ارزیابی تأثیر بنتونایت بر سیمان حفاری چاه نفت با شبیه سازی امواج هدایت شده فراصوتی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)
کد مقاله : 1117-ISAV2022 (R4)
نویسندگان
1دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی
2استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی
چکیده
همواره سیمان حفاری مورد استفاده در پشت لوله جداری چاه نفت به تنهایی مورد استفاده قرار نگرفته و درصدی از مواد مختلف به آن افزوده می‌شود. یکی از مهم‌ترین مواد افزودنی، بنتونایت می‌باشد. همچنین یکی از روش‌های نوین ارزیابی بندش بین سیمان و لوله نیز استفاده از ابزار نمودارگیری همزمان با حفاری است. در این پژوهش از یک شبیه‌سازی عددی به منظور بررسی بندش بین سیمان و لوله جداری با استفاده از امواج هدایت‌شده فراصوتی استفاده شده است. سیمان مورد استفاده در این مدل‌سازی شامل سه درصد اختلاط مختلف است. یکی از آن‌ها سیمان حفاری خالص کلاس G می‌باشد. دو ترکیب دیگر نیز هر کدام شامل به ترتیب 5 و 10 درصد بنتونایت اضافه شده به همان سیمان است. برای ارزیابی نیز از شش فرکانس تحریک 50، 120، 150، 200، 250 و 300 کیلوهرتز استفاده شده است. پس از اجرای عملیات شبیه‌سازی، نمودارهای فشار حس شده توسط حسگر استخراج شده و در یک بازه زمانی مشخص، مقادیر بیشترین دامنه برای هر ترکیب سیمان به مقادیر آن برای سیمان خالص، تقسیم شده و نتایج به ازای افزایش درصد بنتونایت روی نمودار آورده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد، هر چه در یک فرکانس مشخص درصد بنتونایت افزایش می‌یابد، مقدار کاهش دامنه افزایش یافته و این به معنی افزایش چسبندگی سیمان به لوله می‌باشد. بنابراین استفاده از بنتونایت روش مناسبی برای افزایش چسبندگی می‌باشد. همچنین مقایسه فرکانس‌های مختلف در ارزیابی نشان می‌دهد که هر چه فرکانس تحریک افزایش می‌یابد، دقت تشخیص در چسبندگی افزایشی است. به عنوان نمونه در افزایش درصد بنتونایت به مقدار 10، زمانیکه فرکانس تحریک 300 کیلوهرتز است، مقدار کاهش دامنه به بیش از 94 درصد می‌رسد. بنابراین بین شش فرکانس انتخابی بهترین فرکانس تشخیص برای ارزیابی بندش سیمان و لوله، فرکانس 300 کیلوهرتز می‌باشد.
کلیدواژه ها
Title
Investigation of Bentonite effect on oil well drilling cement using ultrasonic guided waves simulation
Authors
Majid Fayazi, Mohammad Hossein Soorgee
Abstract
Oil well drilling cement is usually used with additive components, one that is Bentonite. As the adhesion of drilling cement is an important issue in well drilling, the LWD methods are utilized for adhesion evaluation. A numerical investigation is performed in this research, in order to evaluate the adhesion level of cement to the casing, as function of bentonite percentage in the cement. Three different mixing ratios are investigated, with the percentage of the bentonite to be 0, 5 and 10 percent. Moreover, the inspection frequency range varies from 50 to 300 kHz. Results shows that increasing the percentage of the bentonite on the cement, leads to more decrease on the travelled wave signal amplitude, which means better adhesion of the cement to the casing pipe. Moreover, increasing the inspection frequency causes more accurate adhesion level detection. For example increasing the percentage of the bentonite to 10%, while the inspection frequency is 300 kHz, causes the reduction of the signal amplitude reaches 94%. Thus the best frequency for adhesion level evaluation is 300 kHz in this case.
Keywords
Drilling cement, Finite Element Method, Ultrasonic Guided waves
مراجع
<div class="page" title="Page 8">
<div class="layoutArea">
<div class="column"><ol dir="ltr">
<li>
<p><span> Nelson, E.B., </span><span>Well cementing</span><span>. 1990: Newnes. </span></p>
</li>
<li>
<p><span> Santra, A., P.J. Boul, and X. Pang. </span><span>Influence of nanomaterials in oilwell cement hydration </span>and mechanical properties. in SPE international oilfield nanotechnology conference and exhibition. 2012. OnePetro.</p>
</li>
<li>
<p><span> Bonner, S., et al., </span><span>Logging-While-Drilling: A three-year perspective. </span><span>Oilfield </span>Review;(Netherlands), 1992. 4(3).</p>
</li>
<li>
<p><span> Saunders, C.D. and W.A. Walker. </span><span>Strength of oil well cements and additives under high </span>temperature well conditions. in Fall Meeting of the Petroleum Branch of AIME. 1954. OnePetro.</p>
</li>
<li>
<p><span> Kinoshita, T., et al. </span><span>Feasibility and challenge of quantitative cement evaluation with LWD </span>sonic. in SPE Annual Technical Conference and Exhibition. 2013. OnePetro.</p>
</li>
<li>
<p><span> Habib, A., et al., </span><span>Effect of some chemical admixtures on the physico-chemical and rheological properties of oil well cement pastes. </span><span>Construction and Building Materials, 2016. </span>120: p. 80-88.</p>
</li>
<li>
<p><span>Marshdi, Q.S.R., </span><span>Benefits of using mineral additives, as components of the modern oil-well </span>cement. Case studies in construction materials, 2018. 8: p. 455-458.</p>
</li>
<li>
<p><span>Qin, J., et al., </span><span>Influences of different admixtures on the properties of oil well cement systems </span>at HPHT conditions. Cement and Concrete Composites, 2021. 123: p. 104202.</p>
</li>
<li>
<p><span>Grant, W.H., J.M. Rutledge, and C.A. Gardner, </span><span>Quality of bentonite and its effect on </span>cement-slurry performance. SPE production engineering, 1990. 5(04): p. 411-414.</p>
</li>
<li>
<p><span>Kremieniewski, M., et al., </span><span>Influence of bentonite addition on parameters of fresh and </span>hardened cement slurry. AGH Drilling, Oil, Gas, 2017. 34(2).</p>
</li>
<li>
<p><span>Romanowski, N., A. Ichim, and C. Teodoriu, </span><span>Investigations on oilwell cement strength </span>response to ultrasonic measurements in the presence of additives. Journal of Energy Resources Technology, 2018. 140(7).</p>
</li>
</ol></div>
</div>
</div>