تاثیر حرارت بر روی سیمانها

 افزایش حرارت و فشار ( بالاتر از اتمسفر) موجب کاهش زمان پمپاژ (PUMPAGE TIME ) بیشتر سیمانها حفاری خواهد شد افزایش فشار در وضعیتی که دما ثابت باشد باعث افزایش مقاومت فشاری می شود . نقش افزایش دما تا حدی پیچیده است . مقاومت فشاری بیشتر سیمانها در دمای بین 200 تا 240 درجه فارنهایت افزایش پیدا می کمد ولی بعد از این دما هر گونه افزایش دما موجب کاهش مقاومت خواهد  شد . چنانچه در این مرحله افزایش دما متوقف شود در بعضی موارد یا همه یا بخشی از مقاومت از دست رفته سیمان ممکن است پس از 30 روز به حالت اولیه برگردد. شکل های زیر ارتباط بین مقاومت فشاری سیمان با دما ، فشارو زمان پمپاژ را نشان می دهند:

الف ) ارتباط بین دما بر حسب فارنهایت و مقاومت فشاری سیمان بعد از 24 ساعت 

 ب).................

افزایش حرارت و فشار ( بالاتر از اتمسفر) موجب کاهش زمان پمپاژ (PUMPAGE TIME ) بیشتر سیمانها حفاری خواهد شد افزایش فشار در وضعیتی که دما ثابت باشد باعث افزایش مقاومت فشاری می شود . نقش افزایش دما تا حدی پیچیده است . مقاومت فشاری بیشتر سیمانها در دمای بین 200 تا 240 درجه فارنهایت افزایش پیدا می کمد ولی بعد از این دما هر گونه افزایش دما موجب کاهش مقاومت خواهد  شد . چنانچه در این مرحله افزایش دما متوقف شود در بعضی موارد یا همه یا بخشی از مقاومت از دست رفته سیمان ممکن است پس از 30 روز به حالت اولیه برگردد. شکل های زیر ارتباط بین مقاومت فشاری سیمان با دما ، فشارو زمان پمپاژ را نشان می دهند:

الف ). ارتباط بین دما بر حسب فارنهایت و مقاومت فشاری سیمان بعد از 24 ساعت. 

ب). ارتباط بین فشار بر حسب پی.اس.ای و مقاومت فشاری سیمان بعد 24 ساعت .

ج) ارتباط بین دما بر حسب فارنهایت و پمپاژ سیمان در چاههای حفاری

-      انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری

در مدتی که حفر چاههای عمیق ادامه داشته است چندین نوع سیمان مخصوص برای سیمانه کردن لوله های محافظ چاه نیز مورد استفاده قرار گرفته اند که اساس آنها همان است که قبلا گفته شد؛ در ذیل به تعدادی از این نوع سیمانها اشاره می شود.

1- سیمانهای بنتونایتی   BENTONITIC CEMENTS

سیمانهای دوغابی معمولا مورد استفاده در چاههای حفاری که وزن مخصوص آنها بین 14 تا 16 پوند در گالن متغییر می باشد .پتانسیل هرز رفتگی آب دارند در وضعیتی که به هدر رفتن آب سیمان واقع می شود مقاومت اولیه سیمان خیلی سریه و زیادتر از حد انتظاربه وجود می آید .چنین سیمانی اگر در پشت لوله های محافظ قرار گیرد موجب شکستگی (BREAK DOWN ) طبقات بالاخص طبقات ضعیف بویژه در مواردی که مقدار سیمان مصرفی زیاد باشد می شوند.

خاصیت هرز رفتگی (FILTRATION RATE ) آب سیمان در طبقاتی با خاصیت نفوذ پذیری موجب به جا گذاشتن لایه ای از سیمان ضخیم بر روی طبقات می شود. هرز رفتگی زیاد آب به داخل طبقات موجب وارد شدن آب به طبقات دارای پتانسیل سیال می شود و این امر احتمال فعل و انفعال رس موجود در طبقات در مجاورت آب را در بر دارد که در اثر تورم و انبساط باعث مسدود شدن بعضی از منافذ و کاهش نفوذ پذیری طبقات خواهد شد . در چنین وضعیتی به ترکیب سیمان دوغابی قدریبنتونایت اضافه می شود تا قوام سیمان دوغابی را افزایش دهد. مقدار بنتونایت پیشنهادی در ترکیب سیمان تا 25 درصد وزنی آن است که به چنین سیمانی سیمان بنتونایتی می گویند. طبق تعریف API هرز رفتگی آب سیمان وقتی اتفاق می افتد  که میزان به هدر رفتن آب به 1000 سانتی متر مکعب در دقیقه برسد . در حالی که تجربه عملی ثابت کرده است که در صورت اضافه کردن بنتونایت 25 درصد هرزرفتگی آب به 100 سانتی متر مکعب در دقیقه کاهش می یابد .

2-سیمانهای پرلیتی PER LITE CEMENTS    

  در این نوع سیمان همان طور که از اسمش پیداست پرلیت اضافه می شودپرلیت ساختمان سلولی و وزن مخصوص کم دارد (حدود 13 پوند به ازای هر فوت مکعب ) و از حرارت دادن یک نوع موادولکانیکی تا نقطه ذوب آن به دست می آید سیمانهای پرلیتی وزن مخصوص کمتری داشته و تقریبا خاصیت سیمانهای بنتونایتی دارند منتهی هزینه تهیه سیمانهای پرلیتی به مراتب گرانتر از سیمانهای بنتونایتی و معمولی است . ضمنا سیمانهای پرلیتی بالاخص در آنهایی که پرلیت به تنهایی به سیال اضافه می شود یک  عیب بزرگ دارند در این نوع سیمان پرلیت کشش دارد که از سیمان جدا و در قسمت فوقانی آن تجمع کند . برای رفع این مشکل مقداری بنتونایت به سیمان دوغابی پرلیتی افزوده می شود چون بنتونایت ، پرلیت را به طور یکنواخت داخل دوغاب پخش می کند.

3-1-  سیمانهای دیا تومه ای DIATOMACEOUS CEMENTS  

به دلیل آنکه سیمانهای دوغابی با جرم مخصوص کم اولویت دارند بدین منظور سعی می شود تا به ترکیب سیال معمولی مواد با جرم مخصوص کم اضافه شود تا موجب کاهش جرم مخصوص آن شودبدین منظور خاکهای دیاتومه دار به سیمان اضافه می شود . خاکهای دیاتومه دار ضمن آنکه باعث کاهش جرم مخصوص سیمان می شوند خاصیتی ایجاب می کنند که می توان حجم زیادی از آب را در ترکیب سیمان به کار برد بدون آنکه قسمت جامد سیمان جدا شود از معایب این نوع سیمان کاهش مقاومت و افزایش تغلیظ آن است.

4-2-  سیمان ژیپسی  GYPSUM CEMENTS  

ژیپس (CASO4,2H2O ) وقتی به سیمان اضافه می شود که به سیمان سخت نیاز باشد . از مزیت های این نوع سیمان مسدود کردن زونهایی است که هرز رفتگی گل حفاری ( LOST CIRCULATION ) یا فوران (BLOW OUT ) اتفاق خواهد افتاد اما به دلیل بالا بودن هزینه این نوع سیمان استفاده از آن جز در مواردی خاص توصیه نمی شود.

5-3-  سیمان رزینی RESIN CEMENS    

موارد استفاده این نوع سیمان بسیار محدود است چون هزینه تهیه این نوع سیمان بالا است . از این نوع سیمان برای مسدود کردن طبقات (طبقاتی که گل حفاری به هدر می رود ) استفاده می شود.