باشد.

– به اندازه کافی متخلخل باشد تا بتواند مقدار کافی نفت در خود ذخیره کند.

-داشتن خلل و فرج به تنهایی کافی نبوده بلکه این منافذ باید به هم مرتبط بوده به طوری که نفت بتواند به آسانی از نقطه ای به نقطه ای دیگر حرکت کند.

– کلوژر(Closure) مخزن به اندازه کافی بزرگ باشد. اختلاف بین بالاترین نقطه تاقدیس و پایین ترین منحنی بسته را کلوژر می گویند که هرچه این میزان بزرگتر باشد نفت بیشتری ذخیره می شود.

دو خصوصیت مهم و اساسی سنگ مخزن، تخلخل و تراوایی می باشد. تخلخل طبق تعریف عبارتست از نسبت میزان فضای خالی سنگ به کل حجم سنگ. تراوایی عبارتست از توانایی یک سنگ در عبور دادن سیال از درون خود.

تله های نفتگیر(Oil Traps):

نفتگیر را می توان ظرفی در زیرزمین در نظر گرفت که نفت و سیالات در آن محبوس شده و پوش سنگ مانع از حرکت آن به سمت بالاتر شده است.

نفتگیر ها به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

الف)نفتگیرهای ساختمانی(Structural Traps):

که برای بوجود آمدن آنها حرکات داخلی زمین مثل چین خوردگی(Folding) و گسل خوردگی (Faulting) موثر می باشند. اکثر نفت هایی که تا به حال کشف شده اند در نفتگیر های ساختمانی طاقدیسی وجود داشته اند که در اثر چین خوردگی بوجود آمده اند.

ب) نتفتگیر چینه ای( Stratigraphic Traps):

این نوع نفتگیرها در نتیجه تغییرات جنس و خاصیت سنگها به وجود می آیند. مثلا وقتی یک طبقه متخلخل و تراوا به یک طبقه غیر متخلخل و متراکم منتهی می شود.

ج) نفتگیرهای مختلط(Combined Traps):

در این نوع نفتگیرها عوامل تکتونیکی و تغییرات چینه ای تواما باعث بوجود آمدن نفتگیر می شود.

گسترش های نفتی در زیر زمین را زمین شناسان به سه گروه تقسیم می کنند:

۱- مخزن (Reservoir):

اگر سنگی تخلخل کافی برای انباشته شدن شدن نفت را داشته باشد و خلل و فرج آن به هم متصل باشند به طوری که پس از حفر چاه در آن سیالات درون سنگ بتوانند به راحتی به چاه راه پیدا کنند ، این سنگ را می توان یک سنگ مخزن نامید. مانند مخزن آسماری ، ایلام ، سروک، کنگان و دالان.

۲- میدان(Field):

مجموعه چند مخزن را که در وضعیت مشترک زمین شناسی (چه از لحاظ  ساختمانی چه چینه شناسی) قرار گیرند را میدان می گویند. مانند میدان اهواز،آغاجاری، گچساران ، بی بی حکیمه ، پازنان ، هفتگل و رگ سفید.

۳- حوضه(Basin):

حوضه عبارتست از یک محدوده جغرافیایی که در آن میدان ها و مخازن متعددی در یک مجموعه زمین شناسی مربوط به شرایط محیطی، رسوبی معین و مستقل به وجود آمده اند. مانند حوضه زاگرس در غرب جنوب ایران.