1.0–1.6 g/cm³ আল্ট্রাতে সেডিমেন্টেশন চ্যালেঞ্জ কাটিয়ে উঠা

আধুনিক তেল ও গ্যাস কূপ নির্মাণে, ক্ষয়প্রাপ্ত জলাধার, গভীর জলের গঠন, নিম্ন-চাপ অঞ্চল, এবং কয়লাবেড মিথেন ঝাড়ু একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ কাঠামোগত চ্যালেঞ্জ তৈরি করে: এই অঞ্চলে ভূতাত্ত্বিক গঠনগুলির অত্যন্ত কম ফ্র্যাকচার গ্রেডিয়েন্ট রয়েছে৷ স্ট্যান্ডার্ড ক্লাস জি সিমেন্ট স্লারি, যা সাধারণত 1.88 থেকে 1.95 গ্রাম/সেমি³ পর্যন্ত ঘনত্বের বৈশিষ্ট্যযুক্ত, স্থানচ্যুতির সময় উচ্চ হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ প্রয়োগ করে। এই চাপ সহজেই ভঙ্গুর শিলার যান্ত্রিক প্রান্তিক সীমা অতিক্রম করে, যা বিপর্যয়কর গঠনের ভাঙ্গন, ড্রিলিং তরল ক্ষয় এবং সিমেন্টিংয়ের দুর্বল গুণমানকে প্ররোচিত করে।

এই ঝুঁকিগুলি দূর করার জন্য, সিমেন্টিং অপারেটররা হালকা ওজনের এবং অতি-নিম্ন ঘনত্বের সিমেন্ট স্লারির উপর খুব বেশি নির্ভর করে, সাধারণত ঘনত্বের সীমার মধ্যে ডিজাইন করা হয়1.0 g/cm³ থেকে 1.6 g/cm³. স্লারি ঘনত্ব হ্রাস করা, তবে, গুরুতর শারীরিক অস্থিরতার পরিচয় দেয়। ঘনত্ব কমে যাওয়ার সাথে সাথে সিমেন্টের সাথে পানির অনুপাত নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়, অথবা কম ঘনত্বের বৃহৎ পরিমাণের মিশ্রণ (যেমন সেনোস্ফিয়ার, ফাঁপা কাচের মাইক্রোস্ফিয়ার এবং প্রসারিত পার্লাইট) প্রবর্তিত হয়। এটি একটি গুরুতর পর্যায়ে বৈষম্য তৈরি করে, যার ফলে দ্রুত কণা অবক্ষেপণ, ব্যাপক মুক্ত তরল গঠন এবং আবরণের পিছনে কাঠামোগত চ্যানেলিং হয়।

এই জটিল ইঞ্জিনিয়ারিং প্যারাডক্স সমাধান করতে,কেলিওয়েল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়াল অ্যান্ড টেকনোলজি কোং, লি.প্রকৌশলী করেছেCG214 অ্যান্টি-সেটেলিং ফ্লুইড লস অ্যাডিটিভ. এই উচ্চ-পারফরম্যান্স কপোলিমারটি শুধুমাত্র তরল পরিস্রাবণকে কঠোর API মানগুলিতে নিয়ন্ত্রণ করে না বরং একটি ইলাস্টিক ম্যাক্রোমোলিকুলার নেটওয়ার্কও তৈরি করে যা সম্পূর্ণরূপে কঠিন পদার্থের নিষ্পত্তিকে দূর করে, ওয়েলবোর কেসিং স্ট্রিং এর উপর থেকে নীচের দিকে একটি পুরোপুরি একজাতীয় নিরাময় করা সিমেন্টের আবরণ সরবরাহ করে৷

সিমেন্ট স্লারিতে কঠিন পদার্থের অবক্ষেপণের পিছনে মূল শারীরিক প্রক্রিয়াটি স্টোকসের আইনের পরিবর্তিত সংস্করণের মাধ্যমে গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করা যেতে পারে। টার্মিনাল সেটলিং বেগের জন্য ক্লাসিক এক্সপ্রেশন (v) একটি সান্দ্র তরলে একটি অনমনীয় গোলাকার কণাকে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

v = [ 2 · r² · (ρ_p - ρ_f) · g ] / [ 9 · μ ]

কোথায়:

rকঠিন কণার সমতুল্য ব্যাসার্ধ।
ρ_pকঠিন পর্যায়ের ঘনত্ব (যেমন, ~3.15 g/cm³ এ স্ট্যান্ডার্ড সিমেন্ট কণা বা 0.4–0.8 g/cm³ এ ফাঁপা সিরামিক মাইক্রোস্ফিয়ার)।
ρ_fক্রমাগত তরল সাসপেনশন পর্বের ঘনত্ব (~1.0 g/cm³ এ জল এবং দ্রবীভূত রাসায়নিক)।
gমহাকর্ষীয় ত্বরণ ধ্রুবক।
μতরলটির গতিশীল/আপাত সান্দ্রতা।

অতি-নিম্ন ঘনত্বের সিমেন্ট স্লারিগুলিতে, এই ভেরিয়েবলগুলির ভৌত মানগুলি প্রচলিত সিস্টেমগুলি থেকে ব্যাপকভাবে বিচ্যুত হয়:

প্রথমত, চরম সান্দ্রতা ড্রপ:উচ্চ-পারফরম্যান্স অ্যাডিটিভ ছাড়াই ঘনত্বকে 1.1–1.3 g/cm³ এ হ্রাস করার সময়, অত্যধিক জল-থেকে-কঠিন অনুপাত স্লারির আপাত সান্দ্রতাতে মারাত্মক হ্রাস ঘটায় (μ) স্টোকসের আইন অনুসারে, সান্দ্রতা হিসাবে (μ) বিশুদ্ধ পানির কম মান, নিষ্পত্তি বেগ (v) ভারী সিমেন্টের কণা দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে দ্রুত বিচ্ছেদ ঘটে।

দ্বিতীয়, দ্বিমুখী বিচ্ছেদ ঘটনা:প্রথাগত স্লারিতে পানির চেয়ে ভারী কঠিন ধাপ থাকে (ρ_p> ρ_f), নিম্নগামী। যাইহোক, যখন 1.2 g/cm³ এর নিচে ঘনত্ব অর্জনের জন্য অতি-আলোক মাইক্রোস্ফিয়ার যোগ করা হয়, তখন তাদের ঘনত্ব তরল পর্যায়ের তুলনায় অনেক কম হয় (ρ_p< ρ_f) এটি শব্দটিকে বিপরীত করে(ρ_p - ρ_f), যার ফলে মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি দ্রুত উপরের দিকে ভাসতে থাকে যখন ভারী সিমেন্ট ম্যাট্রিক্স নিচের দিকে স্থির হয়। এই দ্বিমুখী বিভাজন ওয়েলবোর সিমেন্ট শীটের স্থানিক অভিন্নতাকে নষ্ট করে দেয়, যার ফলে উপরের দিকে উচ্চ-পোরোসিটি তরল চ্যানেল থাকে এবং নীচে ভঙ্গুর, হাইপার-ঘন পর্যায় থাকে।

NCJQ Sedimentation Tube used for assessing particle settling and density variance in ultra-low density cement slurries

চিত্র 1: NCJQ সেডিমেন্টেশন টিউব-উচ্চ-তাপমাত্রা নিরাময়ের অধীনে উপরের-থেকে-নিচের অবক্ষেপণ গ্রেডিয়েন্ট গণনা করার জন্য ব্যবহৃত প্রয়োজনীয় পরীক্ষাগার সরঞ্জাম।

CG214 অ্যান্টি-সেটেলিং ফ্লুইড লস অ্যাডিটিভফ্রি-র্যাডিকাল কপোলিমারাইজেশনের মাধ্যমে সংশ্লেষিত হয়, তৈরি করা হয় একটি জটিল জল-দ্রবণীয় পলিমার তৈরি করে। স্ট্যান্ডার্ড লিনিয়ার সেলুলোজ ইথার বা সাধারণ সিন্থেটিক ফ্লুইড লস পলিমারের বিপরীতে যা স্ফীত হয়ে তরলকে ঘন করে, CG214-এর ম্যাক্রোমোলিকুলার আর্কিটেকচারে তিনটি অত্যন্ত নির্দিষ্ট কার্যকরী গ্রুপ রয়েছে:

A. অ্যাঙ্কর গ্রুপ (সালফোনেটেড মনোমারস - AMPS):
এই গোষ্ঠীগুলি উচ্চ তাপমাত্রা এবং লবণাক্ততার জন্য শক্তিশালী প্রতিরোধের প্রদর্শন করে। উচ্চ পোলার সালফোনেট হেডগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক এবং সমন্বয় বন্ধনের মাধ্যমে হাইড্রেটিং সিমেন্ট খনিজ এবং হালকা ওজনের মাইক্রোস্ফিয়ারগুলির পৃষ্ঠের উপর দৃঢ়ভাবে শোষণ করে। এটি পলিমার চেইনগুলিকে স্থায়ীভাবে শক্ত পর্যায়ে নোঙর করে, যাতে তারা উচ্চ তাপীয় শিয়ারের অধীনে বিচ্ছিন্ন না হয় তা নিশ্চিত করে।

B. অ্যাসোসিয়েটিভ নেটওয়ার্ক চেইন (Acrylamide Monomers - AM):
নন-আয়নিক, দীর্ঘ-শৃঙ্খল অ্যাক্রিলামাইড সেগমেন্টগুলি ইন্টারস্টিশিয়াল ওয়াটার ফেজের গভীরে প্রসারিত। একবার হাইড্রেটেড হয়ে গেলে, এই শাখাগুলি পার্শ্ববর্তী পলিমার অণুর সাথে যোগাযোগ করে, একটি তৈরি করেত্রি-মাত্রিক ইলাস্টিক মাইক্রো-নেটওয়ার্ক (ভিসকোইলাস্টিক জেল গঠন). এই নেটওয়ার্কটি একটি অদৃশ্য ওয়েবের মতো কাজ করে, মুক্ত জলের অণুকে আটকে রাখে এবং হালকা ওজনের মাইক্রোস্ফিয়ার এবং ভারী সিমেন্টের দানা উভয়কেই স্থগিত করে। নেটওয়ার্ক শিয়ার (পাম্পিং) অধীনে ফলন কিন্তু অবিলম্বে সংস্কার যখন স্থির (নিরাময়), জায়গায় সব পর্যায় লক করা.

সি. হাইড্রোফিলিক ওয়াটার-রিটেইনিং রিং (পাইরোলিডোন ডেরিভেটিভস):
এই চক্রীয় কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি আশেপাশের জলের অণুর সাথে তীব্র হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে ঘন হাইড্রেশন শেল তৈরি করে। ডিফারেনশিয়াল চাপে পানি যখন ভেদযোগ্য গঠনে পালানোর চেষ্টা করে, তখন এই উচ্চ-অ্যাফিনিটি হাইড্রেশন স্তরগুলি তরল ধরে রাখে, স্লারিকে একটি গতিশীল, কম-ব্যপ্তিযোগ্যতা, অতি-পাথরের প্রাচীরের বিপরীতে পাতলা ফিল্টার কেক তৈরি করতে সাহায্য করে। এটি সামগ্রিক API পরিস্রাবণ ক্ষতিকে অতি-নিম্ন স্তরে সীমাবদ্ধ করে৷

যখন অতি-লো ঘনত্বের সিমেন্ট স্লারি সিস্টেমে প্রণয়ন করা হয়, তখন CG214 বেশ কয়েকটি প্রধান অপারেশনাল সুবিধা প্রদান করে:

জিরো ফ্রি ফ্লুইড (100% একজাতীয়তা):ঝোঁক, অনুভূমিক, বা উল্লম্ব নিরাময় প্রোফাইলের অধীনে, CG214 সহ স্লারিগুলি ধারাবাহিকভাবে 0.0% বিনামূল্যে জল বিভাজন দেখায়, বিচ্যুত ওয়েলবোরগুলির উচ্চ দিক বরাবর জলের পকেট চ্যানেলিং প্রতিরোধ করে।
চমত্কার সিউডোপ্লাস্টিসিটি এবং শিয়ার-পাতলা:উচ্চ-গতির মিশ্রন এবং পাম্পিং অবস্থার অধীনে, CG214 এর অস্থায়ী স্থানিক নেটওয়ার্কগুলি সহজেই সারিবদ্ধ এবং পাতলা করে-, সামগ্রিক স্লারি সান্দ্রতা কমিয়ে দেয়। এটি ঘর্ষণ চাপ হ্রাস করে এবং উচ্চ সমতুল্য সঞ্চালন ঘনত্ব (ECD) দ্বারা সৃষ্ট ফ্র্যাকচার থেকে সূক্ষ্ম গঠনকে রক্ষা করে।
চমৎকার স্লারি তরলতা:স্লারি অসামান্য পাম্পযোগ্যতা এবং গতিশীল প্রবাহের সময় জেলেশন বা উচ্চ ফলন মান ছাড়াই একটি সমতল রিওলজি প্রোফাইল বজায় রাখে।
প্রশস্ত তাপ প্রতিরোধের:এটি 120 ডিগ্রি পর্যন্ত পৃষ্ঠের পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা থেকে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে, রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল থাকে যেখানে জৈবিক বায়োপলিমার (যেমন ওয়েলান গাম বা জ্যান্থান গাম) ক্ষয় হয়।

এই ভিডিও প্রদর্শনীতে, পলির স্থায়িত্ব মূল্যায়ন করতে NCJQ সেডিমেন্টেশন টিউব কীভাবে ব্যবহার করবেন তা আবিষ্কার করুন। আমরা প্রকৃত পরীক্ষা পদ্ধতির অধীনে CG214 অ্যান্টি- সেটলিং এজেন্ট দ্বারা গঠিত প্রতিরক্ষামূলক নেটওয়ার্ককে কল্পনা করে নিরাময় করা সিলিন্ডারের উপর থেকে নীচের দিকে স্লারি ঘনত্বের বৈচিত্র (Δρ) বিশ্লেষণ করি।

সিমুলেটেড ডাউনহোল অবস্থার অধীনে CG214-এর কর্মক্ষমতা প্রদর্শনের জন্য, একটি পেশাদার সিমেন্টিং পরীক্ষাগারের ভিতরে একটি ব্যাপক পরীক্ষামূলক অধ্যয়ন করা হয়েছিল। এপিআই প্রস্তাবিত অনুশীলন 10B-2 এর সাথে সম্মতিতে একটি উচ্চ-শিয়ার মিক্সিং প্রোগ্রাম ব্যবহার করে স্লারিগুলি প্রস্তুত করা হয়েছিল।

NHJQ Constant Speed Mixer used to prepare homogenous oilfield cement slurries

চিত্র 2: এনএইচজেকিউ কনস্ট্যান্ট স্পিড মিক্সার-একজাত কম ঘনত্বের স্লারি প্রস্তুত করার জন্য ফিল্ড শিয়ার প্যাটার্নগুলি প্রতিলিপি করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

স্লারি গঠন উপাদান:

ক্লাস জি পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট (100%)
ফাঁপা সিলিকেট মাইক্রোস্ফিয়ার (35% BWOC লক্ষ্যে পৌঁছাতে 1.25 g/cm³ ঘনত্ব)
বিচ্ছুরণকারী (0.5% BWOC)
CG214 Anti-সেটেলিং ফ্লুইড লস অ্যাডিটিভ (সূত্র 2 এর জন্য 1.5% BWOC)
মোট মেশানো জল (লক্ষ্যের ঘনত্বের জন্য সামঞ্জস্য করা হয়েছে)

স্লারি সিস্টেম প্যারামিটার	নিয়ন্ত্রণ সূত্র (কোনও CG214)	পরিবর্তিত সূত্র (1.5% CG214 সহ)
লক্ষ্য স্লারি ঘনত্ব (g/cm³)	1.25	1.25
75 ডিগ্রিতে API তরল ক্ষতি, 6.9 MPa (mL/30min)	342 mL (গুরুত্বপূর্ণ ব্লোআউট)	42 মিলি (চমৎকার নিয়ন্ত্রণ)
ফ্রি ফ্লুইড ভলিউম (2 ঘন্টা, API স্ট্যান্ডার্ড)	5.2%	0.0% (কোন বিচ্ছেদ নেই)
নিরাময় কোর কলাম শীর্ষ ঘনত্ব (g/cm³)	1.08 (অত্যন্ত ছিদ্রযুক্ত গঠন)	1.24
নিরাময় করা কোর কলাম নীচের ঘনত্ব (g/cm³)	1.36 (ভারী বন্দোবস্ত)	1.25
নেট ঘনত্বের তারতম্য (Δρ)	0.28 গ্রাম/সেমি³ (অত্যন্ত অস্থির)	< 0.01 g/cm³ (Flawless)
24-ঘন্টা সংকোচন শক্তি (MPa)	2.8 এমপিএ	6.8 এমপিএ

ফলাফলের আলোচনা:কন্ট্রোল সিমেন্ট স্লারি স্ট্যাটিক নিরাময়ের সময় ব্যাপক অবক্ষেপণ সমস্যা প্রদর্শন করে। উচ্চ-ঘনত্ব পৃথকীকরণের কারণে, নিরাময় করা ছাঁচের শীর্ষে 1.08 g/cm³ এর একটি অতি-ঘনত্বের প্রোফাইল দেখায়, যখন নীচের অংশটি 1.36 g/cm³ এ পৌঁছেছিল। এই বড় পার্থক্য (Δρ= 0.28 g/cm³) কেসিং সমর্থন ব্যর্থতা ডাউনহোল হতে পারে। বিপরীতে, 1.5% CG214 সমন্বিত স্লারিটি অসামান্য একজাতীয়তা বজায় রেখেছে, সমগ্র নমুনা কলাম জুড়ে ঘনত্বের তারতম্য 0.01 g/cm³ এর নিচে রেখে।

NJSJ HTHP Fluid Loss Cell for assessing fluid filtration control under downhole temperature and pressure

চিত্র 3: NJSJ HTHP তরল ক্ষতি কোষ-একটি নির্ভরযোগ্য যন্ত্র যা পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে উচ্চ-তাপমাত্রা উচ্চ-চাপ (HTHP) স্থিতিশীল স্লারির পরিস্রাবণ হার।

এই নির্দেশিকাটি দেখায় কিভাবে NJSJ উচ্চ-তাপমাত্রা উচ্চ-চাপ তরল ক্ষতি পরীক্ষক কনফিগার করতে হয়৷ CG214 কপোলিমারের গতিশীল জল ধারণকে হাইলাইট করে, ডিফারেনশিয়াল চাপের 6.9 MPa-এর অধীনে বাস্তব-সময় পরিস্রাবণ পরিমাপ অনুসরণ করুন।

প্রকৃত ক্ষেত্রে CG214 সফলভাবে বাস্তবায়ন করতে-স্কেল আল্ট্রা-লো ঘনত্বের সিমেন্টিং অপারেশনে, সিমেন্টিং ইঞ্জিনিয়ারদের নিম্নলিখিত ক্ষেত্রের নির্দেশিকা মেনে চলতে হবে:

CG214 তেলক্ষেত্র মিশ্রণ কৌশলগুলির সাথে উচ্চ সামঞ্জস্য দেখায়, যা শুকনো মিশ্রণ এবং ভেজা মিশ্রণ প্রোটোকল উভয়ের জন্যই অনুমতি দেয়:

শুকনো মিশ্রণ (অত্যন্ত প্রস্তাবিত):পরিবহনের আগে সিমেন্টিং পাউডার, লাইটওয়েট এক্সটেন্ডার এবং মাইক্রোস্ফিয়ারের সাথে CG214 ভালোভাবে মিশ্রিত করুন। ফাঁপা কাচ বা সিরামিক মাইক্রোস্ফিয়ারের কাঠামোগত অখণ্ডতা রক্ষা করতে কম-শিয়ার ড্রাই-মিশ্রণ পদ্ধতি ব্যবহার করুন।
ওয়েট মিক্সিং (ব্যাচ ট্যাঙ্ক মিক্সিং):জলের ট্যাঙ্কে ধীরে ধীরে CG214 যোগ করুন, দ্রুত, গলিত-মুক্ত দ্রবীভূতকরণ নিশ্চিত করতে আন্দোলনের হারকে উচ্চ রেখে। কঠিন শুকনো সিমেন্ট উপাদান যোগ করার আগে তরলকে সম্পূর্ণরূপে হাইড্রেট হতে দিন।

NYLQ 45 Degree Angle Free Fluid Testing Device used to verify water-retaining properties in highly deviated wells

চিত্র 4: NYLQ 45 ডিগ্রী অ্যাঙ্গেল ফ্রি ফ্লুইড টেস্টিং ডিভাইস-সিমুলেটেড হাইলি-বিচ্যুত তেলওয়েল অবস্থার অধীনে শূন্য জল বিভাজন নিশ্চিত করতে ব্যবহৃত হয়।

কর্মরত NHJQ মিক্সার দেখুন. একটি সমজাতীয় পরীক্ষার স্লারি নিশ্চিত করতে API-নির্দিষ্ট শিয়ার গতিতে জল, তরল ক্ষতির সংযোজন (CG214) এবং সিমেন্টের কঠিন পর্যায়গুলি প্রবর্তনের সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়া জানুন।

জোনাল আইসোলেশন বাড়ানোর জন্য, কম ঘনত্বের স্লারির কাদা দূষণ এড়ান। আমরা সিমেন্ট স্লারিকে সামঞ্জস্যপূর্ণ প্রি-ফ্লাশ এবং স্পেসারের সাথে একত্রিত করার সুপারিশ করি, যেমন কেলিওয়েলCS সিরিজের বিচ্ছিন্নতা স্পেসারএবংCW সিরিজ রাসায়নিক ধোয়া. এটি কেসিং এবং গঠন দেয়াল থেকে ড্রিলিং মাড কেক অপসারণ করতে সাহায্য করে, একটি মজবুত, চ্যানেল-মুক্ত সিমেন্ট-থেকে-রক বন্ড স্থাপন করে।

ব্যাচ মেশানোর আগে, সর্বদা উন্নত ডায়গনিস্টিক যন্ত্র ব্যবহার করে ক্ষেত্রের জল সরবরাহ এবং শুকনো উপকরণ পরীক্ষা করুনতিয়ানজিন নিথনস টেকনোলজি কোং, লি.-ঘন হওয়ার সময় বক্ররেখা, রিওলজি প্যারামিটার এবং শূন্যমুক্ত-জল লক্ষ্য যাচাই করতে।

1.0–1.6 g/cm³ অতি-নিম্ন ঘনত্বের সিমেন্টিং অপারেশনে অবক্ষেপণ চ্যালেঞ্জকে জয় করা দীর্ঘ-মেয়াদী জোনাল বিচ্ছিন্নতা এবং ওয়েলবোর কাঠামোগত অখণ্ডতা নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। কেলিওয়েল এরCG214 অ্যান্টি-সেটেলিং ফ্লুইড লস অ্যাডিটিভসফলভাবে এই চ্যালেঞ্জিং সমস্যা সমাধান. একটি শক্তিশালী স্থানিক ম্যাক্রোমোলিকুলার নেটওয়ার্কের সাথে উচ্চ-দক্ষতা গতিশীল তরল ক্ষয় নিয়ন্ত্রণকে একত্রিত করে, CG214 ফেজ বিচ্ছেদ প্রতিরোধ করে, অভিন্ন স্লারি ঘনত্ব এবং উচ্চ-সংকোচকারী-শক্তির সিমেন্ট শীথগুলি নিশ্চিত করে। দুর্বল, কম-চাপ এবং ক্ষয়প্রাপ্ত জলাধার ড্রিলিং অপারেটরদের জন্য, CG214 গ্রহণ করা চমৎকার স্লারি কর্মক্ষমতা, শূন্য মুক্ত তরল ঝুঁকি, এবং চ্যালেঞ্জিং ডাউনহোল পরিবেশে নির্ভরযোগ্য, দীর্ঘস্থায়ী বিচ্ছিন্নতা প্রদান করে।