.jpg){kind=small}
حسابات الأسمنت المتقدمة (Plugs & Weighted Cement)
1. تثقيل الأسمنت (Weighted Cement Calculations)
أحياناً بنحتاج أسمنت تقيل جداً (مثلاً 17.5 ppg) عشان نسيطر على ضغط الطبقات العالي، والأسمنت العادي (Class G) أخره 15.8 ppg. الحل؟ بنضيف مواد تقيلة زي "الهيماتيت" (Hematite) أو "الباريت".
السؤال هنا: "أحط كام رطل هيماتيت على كل شيكارة عشان أوصل للكثافة دي؟". المعادلة شكلها يخض، بس هي ميزان للمادة والكتلة.
مثال عملي (من الماتريال):
عايزين نرفع كثافة أسمنت Class H من وزنه الطبيعي لـ 17.5 ppg باستخدام الهيماتيت.
- مية الأسمنت = 4.3 gal/sk.
- مية الهيماتيت = 0.34 gal/100lb.
- الكثافة النوعية للهيماتيت (SG) = 5.02.
نتيجة الحساب (المعادلة في الماتريال):
كمية الهيماتيت المطلوبة = 15.1 رطل/شيكارة.
يعني كل شيكارة أسمنت تفتحها، ترمي عليها 15 رطل هيماتيت عشان تديك الوزن التقيل ده.
2. سدادة الأسمنت المتوازنة (Balanced Cement Plug)
دي العملية الفنية الأهم في الـ Workover. لما بنصب سدادة (Plug) في وسط البير، لازم نضمن إن "مستوى الأسمنت جوه المواسير = مستواه بره المواسير" لحظة وقف الضخ. لو مش متوازنين، الأسمنت "هيسيح" وينزل لتحت (U-Tube) والسدادة تبوظ.
السر في "المية اللي ورا" (Spacer Behind):
عشان تظبط الميزان، لازم كمية المية اللي تضخها ورا الأسمنت تكون محسوبة بالمللي.
Spacer Behind = Spacer Ahead × (Annular Cap ÷ Pipe Cap)
مثال تطبيقي:
- ضخينا 10 براميل مية قدام الأسمنت (Spacer Ahead).
- سعة الفراغ الحلقي (Annulus) = 0.3272 ft³/ft.
- سعة المواسير من جوه (Pipe) = 0.0417 ft³/ft.
الحساب:
النسبة = 0.3272 ÷ 0.0417 = 7.84
إذن، كمية المية اللي ورا = 10 براميل ÷ 7.84 = 1.27 برميل.
(يعني تضخ 1.27 برميل مية بس ورا الأسمنت، وبعدين تكمل طفلة، عشان السدادة تطلع موزونة).
3. الضغط التفاضلي (Differential Pressure & U-Tube)
بعد ما تخلص ضخ الأسمنت، الأسمنت بيكون أتقل بكتير من الطفلة اللي جوه الكيسنج. الفرق ده بيخلي الأسمنت عايز "يرد" عليك تاني (Back Flow) لما تفك الـ Head.
إزاي تحسبها؟
1. احسب ضغط العمود اللي في الـ Annulus (أسمنت + طفلة).
2. احسب ضغط العمود اللي جوه الكيسنج (طفلة إزاحة + شوية أسمنت لو في الـ Shoe).
3. الفرق بينهم هو ده الضغط اللي "ضاغط" على البلوف (Float Collar).
مثال:
- عمود أسمنت بره طوله 2000 قدم (وزن 13.8 ppg).
- جوه الكيسنج كله طفلة (وزن 10.0 ppg).
الفرق في الضغط عند القاع = (13.8 - 10.0) × 0.052 × 2000 = 395 psi.
(ده الضغط اللي البلف لازم يستحمله عشان الأسمنت ميرجعش تاني).
4. إزاحة الأسمنت (Displacement)
آخر خطوة في الـ Job. تضخ طفلة قد إيه عشان توصل البلف العلوي (Top Plug) للبلف السفلي؟
المعادلة:
Displacement (bbl) = Casing Capacity (bbl/ft) × Depth to Float Collar
لو غلطت وضخيت زيادة، هتفتح البلف وتزيح الأسمنت بره البير (Wet Shoe). ولو ضخيت قليل، هيتبقى أسمنت جوه الكيسنج لازم تحفره (Drill out).
ملخص القوانين
| العملية | المعادلة / القاعدة |
|---|---|
| Weighted Cement | معادلة اتزان الكتلة (Mass Balance) لحساب الهيماتيت. |
| Balanced Plug Spacer | Spacer Behind = Spacer Ahead × (Annular/Pipe Capacity Ratio). |
| U-Tube Pressure | الفرق بين ضغط عمود الـ Annulus وضغط عمود الـ String. |
الخلاصة
عمليات الأسمنت هي "فن التوازن". توازن في الكثافة عشان تسيطر على الطبقة، وتوازن في الأحجام عشان السدادة تثبت مكانها. الأرقام اللي حسبناها في الجزئين (19 و 20) هي الفاصل بين نجاح عملية التبطين أو فشلها وتكلفة ملايين في الإصلاح.