مقدمه

افزودنی ها، ترکیبات شیمیایی هستند که در مقادیر کم برای تغییر خواص فیزیکی سیمان استفاده می شوند. بیشتر افزودنی های شیمیایی سیمانی به صورت جامد یا مایع در دسترس هستند. سه تامین کننده اصلی و جهانی مواد افزودنی سیمانی عبارتند از Halliburton Cementing Chemicals، Dowell Schlumberger Additives (DS) و Byron & Jackson (BJ).

واحد سیمان شرکت Haliburton

دوز مواد شیمیایی سیمان

مواد افزودنی را می توان به سه روش متفاوت دوز کرد:

*مخلوط کردن مواد خشک با سیمان: مقدار نسبتاً کمی از یک محصول پودری (معمولاً 1% حجم) در یک ماتریس بزرگ مشکل ساز است و می تواند به راحتی منجر به توزیع نامناسب و ضعیف شود. بنابراین، این روش توصیه نمی شود.

*دوز کردن مواد افزودنی در مخلوط آب کنترل خوبی بر نرخ جریان اعمال می کند و یک درمان تضمین کننده است. چون حجم آب مخلوط آماده شده معمولاً بیشتر از مقدار مورد نیاز برای کار است، این روش ضایعات و هدرروی به همراه دارد.

*اندازه گیری مواد افزودنی مایع در مخازن آب مخلوط از واحد سیمان هنگام پر کردن. این امر از هدر رفتن دوز آب مخلوط جلوگیری می کند، اما به یک سیستم اندازه گیری قابل اعتماد و اغلب پیچیده نیاز دارد که بتواند سختی های عملیات سیمان کاری را تحمل کند. بنابراین، این روش را می توان فقط برای عملیات پیشرفته و یکپارچه توصیه کرد.

برای خرید باریت کلیک کنید

مواد شیمیایی تسریع کننده بندش سیمان

محصولاتی برای کوتاه شدن زمان بندش سیمان و تسریع مقاومت آن هستند (در شرایطی که دمای پایین منجر به زمان انتظار بیش از حد سیمان می شود). متداول ترین تسریع کننده های مورد استفاده کلسیم و کلرید سدیم به ترتیب در دوزهای 2 تا 4 درصد و 5 تا 10 درصد وزنی سیمان (bwoc) حل شده در آب مخلوط هستند. سولفات آلومینیوم نیز یک شتاب دهنده بسیار موثر است که باید با افزودن سولفات آهن آن را تعدیل کرد.

سیمان آلومینات کلسیم

افزودنی های کندکننده بندش سیمان

این محصولات برای دستیابی به اثر معکوس شتاب دهنده ها، افزایش زمان بندش تا سطح مورد نیاز دما/فشار مناسب برای کار استفاده می شوند. بیشتر کندکننده ها در دوز پایین اثر نسبتاً کمی دارند و با افزودن مواد شیمیایی بیشتر به صورت تصاعدی این اثر افزایش می یابد. بنابراین، این محصولات فقط باید در محدوده غلظت خاصی استفاده شوند.

انواع مختلف شامل:

کلرید سدیم در غلظت های بالاتر از 18 درصد وزنی آب (bwow)

لیگنوسولفونات ها و مشتقات

سلولز و مشتقات قند

اسیدهای آلی پلی هیدروکسی

ارگانو فسفونات ها

دوز معمولی در محدوده 0.25٪ - 0.75٪ bwoc است.

برای خرید هماتیت کلیک کنید

افزودنی های توسعه دهنده سیمان

توسعه دهنده های سیمانی به طور معمول برای انجام یک یا هر دو مورد زیر استفاده می شوند.

کاهش چگالی سیمان: کاهش چگالی سیمان باعث کاهش فشار هیدرواستاتیک در حین سیمان‌کاری می‌شود. این اتفاق به جلوگیری از هدرروی گردش گل ناشی از تجزیه سازندهای ضعیف کمک می کند. همچنین، تعداد مراحل مورد نیاز برای سیمان کردن چاه نفت و گاز کاهش می یابد.

افزایش بازده سیمان: توسعه دهنده ها میزان سیمان مورد نیاز برای تولید حجم معینی از محصول را کاهش می دهند. این کاهش در نهایت منجر به اقتصادی شدن عملیات می شود.

دسته بندی توسعه دهنده

بسته به مکانیسم کاهش چگالی یا افزایش بازده، توسعه دهنده ها را می توان به سه دسته، طبقه بندی کرد. اغلب، بیش از یک نوع توسعه دهنده در یک سیمان استفاده می شود.

توسعه دهنده های آب: خاک رس و عوامل مختلف ویسکوز کننده آب اجازه می دهند تا آب بیشتری برای توسعه سیمان اضافه شود. چنین توسعه دهنده هایی یک سیمان همگن را حفظ می کنند و از ایجاد آب آزاد بیش از حد جلوگیری می کنند.

سنگدانه های کم چگالی: این دسته متنوع از موادی با چگالی کمتر از سیمان پرتلند (3.20 گرم بر سانتی متر مکعب) تشکیل شده است. چگالی سیمان زمانی کاهش می یابد که مقادیر قابل توجهی از چنین توسعه دهنده هایی وجود داشته باشد.

توسعه دهنده های گازی: از نیتروژن یا هوا می توان برای تهیه سیمان فوم دار با چگالی بسیار کم و در عین حال مقاومت فشاری کافی استفاده کرد.

مواد شیمیایی عامل وزن افزای سیمان

در برخی موارد نیاز به افزایش گرادیان دوغاب سیمان است. افزایش گرادیان نسبت مواد جامد به آب را افزایش می دهد، بنابراین بر افزایش رئولوژی نیز تأثیر می گذارد.

متداول ترین عامل های وزن دهی سیمان به شرح زیر است:

ایلمنیت

هماتیت

باریت

تترااکسید منگنز.

پودر هماتیت

عوامل جلوگیری از هدرروی گردش سیال با سیمان

هدرروی گردش گل حین سیمان کاری اولیه یک مشکل جدی است که اغلب نیاز به سیمان کاری اصلاحی دارد. تلفات گردش گل معمولاً در سازندهای ناهموار یا شکاف دار بیشتر رخ می دهد. به ویژه در مناطق بسیار شکسته و ناتوان که در فشارهای هیدرواستاتیک نسبتاً پایین شکسته می شوند. اپراتور در حین حفاری با مشکلاتی در گردش گل مواجه می شود که اقداماتی را برای جلوگیری از وقوع آنها در حین سیمان کاری انجام می دهد.

مواد پل

بسیاری از مشکلات هدرروی گردش گل با افزودن موادی که به طور فیزیکی روی شکستگی ها پل می زنند و مناطق ضعیف را مسدود می کنند، کنترل می شوند. چنین موادی مقاومت منطقه را افزایش می دهند. مواد دانه‌ای مانند گیلسونیت و زغال سنگ دانه‌ای، پل‌ های عالی هستند. آنها همچنین به طور گسترده به عنوان توسعه دهنده سیمان استفاده می شوند و در غلظت های خاص اضافه می گردند. سایر مواد دانه‌ای که کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: پوسته گردو یا گردوی آسیاب شده، چیپس Formica § (موجود در اندازه‌های مختلف ذرات)، بنتونیت درشت، و بلال ذرت.

سیمان تیکسوتروپیک

هنگامی که نواحی حفره ای یا غاری آنقدر بزرگ هستند که عوامل پل بی اثر هستند، از سیمان تیکسوتروپیک استفاده می شود. سیمان تیکسوتروپیک هدرروی گردش گل را مسدود می کند.

مواد افزودنی سیمان متفرقه

مواد مختلفی به دوغاب سیمان اضافه می شود که در هیچ دسته بندی کلی قرار نمی گیرند. این مواد عبارتند از عوامل ضد کف، افزودنی های فیبری برای بهبود دوام سیمان، عوامل ردیابی رادیواکتیو، و ضدعفونی کننده های گل.