‫التغميف‪ :‬أهدافه‪ -‬مبرراته‪ -‬مراحمه‬
‫‪ -1-1‬أهمية التغميف ‪:‬‬
‫قبل اختراق الصخور بالحفر تكون الصخور في حالة توازن ‪ ،‬أي أن محصمة القوى المؤثرة في أية نقطة من القشرة‬
‫األرضية تساوي الصفر ‪ .‬بعد الحفر يختل ىذا التوازن ‪ ،‬إذ تبقى القوى المؤثرة عمى الصخور والناتجة عن تمك المحيطة‬
‫تتغير القوة داخل البئر بسبب إبعاد الصخور منيا واستبداليا بسائل الحفر ‪ ،‬أي أنو يحدث خمل في القوى‬
‫بيا ثابتة ‪ ،‬بينما ّ‬
‫المؤثرة عمى الصخور عند جدران البئر‪ ،‬والذي قد يتسبب في انييارىا تحت تأثير قوى إصالح الخمل‪ ،‬واعادة التوازن األولي‬
‫لمصخور‪ .‬يعتبر انييار جدران البئر أحد المشاكل الرئيسية التي تحدث أثناء الحفر وتعيق متابعة إنجاز البئر ‪ .‬وال يحدث‬
‫االنييار بعد الحفر مباشرةً‪ ،‬بل بعد فترة من الزمن ‪ ،‬تتوقف قيمتيا عمى العوامل اآلتية[‪:] 2,5,29‬‬
‫‪ - 1‬نوعية الصخور وخصائصها‪ :‬وتشمل التركيب المنرالوجي لمصخور وخصائصيا الفيزيائية والميكانيكية‪ ،‬ودرجة تغير‬
‫ىذه الخواص عند االنتقال من طبقة إلى أخرى‪ ،‬ونوعية الموائع المتواجدة في الصخور ودرجة تشبعيا بيا ‪ .‬فكمما‬
‫كانت قساوة الصخور والترابط بين حبيباتيا أكبر‪ ،‬كانت قابميتيا لالنييار أقل‪ ،‬أما الصخور الطرية والضعيفة التماسك‬
‫فإن زمن بقائيا متوازنة قميل‪ ،‬حيث تبدأ الصخور باالنسالخ عن جدران البئر بسرعة ‪.‬‬
‫‪ - 2‬نوعية البئر المفتوحة‪ :‬وتشمل قطر البئر ودرجة خطيتيا وشاقوليتيا‪ .‬فالبئر الشاقولية التي ال تحوي مجاالت لمميل أو‬
‫لتغير االتجاه تكون درجة ثبوتيتيا كبيرة بالمقارنة مع البئر المائمة وغير الخطية ‪.‬‬
‫ّ‬
‫‪ - 3‬نوعية وخواص سائل الحفر ‪ :‬عند استخدام سائل حفر مناسب وبخواص صحيحة يمكن زيادة ثبوتية جدران البئر ‪ ،‬أو‬
‫عمى األقل عدم اإلساءة إلييا ‪.‬‬
‫من خالل تحميل العوامل السابقة نالحظ أنو ال يمكن التحكم بخواص الصخور أو التأثير عمييا‪ .‬ومن أجل زيادة ثبوتية‬
‫جدران البئر المكونة من صخور معينة‪ ،‬يجب اختيار سائل الحفر المناسب من حيث نوعيتو ‪ ،‬وتحديد خواصو بما يتالءم‬
‫والشروط الطبقية ‪ ،‬ثم العمل عمى إنجاز البئر بأكبر شاقولية ممكنة ‪.‬‬
‫يحقق سائل الحفر ذو الوزن النوعي المحدد وفقاً لمضغط الطبقي ضغطاً معاكساً عمى جدران البئر ‪ ،‬مزيداً من زمن‬
‫توازنيا‪ .‬إن إطالة فترة التوازن ىذه محددة بمجموعة من العوامل‪ ،‬منيا ما يرتبط بحفر البئر‪ ،‬ومنيا ما يتعمق باالستثمار‬
‫الالحق لمبئر‪ .‬من ىذه العوامل نذكر[‪:] 5,29‬‬
‫‪ -1‬نوعية الصخور نفسيا‪ ،‬التي ال تسمح دائماً بالوصول إلى العمق النيائي لمبئر ‪.‬‬
‫‪ -2‬إن البئر سوف توضع في اإلنتاج فور االنتياء من حفرىا‪ ،‬أي أن الضغط داخل البئر سوف يخفّض إلى ما دون‬
‫يقدر بعشرات السنين‪ ،‬عمماً أن الضغط‬
‫الضغط الطبقي‪ .‬يستمر ىذا الفرق في الضغط طيمة فترة اإلنتاج من البئر ‪ ،‬الذي ّ‬
‫الداخمي يتناقص باستمرار مع انخفاض الطاقة الطبقية‪ .‬في ىذه الحالة ‪ -‬واضافةً إلبعاد الضغط المعاكس عمى جدران‬
‫البئر الذي كان يش ّكمو عمود سائل الحفر الذي يعمل عمى زيادة ثبوتيتيا – تم إحداث خمل كبير في الضغط بين الطبقة‬
‫والبئر‪ ،‬وىذا ما يزيد من احتمال انييار الصخور عن الجدران وردم البئر‪.‬‬
‫‪ -3‬أثناء اإلنتاج‪ ،‬فإن استثمار محتويات الطبقة يترافق عادةً بصعوبات جمة‪ ،‬ناتجة عن دخول كميات كبيرة من الحبيبات‬
‫الرممية الحرة مع الموائع الطبقية إلى داخل البئر ( بسبب الخمل في الضغط بين الطبقة والبئر )‪ ،‬وما تسببو ىذه الرمال من‬
‫تآكل لممعدات المعدنية داخل البئر وعمى السطح‪ ،‬أو تشكيميا لسدادات رممية داخل البئر‪ ،‬مقممةً من معدل اإلنتاج بشكل‬
‫كبير‪ .‬ىذا األمر يؤدي إلى التوقف عن اإلنتاج لتنظيف البئر من ىذه السدادات الرممية بين فترٍة وأخرى ‪.‬‬
‫تتغير بشكل كبير‪ ،‬وخصوصاً الخزنية منيا ( المسامية‪ ،‬النفوذية‪ ،‬درجة‬
‫‪ -4‬إن خواص الطبقات التي تخترق أثناء الحفر ّ‬
‫التشبع بالموائع الطبقية ‪ . . .‬إلخ ) ‪ ،‬ففي حين يحافظ بعضيا عمى نفوذية مرتفعة‪ ،‬تؤمن حركية جيدة لمموائع الطبقية‬
‫خالليا‪ ،‬فإن البعض اآلخر – وربما مجاالت معينة ضمن الطبقة المنتجة – ينخفض نفوذىا إلى قيم صغرى‪ .‬وعند استثمار‬
‫ىذه المكامن ذات الخواص الخزنية غير المتجانسة – في حال فتح كامل الطبقة عمى البئر – فإنو سوف يتم سحب كميات‬
‫يتميز‬
‫كبيرة من محتويات المجاالت ذات النفوذ المرتفع‪ ،‬عمى حساب تمك ذات النفوذ الضعيف‪ ،‬أي أن استثمار المكمن ّ‬
‫بعدم االنتظام‪ ،‬وتيدر طاقتو الطبيعية بشكل غير سميم‪.‬‬
‫‪ -5‬أثناء الحفر تخترق طبقات تحتوي عمى موائع مختمفة التركيب ( غاز ‪ ،‬نفط ‪ ،‬ماء )‪ ،‬والتي قد تقع عمى أعماق مختمفة‪.‬‬
‫إن دخول ىذه الموائع من الطبقات العميا ‪ -‬التي ال تش ّكل اليدف النيائي لمبئر‬
‫– أثناء الحفر يؤدي إلى مصاعب كبيرة‬
‫تغير خواص سائل الحفر‪ .‬أما دخوليا مجتمعةً أثناء اإلنتاج فيؤدي إلى ىدر غير مبرر لطاقة الطبقة ( حيث يتم‬
‫تنتج عن ّ‬
‫إنتاج النفط اعتماداً عمى ضغط القبعة الغازية‪ ،‬أو عمى طاقة المياه الطبقية القاعية أو الجانبية) باإلضافة إلى التقميل من‬
‫نسبة النفط التي يمكن استثمارىا قبل غمر المنطقة النفطية بالمياه أو الغازات‪ ،‬التي تتحرك بسرعة أكبر من النفط باتجاه‬
‫البئر‪ ،‬نتيجة المزوجة المنخفضة ليذه الموائع‪.‬‬
‫مما ذكر أعاله يتبين لنا ضرورة تدعيم جدران البئر ‪ ،‬لزيادة ثبوتيتيا‪ ،‬وعزل الطبقات المخترقة عن بعضيا‪ .‬وىذا ما يتم‬
‫يعرف بأنه سمسمة من العمميات الضرورية إلنزال مجموعة من األنابيب المعدنية في البئر ‪ ،‬التي حفرت‬
‫بالتغميف‪ ،‬الذي ّ‬
‫برأس حفر ذي قطر معين حتى عمق محدد ‪ ،‬أي استبدال جدران البئر الصخرية بأخرى معدنية أكثر مقاومة ‪.‬‬
‫‪ -2-1‬أهداف التغميف ‪:‬‬
‫يجب أن يؤمن تغميف البئر األىداف اآلتية[‪:] 5,17,28,29‬‬
‫‪- 1‬إنجاز بئر جيدة من الناحية الفنية‪ ،‬أي تتمتع بمقاومة ميكانيكية كبيرة‪ ،‬والمحافظة عمى ىذه المقاومة لزمن كبير‬
‫ٍ‬
‫يقدر بعشرات السنين ‪.‬‬
‫كاف الستغالل كامل محتويات المكمن النفطي أو الغازي‪ ،‬والذي ّ‬
‫‪- 2‬تأمين استمرار عممية الحفر حتى الوصول إلى العمق النيائي المقرر لمبئر‪ ،‬أو الوصول إلى الطبقة التي‬
‫يستيدفيا برنامج الحفر في المنطقة ‪.‬‬
‫‪- 3‬تأمين إمكانية تطبيق نظام اإلنتاج المقرر لممكمن ‪.‬‬
‫‪- 4‬االستغالل األقصى والكامل لمطاقة الطبيعية في نقل النفط والغاز من الطبقة إلى السطح‪.‬‬
‫‪- 5‬العزل المحكم لمطبقات الحاممة لمغاز والنفط والمياه عن بعضيا‪ ،‬ومنع انتقال ىذه الموائع من مجال إلى آخر‬
‫عبر البئر ‪.‬‬
‫‪- 6‬أن تكون الكمفة اإلجمالية لمبئر أقل ما يمكن‪.‬‬
‫‪- 7‬أن يم ّكن من إجراء عمميات اإلصالح والصيانة داخل البئر أثناء مراحل اإلنتاج المختمفة ‪.‬‬
‫‪ -3-1‬مراحل تغميف البئر ) ‪: ( Casing stages‬‬
‫يتميز تغميف اآلبار بطابعو الدوري المتقطع ميما كانت طريقة الحفر المتبعة‪ ،‬حيث يتم حفر مجاالت معينة‪ ،‬ثم تنزل‬
‫مجموعة من مواسير التغميف التي تثبت باإلسمنت‪ ،‬الذي يمؤل الفراغ الحمقي بينيا وبين جدران البئر بشكل كامل أو جزئي‪،‬‬
‫كما تثبت عمى السطح بوصميا مع المجموعة السابقة‪ .‬يتابع الحفر بعد ذلك من خالل ىذه المواسير باستخدام رأس حفر‬
‫جديد ذي قطر أصغر من السابق‪ ،‬حتى الوصول إلى عمق معين جديد‪ ،‬حيث تنزل مجموعة أخرى من مواسير التغميف‪.‬‬
‫تكرر العممية بين حفر وتغميف حتى الوصول إلى العمق النيائي المقرر لمبئر‪ .‬يعتمد عدد مراحل التغميف وكذلك أقطارىا‪،‬‬
‫ّ‬
‫والعمق الذي تنزل إليو كل مرحمة عمى الشروط الخاصة لكل حقل‪ .‬والشكل ( ‪ ) 1-1‬يبين مراحل التغميف العامة آلبار النفط‬
‫والغاز‬
‫الشكل ( ‪ : ) 1-1‬مراحل التغميف العامة آلبار النفط والغاز ‪.‬‬
‫المسميات عمى الشكل‪:‬‬
‫‪ ( Conductor pipe‬المرحمة الدليمة )‪ ( Surface casing .‬مرحمة التغميف السطحية)‪Intermediate casing .‬‬
‫( المرحمة الوسطية)‪ ( Production casing .‬المرحمة اإلنتاجية)‪.‬‬
‫‪ ( Liner‬مواسير التغميف الضائعة)‪.‬‬
‫يتألف برنامج التغميف من المراحل اآلتية‪ :‬الدليمة‪ ،‬السطحية‪ ،‬الوسطية‪ ،‬اإلنتاجية‪ .‬وفيما يمي سوف ندرس كل مرحمة‬
‫من ىذه المراحل[‪.] 1,3,5,29‬‬
‫‪ -1-3-1‬المرحمة الدليمة ) ‪: ( Conductor pipe‬‬
‫تنجز حفرة مربعة الشكل عند فوىة البئر يتراوح طول ضمعيا بين ‪ 0.8 – 1.0 m‬وعمقيا بين ‪ . 3 – 6 m‬تنزل في‬
‫الحفرة ماسورة تغميف بقطر كبير ( أكبر من أقطار بقية المراحل التي سوف تستعمل أثناء إنجاز البئر ) يتراوح بين– ‪500‬‬
‫‪ . 600 mm‬يرفع رأس ىذه الماسورة عن سطح األرض بحوالي ‪ 1.5 – 2.5 m‬حسب نوع جياز الحفر المستخدم ‪ ،‬بحيث‬
‫تصل إلى مستوى منصة الطاحون‪ .‬يمؤل الفراغ خارج الماسورة باإلسمنت‪ .‬يطمق عمى ىذه الماسورة اسم المرحمة الدليمة‬
‫ألنيا تحفظ فوىة البئر من انجراف التربة السطحية‪ .‬ويمكن أن تتشكل ىذه المرحمة من عدة مواسير‪ ،‬وذلك في حال كون‬
‫الطبقات السطحية ضعيفة التماسك‪ ،‬وفي ىذه الحالة يتم الحفر آلياً باستخدام جياز الحفر نفسو‪ ،‬وتكون الحفرة أسطوانية‬
‫الشكل ‪.‬‬
‫تؤدي ماسورة التغميف الدليمة الوظائف اآلتية[‪:] 5,7‬‬
‫‪ – 1‬تحافظ عمى ثبوتية جدران البئر حتى العمق الذي تنزل إليو ‪.‬‬
‫‪ – 2‬تغمق الطبقات السطحية التي يمكن أن تسبب تسرباً لسائل الحفر فييا ضمن مجال إنزاليا أيضاً ‪.‬‬
‫‪ – 3‬تغمق الطبقات السطحية الحاوية عمى مياه عذبة وتحفظيا من التموث الحقاً بمكونات سائل الحفر الكيميائية المختمفة (‬
‫‪ ، CMC; NaOH‬النفط أو مشتقاتو ‪ . . .‬إلخ ) ‪.‬‬
‫‪ – 4‬تحفظ فوىة البئر والقواعد اإلسمنتية التي يثبت عمييا جياز الحفر من التأثر المستمر بسائل الحفر‪ ،‬األمر الذي في‬
‫حال حدوثو يضعف من مقاومتيا‪ ،‬وتكون سبباً لمشاكل كثيرة الحقاً ‪.‬‬
‫‪ – 5‬تؤمن صعود سائل الحفر الخارج من البئر إلى ارتفاع قريب من مستوى الطاحون‪ ،‬حيث يجري بشكل حر باتجاه‬
‫أجيزة تنظيفو من نواتج الحفر‪ ،‬ثم إلى الخزانات ‪ .‬ومن أجل تحقيق ىذه الوظيفة األساسية ليذه الماسورة يتم لحم وصمة‬
‫تصريف جانبية عند طرفيا العموي بقطر ‪ 8 – 10 in‬لخروج السائل عبرىا ‪.‬‬
‫يمكن االستغناء عن مرحمة التغميف الدليمة عندما تكون الطبقات السطحية جيدة التماسك وال تحوي شقوقاً وفجوات‬
‫يمكن أن تتسبب في تسرب سائل الحفر فييا ‪.‬‬
‫‪ -2-3-1‬المرحمة السطحية ) ‪: ( Surface casing‬‬
‫تعتبر مواسير التغميف السطحية المرحمة األولى من مراحل تغميف البئر‪ ،‬وانزاليا إلزامي في جميع أنواع اآلبار النفطية‬
‫اء استخدمت الماسورة الدليمة أم لم تستخدم‪ .‬تعرف‬
‫والغازية ( استكشافية‪ ،‬إنتاجية‪ ،‬آبار حقن‪ ،‬آبار مراقبة ‪ . . .‬إلخ ) سو ً‬
‫ىذه المرحمة بالسطحية كونيا تغمق الطبقات السطحية من القشرة األرضية‪ .‬عمق إنزال ىذه المرحمة يتراوح بين‪50– 300 m‬‬
‫وذلك تبعاً لظروف كل حقل‪ ،‬ويمكن أن يصل عمق إنزاليا في بعض الحاالت إلى ‪ . 1000 m‬العوامل التي تحدد عمق‬
‫إنزال ىذه المرحمة تشمل‪ :‬نوعية وخواص الطبقات الجيولوجية السطحية‪ ،‬الشروط الخاصة لكل بئر ( العمق النيائي المقرر‪،‬‬
‫نوع الموائع الطبقية المتوقع مصادفتيا‪ ،‬الضغط الطبقي‪ ،‬احتمال وجود مجاالت ذات نفوذية كبيرة ‪ . . .‬إلخ ‪ .‬تتميز مواسير‬
‫التغميف ليذه المرحمة بقطرىا الكبير عادةً والذي ينحصر بين ‪ ، 10 ¾ - 24 in‬ويعتمد القطر المختار عمى برنامج التغميف‬
‫الكامل لمبئر‪ ،‬أي عدد المراحل التالية‪ ،‬حيث أنو كمما زاد عدد مراحل إنجاز البئر كمما كبر قطر مواسير التغميف السطحية‪.‬‬
‫كما يعتمد عمى نوع البئر ( استكشافية‪ ،‬إنتاجية‪ ،‬بئر أبحاث جيولوجية )‪ ،‬إذ تستخدم مواسير تغميف سطحية بقطر كبير في‬
‫اآلبار االستكشافية ‪.‬‬
‫تؤدي مواسير تغميف المرحمة السطحية الوظائف اآلتية[‪:] 5‬‬
‫‪ - 1‬تغمق الطبقات الجيولوجية السطحية ذات التماسك الضعيف بصورة عامة‪ ،‬وبالتالي تؤمن ثبوتية جدران البئر حتى‬
‫العمق الذي تنزل إليو‪.‬‬
‫‪ – 2‬تغمق الطبقات السطحية الحاوية عمى المياه العذبة وتحمييا من التموث بالمواد الكيميائية التي يعالج بيا سائل الحفر‬
‫في المراحل التالية‪ .‬يستخدم الماء العذب لحفر ىذه المرحمة من البئر عندما تتواجد طبقات غضارية ( من النوع البنتونيتي‬
‫القابل لمتشرد في الماء ) ضمن صخور ىذه المرحمة‪ ،‬ويكفي ناتج الحفر فييا لرفع لزوجة الماء إلى الحد الذي يمكنو من‬
‫تأدية وظائفو العامة كسائل حفر ( تشكيل ضغط معاكس عمى جدران البئر‪ ،‬رفع نواتج الحفر إلى السطح‪ ،‬تنظيف قاع البئر‬
‫من نواتج الحفر ‪ . . .‬إلخ )‪ .‬أما في حال عدم وجود طبقات غضارية ضمن المجال السطحي من البئر فتتم إضافة‬
‫يموث المياه‪ ،‬بل يستخدم لتنقيتيا من‬
‫الغضار إلى الماء عمى السطح دون أية معالجات أخرى ( حيث أن الغضار ال ّ‬
‫الشوائب )‪ .‬كما تحمي ىذه المواسير المياه السطحية العذبة ‪ -‬ضمن المجال الذي تغمقو ‪ -‬من التموث بالموائع الطبقية التي‬
‫تصادف أثناء حفر المراحل التالية ( مياه طبقية مالحة‪ ،‬نفط‪ ،‬غاز )‪ ،‬وتمنع في نفس الوقت دخول ىذه المياه إلى البئر‪،‬‬
‫األمر الذي في حال حدوثو يؤدي إلى تغيير خواص سائل الحفر‪ ،‬وما يتبع ذلك من احتمال حدوث مضاعفات خطيرة أحياناً‬
‫ناتجة عن ذلك‪.‬‬
‫‪ – 3‬تشكل قاعدة لتثبيت أجيزة منع االندفاع عمى فوىة البئر‪ ،‬وىي الوظيفة األساسية ليذه المواسير التي تجعل إنزاليا‬
‫إلزامياً‪ .‬أثناء حفر ىذه المرحمة تكون فوىة البئر خالية من أية معدات‪ ،‬ألنو ال يمكن تثبيتيا إال عمى قواعد متينة‪ ،‬لذلك فإن‬
‫تنزل حتماً قبل الوصول ( أو احتمال الوصول ) إلى أية طبقة خازنة لممركبات‬
‫عمق ىذه المرحمة يحدد بحيث ّ‬
‫الييدروكربونية ( نفط‪ ،‬غاز ) ‪ ،‬ألن اختراق ىذه الطبقات مع عدم وجود أجيزة منع االندفاع عمى فوىة البئر يمكن أن يتسبب‬
‫بكارثة عند حدوث االندفاع الذي ال يمكن السيطرة عميو ‪.‬‬
‫تتحمل ثقل مواسير التغميف لممراحل التالية ( الوسطية واإلنتاجية ) إضافةً إلى ثقل قسم من أجيزة اإلنتاج ( مواسير‬
‫‪ّ – 4‬‬
‫– في حال زيادتيا عن قدرة‬
‫تتسبب‬
‫اإلنتاج‪ ،‬شجرة الميالد ‪ . . .‬إلخ )‪ ،‬لذلك فيي تتعرض لقوى ضغط كبيرة جداً قد ّ‬
‫اء أثناء الحفر أو أثناء اإلنتاج‪ .‬تعزل مواسير ىذه المرحمة باإلسمنت بشكل كامل ( من القاع‬
‫المواسير – بمشاكل كبيرة‪ ،‬سو ً‬
‫تحمل اإلجيادات ‪.‬‬
‫إلى السطح )‪ ،‬وذلك من أجل زيادة قدرتيا عمى ً‬
‫‪ -3-3-1‬المرحمة الوسطية ) ‪: ( Intermediate casing‬‬
‫ىذه المرحمة تمي مرحمة التغميف السطحية‪ ،‬وتعرف أيضاً بمواسير الحماية‪ ،‬ألنيا تساعد في الوصول إلى العمق النيائي‬
‫المقرر لمبئر‪ .‬إن استخدام ىذه المرحمة ليس إلزامياً‪ ،‬وفي حال توفر اإلمكانية لمحفر المستمر دون االستعانة بيا تمغى حتى‬
‫عند وجودىا ضمن برنامج بناء البئر‪ .‬أما إذا كانت شروط الحفر أكثر تعقيداً‪ ،‬وكان عمق البئر كبي اًر‪ ،‬فقد تستخدم أكثر من‬
‫مرحمة وسطية‪ ،‬قد تصل إلى ثالث مجموعات ( مرحمة وسطية أولى‪ ،‬مرحمة وسطية ثانية‪ ،‬مرحمة وسطية ثالثة )‪ ،‬وناد اًر ما‬
‫تستخدم أربع مراحل وسطية‪ .‬يتراوح قطر ( أو أقطار ) مواسير التغميف الوسطية بين‬
‫‪ . 7 – 16 ¾ in‬تتم االستعانة‬
‫بمواسير التغميف الوسطية عندما تكون العوامل الجيولوجية أكثر تعقيداً‪ ،‬وال تتوفر اإلمكانيات الفنية أو التقنية لمتابعة الحفر‬
‫بدونيا‪ .‬كما أن الشروط الجيولوجية ىي التي تحدد العمق الذي تنزل إليو ىذه المواسير‪ ،‬بحيث تعزل حتماً المنطقة أو‬
‫المجال الذي يسبب المشكمة التي فرضت استخداميا‪ ،‬أي يجب اختراق الطبقة المسببة لممشكمة بكامميا‪ ،‬وبعد ذلك يتم‬
‫تنزل مواسير التغميف الوسطية لعزل الطبقات الخازنة لممركبات الييدروكربونية‪ ،‬وتقع عمى مسافة كبيرة من الطبقة‬
‫عزليا‪ّ .‬‬
‫التي تشكل اليدف النيائي لمبئر‪ ،‬وذلك لحمايتيا من التموث الشديد بسائل الحفر‪.‬‬
‫تؤمن مواسير التغميف الوسطية الوظائف العامة اآلتية[‪: ] 5,29‬‬
‫‪ – 1‬تعزل الطبقات الحاوية عمى موائع واقعة تحت ضغط مرتفع ( ماء مالح ‪ ،‬غاز ) وتمنع دخوليا إلى البئر‪ ،‬األمر الذي‬
‫يؤدي في حال حدوثو إلى تغيير كبير في خواص سائل الحفر‪ ،‬ويزيد من احتمال حدوث صعوبات أخرى جديدة داخل البئر‬
‫( تيدم جدران البئر‪ ،‬اندفاع الغازات‪ ،‬استعصاء مجموعة مواسير الحفر ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ – 2‬تعزل الطبقات أو المجاالت ذات النفوذية المرتفعة والمتشققة‪ ،‬والتي يتسرب فييا سائل الحفر‪ ،‬خاصةً إذا كانت‬
‫الطبقات التي تمييا تتطمب استخدام سائل حفر بوزن نوعي مرتفع‬
‫( تحوي موائع تحت ضغط مرتفع‪ ،‬طبقات قابمة‬
‫لالنييار ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ – 3‬تعزل الطبقات ذات الثبوتية الضعيفة‪ ،‬وكذلك تمك التي تتأثر بشدة بسائل الحفر ( طبقات ممحية قابمة لالنحالل في‬
‫سائل الحفر‪ ،‬طبقات غضارية ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ – 4‬تحمي مواسير التغميف السطحية من التعرض لمضغوط الطبقية المرتفعة أثناء حفر الطبقات الحاوية عمى النفط والغاز‪.‬‬
‫ويتم إغالق أجيزة منع االندفاع عند حدوث اندفاع لمنفط أو الغاز‪ ،‬ويستمر الضغط داخل البئر باالرتفاع حتى يتعادل مع‬
‫الضغط الطبقي‪ ،‬وتتعرض خالل ذلك مواسير التغميف المنزلة قبل حدوث االندفاع لتأثير ىذا الضغط المتزايد‪ .‬إذا كانت‬
‫مواسير التغميف السطحية – وىي ذات مقاومة ضعيفة ‪ -‬ىي الوحيدة الموجودة في البئر‪ ،‬فإن الضغط الداخمي الذي سوف‬
‫يتسبب في تشويييا ‪.‬‬
‫تتعرض لو أثناء اندفاع الموائع الييدروكربونية يمكن أن ّ‬
‫‪ -4-3-1‬المرحمة اإلنتاجية ) ‪: ( Production casing‬‬
‫تش ّكل مواسير التغميف اإلنتاجية المجموعة الثانية اإللزامية في اآلبار النفطية والغازية‪ .‬تنزل ىذه المواسير حتى نياية‬
‫الطبقة أو مجموعة الطبقات الحاوية عمى النفط أو الغاز‪ ،‬ويمكن أن تنزل إلى بداية الطبقة المنتجة‪ ،‬وذلك عندما تتكون‬
‫ىذه الطبقة من صخور جيدة التماسك ( غير قابمة لالنييار ميما كان فرق الضغط الذي تتعرض لو)‪ ،‬وعدم احتوائيا‬
‫عمى تداخالت تحوي موائع أخرى أو تداخالت غضارية‪.‬‬
‫يش ّكل قطر مواسير ىذه المرحمة قطر البئر في ىندسة اإلنتاج‪ ،‬وىو القطر الذي يتم اعتماده في الحسابات الخاصة‬
‫باإلنتاجية‪ ،‬وىو يتراوح بين ‪ . 4 ½ - 7 in‬يمكن استخدام مواسير تغميف إنتاجية مركبة من مواسير ذات قطر صغير في‬
‫األسفل‪ ،‬وأخرى بقطر كبير في الجزء العموي‪.‬‬
‫تقوم مواسير التغميف لممرحمة اإلنتاجية بالوظائف اآلتية[‪:] 5,17‬‬
‫‪ – 1‬تشكل قناة الستخراج الموائع الطبقية خالليا من مستوى المجاالت المنتجة حتى السطح‪ ،‬مع تأمين ثبوتية جدران البئر‬
‫خالل كل مراحل اإلنتاج ( اإلنتاج الذاتي‪ ،‬اإلنتاج بالضخ‪ ،‬الرفع بالغاز ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ – 2‬تحمي معدات اإلنتاج التي تنزل في البئر من التعرض لتأثير الطبقات الجيولوجية المخترقة ( مواسير اإلنتاج‪،‬‬
‫المضخات الجوفية‪ ،‬قضبان الضخ‪ ،‬فواصل الغازات داخل البئر ‪ . . .‬إلخ ) ‪.‬‬
‫‪ – 3‬تم ّكن من االستثمار المنفصل لممجاالت الخازنة لمموائع الطبقية‪ ،‬حيث يتم وصل البئر داخل مواسير التغميف‬
‫اإلنتاجية مع ىذه المجاالت فقط من خالل التثقيب عند إنزال ىذه المواسير إلى نياية المكمن‪ ،‬أما عند إنزاليا إلى بدايتو (‬
‫سطحو العموي ) فمن غير الممكن اإلنتاج المنفصل‪ ،‬وىذا ىو العيب األساسي ليذه الطريقة‪ .‬يتم تقسيم المكامن المنتجة‬
‫إلى نطاقات تتميز بتجانس ٍ‬
‫كاف لجعل االستثمار يجري بصورة أكثر مثاليةً‪.‬‬
‫‪ – 4‬تم ّكن من مراقبة الضغط داخل البئر أثناء اإلنتاج ‪ ،‬وبالتالي التحكم بقيمتو وفقاً لما ىو مخطط لذلك ‪.‬‬
‫تموثت أثناء الحفر أو أثناء اإلنتاج ( التحميض‪،‬‬
‫‪ – 5‬تم ّكن من إجراء عمميات تحسين نفوذية المناطق المجاورة لآلبار التي ّ‬
‫التشقيق الييدروليكي ‪ . .‬إلخ ) وذلك لزيادة معدل تدفق النفط أو الغاز منيا باتجاه البئر ‪.‬‬
‫‪ – 6‬تم ّكن من حقن الموائع في الطبقة ( ماء أو غاز ) لزيادة ضغطيا – إذا انخفض إلى ما دون ضغط اإلشباع لمنفط –‬
‫أو لممحافظة عميو عند قيم ثابتة‪ ،‬وكذلك الحقن أثناء اإلنتاج الثانوي لمنفط بطريقة الغسل‪.‬‬
‫ويمكن االستغناء عن مواسير التغميف اإلنتاجية في اآلبار االستكشافية في حال التأكد من عدم وجود النفط أو الغاز‬
‫ضمن المجال المستيدف لمحفر‪ .‬واذا كانت شروط البئر االستكشافية ال تسمح بإجراء االختبارات المفتوحة بفترات كافية‬
‫لتقييم الطبقات‪ ،‬فإنو يتم إنزال مواسير التغميف‪ ،‬التي تسمنت بملء الفراغ الحمقي خارجيا من القاع حتى نياية غطاء الطبقة‬
‫المستيدفة‪ ،‬وتنفّذ بعد ذلك االختبارات المغمقة‪ ،‬بعد فتح المجاالت بالتثقيب عمى مراحل من األسفل إلى األعمى‪ .‬عندما‬
‫تكون نتائج ىذه االختبارات سمبية من حيث وجود النفط والغاز‪ ،‬يتم قطع مواسير التغميف ليذه المرحمة فوق منطقة‬
‫اإلسمنت في الفراغ الحمقي‪ ،‬ثم ترفع إلى السطح‪ ،‬ويمكن إعادة استخداميا في آبار جديدة ألعماق أقل‪ ،‬أو في مجاالت‬
‫أخرى غير تغميف اآلبار عند فقدانيا لجزء كبير من مقاومتيا األولية ‪.‬‬
‫‪ -4-1‬مواسير التغميف الضائعة ( ‪:) Liner Casing‬‬
‫تسمى مواسير التغميف بعمود كامل عندما يكون طوليا يساوي طول البئر ( من السطح وحتى قاع البئر )‪ .‬يستعمل‬
‫ّ‬
‫عمود كامل من مواسير التغميف في المراحل السطحية من اآلبار باستمرار‪ ،‬أما في المراحل األخرى ( الوسطية واإلنتاجية )‬
‫فيمكن استخدام ىذا النوع‪ ،‬كما يمكن استخدام مواسير تغميف بطول أقل من طول البئر‪ ،‬أي أنيا تمتد من قاع البئر إلى‬
‫داخل مواسير التغميف السابقة‪ ،‬عمى ارتفاع ‪ 50 – 150 m‬من نيايتيا السفمى‪ .‬يطمق عمى ىذه المواسير اسم مواسير‬
‫وتسمى بالضائعة نظ اًر لعدم إمكانية استعادة أي جزء منيا بعد تثبيتيا في البئر‪،‬‬
‫التغميف الضائعة ( ‪.) Liner Casing‬‬
‫ّ‬
‫وذلك بعكس المواسير الكاممة‪ .‬تستخدم مواسير التغميف الضائعة في المراحل الوسطية واإلنتاجية‪ ،‬وتيدف إلى التقميل من‬
‫كمفة التغميف‪ ،‬وذلك بإنقاص طول المواسير المنزلة في البئر‪.‬‬
‫يتم تعميق رأس مواسير التغميف الضائعة بواسطة أجيزة تعميق مناسبة داخل مواسير التغميف السابقة ( عمى ارتفاع‬
‫أما إذا كانت قصيرة فتترك لتستند عمى قاع‬
‫‪ 50 – 150 m‬من نيايتيا السفمى كما ذكر أعاله ) إذا كانت طويمة نسبياً‪ّ ،‬‬
‫البئر[‪.] 3,5,29‬‬
‫تتميز مواسير التغميف الضائعة بعدة محاسن‪ ،‬أىميا كمفتيا القميمة‪ ،‬قياساً مع المواسير الكاممة‪ .‬إال أن استخداميا يترافق‬
‫ببعض العيوب‪ ،‬مثل صعوبة تعميقيا داخل المواسير السابقة‪ ،‬وأيضاً صعوبة سمنتتيا‪ ،‬وتعريض مواسير التغميف التي‬
‫لتحمميا‪ ،‬نتيجة متابعة عمل مجموعة مواسير الحفر خالليا ( حفر المرحمة التي تمي‬
‫سبقتيا لضغوط إضافية غير‬
‫مصممة ّ‬
‫ً‬
‫المواسير الضائعة ) أو لضغط داخمي أثناء اإلنتاج من طبقات ذات ضغوط مرتفعة‪ ،‬لم تؤخذ في االعتبار أثناء التصميم (‬
‫ألن ىذه المواسير قد تكون سطحية أو وسطية)‪.‬‬
‫تعرض مواسير التغميف لممرحمة السابقة‬
‫يمكن التقميل من عيوب مواسير التغميف الضائعة‪ ،‬خصوصاً تمك الناتجة عن ّ‬
‫وتسرب لمموائع من خالليا إلى خارج‬
‫لضغوط إضافية‪ ،‬وذلك بإطالتيا الحقاً عندما يالحظ تناقص ممحوظ في مقاومتيا‪ّ ،‬‬
‫البئر‪ ،‬أو من الطبقة إلى البئر‪.‬‬
‫المثبتة باإلسمنت أو أكبر قميالً‪ ،‬وبطول يساوي طول البئر من‬
‫تستعمل مواسير بنفس قطر مواسير التغميف الضائعة ّ‬
‫تسمى ىذه المواسير بمواسير اإلطالة‪ ،‬وىي مواسير يمكن استعادتيا بعد االنتياء من‬
‫رأس المواسير الضائعة حتى السطح‪ّ .‬‬
‫استغالل البئر‪.‬‬
‫‪ -5-1‬نماذج برامج التغميف المطبقة عممياً ‪:‬‬
‫ية‪.] 5،3‬‬
‫عمى الشكل ( ‪ ) 2-1‬نبين بعض برامج التغميف التي طبقت حتى اآلن في اآلبار النفطية والغاز [‬
‫الشكل ( ‪ : ) 2-1‬بعض برامج تغميف آبار النفط والغاز ‪.‬‬
‫‪ – A‬برنامج تغميف ذو مرحمتين‪ :‬سطحية وانتاجية‪ .‬يطبق ىذا البرنامج في اآلبار ذات العمق القميل ( بحدود ‪،) 1500 m‬‬
‫تسبب الطبقات المخترقة أية مشاكل أثناء الحفر )‪ .‬يتميز ىذا‬
‫وكذلك في اآلبار ذات الشروط الجيولوجية السيمة ( ال ّ‬
‫البرنامج ببساطتو وقمة تكاليفو‪.‬‬
‫‪ – B‬برنامج تغميف ذو ثالث مراحل‪ :‬سطحية‪ ،‬وسطية وانتاجية‪ ،‬ومواسير التغميف لممراحل الثالث ىي من النوع الكامل‪.‬‬
‫يستخدم ىذا البرنامج في اآلبار المتوسطة العمق‪ ،‬أو العميقة ذات الشروط الجيولوجية السيمة‪.‬‬
‫‪ - C‬برنامج تغميف ذو ثالث مراحل‪ :‬سطحية ووسطية من النوع الكامل‪ ،‬أما المرحمة اإلنتاجية فيي مواسير ضائعة‪ .‬ينصح‬
‫بتطبيق ىذا البرنامج في اآلبار المتوسطة العمق‪ ،‬التي نضطر فييا إلنزال مواسير تغميف قبل الوصول إلى الطبقة‬
‫الخازنة لمنفط أو الغاز‪ ،‬بيدف التمكين من استعمال سائل حفر مناسب أثناء حفرىا‪ ،‬وذلك عندما يكون ضغط‬
‫المكمن قميالً‪ ،‬ويكون الوزن النوعي لسائل الحفر خالل المرحمة الوسطية مرتفعاً‪.‬‬
‫مددت‬
‫‪ - D‬برنامج تغميف ذو ثالث مراحل‪ :‬سطحية ووسطية من النوع الكامل‪ ،‬أما المرحمة اإلنتاجية فيي مواسير ضائعة ّ‬
‫الحقاً حتى السطح‪ .‬مجال تطبيق ىذا البرنامج يشابو البرنامج ( ‪ ، ) C‬حيث تتم إطالة مواسير التغميف اإلنتاجية بعد‬
‫فترة معينة من اإلنتاج‪.‬‬
‫‪ - E‬برنامج تغميف ذو أربع مراحل‪ :‬مرحمة سطحية‪ ،‬مرحمتان وسطيتان‪ ،‬ومرحمة إنتاجية‪ ،‬وجميع ىذه المراحل من النوع‬
‫الكامل‪ .‬يعتبر ىذا البرنامج مثالياً لتغميف اآلبار العميقة‪ ،‬وحتى العميقة جداً‪ ،‬كما يستخدم في اآلبار المتوسطة العمق‬
‫ذات الشروط المعقدة‪ ،‬وخصوصاً في حال عدم توفّر اإلمكانات الفنية والتقنية التي تم ّكن من االستغناء عن مواسير‬
‫التغميف‪.‬‬
‫‪ - F‬برنامج تغميف ذو أربع مراحل‪ :‬مرحمة سطحية‪ ،‬ومرحمة وسطية أولى‪ ،‬ومرحمة تغميف إنتاجية‪ ،‬وجميعيا من النوع‬
‫أما مرحمة التغميف الوسطية الثانية فيي مواسير ضائعة‪ .‬يستخدم ىذا البرنامج في نفس الشروط التي يطبق‬
‫الكامل‪ّ ،‬‬
‫( ‪ ،) E‬ولكن عندما يكون طول مواسير المرحمة الوسطية األولى كبي اًر‪ ،‬بحيث يتم تخفيض ىام في‬
‫فييا البرنامج‬
‫الكمفة من خالل استخدام عدد أقل من المواسير في المرحمة الوسطية الثانية ( النسبة بين طول مواسير المرحمة‬
‫الوسطية األولى وطول المجال المفتوح الذي يجب عزلو من قبل مواسير المرحمة الوسطية الثانية ىي نسبة مرتفعة )‪.‬‬
‫‪ - G‬برنامج تغميف ذو أربع مراحل‪ :‬مرحمة سطحية‪ ،‬ومرحمة وسطية أولى‪ ،‬ومرحمة تغميف إنتاجية‪ ،‬وجميعيا من النوع‬
‫مددت إلى السطح ( أي أنو مشابو لمبرنامج ( ‪) F‬‬
‫أما مرحمة التغميف الوسطية الثانية فيي مواسير ضائعة ّ‬
‫الكامل‪ّ ،‬‬
‫ويختمف عنو بإطالة المواسير الضائعة حتى السطح )‪ .‬ويتم اعتماد اإلطالة عند مصادفة طبقات تحوي موائع تحت‬
‫تحممو‪.‬‬
‫ضغط مرتفع ال تستطيع مواسير تغميف المرحمة الوسطية األولى ّ‬
‫‪ - H‬برنامج تغميف ذو خمس مراحل‪ :‬مرحمة سطحية‪ ،‬وثالث مراحل وسطية‪ ،‬ومرحمة إنتاجية‪ ،‬وجميعيا من النوع الكامل‪.‬‬
‫يتم اعتماد ىذا البرنامج المعقّد والمكمف جداً في اآلبار العميقة جداً ( أكثر من ‪.) 5000 m‬‬
‫ويتميز عنو بأن مرحمة التغميف الوسطية الثالثة ىي‬
‫‪ – I‬برنامج تغميف ذو خمس مراحل‪ :‬وىو مشابو لمبرنامج ( ‪،) H‬‬
‫ّ‬
‫مواسير ضائعة‪ .‬ويطبق في نفس شروط البرنامج السابق‪ ،‬وعندما يكون طول المجال المفتوح في المرحمة الوسطية‬
‫الثالثة صغي اًر‪ ،‬قياساً مع طول مواسير التغميف لممرحمة الوسطية الثانية‪.‬‬
‫‪ - J‬برنامج تغميف ذو خمس مراحل‪ :‬وىو مشابو لمبرنامج ( ‪ ،) I‬مختمفاً عنو بأن مرحمة التغميف اإلنتاجية ىي مواسير‬
‫معين من وضع البئر في اإلنتاج‪.‬‬
‫تمت إطالتيا الحقاً إلى السطح بعد زمن ّ‬
‫ضائعة أيضاً‪ ،‬ولكن ّ‬
‫األجهزة والمعدات المستخدمة في تغميف اآلبار‬
‫‪Casing Equipments‬‬
‫تستخدـ أثناء عمميات تغميؼ اآلبار النفطية والغازية المعدات اآلتية[‪:] 22,24,24,25‬‬
‫‪ -1-2‬مواسير التغميف ( ‪:) Casing Pipes‬‬
‫وىي عبارة عف أنابيب أسطوانية الشكؿ‪ ،‬تصنع مف خالئط الحديد بنوعيات مختمفة‪ ،‬توصؿ مع بعضيا بواسطة شرار‬
‫عند طرفييا‪.‬‬
‫تعرؼ مواسير التغميؼ بقطرىا النظامي عند الجسـ‪ .‬تستخدـ في تغميؼ آبار النفط والغاز مواسير بأقطار متعددة تتراوح‬
‫بيف ‪ ، 4 ½ - 24 in‬ويضـ كؿ قطر عدة سماكات جدار‪ ،‬تصؿ في بعض األقطار إلى ثماني سماكات‪ ،‬تنحصر قيميا‬
‫بيف ‪ ، 5.21 – 16.113 mm‬أي أنو يقابؿ كؿ قطر خارجي عدة أقطار داخمية‪.‬‬
‫‪ -1-1-2‬تصنيف مواسير التغميف ) ‪: ( Classification of casing pipes‬‬
‫تصنؼ مواسير التغميؼ كما يمي‪:‬‬
‫ّ‬
‫‪ -1-1-1-2‬تصنيف مواسير التغميف وفقاً لطريقة تصنيعها‪:‬‬
‫وفقاً لطريقة تصنيع المواسير فإنيا تصنؼ إلى نوعيف رئيسييف‪:‬‬
‫‪ -1‬مواسير تغميف مدلفنة (‪:) Rolled casing, Seamless casing‬‬
‫وىي األكثر استعماالً في التغميؼ‪ ،‬وخصوصاً لممواسير ذات القطر األقؿ مف‬
‫‪14 ¾ in‬‬
‫يتـ تصنيع ىذه المواسير بإمرار قضباف الحديد ذات القطر والطوؿ المناسبيف ( تبعاً لقطر وطوؿ الماسورة المراد الحصوؿ‬
‫عمييا ) ضمف مثقب محصور بيف أسطوانتيف تدوراف باتجاىيف متعاكسيف‪ ،‬وفؽ ما ىو موضح في الشكؿ (‪.) 1-2‬‬
‫يحدد البعد بيف األسطوانتيف وقطر المثقب تبعاً لسماكة الجدار المراد الحصوؿ عمييا‪ .‬يتـ تسخيف القضباف الحديدية‬
‫قبؿ الدلفنة ضمف أفراف خاصة حتى درجة ح اررة معينة‪ ،‬تحدد تبعاً لقطر القضيب‪ ،‬ونوع الخميطة المصنوع منيا‪ ،‬بحيث‬
‫تسيؿ عممية الدلفنة ‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 1-2‬دلفنة مواسير التغميؼ ‪.‬‬
‫‪ -2‬مواسير تغميف ممحومة ( ‪:) Seam welding, Welding casing,‬‬
‫وىي أقؿ استعماالً في تغميؼ آبار النفط والغاز مف سابقتيا‪ .‬يتـ الحصوؿ عمييا بمحـ األطراؼ الطولية أللواح حديدية‬
‫ذات أبعاد وسماكات تتناسب مع طوؿ وقطر وسماكة جدار المواسير المراد الحصوؿ عمييا‪ .‬تتميز عممية المحاـ إما‬
‫بالضغط عمى األلواح بعد طبعيا مع التسخيف الالزـ‪ ،‬أو باستعماؿ طريقة المحاـ الكيربائي‪ .‬وتتميز المواسير الممحومة‬
‫بكمفتيا القميمة مقارنةً مع المواسير المدلفنة‪ ،‬وذلؾ بسبب قمة اليدر في المعدف‪.‬‬
‫‪ -2-1-1-2‬تصنيف مواسير التغميف تبعاً لنوع خميطة الحديد المستخدمة‪:‬‬
‫تبعاً لنوع خميطة الحديد المستخدمة وخواصيا وفؽ ‪ ، API‬توجد األنواع اآلتية مف الخالئط المعدنية التي تصنع منيا‬
‫المواسير ‪. V-150 ، S-125 ، P-110 ، P-105 ، C-95 ، N-80 ، C-80 ، C-75 ، K-55 ، J-55 ، H-40:‬‬
‫وفي الجدوؿ (‪ ) 1-2‬نبيف أنواع ىذه الخالئط وخواصيا[‪.] 8,11,24‬‬
‫‪ -3-1-1-2‬تصنيف مواسير التغميف تبعاً لطريقة وصمها مع بعضها‪:‬‬
‫تبعاً لطريقة وصؿ مواسير التغميؼ مع بعضيا فإنيا تصنؼ إلى نوعيف‪:‬‬
‫ وصؿ بواسطة الشرار ‪.‬‬‫ وصؿ بطريقة المحاـ ‪.‬‬‫وتعتبر طريقة الوصؿ بالشرار األكثر استخداماً في تغميؼ آبار النفط والغاز‪ ،‬وىي تطبؽ بدورىا بعدة أشكاؿ ‪ ،‬نذكر بعضاً‬
‫منيا[‪:] 3,5‬‬
‫نوع الخميطة‬
‫مقاومة‬
‫النياية الحدية لالنسياب‬
‫المقاومة الحدية‬
‫الخضوع‬
‫‪Kgf/mm2‬‬
‫لمكسر‬
‫الصغرى‬
‫‪103 psi‬‬
‫الصغرى‬
‫الوسطى‬
‫التطاوؿ األصغري‬
‫لعينة ذات طوؿ‬
‫‪Kgf/mm2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪( % ) in‬‬
‫‪H-40‬‬
‫‪40‬‬
‫‪28.1‬‬
‫‪35.15‬‬
‫‪42.2‬‬
‫‪27‬‬
‫‪J-55‬‬
‫‪55‬‬
‫‪38.7‬‬
‫‪56.2‬‬
‫‪52.7‬‬
‫‪22.5‬‬
‫‪K-55‬‬
‫‪55‬‬
‫‪38.7‬‬
‫‪56.2‬‬
‫‪66.8‬‬
‫‪18‬‬
‫‪C-75‬‬
‫‪75‬‬
‫‪52.7‬‬
‫‪63.3‬‬
‫‪66.8‬‬
‫‪18‬‬
‫‪C-80‬‬
‫‪80‬‬
‫‪56.2‬‬
‫‪66.8‬‬
‫‪70.3‬‬
‫‪17‬‬
‫‪N-80‬‬
‫‪80‬‬
‫‪56.2‬‬
‫‪77.3‬‬
‫‪70.3‬‬
‫‪17‬‬
‫‪C-95‬‬
‫‪95‬‬
‫‪66.8‬‬
‫‪77.3‬‬
‫‪77.3‬‬
‫‪16‬‬
‫‪P-105‬‬
‫‪105‬‬
‫‪73.8‬‬
‫‪94.9‬‬
‫‪84.4‬‬
‫‪14.5‬‬
‫‪P-110‬‬
‫‪110‬‬
‫‪77.3‬‬
‫‪98.4‬‬
‫‪87.9‬‬
‫‪14‬‬
‫‪S-125‬‬
‫‪125‬‬
‫‪87.9‬‬
‫‪105.5‬‬
‫‪94.9‬‬
‫‪13‬‬
‫‪V-150‬‬
‫‪150‬‬
‫‪105.5‬‬
‫‪126.5‬‬
‫‪112.5‬‬
‫‪11.5‬‬
‫الجدوؿ ( ‪ :) 1-2‬أنواع ىذه الخالئط المعدنية وخواصيا‪.‬‬
‫‪ -1‬مواسير تغميف بوصمة منفصمة‪:‬‬
‫تتميز المواسير في ىذه الحالة بأف قطرىا الداخمي ثابت‪ ،‬وليا شرار خارجي عند رأسيا‪ ،‬حيث توصؿ مع بعضيا‬
‫بواسطة وصمة خاصة‪ ،‬تتمتع بشرار داخمي عند طرفييا‪ ،‬كما في الشكؿ ( ‪. ) 2-2‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 2-2‬مواسير تغميؼ بوصمة منفصمة‪.‬‬
‫‪ -1‬مواسير التغميؼ‪ -2 .‬الوصمة‪ -3 .‬الشرار‪.‬‬
‫مف عيوب ىذا النوع مف مواسير التغميؼ‪ ،‬المقاومة الضعيفة في مناطؽ الوصؿ (الشرار)‪ ،‬والناتجة عف نزع جزء مف‬
‫المعدف لصنع الشرار‪.‬‬
‫‪ -2‬مواسير تغميف بوصمة من الجسم ‪:‬‬
‫في ىذا النوع مف مواسير التغميؼ يجيز أحد رأسي الماسورة بشرار خارجي‪ ،‬أما الرأس الثاني‪ ،‬وبعد زيادة قطره ( دوف‬
‫التغيير في سماكة الحديد ) فيجيز بشرار داخمي‪ ،‬الشكؿ ( ‪ .) 3-2‬ويتميز عمود مواسير التغميؼ المتشكؿ مف ىذا النوع‬
‫بقطر داخمي ثابت عمى كامؿ طولو‪ ،‬أما القطر الخارجي فيزداد في مناطؽ الوصؿ‪ ،‬ولكنو أقؿ مف نظيره لمنوع السابؽ (‬
‫ذي الوصمة المنفصمة ) مف أجؿ نفس القطر‪ ،‬كما أنو يسمح باستخداـ فراغ قميؿ بيف المواسير وجدراف البئر‪ .‬يضاؼ إلى‬
‫ذلؾ أف تأثير زيادة القطر عف رأس الماسورة عمى جدراف البئر أقؿ مف التأثير اإليجابي لموصمة المنفصمة عمى ىذه‬
‫الجدراف‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 3-2‬مواسير تغميؼ بوصمة مف الجسـ‪.‬‬
‫العيب األساسي ليذا النوع مف مواسير التغميؼ ىو مقاومتيا القميمة لجيد الشد في مناطؽ الوصؿ‪ ،‬خصوصاً إذا كاف‬
‫الشرار مف النوع العادي‪.‬‬
‫‪ -3‬مواسير تغميف ذات نهايات مغمظة مع وصمة من الجسم‪:‬‬
‫في ىذا النوع مف المواسير تتـ زيادة سماكة الجدار عند رأس الماسورة‪ ،‬مع زيادة لمقطر عند إحداىما‪ .‬وزيادة سماكة‬
‫الجدار تكوف مف الداخؿ والخارج معاً‪ .‬يجيز رأس الماسورة التي لـ يتغير قطرىا بشرار خارجي‪ ،‬أما الرأس الثاني فيجيز‬
‫بشرار داخمي‪ .‬تيدؼ زيادة سماكة الجدار عند رأس الماسورة إلى تالفي عيوب النوع السابؽ‪ ،‬أي زيادة مقاومة مناطؽ‬
‫الوصؿ‪ .‬ويجب التنويو إلى أف الزيادة الخارجية لسماكة الجدار أكبر مف الزيادة الداخمية‪ ،‬وأف القطر الداخمي في منطقة‬
‫الوصؿ أقؿ مف القطر الداخمي النظامي عند الجسـ بحوالي ‪mm‬‬
‫‪ ،) Extreme line‬وىي موضحة في الشكؿ‬
‫( ‪.) 4-2‬‬
‫‪ 1 – 2‬وتعرؼ ىذه المواسير بالمواسير الحدية (‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 4-2‬مواسير تغميؼ ذات نيايات مغمظة مع وصمة مف الجسـ‪.‬‬
‫‪ -4‬مواسير تغميف معايرة‪:‬‬
‫المواسير المعايرة ىي تمؾ المواسير التي يجيز أحد رأسييا بشرار مف الداخؿ‪ ،‬أما الرأس اآلخر فيجيز بشرار مف‬
‫الخارج‪ ،‬حيث يتـ وصؿ المواسير مع بعضيا مباشرةً دوف الحاجة إلى وصمة منفصمة أو مف الجسـ‪ .‬يتميز عمود مواسير‬
‫التغميؼ عند استخداـ ىذا النوع بقطر خارجي ثابت عمى كامؿ طولو‪ ،‬بما في ذلؾ مناطؽ الوصؿ‪ ،‬لذلؾ فيي تسمح‬
‫باستعماؿ فراغ قميؿ بينيا وبيف مواسير التغميؼ لممرحمة السابقة‪ ،‬أي أنيا تم ّكف مف اعتماد برامج تغميؼ متقاربة‪ .‬العيب‬
‫الرئيسي ليذا النوع مف المواسير ىو المقاومة الضعيفة لجيد الشد‪ ،‬وال سيما في مناطؽ وصؿ المواسير‪ ،‬لذلؾ فيي تستخدـ‬
‫في تغميؼ أعماؽ قميمة‬
‫( كمواسير ضائعة بشكؿ أساسي )‪ ،‬وكذلؾ عندما نضطر العتماد برنامج تغميؼ بأقطار‬
‫متقاربة‪ ،‬بسبب كثرة المراحؿ‪ .‬والشكؿ ( ‪ ) 5-2‬يوضح ىذا النوع مف المواسير‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 5-2‬مواسير التغميؼ المعايرة‪.‬‬
‫‪ -5‬مواسير تغميف بوصمة من الجسم ورأسين موسعين عمى البارد ‪:‬‬
‫في ىذا النوع يتـ تعريض رأسي مواسير التغميؼ لدرجة ح اررة منخفضة‪ ،‬مع زيادة لمقطر‪ .‬يجيز أحد الطرفيف بشرار‬
‫مف الخارج‪ ،‬أما الطرؼ اآلخر فيجيز بشرار مف الداخؿ‪ ،‬ويعاد ضغطو مجدداً‪ ،‬كما ىو موضح في الشكؿ ( ‪.) 6-2‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 6-2‬مواسير تغميؼ بوصمة مف الجسـ ورأسيف موسعيف عمى البارد‪.‬‬
‫‪ -4-1-1-2‬تصنيف مواسير التغميف تبعاً لنوعية شرار الوصل ‪:‬‬
‫تصنؼ إلى نوعيف‪ :‬مواسير تغميؼ بشرار عادي‪ ،‬ومواسير تغميؼ بشرار‬
‫تبعاً لنوعية شرار الوصؿ فإف مواسير التغميؼ ّ‬
‫خاص‪ .‬وأياً كاف نوع شرار الوصؿ فإنو يجب أف يحقؽ الشرطيف اآلتييف ‪:‬‬
‫يتحمؿ قوى الشد المحورية الناتجة عف وزف المواسير المعمّقة بو‪ ،‬باإلضافة إلى قوى الشد اإلضافية‪ ،‬التي يمكف أف‬
‫آ‪ -‬أف ّ‬
‫يتعرض ليا في ظروؼ مختمفة ( سوؼ ندرسيا الحقاً )‪.‬‬
‫ب‪ -‬أف يؤمف اإلغالؽ المحكـ لمناطؽ الوصؿ‪ ،‬أي أف يمنع عبور الموائع خاللو مف داخؿ مواسير التغميؼ إلى الفراغ‬
‫اء أثناء متابعة الحفر خالليا‪ ،‬أو أثناء‬
‫الحمقي أو بالعكس‪ ،‬وميما كاف فرؽ ضغط السوائؿ داخؿ المواسير وخارجيا ( سو ً‬
‫استثمار النفط والغاز )‪.‬‬
‫وفيما يمي سوؼ ندرس نوعي الشرار المذكوريف أعاله‪.‬‬
‫‪ -1-4-1-1-2‬الشرار العادي ‪:‬‬
‫ويتميز بشكمو المثمثي‪ ،‬وبأف زاوية الرأس بيف الجانبيف ىي ‪ 60‬درجة ( الشكؿ ‪.) 7-2‬‬
‫ويعرؼ أيضاً بالشرار الدائري‪.‬‬
‫ّ‬
‫يعتمد الشرار العادي في مواسير التغميؼ ذات الوصمة المنفصمة‪ ،‬ومواسير التغميؼ ذات الوصمة مف الجسـ‪ ،‬وكذلؾ في‬
‫المواسير المعايرة‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 7-2‬شرار الوصؿ العادي‪.‬‬
‫ويختص الشرار العادي بمميزات أساسية نذكر منيا‪:‬‬
‫‪ -1‬مخروطي الشكؿ‪ ،‬أي أف ارتفاع حمقاتو يتناقص تدريجياً باتجاه الرأس‪.‬‬
‫‪ -2‬محور كؿ حمقة مف حمقاتو يتعامد مع محور ماسورة التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -3‬يقاس دور الشرار ( وىو المسافة بيف حمقتيف متتاليتيف ) بمستقيـ يوازي محور الماسورة‪.‬‬
‫‪ -4‬إف قاعدة ورأس كؿ حمقة تكوناف مدورتيف‪.‬‬
‫يتحمميا‬
‫يتحمميا الشرار‪ ،‬وقوة الشد التي يمكف أف ّ‬
‫تعرؼ بالنسبة بيف قوة الشد التي ّ‬
‫إف فعالية الشرار العادي – والتي ّ‬
‫جسـ ماسورة التغميؼ في منطقة الشرار – تتراوح بيف ‪ ، 40-80%‬وىي تزداد بتناقص قطر مواسير التغميؼ‪ ،‬وعند استعماؿ‬
‫وصمة منفصمة‪ .‬والقيمة الصغرى ليذه الفعالية تصادؼ عند استخداـ مواسير التغميؼ المعايرة‪.‬‬
‫أما درجة اإلغالؽ المحكـ التي يؤمنيا الشرار العادي فيي بشكؿ عاـ غير كافية‪ ،‬وال سيما بالنسبة لمغازات المتواجدة‬
‫تحت تأثير ضغط مرتفع‪ ،‬إذ يبقى ىناؾ اتصاؿ بيف الفراغ الحمقي وداخؿ مواسير التغميؼ مف خالؿ الفراغ المتبقي بيف رأس‬
‫الشرار الخارجي وقاعدة الشرار الداخمي‪ .‬وليذا السبب فإف مواسير التغميؼ المجيزة بشرار عادي ال يمكف استخداميا في‬
‫تغميؼ اآلبار العميقة‪ ،‬أو في عزؿ المجاالت التي تحوي موائع تحت ضغط مرتفع‪.‬‬
‫‪ -2-4-1-1-2‬الشرار الخاص ‪:‬‬
‫يؤمف الشرار الخاص فعالية وصؿ كبيرة يمكف أف تصؿ إلى ‪ . % 100‬كذلؾ ‪ ،‬ونتيجةً لسطح التالمس الكبير الذي‬
‫ويصنع‬
‫يتميز بو فإنو يحقؽ إغالقاً محكماً لمناطؽ الوصؿ ( عازلية تامة لمفراغ الحمقي عف داخؿ مواسير التغميؼ )‪.‬‬
‫ّ‬
‫ّ‬
‫الشرار الخاص بأشكاؿ مختمفة‪ ،‬وفيما يمي سوؼ ندرس بعض أنواعو المستخدمة في مواسير التغميؼ[‪.] 3,17‬‬
‫أ ‪ -‬شرار خاص من نوع الخط الحدي ( ‪:) Extreme line EL‬‬
‫يستخدـ ىذا الشرار في مواسير التغميؼ ذات النيايات المغمظة وبوصمة مف الجسـ‪ .‬ويبيف الشكؿ (‬
‫‪ ) 8-2‬كيفية‬
‫الوصؿ والعزؿ عند استعماؿ ىذا الشرار‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 8-2‬شرار خاص مف نوع الخط الحدي‪.‬‬
‫‪-1‬نياية ( قاعدة ) الشرار الداخمي‪ -2 .‬قاعدة الشرار الخارجي‪.‬‬
‫نالحظ مف الشكؿ ( ‪ ) 8-2‬أف شكؿ حمقات الشرار ىو شبو منحرؼ ‪ ،‬كما أف ميؿ جانبي الحمقة متجانس‪ ،‬ويساوي‬
‫‪6‬‬
‫درجات‪ ،‬أي أف الزاوية بيف الجانبيف ‪ ، 60‬وعدد الحمقات في اإلنش الواحد ىو ست حمقات بالنسبة لمواسير التغميؼ ذات‬
‫القطر الصغير(حتى ‪in‬‬
‫‪5/8‬‬
‫‪ ،) 7‬والمسافة بيف حمقتيف متتاليتيف ىي ‪ . P = 4.232 mm‬أما مخروطية ىذا الشرار فيي‬
‫بنسبة ‪ 1/8‬أي ما يعادؿ ‪ . 12,5%‬وعند تجييز مواسير التغميؼ ذات القطر األكبر بشرار مف ىذا النوع ( ¾ ‪– 10‬‬
‫‪ ) in‬فإف عدد الحمقات يكوف خمساً في اإلنش الواحد‪،‬‬
‫‪5/8‬‬
‫‪8‬‬
‫والمسافة بيف حمقتيف متتاليتيف ىي ‪ P = 5.080 mm‬ونسبة‬
‫المخروطية ىي ‪ 1/9.6‬أي ما يعادؿ ‪. 10.417 %‬‬
‫يؤمف الشرار الخاص العازلية المحكمة لمناطؽ وصؿ المواسير مع بعضيا في منطقتيف ( الحظ الشكؿ‬
‫األولى وىي الرئيسية‪ ،‬وتقع في نياية الشرار الخارجي ( عند قاعدة الشرار الداخمي )‪ ،‬وتتميز ىذه المنطقة بشكميا‬
‫‪:) 8-2‬‬
‫المخروطي ( تتساوى نسبة مخروطيتيا مع نسبة مخروطية الشرار )‪ ،‬وبسطحيا األممس‪ ،‬وبأف قطرىا أكبر قميالً مف قطر‬
‫حمقة الشرار الذي يجيز بو السطح الخارجي لمماسورة‪ .‬أما منطقة العزؿ الثانية وىي ثانوية‪ ،‬فتوجد عند قاعدة الشرار‬
‫الخارجي‪ ،‬حيث يتالمس سطح قاعدة الشرار الخارجي مع سطح رأس الماسورة المجيزة بشرار مف الداخؿ‪.‬‬
‫ب‪ -‬شرار بترز ( ‪: ) Buttress‬‬
‫يستخدـ ىذا الشرار في تجييز مواسير التغميؼ التي توصؿ مع بعضيا بوصمة خاصة منفصمة‪ .‬ونبيف في الشكؿ(‪9-2‬‬
‫) ىذا النوع مف شرار الوصؿ‪ ،‬حيث يالحظ أف ميؿ الجانب الفعاؿ لمحمقة ىو ثالث درجات‪ ،‬في حيف أف الجانب اآلخر‬
‫ىو عشر درجات‪ ،‬وىذا ينطبؽ عمى جميع أقطار مواسير التغميؼ التي تجيز بيذا النوع مف الشرار( ‪. ) 4 ½ -13 3/8 in‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 9-2‬وصؿ مواسير التغميؼ باستخداـ شرار بترز‪.‬‬
‫‪ -1‬الجزء ذو السف الداخمي‪ -2 .‬الجزء ذو السف الخارجي‪.‬‬
‫إف عدد الحمقات في اإلنش الواحد ىو خمس حمقات‪ ،‬والمسافة بيف حمقتيف متتاليتيف ىي‬
‫‪ ، P = 5.080 mm‬وأما‬
‫نسبة المخروطية فيي ‪ 1/16‬أي ما يعادؿ ‪. 6.25%‬‬
‫جـ‪ -‬طريقة وصل هيدريل ( ‪:) Hydril‬‬
‫تستخدـ ىذه الطريقة في مواسير التغميؼ التي تحتاج لوصمة منفصمة‪ ،‬وكذلؾ لتمؾ ذات النيايات المغمظة والمعايرة‪.‬‬
‫وتتميز ىذه الطريقة في الوصؿ بوجود ش ارريف أسطوانييف متتالييف‪ ،‬وينجزاف عمى أقطار مختمفة‪ ،‬كما ىو موضح في الشكؿ‬
‫( ‪.) 10-2‬‬
‫يؤمف ىذا الشرار اإلغالؽ المحكـ بواسطة ثالث مناطؽ مسطحة‪ .‬يمكف استخداـ طريقة وصؿ‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 10-2‬طريقة وصؿ ىيدريؿ ثالثي اإلغالؽ (‪.) Hydril Tripleseal‬‬
‫‪ -3-2-1‬مناطؽ إغالؽ‪.‬‬
‫ىيدريؿ بعدة أشكاؿ‪ ،‬تيدؼ بمجمميا إلى زيادة فعالية الوصؿ وزيادة إحكاـ مناطؽ الوصؿ‪ .‬وعمى الشكؿ ( ‪ ) 11-2‬نبيف‬
‫بعض ىذه األشكاؿ[‪.] 3-5‬‬
‫‪A‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 11-2‬بعض حاالت تطبيؽ طريقة وصؿ ىيدريؿ‪.‬‬
‫‪ – A‬طريقة وصؿ ‪ – B .) External Upset ( EU‬طريقة وصؿ ( ‪.) Triple seal‬‬
‫‪ – C‬طريقة وصؿ ( "‪ ) CTS-"Coupled triple seal‬بوصمة منفصمة‪.‬‬
‫ طريقة وصؿ ‪ :) External Upset ( EU‬في ىذه الطريقة تغمّظ نيايات المواسير تحت درجة ح اررة مرتفعة‪ ،‬ثـ تجيّز‬‫بشرار ىيدريؿ ‪.‬‬
‫ طريقة وصؿ ( ‪ :) Triple seal‬وفييا تستبدؿ منطقة اإلغالؽ ) ‪ S3 ( EU‬بإغالؽ ‪S1‬‬‫تعرض رؤوس المواسير لدرجات ح اررة منخفضة قبؿ تجييزىا بشرار‬
‫ طريقة وصؿ ( ‪ ) CTS‬بوصمة منفصمة‪ :‬وفييا ّ‬‫ىيدريؿ‪.‬‬
‫د – طريقة وصل أوميغا ( ‪:) Omega‬‬
‫تطبؽ ىذه الطريقة عمى مواسير التغميؼ التي توصؿ مع بعضيا مباشرةً ( دوف الحاجة لوصمة منفصمة )‪ .‬عدد حمقات‬
‫الشرار أربع في اإلنش الواحد ( التردد ‪ ) P = 6.35 mm‬وبمخروطية ‪ 1/10‬أي ‪ . 10%‬وفي الشكؿ ( ‪ ) 12-2‬نبيف ىذا‬
‫النوع مف الشرار‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 12-2‬طريقة وصؿ أوميغا ( ‪.) Omega‬‬
‫هـ‪ -‬طريقة الوصل بحمقة أقفال ( ‪:) Seal-Lock‬‬
‫تستعمؿ ىذه الطريقة لمواسير التغميؼ التي تتطمب وصمة منفصمة عف الجسـ‪ .‬تؤمف ىذه الطريقة في الربط زيادة‬
‫فعالية مناطؽ الوصؿ واحكاـ العزؿ فييا‪ .‬نبيف في الشكؿ‬
‫( ‪ ) 13-2‬ىذا النوع مف الشرار ‪ .‬عدد حمقات الشرار‬
‫خمس في اإلنش الواحد ( التردد ‪ ) P = 5.080 mm‬وبمخروطية ‪ 1/9.6‬أي ‪ ، 10.41%‬إذ يؤمف العازلية سطح أممس‬
‫في نياية الشرار‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 13-2‬طريقة الوصؿ بحمقة أقفاؿ ( ‪.) Seal-Lock‬‬
‫‪ -2-2‬المعدات التي يجهز بها الجزء السفمي من مواسير التغميف ‪:‬‬
‫يتـ تجييز الجزء السفمي مف مواسير التغميؼ ببعض المعدات التي يتـ إنزاليا بسيولة في البئر‪ ،‬ميما كانت زاوية‬
‫انحرافيا عف الوضع الشاقولي‪ ،‬وكذلؾ لمحصوؿ عمى سمنتة جيدة ليا ‪ ،‬ولعزؿ الطبقات المخترقة بعضيا عف بعض‪.‬‬
‫ومف ىذه المعدات[‪:] 1,5,29‬‬
‫‪ -1-2-2‬حذاء مواسير التغميف ( ‪: ) Casing shoe‬‬
‫يرّكب حذاء مواسير التغميؼ في الجزء السفمي ألنابيب التغميؼ‪ ،‬ويتميز بنيايتو الكروية‪ .‬يؤمف ىذا الحذاء عبور‬
‫المواسير مف خالؿ حفرة البئر دوف أف تصطدـ بشكؿ حاد مع جدراف البئر أو مع السطح الداخمي ألنابيب التغميؼ السابقة‬
‫ميما كانت زاوية ميؿ البئر كبيرة‪ ،‬وبذلؾ يمنع تشوه مواسير التغميؼ السابقة وجدراف البئر‪.‬‬
‫يستخدـ في تغميؼ اآلبار نوعاف مف أحذية المواسير‪ :‬أحدىما بسيط‪ ،‬والثاني مركب‪ ،‬الشكؿ ( ‪.) 14-2‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 14-2‬حذاء مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ - a‬حذاء بسيط‬
‫‪ - b‬حذاء مركب ( بصماـ وحيد االتجاه )‬
‫‪ -1‬إسمنت لحفظ الصماـ ‪ -2‬جسـ الحذاء‬
‫‪ -3‬كرة الصماـ‪.‬‬
‫‪ -1-1-2-2‬حذاء مواسير التغميف البسيط ( ‪:) Simple casing shoe‬‬
‫يسمى أيضاً حذاء التوجيو ) مف اإلسمنت لسيولة طحنو أثناء متابعة‬
‫ّ‬
‫يصنع الجزء السفمي مف الحذاء البسيط ( والذي ّ‬
‫الحفر مف خالؿ المواسير‪ ،‬أما جسمو فيو عبارة عف ماسورة معدنية بقطر يساوي قطر مواسير التغميؼ نفسيا‪ ،‬وبسماكة‬
‫جدار تتراوح بيف‬
‫‪ ( 15 - 25 mm‬انظر الشكؿ‪.) 14-2‬‬
‫‪ -2-1-2-2‬حذاء مواسير التغميف المركب ) ‪: ( Compound casing shoe‬‬
‫يحوي حذاء المواسير المركب صماماً يغمؽ مف األسفؿ إلى األعمى ‪ ،‬أي يمنع دخوؿ السائؿ مف البئر إلى مواسير‬
‫التغميؼ ‪ ،‬ويسمح لو بالعبور مف داخؿ األنابيب إلى الفراغ الحمقي‪ .‬تبقى مواسير التغميؼ فارغة عند استخداـ الحذاء‬
‫المركب طيمة الفترة التي تستغرقيا عممية التغميؼ ‪ ،‬إذا لـ تعبأ بواسطة مضخات سائؿ الحفر‪ .‬إف اليدؼ مف استعماؿ‬
‫الصماـ ذي االتجاه الوحيد في الحذاء ىو منع عودة السائؿ اإلسمنتي إلى داخؿ مواسير التغميؼ بعد إزاحتو إلى الفراغ‬
‫الحمقي ( وذلؾ بتأثير فرؽ الضغط بيف الفراغ الحمقي الحاوي عمى السائؿ اإلسمنتي ذي الوزف النوعي المرتفع‪ ،‬وداخؿ‬
‫المواسير‪ ،‬حيث يوجد سائؿ إزاحة بوزف نوعي قميؿ )‪ .‬ويترافؽ استخداـ الحذاء المركب أيضاً بتناقص قوى الشد المحورية‬
‫عمى أجيزة الرفع واإلنزاؿ‪ ،‬والناتجة عف ثقؿ مواسير التغميؼ بسبب عامؿ الطفو‪ .‬يالزـ استخداـ الحذاء المركب بعض‬
‫العيوب ‪ ،‬نذكر منيا‪:‬‬
‫يسبب تعريضيا لضغط خارجي مرتفع يمكف أف يؤدي إلى تشوىيا‪،‬‬
‫آ‪ -‬إف بقاء مواسير التغميؼ فارغة خالؿ زمف التغميؼ ّ‬
‫خاصةً في اآلبار العميقة‪ ،‬وعند استخداـ سائؿ حفر بوزف نوعي مرتفع‪ ،‬أو أنو يتسبب في إطالة زمف التغميؼ‪ ،‬نظ اًر‬
‫لضرورة التوقؼ عمى فترات لمؿء المواسير بسائؿ الحفر بواسطة المضخات ‪.‬‬
‫ب‪ -‬تقوـ مواسير التغميؼ بفعؿ مكبسي أثناء إنزاليا في البئر‪ ،‬وبشكؿ خاص عند استخداـ سرعات إنزاؿ كبيرة لمواسير‬
‫التغميؼ‪ ،‬وذلؾ في حالة فراغ حمقي صغير بينيا وبيف جدراف البئر‪ .‬يؤدي ىذا الفعؿ المكبسي إلى تزايد الضغط داخؿ البئر‬
‫تسرب سائؿ الحفر إلى داخؿ الطبقات‬
‫أسفؿ المواسير‪ ،‬حيث تتعرض جدراف البئر لضغوط إضافية متزايدة‪ ،‬قد تتسبب في ّ‬
‫النفوذة والمتشققة‪ ،‬أو في تخريب تمؾ الطبقات ذات الثبوتية الضعيفة‪ ،‬مع ما يتبع ذلؾ مف انييار لجدراف البئر‪ ،‬واستعصاء‬
‫مواسير التغميؼ‪ ،‬أو حدوث اندفاع لممركبات الييدروكربونية ‪ . . .‬إلخ ‪.‬‬
‫جػ‪ -‬يجب التوقؼ عف اإلنزاؿ عند االضطرار لتعبئة مواسير التغميؼ بسائؿ الحفر‪ ،‬منعاً لتعريضيا لضغط خارجي كبير‪،‬‬
‫وىذا يعني أف المواسير تبقى ثابتة داخؿ البئر خالؿ زمف التعبئة‪ ،‬األمر الذي قد يؤدي إلى حدوث االستعصاء نتيجة‬
‫تضيؽ البئر مقابؿ الطبقات الغضارية الشرىة لمماء‪ ،‬أو نتيجة تزايد سماكة القشرة الطينية عمى جدراف البئر‪.‬‬
‫ّ‬
‫‪ -3-1-2-2‬حذاء مواسير التغميف التفاضمي )‪: ( Deferential casing shoe‬‬
‫يمكف التقميؿ مف عيوب استخداـ ىذا الحذاء باستخداـ أحذية مواسير تغميؼ ذاتية التعبئة ‪ ،‬والمعروفة باألحذية‬
‫التفاضمية‪ .‬يسمح التصميـ الخاص ليذه األحذية بدخوؿ كميات مف سائؿ الحفر الموجود في البئر إلى داخؿ المواسير عند‬
‫ارتفاع الضغط في البئر‪ ،‬بحيث يبقى فرؽ الضغط ( بيف الفراغ الحمقي أسفؿ الصماـ والضغط داخؿ المواسير أي فوؽ‬
‫الصماـ ) الذي يتعرض لو الصماـ ثابتاً‪ .‬في الشكؿ ( ‪ ) 15-2‬نبيف ىذا النوع مف أحذية مواسير التغميؼ ‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 15-2‬حذاء مواسير التغميؼ التفاضمي ‪.‬‬
‫‪ -1‬جسـ الحذاء‪.‬‬
‫ركيزة الكرة ‪.‬‬
‫‪ -2‬إسمنت لحفظ الصماـ‪ -3 .‬مسند مف الحديد أو األلمنيوـ‪.‬‬
‫‪ -4‬غشاء مطاطي‪.‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪ -6‬كرة الصماـ‪.‬‬
‫يكوف الصماـ ٍ‬
‫خاؿ مف الكرة أثناء اإلنزاؿ‪ .‬يحدد قطر الفتحة في الغشاء المطاطي بحيث يكوف ارتفاع الضغط أسفؿ‬
‫مواسير التغميؼ أقؿ مف الحد الخطير عمى جدراف البئر أو عمى المواسير نفسيا‪ .‬وأثناء إنزاؿ مواسير التغميؼ المجيزة‬
‫بصماـ تفاضمي فإف قسماً مف سائؿ الحفر الذي تزيحو يتجو إلى الفراغ الحمقي ويخرج إلى السطح‪ ،‬بينما يتجو القسـ اآلخر‬
‫إلى داخؿ مواسير التغميؼ مف خالؿ فتحة الغشاء المطاطي‪ .‬وعند االنتياء مف عممية التغميؼ ( وصوؿ الحذاء إلى قاع‬
‫البئر ) ترمى كرة المطاط أو األلمنيوـ ( ‪ ) 6‬داخؿ المواسير وتدفع بواسطة تيار سائؿ الحفر خالؿ الغشاء المطاطي حتى‬
‫ترتكز عمى مقعدىا الخاص‬
‫( ‪ ، ) 5‬وبذلؾ يتـ تحويؿ الصماـ التفاضمي إلى صماـ وحيد االتجاه‪ ،‬لمنع عودة السائؿ‬
‫اإلسمنتي المزاح إلى الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫‪ -2-2-2‬حمقة الصد أو االستناد ( ‪: ) Float Collars‬‬
‫تركب حمقة الصد داخؿ وصمة خاصة‪ ،‬والتي بدورىا توضع عمى بعد يتراوح بيف‬
‫‪ 10 – 30 m‬عف حذاء أنابيب‬
‫التغميؼ ( توضع بعد ماسورة تغميؼ واحدة أو اثنتيف أو ثالث مواسير ‪ ،‬وناد اًر بعد أربع مواسير )‪ .‬تصنع حمقة الصد مف‬
‫تزود الوصمة التي تضـ بداخميا حمقة‬
‫معدف األلمنيوـ أو حديد الزىر لسيولة طحنيا أثناء متابعة العمؿ مف خالؿ المواسير‪ّ .‬‬
‫الصد ( وتعرؼ بالحمقة البسيطة ) بصماـ وحيد االتجاه‪ ،‬متحولةً بذلؾ إلى وصمة عائمة ألنابيب التغميؼ‪ ،‬والموضحة في‬
‫الشكؿ ( ‪. ) 16-2‬‬
‫اليدؼ الرئيسي لحمقة الصد البسيطة أو المركبة ( المجيزة بصماـ وحيد االتجاه ) ىو إيقاؼ الفواصؿ اإلسمنتية‪ ،‬والتي‬
‫تفصؿ بيف اإلسمنت الذي يضخ داخؿ المواسير‪ ،‬وسائؿ الحفر الموجود قبؿ البدء بتنفيذ عممية السمنتة‪ ،‬وكذلؾ بيف ىذا‬
‫األخير وسائؿ اإلزاحة عمى ارتفاع معيف مف حذاء مواسير التغميؼ‪ ،‬أي إبقاء الدفعة األخيرة مف السائؿ اإلسمنتي داخؿ‬
‫الصد )‪ ،‬ذلؾ ألف ىذه الكمية مف‬
‫المواسير ( حجـ ىذه الكمية يساوي الحجـ الداخمي لمواسير التغميؼ بيف الحذاء وحمقة‬
‫اإلسمنت تتميز بعدـ نظافتيا نظ اًر الختالطيا مع كمية مف سائؿ اإلزاحة‪ ،‬والتي تمكنت مف العبور خالؿ الفراغ بيف الفاصؿ‬
‫اإلسمنتي والسطح الداخمي لمواسير التغميؼ‪ .‬إف إزاحة اإلسمنت المموث خارج مواسير التغميؼ سوؼ تضعو في الجزء‬
‫السفمي مف البئر‪ ،‬وسوؼ يتشكؿ منو حجر إسمنتي ضعيؼ التماسؾ وغير كتيـ‬
‫( مقاومتو ضعيفة ونفوذيتو كبيرة‪،‬‬
‫وبذلؾ يفقد الخصائص األساسية المطموبة منو )‪ ،‬أي أف‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 16-2‬وصمة عائمة ألنابيب التغميؼ ‪.‬‬
‫‪ -1‬جسـ الوصمة‪ -2 .‬واقية الصماـ‪ -3 .‬كرة الصماـ‪ -4 .‬إسمنت لتثبيت الصماـ‪.‬‬
‫اإلسمنت الذي سترتكز عميو مواسير التغميؼ‪ ،‬والذي يشغؿ الفراغ الحمقي مقابؿ الجزء السفمي مف البئر سيكوف بنوعية‬
‫سيئة‪ ،‬وقد ال يمكف قبولو‪ ،‬ويجب إصالحو‪.‬‬
‫‪ -3-2-2‬ممركزات مواسير التغميف ( ‪: ) Casing centralizers‬‬
‫تركب ممركزات مواسير التغميؼ في الجزء السفمي فقط لمجموعة مواسير التغميؼ‪ ،‬وقد توضع عمى كامؿ المجاؿ الذي‬
‫ستجري سمنتتو‪ .‬وييدؼ استخداـ الممركزات إلى جعؿ مواسير التغميؼ متمركزة مع البئر‪ ،‬بيدؼ الحصوؿ عمى حجر‬
‫إسمنتي بسماكة متجانسة‪ ،‬وذلؾ ألف مواسير التغميؼ لف تتمركز مع البئر ميما كانت درجة شاقوليتيا ( ىذا باإلضافة إلى‬
‫استحالة إنجاز بئر شاقولية )‪ ،‬بؿ سوؼ تستند عمى جدراف البئر بأطواؿ كبيرة نسبياً‪ .‬وينتج عف ذلؾ ابتعاد السائؿ‬
‫اإلسمنتي عف مناطؽ االستناد‪ ،‬وبالتالي تبقى ىذه المناطؽ غير مسمنتة‪ .‬يضاؼ إلى ذلؾ احتماؿ استعصاء مواسير‬
‫التغميؼ في ىذه المناطؽ بسبب قوى الضغط التي تتعرض ليا‪ ،‬والناتجة عف الفرؽ بيف ضغط عمود سائؿ الحفر في البئر‬
‫وضغط الموائع في الطبقة‪ ،‬وبشكؿ خاص عند االضطرار لمتوقؼ عف متابعة التغميؼ لفترة طويمة‪ .‬كما أف القشرة الطينية‬
‫المتوضعة عمى جدراف البئر في منطقة االستناد ال يمكف إبعادىا‪ ،‬وىي تسبب ضعؼ الرابطة بيف اإلسمنت والجدراف‪.‬‬
‫نبيف في الشكؿ ( ‪ ) 17-2‬بعض أنواع الممركزات الواسعة االنتشار‪ ،‬والمستخدمة لمركزة مواسير التغميؼ في اآلبار النفطية‬
‫والغازية‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 17-2‬ممركزات مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ – a‬ممركزات بشفرات مستقيمة‪.‬‬
‫‪ - b‬ممركزات بقضباف مرنة ‪.‬‬
‫‪ - c‬ممركزات بشفرات‬
‫منحنية‪.‬‬
‫‪ -4-2-2‬منظفات القشرة الطينية ( ‪: ) Scratchers‬‬
‫تستخدـ المنظفات أو القاشطات إلبعاد القشرة الطينية عف جدراف البئر ( كعكة سائؿ الحفر ) قبؿ ضخ السائؿ‬
‫اإلسمنتي‪ ،‬وذلؾ مف أجؿ تأميف االلتصاؽ المباشر بيف اإلسمنت والصخر المش ّكؿ لمجدراف ( تأميف العزؿ الجيد لمطبقات‬
‫المخترقة عف بعضيا )‪ .‬كما يؤدي استخداـ المنظفات إلى اضطراب السائؿ اإلسمنتي في الفراغ الحمقي ( تأميف جرياف‬
‫مضطرب ) ‪ ،‬والذي يرفع مف درجة إزاحة سائؿ الحفر مف قبؿ السائؿ اإلسمنتي‪ ،‬والحصوؿ عمى عممية إسمنتية ناجحة‪.‬‬
‫تصنع قاشطات القشرة الطينية بأشكاؿ مختمفة‪ ،‬ويمكف تصنيفيا حسب طريقة تشغيميا إلى النوعيف اآلتييف ( الحظ‬
‫ّ‬
‫الشكؿ ‪:) 18-2‬‬
‫آ‪ -‬منظفات عمودية ( ‪ :) Vertical scratchers‬وىي تعمؿ عمى نزع كعكة سائؿ الحفر عف جدراف البئر بتدوير مواسير‬
‫التغميؼ‪ ،‬لذلؾ فيي توضع عمى كامؿ طوؿ المجاؿ المقرر عزلو باإلسمنت‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 18-2‬منظفات القشرة الطينية ‪.‬‬
‫‪ - A‬منظؼ عمودي‪ – B .‬منظؼ أفقي ذو حمقات‪ – C .‬منظؼ أفقي بريش‪.‬‬
‫ب‪ -‬منظفات أفقية ( ‪ :) Horizontal scratchers‬وتعمؿ برفع وانزاؿ مواسير التغميؼ مف أجؿ نزع الكعكة‪ ،‬لذلؾ فيي‬
‫توضع في مناطؽ محددة‪ ،‬وعمى مسافات متساوية ضمف المجاؿ الذي سيعزؿ باإلسمنت‪.‬‬
‫ال يمكف استعماؿ منظفات كعكة الحفر دوف وجود ممركزات لمواسير التغميؼ‪ ،‬كما ال يجوز وضعيا في مناطؽ‬
‫االنحراؼ‪ ،‬أو تمؾ التي ازداد فييا قطر البئر نتيجةً النييار الجدراف‪ ،‬كما في الشكؿ (‬
‫مواسير التغميؼ مع األجيزة المساعدة‪.‬‬
‫‪ ) 19-2‬الذي يبيف مجموعة‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 19-2‬مجموعة مواسير التغميؼ مع أجيزتيا المساعدة‪.‬‬
‫‪ -1‬الحذاء‬
‫‪ -2‬ممركز‬
‫‪ -3‬كاشط‬
‫‪ -4‬حمقة الصد‬
‫‪ -5‬الفاصؿ اإلسمنتي األوؿ‬
‫‪ -6‬الفاصؿ‬
‫اإلسمنتي الثاني‪.‬‬
‫‪ -5-2-2‬معدات إنزال وتعميق مواسير التغميف الضائعة ‪:‬‬
‫ذكرنا سابقاً أف الرأس العموي لمواسير التغميؼ الضائعة يقع ضمف مواسير المرحمة السابقة‪ ،‬أي أف عممية إنزاليا في‬
‫البئر تختمؼ عف طريقة إنزاؿ المراحؿ الكاممة‪ .‬ويتـ إيصاليا إلى قاع البئر باستخداـ مواسير حفر ذات قطر داخمي ثابت‪،‬‬
‫وتوصؿ مجموعة مواسير التغميؼ الضائعة مع مواسير الحفر بواسطة جياز إنزاؿ خاص‪ ،‬يجيّز بشرار يساري في طرفو‬
‫السفمي‪ ،‬حيث يربط مع مواسير التغميؼ ( ىذا الشرار يختمؼ عف نقاط اتصاؿ بقية مجموعة مواسير التغميؼ ومواسير‬
‫الحفر )‪ .‬ترفع مواسير الحفر بعد إيصاليا لمجموعة مواسير التغميؼ الضائعة إلى قاع البئر وتثبيتيا باإلسمنت‪ ،‬وذلؾ‬
‫بإدارة طاحوف الحفر باتجاه عقارب الساعة‪ ،‬حيث يتـ حؿ جياز اإلنزاؿ عف مواسير التغميؼ ( ألنو مجيّز بشرار يساري)‪.‬‬
‫يمكف أف يضـ جياز إنزاؿ مواسير التغميؼ الضائعة عازالً ( ‪ ) Casing Paker‬يؤمف إحكاـ الفراغ الحمقي بيف ىذه‬
‫المجموعة ومواسير التغميؼ لممرحمة السابقة‪ .‬ومف المفيد التأكيد عمى ضرورة أف تتـ عممية ربط مواسير الحفر فيما بينيا‬
‫بشكؿ يدوي بعد تثبيت طاحوف الحفر‪ ،‬وذلؾ لتالفي حؿ جياز اإلنزاؿ‪ ،‬وسقوط المواسير الضائعة في البئر‪.‬‬
‫يجيّز الطرؼ العموي لمواسير التغميؼ الضائعة بجياز تعميؽ ( لتعميقيا ضمف المرحمة السابقة )‪ .‬يتش ّكؿ جياز التعميؽ‬
‫يثبت في مواسير التغميؼ لممرحمة السابقة‪ ،‬والتي تعمّؽ فييا المواسير الضائعة ( لذلؾ يفترض معرفة‬
‫مف جزأيف‪ :‬األوؿ ّ‬
‫برنامج التغميؼ وأنواع مراحمو مسبقاً وقبؿ البدء بالحفر )‪ ،‬أما الجزء الثاني فيربط في الرأس العموي لممواسير الضائعة ( قبؿ‬
‫وصؿ جياز اإلنزاؿ )‪ .‬يوصؿ الجزآف فيما بينيما إما بإدارة المواسير باتجاه عقارب الساعة‪ ،‬أو بتحريكيا باتجاه األسفؿ‪ ،‬أو‬
‫بكمتا الطريقتيف‪ :‬التدوير واإلنزاؿ ( وذلؾ حسب نوع جياز التعميؽ المتوفر والمستخدـ‪.‬‬
‫برنامج تغميف البئر‬
‫‪Casing program‬‬
‫‪ -1-3‬برنامج بناء البئر ‪:‬‬
‫يشكؿ برنامج بناء البئر مخططاً عاماً‪ ،‬يوضع بعد تحديد موقع البئر مف قبؿ ميندس دراسات الحفر في الحقؿ‪.‬‬
‫ويجب أف ينفّذ بشكؿ دقيؽ أثناء حفر البئر‪ .‬يوضع ىذا البرنامج بعد دراس ٍة وافية لمعمود الجيولوجي المتوقع مصادفتو‪.‬‬
‫يتضمف برنامج بناء البئر[‪:] 5,17,29‬‬
‫‪ -1‬مواسير التغميف التي ستنزل في البئر‪ :‬حيث يحدد عدد مراحؿ التغميؼ لمبئر ‪ ،‬والعمؽ الذي ستنزؿ إليو كؿ مرحمة‪،‬‬
‫إضافةً إلى تحديد ىيكمية مواسير التغميؼ في كؿ مرحمة بحيث تؤدي وظيفتيا األساسية بأقؿ كمفة ممكنة ( أي تحديد قطر‬
‫مواسير التغميؼ لكؿ مرحمة‪ ،‬وسماكة جدارىا‪ ،‬ونوع المعدف أو الخميطة التي تصنع منيا )‪.‬‬
‫‪ -2‬رؤوس الحفر التي سوف تستعمل في إنجاز البئر‪ :‬يجب تحديد قطر مجموعة رؤوس الحفر لكؿ مرحمة‪ ،‬حيث تتميز‬
‫المرحمة بقطر ثابت‪ ،‬وتحفر بعدد مف رؤوس الحفر ذات القطر المتجانس‪ .‬كما يحدد نوع ىذه الرؤوس‪ ،‬وذلؾ تبعاً لنوع‬
‫الصخور المتوقعة في العمود الجيولوجي‪ ،‬إضافةً إلى تحديد المجاالت التي سوؼ تؤخذ منيا عينات أسطوانية‪ ،‬وطوؿ ىذه‬
‫المجاالت‪.‬‬
‫‪ -3‬مجموعة مواسير الحفر التي ستستخدم في كل مرحمة من مراحل البئر‪:‬‬
‫حيث يحدد طوؿ أعمدة الحفر‪ ،‬ونوعية‬
‫العناصر المؤلفة لكؿ مجموعة حفر ( أعمدة الحفر‪ ،‬مواسير الحفر‪ ،‬قمـ الحفر‪ ،‬الوصالت الخاصة ضمف كؿ مجموعة )‬
‫وتحديد قطر وسماكة جدار كؿ عنصر فييا‪.‬‬
‫‪ -4‬تحديد المجاالت التي يقترح حفرها بمحركات مغمورة ( بالحفر التوربيني أو الكيربائي)‪ ،‬مع تحديد نوع المحرؾ وقطره‪،‬‬
‫وكافة الخصائئ المطموبة منو ليكوف الحفر مثالياً‪.‬‬
‫‪ -5‬تحديد المجاالت التي يجب عزلها باإلسمنت في كل مرحمة عمى حدة‪.‬‬
‫‪ -6‬تحديد الطريقة المقترحة لكل من عمميتي التغميف والسمنتة‬
‫‪ ،‬مع ترؾ مجاؿ لتعديميا مف قبؿ ميندس الحفر تبعاً‬
‫لمشروط الحقيقية التي صادفيا أثناء الحفر‪.‬‬
‫‪- 7‬تحديد نوع سائل الحفر وخصائصه المختمفة في كل مرحمة من مراحل البئر‪.‬‬
‫‪ -2-3‬برنامج التغميف ( ‪:)Casing program‬‬
‫يتضمف برنامج التغميؼ النقطتيف األولى والثانية مف برنامج بناء البئر‪ ،‬أي عدد مراحؿ التغميؼ‪ ،‬وعمؽ كؿ منيا‪،‬‬
‫وقطر مواسير التغميؼ‪ ،‬وأقطار رؤوس الحفر لكؿ مرحمة مف مراحؿ التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -1-2-3‬العوامل المؤثرة عمى برنامج التغميف ‪:‬‬
‫إف تحديد برنامج التغميؼ المثالي يتطمب معرفة كاممة لمعوامؿ المؤثرة عميو‪ ،‬وكيفية ىذا التأثير‪ .‬وىذه العوامؿ ىي‬
‫اآلتية[‪:] 5,28,29‬‬
‫‪ -1‬العوامل الجيولوجية ( ‪:) Geological factors‬‬
‫تشمؿ العوامؿ الجيولوجية معرفة طبيعة الصخور المتوقع اختراقيا‪ ،‬وتحديد وضعيتيا وخصائصيا‪ ،‬ودرجة تشبعيا‬
‫بالموائع الطبقية ( نفط ‪ ،‬غاز ‪ ،‬ماء ) ‪ ،‬ومدى تأثرىا بالحركات التكتونية مف خالؿ احتوائيا عمى الفوالؽ‪ ،‬ودرجة ثبوتيتيا‬
‫بعد الحفر‪ ،‬ومدى تأثرىا بسوائؿ الحفر التي يمكف استعماليا‪.‬‬
‫وتشترط العوامؿ الجيولوجية إنزاؿ مواسير التغميؼ لعزؿ المجاالت التي تعتبر مصد اًر لممشاكؿ أثناء الحفر ( تسرب‬
‫سائؿ الحفر في الطبقة‪ ،‬تيدـ الطبقات‪ ،‬اندفاع المركبات الييدروكربونية ‪ . . .‬إلخ )‪ .‬كما تحدد العمؽ الذي يجب أف تنزؿ‬
‫إليو ( بعد اختراؽ الطبقة المسببة لممشكمة حتماً )‪ .‬وال يجوز اعتماد ىذه العوامؿ فقط لتحديد برنامج التغميؼ‪ ،‬بؿ يجب‬
‫دراسة كافة اإلمكانيات الفنية والتقنية المتوفرة‪ ،‬التي تسمح بمتابعة الحفر مع السيطرة عمى الصعوبات التي تسببيا تمؾ‬
‫المجاالت ( التي تتطمب عزليا بالتغميؼ وفقاً لمعوامؿ الجيولوجية) دوف الحاجة إلنزاؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬وذلؾ باستخداـ‬
‫سائؿ الحفر الفعاؿ ذي التأثير القميؿ عمى الطبقات‪ ،‬وذي الخوائ المناسبة لتمؾ المجاالت الخطرة مف وجية نظر ميندس‬
‫الحفر ( سوائؿ حفر خاصة ‪ ،‬سوائؿ حفر ممنعة ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ -2‬العوامل الفنية ( ‪:) Technical factors‬‬
‫تختئ العوامؿ الفنية بدراسة اإلمكانيات المادية المتوفرة عند تنفيذ حفر البئر‪ ،‬وىي تحدد المعادف المناسبة إلنجاز‬
‫عممية التغميؼ‪ ،‬وضرورة توفر مجموعات كبيرة مف المواسير بأقطار خارجية وسماكات جدار مختمفة‪ ،‬وبنوعيات مناسبة‬
‫وتحمؿ اإلجيادات التي ستتعرض ليا – وذلؾ تبعاً لعمؽ‬
‫( الشرار )‪ ،‬القادرة عمى العزؿ المحكـ‬
‫لمناطؽ الوصؿ‬
‫ّ‬
‫البئر‪ .‬إضافةً إلى توفّر األجيزة السطحية التي تتمكف مف إنزاؿ األوزاف الكبيرة عند التغميؼ‪ ،‬والمواد الكيميائية الالزمة‬
‫لمعالجة سائؿ الحفر‪ ،‬وجعمو يتمتع بخوائ مالئمة لبعض المجاالت‪ .‬كما تشمؿ العوامؿ الفنية توفر األجيزة التي سوؼ‬
‫تستخدـ أثناء اإلنتاج بمراحمو المختمفة ( اإلنتاج الذاتي‪ ،‬الرفع الغازي‪ ،‬اإلنتاج بالضخ ‪ . . .‬إلخ ) مثؿ المصافي التي تنزؿ‬
‫في البئر‪ ،‬وفواصؿ الغازات عف النفط عند قاع البئر‪ ،‬صمامات التشغيؿ بأنواعيا‪ ،‬مواسير اإلنتاج‪ ،‬قضباف الضخ‪،‬‬
‫المضخات الجوفية ‪ . . .‬إلخ‪ ،‬حيث يجب أف يسمح برنامج التغميؼ بتطبيؽ مختمؼ طرؽ اإلنتاج‪ ،‬مف أجؿ استثمار كامؿ‬
‫مخزوف المكامف النفطية والغازية‪.‬‬
‫‪ -3‬العوامل التقنية (‪:) Technological factors‬‬
‫تدرس ىذه العوامؿ اإلمكانيات المتوفرة‪ ،‬التي تسمح بالحفر إلى أعماؽ كبيرة دوف الحاجة إلى التغميؼ‪ .‬إف توفر إمكانية‬
‫تطبيؽ التقنيات المتطورة مع الخبرة المناسبة تسمح بالتقميؿ مف عدد مراحؿ التغميؼ‪ ،‬واإلسراع بإنجاز البئر‪ .‬ومف المعموـ‬
‫أف استخداـ سوائؿ الحفر الفعالة تزيد مف ثبوتية جدراف البئر لفترة معينة تتناسب وطبيعتيا‪ ،‬لذلؾ يجب البحث باستمرار عف‬
‫طرؽ حفر جديدة ( تقنيات جديدة ) تسمح بزيادة سرعة الحفر‪ ،‬والتقميؿ مف عدد مراحؿ التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -4‬العوامل االقتصادية ( ‪:) Economical factors‬‬
‫تيدؼ العوامؿ االقتصادية إلى تأميف برنامج تغميؼ جيد مف وجية نظر فنية‪ ،‬وبأقؿ تكاليؼ ممكنة‬
‫‪.‬‬
‫تقسـ العوامؿ‬
‫االقتصادية التي يجب أف تؤخذ باالعتبار عند وضع برنامج التغميؼ إلى مجموعتيف‪ :‬مجموعة تتبع لكمفة مواسير التغميؼ‪،‬‬
‫واألخرى لطريقة التغميؼ المطبقة‪ .‬تش ّكؿ كمفة التغميؼ نسبة كبيرة مف الكمفة اإلجمالية لحفر البئر (‬
‫‪ ) 15-20%‬أثناء‬
‫الحفر في شروط جيولوجية بسيطة‪ ،‬وتزداد ىذه النسبة مع ازدياد تعقيد شروط الحفر‪ ،‬وقد تصؿ إلى ‪. 50%‬‬
‫فيما يتعمؽ بكمفة مواسير التغميؼ‪ ،‬فإف ىذه الكمفة تتعمؽ بقطر ىذه المواسير‪ ،‬حيث تزداد بزيادة ىذا القطر‪ .‬وبالتالي فإنو‬
‫يجب استعماؿ أصغر قطر لمواسير التغميؼ يؤدي إلى الحصوؿ عمى بئر ناجحة فنياً‪ ،‬وذلؾ لالعتبارات اآلتية‪:‬‬
‫آ ‪ -‬إذا فرضنا وجود بئر تامة مف وجية نظر ىيدروديناميكية ( أي تخترؽ كامؿ الطبقة المنتجة‪ ،‬وجرياف الموائع مف‬
‫الطبقة باتجاه البئر يتـ مف خالؿ كامؿ المقطع المخترؽ ) في وسط مسامي متجانس‪ ،‬ويحوي سوائؿ غير انضغاطية‬
‫ومتجانسة‪ ،‬وجرياف السائؿ في الوسط المحيط بالبئر ىو مف النوع الشعاعي في نظاـ ارتشاح خطي‪ ،‬عند ذلؾ فإف معدؿ‬
‫اإلنتاج مف ىذه البئر حسب رأي دارسي يعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 1-3‬‬
‫) ‪2Kh ( PC  Pf‬‬
‫)‪........;(m3 / 24h‬‬
‫‪RC‬‬
‫‪b. . ln‬‬
‫‪rw‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - K‬نفوذية الطبقة المنتجة ( ‪.) D‬‬
‫‪ – h‬سماكة الطبقة المنتجة ( ‪.) m‬‬
‫‪ – PC‬ضغط الموائع المتواجدة في الطبقة ( الضغط الطبقي ) ‪.) ( kgf/cm2‬‬
‫‪ - Pf‬الضغط داخؿ البئر عند مستوى الطبقة المنتجة ) ‪. ( kgf/cm2‬‬
‫‪ – μ‬لزوجة النفط المنتج ) ‪ – b . ( CP‬عامؿ حجـ النفط‪.‬‬
‫‪ – RC‬نصؼ قطر منطقة تأثير البئر‪ ،‬أي نصؼ قطر منطقة السحب لمبئر (‪.) m‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪ - rw‬نصؼ قطر البئر‪ ،‬أي نصؼ قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية ( ‪.) m‬‬
‫وكما ىو واضح مف العالقة ( ‪ ) 1-3‬فإف تأثير قطر البئر ( قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية ) عمى معدؿ اإلنتاج‬
‫قميؿ جداً‪ ،‬ألنو موجود في العالقة بشكؿ لوغاريتمي‪ .‬إذف ليس ىناؾ ضرورة الستخداـ أقطار كبيرة لمواسير التغميؼ‬
‫اإلنتاجية لزيادة معدؿ اإلنتاج‪ ،‬أو أف زيادة ىذا القطر ال تؤدي إلى زيادة كافية في اإلنتاج تبرر ذلؾ‪.‬‬
‫ب ‪ -‬إف زيادة قطر مواسير التغميؼ يتبعو زيادة كمفة سائؿ الحفر‪ ،‬الذي يزداد حجمو في كؿ مراحؿ إنجاز البئر‪ .‬حجـ‬
‫سائؿ الحفر لكؿ مرحمة مف مراحؿ إنجاز البئر يعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪.D 2 .H‬‬
‫)‪(2-3‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪V f  Vre  Vw  Vre ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪- Vre‬‬
‫حجـ سائؿ الحفر الذي يخزف في الخزانات االحتياطية ( ‪.) m3‬‬
‫‪- Vw‬‬
‫حجـ سائؿ الحفر في البئر ( ‪ ،) m3‬وىو حجـ متغير‪.‬‬
‫‪ - D‬قطر البئر أو قطر رأس الحفر‪ ،‬الذي يحسب كتابع لقطر مواسير التغميؼ ( ‪.) m‬‬
‫‪ – H‬عمؽ البئر ( ‪.) m‬‬
‫مف العالقة ( ‪ ) 2-3‬نالحظ أف حجـ سائؿ الحفر يتناسب طرداً ومربع قطر البئر‪ .‬إف تكاليؼ سائؿ الحفر مف حيث كمفة‬
‫المواد المستعممة في تحضيره أو معالجتو وصيانتو تزداد بالتأكيد مع زيادة حجمو‪ .‬كما أف كمفة عمميات تثبيت المواسير‬
‫باإلسمنت تزداد ىي األخرى بزيادة قطر مواسير التغميؼ‪ ،‬نظ اًر الزدياد حجـ اإلسمنت الذي يجب ضخو خارجيا‪ ،‬والزمف‬
‫الالزـ لذلؾ‪.‬‬
‫جػ ‪ -‬إف استعماؿ مواسير تغميؼ بقطر كبير يزيد مف كمفة إنجاز البئر‪ ،‬ليس مف خالؿ ارتفاع أسعارىا وكمفة إنزاليا فقط‪،‬‬
‫بؿ ومف خالؿ تكاليؼ أخرى تتبع ليذا القطر‪ .‬إف استعماؿ مواسير تغميؼ بقطر كبير يتطمب حفر البئر برؤوس حفر‬
‫بأقطار كبيرة‪ ،‬وىذا يعني سرعة تقدـ قميمة ( حيث تتناسب سرعة الحفر عكساً وقطر رأس الحفر ) والحاجة إلى زمف كبير‬
‫إلنجاز البئر‪ ،‬وبالنتيجة زيادة كمفة إنجاز البئر‪ .‬إضافةً إلى ارتفاع كمفة تحضير وصيانة سوائؿ الحفر‪ .‬وأيضاً فإف زيادة‬
‫قطر البئر تؤدي إلى زيادة حجـ الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ‪ ،‬أي زيادة حجـ السائؿ اإلسمنتي الالزـ إلنجاز‬
‫العمميات اإلسمنتية‪،‬مع ما يترتب عمى ذلؾ مف كمفة تحضيره وزيادة الزمف الالزـ لضخو وعدد أجيزة الضخ‪ ،‬وبالنتيجة زيادة‬
‫كمفة إنجاز البئر ‪.‬‬
‫مما سبؽ نخمئ إلى أف تحديد قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية يجب أف يتـ اعتماداً عمى اإلنتاجية المتوقعة‬
‫مف الطبقة والعوامؿ االقتصادية معاً‪ ،‬بحيث نحقؽ بئ اًر بأقؿ كمفة ممكنة‪ ،‬ولكنيا تم ّكف مف استثمار محتويات المكمف‬
‫بالمجوء إلى استعماؿ مختمؼ طرؽ اإلنتاج ( الذاتي‪ ،‬الرفع بالغاز‪ ،‬الضخ ‪ . . .‬إلخ )‪.‬‬
‫‪ -2-2-3‬تصميم برنامج التغميف ( ‪:) Design of casing program‬‬
‫يتضمف تصميـ برنامج التغميؼ تحديد العناصر اآلتية[‪:] 22,5‬‬
‫‪ – 1‬تحديد عدد مراحؿ التغميؼ الالزمة إلنجاز البئر‪ ،‬وعمؽ إنزاؿ كؿ مرحمة‪ .‬ويتـ ذلؾ اعتماداً عمى العمود الجيولوجي‬
‫المتوقع مصادفتو أثناء الحفر‪ .‬ويجب أف تؤخذ باالعتبار مجموعة العوامؿ التي ذكرت سابقاً ( الفنية والتقنية واالقتصادية )‪.‬‬
‫‪ – 2‬تحديد نوع رؤوس الحفر ( أو رؤوس التمبيب ) وفقاً لنوعية الصخور‪.‬‬
‫‪ – 3‬تحديد أقطار مواسير الحفر‪ ،‬وكذلؾ أقطار رؤوس الحفر لكؿ مرحمة عمى حدة‪.‬‬
‫وسوؼ نقوـ فيما يمي بدراسة البند الثالث مف برنامج التغميؼ ‪.‬‬
‫سوؼ نعتمد طريقة حساب األقطار مف األسفؿ إلى األعمى‪ ،‬أي نبدأ بالحساب مف قطر مواسير التغميؼ لممرحمة‬
‫اإلنتاجية‪ ،‬والذي يعطى عادةً أو يتـ اختياره‪ ،‬ألف ىذا القطر يش ّكؿ اليدؼ الذي يجب الوصوؿ إليو‪ ،‬أي أف تصميـ برنامج‬
‫التغميؼ يتـ بعكس التنفيذ‪ ،‬أي يتـ االنطالؽ مف حساب مواسير التغميؼ اإلنتاجية‪ ،‬واالنتياء بمواسير التغميؼ لممرحمة‬
‫السطحية‪ ،‬بينما يبدأ التنفيذ بالمرحمة السطحية وينتيي باإلنتاجية‪.‬‬
‫يتـ اختيار قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية ( وىو األساس في تصميـ برنامج التغميؼ ) اعتماداً عمى‪:‬‬
‫‪ -‬اإلنتاجية المتوقعة مف البئر‪.‬‬
‫‪ -‬نوع المكمف ( نفط أو غاز )‪.‬‬
‫ طرؽ اإلنتاج المحتمؿ اعتمادىا أثناء استثمار محتويات المكمف‪.‬‬‫‪ -‬عدد مراحؿ التغميؼ وعمؽ البئر‪.‬‬
‫وفي الجدوؿ ( ‪ ) 1-3‬نبيف طريقة اختيار قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية اعتماداً عمى نوع المكمف‪ ،‬والغ ازرة‬
‫المتوقعة مف البئر[‪.] 29,5‬‬
‫غاز‬
‫نفط‬
‫نوع المكمف‬
‫‪103 m3/24 h.‬‬
‫‪Ton/24 h.‬‬
‫اإلنتاجية‬
‫المتوقعة‬
‫‪> 500‬‬
‫‪210 - 500‬‬
‫‪75 - 210‬‬
‫‪< 75‬‬
‫‪> 120‬‬
‫‪40 - 120‬‬
‫‪< 40‬‬
‫مف البئر‬
‫قطر مواسير‬
‫‪9 5/8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪5‬‬
‫¾ ‪10‬‬
‫‪5 5/8‬‬
‫‪6 5/8‬‬
‫‪6 1/4‬‬
‫التغميؼ‬
‫‪5‬‬
‫‪4 1/2‬‬
‫½‪4‬‬
‫اإلنتاجية‬
‫(‬
‫) ‪in‬‬
‫‪6 5/8 - 7‬‬
‫‪5 1/2‬‬
‫الجدوؿ ( ‪ :) 1-3‬طريقة اختيار قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية اعتماداً عمى نوع المكمف والغ ازرة المتوقعة مف‬
‫البئر‪.‬‬
‫الطريقة األولى‪:‬التصميم اعتماداً عمى قيمة الفراغ الشعاعي بين رأس المواسير وجدران البئر‪:‬‬
‫بعد اختيار قطر مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية نحسب قطر مجموعة رؤوس الحفر ليذه المرحمة بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 3-3‬‬
‫‪DBe = DM + 2 Jr‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – DBe‬قطر رأس الحفر في المرحمة اإلنتاجية لمبئر ) ‪. ( mm‬‬
‫‪ - DM‬القطر الخارجي عند الرأس لمواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية ) ‪ ( ( mm‬وذلؾ بفرض أف المواسير ذات نيايات‬
‫مغمظة‪ ،‬وىي األكثر استعماالً‪ ،‬لسيولة التعامؿ معيا أثناء الرفع واإلنزاؿ‪ .‬وىذا القطر يؤخذ مف الجداوؿ الخاصة بالمواسير‪.‬‬
‫‪ – Jr‬الفراغ الشعاعي بيف رأس مواسير التغميؼ وجدراف البئر‪ .‬تتراوح قيمة ىذا الفراغ في المجاؿ ( ‪ ) 10 – 50 mm‬وتؤخذ‬
‫كتابع لقطر مواسير التغميؼ وفؽ الجدوؿ ( ‪.) 2-3‬‬
‫يؤخذ مف جدوؿ رؤوس الحفر القطر الصناعي لرأس الحفر األقرب إلى القطر الحسابي الذي حصمنا عميو مف العالقة ( ‪3-‬‬
‫‪ .) 3‬يعاد بعد ذلؾ حساب الفراغ الحمقي الشعاعي عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪inch‬‬
‫‪mm‬‬
‫‪4½-5‬‬
‫‪10 - 15‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Ca‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Ca‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪37‬‬
‫‬‫‪0.0‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪6‬‬‫‪2‬‬
‫‪0.0‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪9‬‬
‫‪1‬‬‫‪0.1‬‬
‫‪0.0‬‬
‫‪5‬‬
‫–‪5‬‬
‫‪0.0‬‬
‫‪65‬‬
‫قطر مواسير التغميف‬
‫‪Jr‬‬
‫شروط حفر عادية‬
‫شروط حفر معقدة‬
‫¾ ‪12 ¾ - 13‬‬
‫‪35 - 40‬‬
‫¾ ‪≤ 14‬‬
‫‪45 - 50‬‬
‫‪0.06 - 0.09‬‬
‫¾ ‪10 ¾ - 11‬‬
‫‪30 - 35‬‬
‫‪0.137 - 0.22‬‬
‫‪8 5/8 – 9 5/8‬‬
‫‪25 - 30‬‬
‫‪0.08 - 0.1‬‬
‫‪6 5/8 – 7 5/8‬‬
‫‪20 - 25‬‬
‫‪0.19 - 0.25‬‬
‫½‪5‬‬
‫‪15 - 20‬‬
‫الجدوؿ ( ‪ :) 2-3‬قيـ الفراغ الشعاعي تبعاً لقطر المواسير‪.‬‬
‫( ‪) 4-3‬‬
‫‪D B  DM‬‬
‫‪2‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪J r' ‬‬
‫‪ – DB‬القطر الصناعي لرأس الحفر المأخوذ مف جداوؿ رؤوس الحفر‪.‬‬
‫تسمى أيضاً نسبة التغميؼ ) بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫كما يتـ حساب نسبة الفراغ الحمقي ( والتي ّ‬
‫( ‪) 5-3‬‬
‫‪D B  DM‬‬
‫‪2 DB‬‬
‫‪R‬‬
‫وأخي اًر يحسب معامؿ الفراغ الحمقي بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 6-3‬‬
‫‪D B  DM‬‬
‫‪DM‬‬
‫‪Ca ‬‬
‫تقارف نسبة الفراغ الحمقي ( ‪ ) R‬والمعامؿ ( ‪ ) Ca‬مع القيـ المعطاة في الجدوؿ ( ‪ ،) 2-3‬وفي حاؿ عدـ التطابؽ بيف‬
‫مجدداً‪.‬‬
‫القيمتيف تؤخذ قيـ أخرى لمفراغ الحمقي الشعاعي ( ‪ ) Jr‬ويعاد الحساب ّ‬
‫إف حساب قطر رؤوس الحفر لممرحمة اإلنتاجية ينيي تصميـ ىذه المرحمة‪ ،‬ويتـ بذلؾ االنتقاؿ إلى تصميـ المرحمة‬
‫الوسطية‪.‬‬
‫يحسب القطر الداخمي لمواسير التغميؼ لممرحمة الوسطية‪ ،‬بحيث يسمح لرؤوس حفر المرحمة اإلنتاجية بالمرور خاللو‪،‬‬
‫أي أف القطر الداخمي األصغري لمواسير ىذه المرحمة يجب أف يكوف أكبر مف قطر رؤوس الحفر لممرحمة اإلنتاجية‪.‬‬
‫يحسب القطر الداخمي بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 7-3‬‬
‫‪d min  DB  2 J r1‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – DB‬القطر الصناعي لرأس الحفر لممرحمة اإلنتاجية ( ‪.) mm‬‬
‫‪ – Jr1‬الفراغ الشعاعي بيف رأس الحفر لممرحمة اإلنتاجية‪ ،‬والقطر الداخمي لمواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية ( ‪.) mm‬‬
‫قيمة الفراغ ( ‪ ) Jr1‬تتبع لنوع رأس الحفر المستخدـ‪ ،‬وتتراوح بيف ( ‪ .) 3 – 6 mm‬يجري البحث بعد ذلؾ في جداوؿ‬
‫مواسير التغميؼ عف القطر الخارجي لممواسير ذات القطر الداخمي األصغري ( الذي يقابؿ سماكة الجدار العظمى )‪،‬‬
‫واألكبر مباشرةً أو عمى األقؿ المساوي لمقطر الداخمي ( ‪ .) dimin‬يؤخذ مف الجداوؿ أيضاً القطر الخارجي عند الرأس‬
‫( ‪.) 3-3‬‬
‫لممواسير ( ‪ ،) DM‬ثـ يحسب قطر مجموعة رؤوس الحفر لممرحمة الوسطية بالعالقة‬
‫تكرر العممية الحسابية السابقة حتّى حساب رؤوس الحفر لممرحمة السطحية مف البئر‪.‬‬
‫ّ‬
‫الطريقة الثانية‪ :‬التصميم اعتماداً عمى نسبة الفراغ الحمقي الشعاعي‪:‬‬
‫إف تصميـ برنامج بناء البئر يمكف أف يتـ أيضاً اعتماداً عمى نسبة الفراغ الحمقي الشعاعي‪ ،‬والتي تمثّؿ النسبة بيف‬
‫سماكة اإلسمنت في الفراغ الحمقي وقطر البئر ( الذي يساوي قطر رأس الحفر )‪ ،‬والمعطاة بالعالقة ( ‪ ، ) 5-3‬وذلؾ عمى‬
‫النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪DB  DM 1‬‬
‫‪D‬‬
‫) ‪ (1  M‬‬
‫‪2 DB‬‬
‫‪2‬‬
‫‪DB‬‬
‫( ‪) 8-3‬‬
‫‪1‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪1  2R‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 DB‬‬
‫‪DM‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ DB ‬‬
‫‪.DM  f .DM‬‬
‫‪DB‬‬
‫‪1  2R‬‬
‫‪R‬‬
‫‪2R  1 ‬‬
‫‪ ، f ‬وىو عامؿ يأخذ قيـ تتراوح في المجاؿ ( ‪ ) 1.1 – 1.4‬تبعاً لدرجة ثبوتية الصخور المتوقع‬
‫اختراقيا‪ ،‬ودرجة تأثرىا بسائؿ الحفر المستخدـ‪ ،‬وطوؿ المجاؿ المفتوح ( غير المغمّؼ ) مف البئر‪ ،‬وقطر مواسير التغميؼ‪،‬‬
‫وأخي اًر مجموعة مف العوامؿ تتعمؽ بخوائ سائؿ الحفر‪ .‬تستخدـ القيـ القريبة مف النياية الصغرى عندما تكوف شروط‬
‫تتسبب بأية مشاكؿ ىامة ( تستخدـ في مثؿ ىذه الشروط القيمة (‬
‫الحفر عادية‪ ،‬والطبقات الجيولوجية المفتوحة ال ّ‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ .) f ‬أما عند الحفر ضمف شروط جيولوجية معقدة مع احتماؿ كبير لحدوث مشاكؿ خطيرة فإنو يجب استخداـ‬
‫القيـ األكبر لنسبة الفراغ الحمقي الشعاعي‪.‬‬
‫إف القيـ المثالية لنسبة الفراغ الحمقي الشعاعي ىي القيـ الصغرى التي تم ّكف مف تغميؼ البئر دوف صعوبات تذكر‪ ،‬مع‬
‫تأميف عزؿ محكـ وتاـ لمطبقات المفتوحة أثناء تثبيت مواسير التغميؼ باإلسمنت‪.‬‬
‫تتأثّر نسبة الفراغ الحمقي الشعاعي بسمسمة مف العوامؿ‪ :‬طوؿ المجاؿ المفتوح مف البئر‪ ،‬قطر ونوع مواسير التغميؼ‪،‬‬
‫خصوصية البئر في المجاؿ الذي سيغمؽ ( درجة الشاقولية‪،‬‬
‫الوضع العاـ لمبئر‪ ،‬نوعية الصخور‪ ،‬سائؿ الحفر المستخدـ وخواصو ‪ . .‬إلخ )‪ .‬تستخدـ القيـ الكبيرة لنسبة الفراغ الحمقي‬
‫تضيؽ ‪ ،‬استعصاء ‪ . .‬إلخ )‪،‬‬
‫تتسبب في بعض المشاكؿ ( تيدـ ‪ّ ،‬‬
‫الشعاعي عند تغميؼ مجاالت طويمة وتضـ طبقات ّ‬
‫فعاؿ ( ذي نوعية ال تتناسب والمجاؿ المحفور مف البئر )‪ ،‬وكذلؾ عند استخداـ‬
‫وأيضاً عند استخداـ سائؿ حفر غير ّ‬
‫مواسير تغميؼ ذات قساوة كبيرة ( بقطر أكبر مف ‪in‬‬
‫‪5/8‬‬
‫‪ ،) 8‬وعند تغميؼ اآلبار االستكشافية‪ ،‬حيث المعمومات المتوفرة‬
‫عف الصخور غير دقيقة بشكؿ عاـ‪.‬‬
‫نظ اًر ألف عمؽ اآلبار التي تحفر يتزايد بشكؿ مستمر مع متابعة البحث عف مكامف النفط والغاز لتغطية الحاجة‬
‫المتزايدة لممشتقات النفطية لتوليد الطاقة‪ ،‬وكذلؾ لمصناعات البتروكيميائية المختمفة‪ ،‬فإنو يخطط في الوقت الحاضر لتحقيؽ‬
‫اليدفيف اآلتييف‪:‬‬
‫‪ – 1‬تغميؼ اآلبار بأكبر أطواؿ ممكنة لممجاالت المفتوحة‪ ،‬وباستخداـ مواسير تغميؼ بأقطار متقاربة‪ ،‬أي تحقيؽ برامج‬
‫تغميؼ مكثّفة ( الفرؽ بيف قطر مواسير التغميؼ لمرحمة وأخرى صغير )‪.‬‬
‫‪ – 2‬اعتماد قيـ لنسبة الفراغ الحمقي الشعاعي تؤمف إنجاح عمميات تثبيت مواسير التغميؼ باإلسمنت بشكؿ تاـ ( تحقيؽ‬
‫سرعة صعود كبيرة لمسائؿ اإلسمنتي في الفراغ الحمقي مف أجؿ تأميف إزاحة تامة لسائؿ الحفر مف قبؿ السائؿ اإلسمنتي ) ‪.‬‬
‫إف تحقيؽ ىذيف اليدفيف يتطمب اعتماد فراغ حمقي صغير بيف مواسير التغميؼ وجدراف البئر‪ .‬ىذا األمر يتطمب بدوره‬
‫استعماؿ سائؿ حفر ذو نوعية جيدة‪ ،‬ويؤمف ثبوتية كافية لمصخور المش ّكمة لجدراف البئر‪ .‬وقد جرت العادة أف تتـ معالجة‬
‫سائؿ الحفر قبؿ البدء بإنزاؿ مواسير التغميؼ ( خاصةً في اآلبار ذات الشروط الجيولوجية المعقدة ) بمسحوؽ الفحـ وبنسبة‬
‫( ‪ ) 1 – 1.5 %‬وزناً‪ ،‬وكذلؾ بزيت الديزؿ بنسبة (‪ ) 8 – 10 %‬حجماً‪ ،‬وذلؾ لمتقميؿ مف معامؿ االحتكاؾ بيف المواسير‬
‫وجدراف البئر أثناء إنزاؿ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫إف تعييف القيـ المثالية لنسبة الفراغ الحمقي الشعاعي اعتماداً عمى العالقات الرياضية ليست دائماً ممكنة‪ ،‬وذلؾ بسبب‬
‫كثرة العوامؿ التي يجب أخذىا بعيف االعتبار‪ .‬ينصح باستخداـ الطريقة التحميمية لنتائج استخداـ نسب مختمفة في نفس‬
‫موضح في‬
‫الحقؿ‪ ،‬حيث تنشأ منحنيات تمثؿ العالقة بيف نسبة الفراغ الحمقي وقطر مواسير التغميؼ كتابع لمعمؽ‪ ،‬كما ىو‬
‫ّ‬
‫الشكؿ ( ‪.) 1-3‬‬
‫إذف‪ ،‬إف تعييف القيـ المثالية لنسب الفراغ الحمقي الشعاعي لكؿ حقؿ يتـ اعتماداً عمى‬
‫التجارب المكتسبة مف تغميؼ عدد كبير مف اآلبار في الحقؿ‪.‬‬
‫بينت إمكانية اعتماد نسب التغميؼ المعطاة في الجدوؿ‬
‫إف دراسة وتحميؿ العدد الكبير مف برامج التغميؼ المنفذ ة حديثاً ّ‬
‫( ‪ ،) 2-3‬والمقابمة لمشروط السيمة مف أجؿ تغميؼ مجاالت كبيرة ( أو شروط حفر معقدة )‪ ،‬شريطة استخداـ سائؿ حفر‬
‫فعاؿ أثناء إنجاز المرحمة ( وىذه النسبة تتراوح بيف ‪ .) 0.05 – 0.1‬عمماً أف استخداـ قيـ أصغر مف ‪ 0.05‬غير مرغوب‬
‫ّ‬
‫فيو ألف عمميات السمنتة لف تكوف ذات فعالية جيدة‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 1-3‬منحني تعييف نسبة الفراغ الحمقي الشعاعي‪.‬‬
‫بعد تعييف قيمة المعامؿ ( ‪ ) f‬داعتااد ًا عمى نسبة الفراغ الحمقي المختارة‪ ،‬يحسب قطر رأس الحفر لممرحمة اإلنتاجية‬
‫بالعالقة ( ‪ ،) 3-3‬ثـ يختار القطر الحقيقي ( الصناعي ) األقرب مف جداوؿ رؤوس الحفر‪.‬‬
‫يتـ تصميـ مواسير التغميؼ لممرحمة الوسطية بحساب القطر الداخمي األصغري الذي يم ّكف مف إمرار رؤوس الحفر‬
‫لممرحمة اإلنتاجية وذلؾ بالعالقة ‪:‬‬
‫( ‪) 9-3‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪di min = DB + 2a‬‬
‫‪ - DB‬قطر رأس الحفر الحقيقي لممرحمة اإلنتاجية ( ‪.) mm‬‬
‫‪–a‬‬
‫تعاتل الفراغ الحمقي الشعاعي بيف رأس الحفر والقطر الداخمي لمواسير التغميؼ‪.‬‬
‫تعتمد قيمة ىذا المعامؿ عمى نوع رأس الحفر المختار‪ ،‬وقطر مواسير التغميؼ‪ ،‬وشكؿ واتجاه البئر ( شاقولية أو مائمة )‪.‬‬
‫عند استعماؿ رؤوس حفر ذات تروس مخروطية تختار قيمة المعامؿ ( ‪ ) a‬ضمف المجاؿ ( ‪.) 2 – 4 mm‬‬
‫يتـ البحث في جداوؿ مواسير التغميؼ عف المواسير التي تتمتع بقطر داخمي أصغري‬
‫لمجدار ) األكبر مباشرةً‪ ،‬أو عمى األقؿ المساوي لمقطر الداخمي الحسابي (‬
‫‪min‬‬
‫‪di‬‬
‫( مقابؿ السماكة العظمى‬
‫) ‪ .‬يؤخذ القطر الخارجي عند الرأس‬
‫ليذه المواسير ( أيضاً مف جداوؿ المواسير )‪ ،‬ثـ يحسب قطر رأس الحفر لممرحمة الوسطية‪.‬‬
‫تكرر ىذه العمميات الحسابية حتى الوصوؿ إلى تحديد قطر مواسير التغميؼ لممرحمة السطحية ورؤوس الحفر ليذه‬
‫ّ‬
‫المرحمة ‪.‬‬
‫اإلجهادات التي تتعرض لها مواسير التغميف‬
‫‪Stresses which casing pipes exposed to‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ منذ لحظة إنزاليا في البئر وحتى االنتياء مف استثمار محتويات المكمف النفطي أو الغازي‬
‫ّ‬
‫تشوىاً لممواسير‪،‬‬
‫إف تجاوز القيـ‬
‫موحد‪ّ .‬‬
‫الحدية ليذه اإلجيادات ّ‬
‫ّ‬
‫لمجموعة مف اإلجيادات التي تؤثّر بشكؿ منفصؿ أو ّ‬
‫يسبب ّ‬
‫اء أثناء الحفر أو أثناء اإلنتاج‪.‬‬
‫والذي يمكف أف يؤدي في بعض األحياف إلى إيقاؼ العمؿ في البئر‪ ،‬سو ً‬
‫تتميز اإلجيادات التي تتعرض ليا مواسير التغميؼ بأنيا ذات طابع سكوني في معظميا ( ليا قيـ ثابتة )‪ ،‬إالّ في‬
‫ّ‬
‫التغير )‪.‬‬
‫حاالت خاصة‪ ،‬حيث تأخذ صفة الديناميكية ( ّ‬
‫اإلجيادات الرئيسية التي تتعرض ليا مواسير التغميؼ ىي اآلتية[‪:] 17,12,7,5‬‬
‫‪ – 1‬جيد الشد ‪.‬‬
‫‪ – 2‬الضغط الخارجي ‪.‬‬
‫‪ – 3‬الضغط الداخمي ‪.‬‬
‫تتعرض إلجيادات أقؿ أىمية ىي اآلتية‪:‬‬
‫إضافةً إلى ىذه اإلجيادات الرئيسية فإف مواسير التغميؼ ّ‬
‫آ – جيد االنحناء بتأثير القوى المحورية أو انحناء البئر‪.‬‬
‫ٍ‬
‫لسبب ما أثناء اإلنزاؿ‪ ،‬أو عند استعماؿ منظفات عمودية لمقشرة الطينية عمى جدراف البئر‪.‬‬
‫ب – جيد الفتؿ عند تدويرىا‬
‫ج – فقدانيا لمعازلية المحكمة في نقاط االتصاؿ فيما بينيا أو مف الجسـ‪.‬‬
‫د – التآكؿ الميكانيكي بفعؿ الحبيبات الصمبة الموجودة في سائؿ الحفر‪.‬‬
‫ىػ ‪ -‬التآكؿ الكيميائي‪.‬‬
‫وفيما يمي سوؼ ندرس ىذه اإلجيادات‪ :‬أسبابيا‪ ،‬نتائجيا‪ ،‬وطرؽ التقميؿ منيا‪.‬‬
‫‪ -1-4‬جهد الشد ( ‪:) Tension or tensile stress‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لجيد الشد بصورة دائمة منذ لحظة البدء بإنزاليا في البئر‪ .‬وينشأ ىذا الجيد عف قوى مختمفة‪:‬‬
‫ّ‬
‫ثقؿ المواسير‪ ،‬قوى الشد المتغيرة ( الديناميكية ) أثناء اإلنزاؿ عند ارتكازىا في مناطؽ الميؿ لفترات قصيرة ثـ تحررىا‪ ،‬قوى‬
‫الشد اإلضافية عند معالجة استعصائيا ‪ . .‬إلخ‪.‬‬
‫تتشوه مناطؽ الوصؿ فيما‬
‫ّ‬
‫تتعرض المواسير نتيجةً ليذا الجيد لمتطاوؿ المرف أو المدف تبعاً لقيمتو‪ ،‬وفي شروط معينة ّ‬
‫بينيا ( يتآكؿ الشرار وتحؿ المواسير عف بعضيا ) ‪ ،‬وفي حاالتو القصوى يؤدي إلى كسر المواسير‪ ،‬إما في منطقة الشرار‬
‫محسف )‪ .‬ويمكف تالفي نتائج ىذا الجيد‬
‫أو مف الجسـ تبعاً لمقاومة كؿ منيما ( وذلؾ حسب نوع الشرار‪ :‬عادي أو ّ‬
‫تتعرض لو فعمياً عند‬
‫تحمؿ جيد الشد‪ ،‬أو عمى األقؿ مساويةً لما سوؼ ّ‬
‫باستخداـ مواسير تغميؼ ذات قدرة أكبر عمى ّ‬
‫وجودىا في البئر‪ ،‬أي تمؾ التي تحقؽ العالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪ ad . A  F‬‬
‫( ‪) 1-4‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – F‬قوى الشد الفعمية التي سوؼ تتعرض ليا مواسير التغميؼ في البئر‪.‬‬
‫‪ -  ad‬المقاومة الحدية التي تتحمميا الخميطة المعدنية التي صنعت منيا المواسير‪.‬‬
‫‪ – A‬مساحة المقطع العرضي لجسـ مواسير التغميؼ‪ ،‬أو في منطقة الشرار‪.‬‬
‫تتحمؿ جيد‬
‫إف العالقة ( ‪ ) 1-4‬تسمح باختيار مواسير تقاوـ الكسر تحت تأثير جيد الشد‪ .‬أما مف أجؿ اختيار مواسير ّ‬
‫الشد في مناطؽ الوصؿ ( غير القابمة لمحؿ عف بعضيا ) فيجب أف يتحقؽ الشرط اآلتي ‪:‬‬
‫( ‪) 2-4‬‬
‫‪Pad  F‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – Pad‬القوة الحدية التي يتحمميا الشرار قبؿ أف تبدأ المواسير بالحؿ عف بعضيا‪.‬‬
‫يبمغ جيد الشد قيمتو العظمى في القسـ األعمى مف مواسير التغميؼ ( عمى السطح ) ميما كاف سببو ( الحظ الشكؿ ‪1-4‬‬
‫)‪.‬‬
‫تسبب ىذا الجيد‪.‬‬
‫وفيما يمي سوؼ نحسب قيمة الشد الناتجة عف مختمؼ القوى التي ّ‬
‫‪ -1-1-4‬قوة الشد الناتجة عن وزن مجموعة مواسير التغميف‪:‬‬
‫ىذه القوة تعطى بالعالقة ‪:‬‬
‫( ‪) 3-4‬‬
‫‪WL  ( wpe .L)  ewi‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 1-4‬مخطط جيد الشد الذي تتعرض لو مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ – a‬مواسير تغميؼ متجانسة ليا نفس سماكة الجدار مف األسفؿ حتى السطح‪.‬‬
‫مصممة اعتماداً عمى جيد الشد‪ ،‬حيث تزداد سماكة الجدار باتجاه السطح‪.‬‬
‫‪ – b‬مواسير تغميؼ‬
‫ّ‬
‫مصممة عمى إجيادات مركبة ( شد ‪ +‬ضغط خارجي )‪.‬‬
‫‪ - c‬مواسير تغميؼ‬
‫ّ‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ -WL‬الوزف الكمي لمجموعة مواسير التغميؼ ذات الطوؿ ‪.) kg ( L‬‬
‫‪ – wpe‬وزف واحدة الطوؿ لممواسير باستثناء منطقتي الشرار‪ ،‬وتؤخذ مف جداوؿ التغميؼ‪،‬‬
‫) ‪.) kgf/m‬‬
‫‪ - ew‬الزيادة أو النقص في وزف واحدة الطوؿ تبعاً لنوع رأس المواسير ( ‪ .) kgf‬مف أجؿ المواسير المعايرة عند طرفييا‬
‫تبمغ قيمة ىذا الحد ) ‪.) ew = 0‬‬
‫عند استخداـ مواسير تغميؼ بسماكات جدار مختمفة يتـ حساب وزف كؿ قسـ بمفرده‪ ،‬حيث يتميز القسـ بسماكة جدار‬
‫واحدة‪ ،‬ثـ تجمع أوزاف األقساـ‪ ،‬فنحصؿ عمى قوة الشد عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫( ‪) 4-4‬‬
‫‪pi‬‬
‫‪ l .w‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪WL ‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫المتغير ‪.‬‬
‫‪ – wpi, li‬طوؿ ووزف واحدة الطوؿ لممواسير في القسـ ‪i‬‬
‫ّ‬
‫ٍ‬
‫عندئذ فإف قوة الشد يجب أف‬
‫إذا أخذنا في االعتبار أف مواسير التغميؼ مغمورة في سائؿ الحفر الذي يمأل البئر‪،‬‬
‫ونبيف في الجدوؿ ( ‪ ) 1-4‬قيمة معامؿ الطفو لسائؿ‬
‫تصحح بقيمة معامؿ الطفو‪ ،‬التي تتبع لموزف النوعي لسائؿ الحفر‪ّ .‬‬
‫ّ‬
‫حفر ذي وزف نوعي في المجاؿ‬
‫المواسير‬
‫‪ ، γf = 0.70 – 2.25 kgf/dm3‬وبفرض أف الوزف النوعي لمعدف‬
‫‪γ0 = 7.850 kgf/dm3‬‬
‫الوزف النوعي لسائؿ‬
‫قيمة معامؿ الطفو‬
‫الوزف النوعي لسائؿ‬
‫قيمة معامؿ الطفو‬
‫الحفر‬
‫‪b‬‬
‫الحفر‬
‫‪b‬‬
‫‪γf , kgf/dm3‬‬
‫‪γf , kgf/dm3‬‬
‫‪0.70‬‬
‫‪0.91084‬‬
‫‪1.50‬‬
‫‪0.80894‬‬
‫‪0.75‬‬
‫‪0.90447‬‬
‫‪1.55‬‬
‫‪0.80257‬‬
‫‪0.80‬‬
‫‪0.89810‬‬
‫‪1.60‬‬
‫‪0.79620‬‬
‫‪0.85‬‬
‫‪0.89173‬‬
‫‪1.65‬‬
‫‪0.78983‬‬
‫‪0.90‬‬
‫‪0.88536‬‬
‫‪1.70‬‬
‫‪0.78347‬‬
‫‪0.95‬‬
‫‪0.87899‬‬
‫‪1.75‬‬
‫‪0.77710‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪0.87263‬‬
‫‪1.80‬‬
‫‪0.77073‬‬
‫‪1.05‬‬
‫‪0.86626‬‬
‫‪1.85‬‬
‫‪0.76436‬‬
‫‪1.10‬‬
‫‪0.85989‬‬
‫‪1.90‬‬
‫‪0.75799‬‬
‫‪1.15‬‬
‫‪0.85252‬‬
‫‪1.95‬‬
‫‪0.75162‬‬
‫‪1.20‬‬
‫‪0.84715‬‬
‫‪2.00‬‬
‫‪0.74525‬‬
‫‪1.25‬‬
‫‪0.84078‬‬
‫‪2.05‬‬
‫‪0.73888‬‬
‫‪1.30‬‬
‫‪0.83441‬‬
‫‪2.10‬‬
‫‪0.73252‬‬
‫‪1.35‬‬
‫‪0.82805‬‬
‫‪2.15‬‬
‫‪0.72615‬‬
‫‪1.40‬‬
‫‪0.82168‬‬
‫‪2.20‬‬
‫‪0.71972‬‬
‫‪1.45‬‬
‫‪0.81531‬‬
‫‪2.25‬‬
‫‪0.71341‬‬
‫الجدوؿ ( ‪) 1-4‬‬
‫يجب التنبيو إلى ضرورة إىماؿ عامؿ الطفو في اآلبار االستكشافية‪ ،‬ألنو ال يمكف التأكد مف بقاء المواسير مغمورة في‬
‫السائؿ ( يؤخذ في االعتبار احتماؿ حدوث تسرب شديد لسائؿ الحفر في الطبقات غير المدروسة جيداً )‪.‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لقوة شد إضافية أثناء إنزاليا في البئر‪ ،‬والتي تنتج عف تسارعيا واحتكاكيا مع جدراف البئر‪.‬‬
‫يضاؼ إلى ذلؾ قوى شد متغيرة ( ديناميكية ) عند ارتكاز حذاء مواسير التغميؼ في مناطؽ الميؿ أو التضيؽ ثـ تحرره‬
‫بشكؿ مفاجئ[‪.] 29,24,23,5‬‬
‫قوة الشد التي يتعرض ليا الجزء العموي مف مواسير التغميؼ تعطى في مثؿ ىذه الحاالت بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 5-4‬‬
‫‪vi‬‬
‫)‪ f‬‬
‫‪t i .g‬‬
‫‪F1  WL (1 ‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – vi‬سرعة إنزاؿ مواسير التغميؼ في البئر‪.‬‬
‫‪ – ti‬الزمف الذي تتغير خاللو سرعة اإلنزاؿ ( التسارع عند بداية ونياية إنزاؿ كؿ ماسورة)‪.‬‬
‫‪ – f‬معامؿ احتكاؾ مواسير التغميؼ مع جدراف البئر‪.‬‬
‫‪ – g‬تسارع الجاذبية األرضية ‪.‬‬
‫إذا تـ رفع مواسير التغميؼ لسبب ما ولمجاؿ معيف فإف العالقة ( ‪ ) 5-4‬تستخدـ بالصيغة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 6-4‬‬
‫‪ve‬‬
‫)‪ f‬‬
‫‪t e .g‬‬
‫‪F2  WL (1 ‬‬
‫‪ – Ve‬سرعة رفع مواسير التغميؼ مف البئر‪.‬‬
‫‪ – te‬الزمف الذي تتغير خاللو سرعة الرفع ( التسارع عند بداية ونياية رفع كؿ ماسورة )‪.‬‬
‫إف قوة احتكاؾ المواسير مع جدراف البئر تعاكس الحركة ( فيي سالبة في حالة اإلنزاؿ وموجبة أثناء الرفع )‪ ،‬وتحسب‬
‫بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫( ‪) 7-4‬‬
‫‪F fr   . li .wi . sin  i‬‬
‫‪i 1‬‬
‫نالحظ مف العالقة ( ‪ ) 7-4‬أف قوة االحتكاؾ تزداد مع ارتفاع زاوية ميؿ البئر عف االتجاه الشاقولي‬
‫‪ .  i‬قوة الشد‬
‫اإلضافية المتغيرة التي تتولد عند تحرر حذاء مواسير التغميؼ بعد استناده في منطقة التضيؽ أو الميؿ يمكف حسابيا‬
‫بالعالقة اآلتية ‪:‬‬
‫( ‪8-4‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫)‬
‫‪‬‬
‫‪6 E.h‬‬
‫‪F3  WL 1  1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪( 0   f ).L2‬‬
‫‪‬‬
‫‪ – E‬معامؿ المرونة الطولي لممواسير‪.‬‬
‫‪ – h‬االرتفاع الذي تسقط خاللو المواسير بشكؿ حر ومفاجئ بعد تحررىا‪.‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ – إضافةً إلى ما ذكر – لقوة شد ثانوية تتولد عف اصطداـ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني مع حمقة‬
‫الصد في نياية عممية السمنتة‪ .‬قوة الشد في ىذه الحالة تحسب عمى النحو اآلتي ‪:‬‬
‫‪F4  WL  FS‬‬
‫( ‪) 9-4‬‬
‫‪ – FS‬قوة شد إضافية تمثؿ قوة اصطداـ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني مع حمقة الصد‪ ،‬وتحسب بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪) 10-4‬‬
‫‪.d i2‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪FS  PS . Ao  PS .‬‬
‫‪ – Ao‬مساحة المقطع الداخمي لمواسير التغميؼ ( ‪.) cm2‬‬
‫‪ – di‬القطر الداخمي لمواسير التغميؼ ( ‪.) cm‬‬
‫‪ - PS‬االرتفاع الذي يسجمو الضغط لحظة اصطداـ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني مع حمقة الصد‪ ،‬ويعيف بالعالقة‪:‬‬
‫‪PS   .C.Vo‬‬
‫‪ – ρ‬كثافة سائؿ اإلزاحة الذي يضخ بعد الخمطة اإلسمنتية ( ‪.) kgf/cm3‬‬
‫‪ – Vo‬سرعة الجرياف الوسطية لمسوائؿ داخؿ مواسير التغميؼ قبؿ استناد‬
‫الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد (‬
‫‪.) cm/s‬‬
‫‪ – C‬سرعة االنتشار لالرتفاع الذي يسجمو الضغط ( ‪ ، ) cm/s‬ىذه السرعة مف أجؿ األنابيب االسطوانية تعطى بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪) 11-4‬‬
‫‪D‬‬
‫‪t‬‬
‫‪Ef‬‬
‫‪Ef‬‬
‫‪.‬‬
‫‪Eo‬‬
‫‪C ‬‬
‫‪(1 ‬‬
‫‪ – Ef‬معامؿ مرونة السائؿ الذي يمأل مواسير التغميؼ‪ .‬قيمة ىذا المعامؿ مف أجؿ الماء تساوي‬
‫( ‪Ef = 2.07 x 104‬‬
‫) ‪ ،) kgf/cm2‬ويمكف استخداـ ىذه القيمة مف أجؿ سائؿ الحفر أيضاً‪.‬‬
‫‪ – Eo‬معامؿ المرونة لمعدف مواسير التغميؼ ‪.‬‬
‫‪ – t, D‬قطر وسماكة الجدار الوسطييف لمواسير التغميؼ ( ‪.) cm‬‬
‫‪ -2-1-4‬قوى الشد الناتجة عن الضغط الداخمي‪:‬‬
‫عند ارتفاع الضغط داخؿ مواسير التغميؼ المثبتة مف طرفييا فإف قطرىا يتجو لمتزايد عمى حساب الطوؿ‪ ،‬أي تنقؿ إلى‬
‫طرفييا ( نقاط الوصؿ فيما بينيا بشكؿ خاص قوى شد ثانوية‪ ،‬تضاؼ إلى قوة الشد الرئيسية المتسببة عف ثقؿ المواسير‪.‬‬
‫تبرز قوى الشد الثانوية ىذه في نياية عممية السمنتة‪ ،‬وكذلؾ عند متابعة العمؿ خالؿ المواسير المثبتة باإلسمنت مف‬
‫األسفؿ‪ ،‬والمتصمة مع المواسير السابقة مف األعمى‪ ،‬وذلؾ عمى النحو اآلتي[‪:] 29,5‬‬
‫آ – عند استمرار ضخ سائل اإل زاحة بعد توضع الفاصل اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد‪:‬‬
‫في ىذه الحالة فإف الضغط داخؿ المواسير يسجؿ تزايداً حاداً‪ .‬قوة الشد الثانوية المتولدة عف ارتفاع الضغط الداخمي‬
‫بسبب االستمرار بضخ سائؿ اإلزاحة تحسب باستخداـ العالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 12-4‬‬
‫‪FP   S . Ab‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - бs‬جيد الشد المماسي باتجاه المحور‪.‬‬
‫‪ – Ab‬مساحة المقطع العرضي لممواسير‪.‬‬
‫وىنا يوجد لدينا حالتاف‪:‬‬
‫‪D‬‬
‫‪ - 1‬مواسير التغميف ذات سماكة جدار كبيرة (‪14‬‬
‫‪t‬‬
‫)‪:‬‬
‫ٍ‬
‫عندئذ فإف جيد الشد المماسي المحوري يعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫وتتوافؽ مع شروط استخداـ عالقة المي ( ‪،) Lame‬‬
‫‪Di2‬‬
‫‪ 2‬‬
‫‪.Pi‬‬
‫‪De  Di2‬‬
‫( ‪) 13-4‬‬
‫‪S‬‬
‫‪ - Di¸ De‬القطر الخارجي والقطر الداخمي عمى التوالي لمواسير التغميؼ ( ‪.) cm‬‬
‫وبالتالي تصبح قوة الشد‪:‬‬
‫( ‪) 14-4‬‬
‫‪Di2‬‬
‫‪FP  2‬‬
‫‪.Pi . Ab‬‬
‫‪De  Di2‬‬
‫مساحة المقطع العرضي لممواسير (‪ ) Ab‬تحسب عمى الشكؿ اآلتي ‪:‬‬
‫) ‪( De2  Di2‬‬
‫)‪(15-4‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Ab ‬‬
‫وتكوف قوة الشد الثانوية التي تنشأ في نياية عممية السمنتة بسبب استمرار ضخ سائؿ اإلزاحة‪:‬‬
‫( ‪) 16-4‬‬
‫‪Di2 .Pi‬‬
‫‪D‬‬
‫‪ - 2‬مواسير التغميف ذات سماكة جدار صغيرة ( ‪14‬‬
‫‪t‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪FP ‬‬
‫)‪:‬‬
‫قيمة جيد الشد المماسي المحوري تعطى بالعالقة‬
‫اآلتية ‪:‬‬
‫( ‪) 17-4‬‬
‫‪De‬‬
‫‪.Pi‬‬
‫‪4t‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ – t‬سماكة جدار مواسير التغميؼ ( ‪.) cm‬‬
‫بتعويض كؿ مف مساحة المقطع العرضي لممواسير (‪ ) Ab‬وجيد الشد المماسي بقيميا مف العالقتيف ( ‪) 17-4 ( ،) 15-4‬‬
‫في العالقة ( ‪ ) 16-4‬نجد ‪:‬‬
‫( ‪) 18-4‬‬
‫‪.De ( De  t ).Pi‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪FP ‬‬
‫وذلؾ ألف ‪:‬‬
‫‪De  Di  2t‬‬
‫ب – عند ارتفاع الضغط الداخمي لسبب ما بعد تثبيت مواسير التغميف باإلسمنت من األسفل ومع المواسير السابقة عمى‬
‫السطح‪:‬‬
‫في ىذه الحالة فإف الجزء الحر ( غير المسمنت ) مف المواسير يتعرض لقوة شد ثانوية تحسب بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 19-4‬‬
‫‪t‬‬
‫‪E‬‬
‫‪ Z  .‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ – μ‬معامؿ بواسوف ‪.‬‬
‫‪ – бt‬جيد الشد المماسي عند جسـ الماسورة‪ ،‬والمتسبب عف الضغط الداخمي (‪)ΔP=Pi-Pe‬‬
‫‪D‬‬
‫إذا فرضنا أف مواسير التغميؼ ذات سماكة جدار صغيرة ( ‪14‬‬
‫‪t‬‬
‫( ‪) 20-4‬‬
‫) فإف جيد الشد المماسي يعطى بالعالقة‪:‬‬
‫‪P  De‬‬
‫‪2t‬‬
‫‪t ‬‬
‫إذا عوضنا في العالقة ( ‪ ) 18-4‬القيـ اآلتية ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪; Z  S‬‬
‫‪Ab‬‬
‫‪E‬‬
‫‪.10 4 cm 2 ;   0.3; S ‬‬
‫‪gm‬‬
‫‪o‬‬
‫‪Ab ‬‬
‫‪E  2.1x106 kgf / cm 2 ;  0  7.85kgf / cm 3‬‬
‫فإننا نحصؿ عمى قوة الشد الثانوية عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫( ‪) 21-4‬‬
‫‪D‬‬
‫‪.P‬‬
‫‪tm‬‬
‫‪FP  0.191.Wm‬‬
‫‪ – tm ، Wm‬وزف واحدة الطوؿ الوسطية وسماكة الجدار الوسطية لمواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -3-1-4‬قوة الشد اإلضافية الناتجة عن تغير درجة الحرارة ‪:‬‬
‫مبرد لتحقيؽ‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ المثبتة مف طرفييا لمتقمص عند تناقص درجة الح اررة في البئر ( عند ضخ سائؿ ّ‬
‫يتعرض لقوة شد ثانوية ( يجب التنويو إلى أنو عند ارتفاع‬
‫ىدؼ معيف )‪ ،‬أي أف الجزء الحر ( غير المسمنت ) سوؼ ّ‬
‫درجة الح اررة فإف المواسير تتعرض لمتمدد‪ ،‬الذي يسبب ظيور قوى انضغاط محورية عند طرفي الجزء الحر)‪.‬‬
‫تغير طوؿ مواسير التغميؼ أثناء التقمص أو التمدد بالعالقة‪:‬‬
‫يمكف تحديد ّ‬
‫( ‪) 24-4‬‬
‫‪L   .L.t‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – α‬معامؿ التمدد الحراري الخطي لممواسير ‪.‬‬
‫‪ – Δ t‬مقدار التغير في درجة الح اررة ( ˚‪: ) C‬‬
‫‪t  tC  t P‬‬
‫‪ – ΔL‬مقدار التطاوؿ أو التقمص الذي تتعرض لو مواسير التغميؼ ذات الطوؿ‬
‫‪ L‬عندما تتغير درجة الح اررة‬
‫بمقدار ‪Δt‬‬
‫‪ – tc‬درجة الح اررة الوسطية لمواسير التغميؼ قبؿ استبداؿ السائؿ داخميا ( ˚‪.) C‬‬
‫‪ – tp‬درجة ح اررة السائؿ الجديد ( ˚‪.) C‬‬
‫قيمة قوة الشد الثانوية التي يسببيا التقمص ( والتي تضاؼ إلى قوة الشد الرئيسية ) تحسب بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪) 23-4‬‬
‫‪L‬‬
‫‪.E. Ab  E. .t . Ab‬‬
‫‪L‬‬
‫‪ – Ab‬مساحة المقطع العرضي لمموايبر ( ‪.) cm2‬‬
‫‪ – E‬معامؿ المرونة الطولي لمعدف المواسير ( ‪.) kgf/cm2‬‬
‫إذا عوضنا في العالقة ( ‪ ) 23-4‬القيـ اآلتية‪:‬‬
‫‪Ft   Zt . Ab ‬‬
‫‪E = 2.1 x 106 kgf/cm2‬‬
‫‪α = 0.119 x10-4 ,‬‬
‫وفي المجاؿ ˚‪ 0 – 100 C‬فإف ‪:‬‬
‫‪.10 4 cm 2‬‬
‫‪Wm‬‬
‫‪o‬‬
‫‪ 0  7850kgf / m 3 , Ab ‬‬
‫‪ – Wm‬الوزف الوسطي لواحدة الطوؿ لمجزء الحر مف مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫فإننا نحصؿ عمى قوة الشد الثانوية التي يولّدىا التقمّص‪:‬‬
‫‪Ft  31.9Wm .t‬‬
‫( ‪) 24-4‬‬
‫المبرد تحت ضغط داخؿ المواسير – لدفعو لمدخوؿ إلى الطبقة – فإف قوة الشد الثانوية تساوي إلى‬
‫عندما يضخ السائؿ ّ‬
‫مجموع القوتيف السابقتيف‪ ،‬أي‪:‬‬
‫( ‪) 25-4‬‬
‫‪D‬‬
‫‪.P  31.9Wm .t‬‬
‫‪tm‬‬
‫‪FS  FP  Ft  0.191.Wm‬‬
‫‪ – 4-1-4‬قوى الشد اإلضافية الناتجة عن انحناء البئر‪:‬‬
‫تغير زاوية الميؿ وزاوية السمت‪.‬‬
‫تنحني مواسير التغميؼ التي ّ‬
‫تنزؿ في بئر فقدت شاقوليتيا‪ ،‬وخصوصاً في مناطؽ ّ‬
‫وتزداد قيمة االنحناء مع ازدياد زاوية الميؿ‪.‬‬
‫تعيف مف أجؿ تحديد إمكانية إنزاليا في البئر‪ .‬ويجب‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لقوة شد إضافية نتيجة االنحناء‪ ،‬والتي ّ‬
‫ّ‬
‫يتعرض لقوى الشد ( في مناطؽ الميؿ )‪ ،‬في حيف أف الجزء الداخمي‬
‫التنويو إلى أف الجزء الخارجي مف المواسير ىو الذي ّ‬
‫يتعرض لقوى انضغاط‪.‬‬
‫ّ‬
‫لتعييف قوة الشد اإلضافية المتسببة عف االنحناء يمكف استخداـ العالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 26-4‬‬
‫‪‬‬
‫‪E.D‬‬
‫‪. Ab‬‬
‫‪180‬‬
‫‪2‬‬
‫‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪la‬‬
‫‪Fi ‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – φ‬زاوية انحراؼ البئر عف الوضع الشاقولي ( تؤخذ الزاوية األكبر ضمف المجاؿ الذي سيغمّؼ )‪.‬‬
‫تتغير خاللو زاوية الميؿ‪.‬‬
‫‪ – la‬طوؿ المجاؿ الذي ّ‬
‫‪ -2-4‬جهد االنضغاط المحوري ( ‪:) Axial compression stress‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لالنضغاط المحوري ( أي لقوى موازية لمحورىا وتعاكس قوى الشد ) في حاالت قميمة نذكر‬
‫ّ‬
‫منيا[‪:] 29,5‬‬
‫تتغير فييا زاوية الميؿ بشدة‪.‬‬
‫‪ – 1‬عند استنادىا عمى قاع البئر أو في مناطؽ‬
‫التضيؽ‪ ،‬وكذلؾ في المناطؽ التي ّ‬
‫ّ‬
‫‪ – 2‬عند ارتفاع الضغط في الفراغ الحمقي خارج الجزء غير المسمنت‪ ،‬وكذلؾ عند ارتفاع درجة ح اررة مواسير التغميؼ‬
‫المثبتة باإلسمنت مف األسفؿ‪ ،‬ومع المواسير السابقة عمى السطح‪.‬‬
‫ّ‬
‫يؤثّر جيد االنضغاط عمى الجزء السفمي مف مواسير التغميؼ عند االستناد‪ ،‬وعمى الجزء الذي يمي اإلسمنت خارج‬
‫تعرضيا الرتفاع في الضغط خارجيا‪ ،‬أو لدرجات الح اررة‪.‬‬
‫المواسير عند ّ‬
‫تتعرض المواسير لالنحناء الطولي بسبب قوى االنضغاط وتستند عمى جدراف البئر بعدد مف المناطؽ‪ ،‬وذلؾ تبعاً‬
‫ّ‬
‫تعرض المواسير ليذا الجيد بسبب الفراغ القميؿ بينيا وبيف جدراف‬
‫لطوؿ الجزء‬
‫المعرض ليذا الجيد‪ .‬يمكف إىماؿ تأثير ّ‬
‫ّ‬
‫البئر‪.‬‬
‫‪ -3-4‬جهد االنحناء الطولي ( ‪:) Bending stress‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لالنحناء الطولي عند إنزاليا في بئر منحنية تأخذ شكؿ قوس دائري‪ .‬قيمة جيد االنحناء الذي‬
‫ّ‬
‫يحدد بالعالقة اآلتية[‪:] 29،5‬‬
‫تتعرض لو المواسير ّ‬
‫ّ‬
‫( ‪) 27-4‬‬
‫‪E.D‬‬
‫‪2 Ro‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – RO‬نصؼ قطر انحناء البئر‪.‬‬
‫‪ – D‬القطر الخارجي عند الجسـ لمواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ – E‬معامؿ مرونة الخميطة المعدنية المصنوعة منيا المواسير‪.‬‬
‫‪b ‬‬
‫يش ّكؿ جيد االنحناء الطولي قوة شد تضاؼ إلى قوة الشد األساسية الناتجة عف وزف مواسير التغميؼ‪ ،‬وترفع مف‬
‫احتماؿ كسرىا أو حمّيا عف بعضيا مف مناطؽ الوصؿ‪.‬‬
‫بالتغير المفاجئ لمنحني البئر‪ ،‬فإف مواسير‬
‫إذا كاف انحراؼ البئر كبي اًر ( نصؼ قطر االنحناء صغي اًر )‪ ،‬والذي يعرؼ‬
‫ّ‬
‫تشوىيا بفعؿ قوى االحتكاؾ ووزف المواسير الكائنة أسفؿ منطقة‬
‫التغميؼ سوؼ تستند عمى جدراف البئر‪ ،‬مع زيادة احتماؿ ّ‬
‫االستناد‪ ،‬خاصةً إذا كانت منطقة االستناد بعيدةً عف قاع البئر ‪.‬‬
‫‪ -4-4‬الضغط الخارجي ( ‪:) External Pressure‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لمضغط الخارجي عندما يكوف الضغط في الفراغ الحمقي خارجيا أكبر مف الضغط داخميا‪.‬‬
‫ّ‬
‫تقوض مواسير التغميؼ بشكؿ كامؿ أو جزئي‪ ،‬الشكؿ ( ‪2-4‬‬
‫ويؤدي ىذا الفرؽ في الضغط عند تجاوزه المقاومة الحدية إلى ّ‬
‫)‪.‬‬
‫تقوض مواسير التغميؼ بتأثير الضغط الخارجي ‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ّ :) 2-4‬‬
‫تقوض كامؿ‪.‬‬
‫آ‪،‬ب– ّ‬
‫تقوض جزئي‪.‬‬
‫ت ‪ ،‬ث ‪ ،‬ج– ّ‬
‫مسببات ارتفاع الضغط خارج مواسير التغميؼ إلى مجموعتيف‪:‬‬
‫تقسـ ّ‬
‫‪ – 1‬ارتفاع ضغط عمود السائؿ خارج المواسير‪.‬‬
‫‪ – 2‬انييار جدراف البئر عمى مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫مسببات ارتفاع الضغط الخارجي[‪.] 30,28,5‬‬
‫وفيما يمي سوؼ ندرس ىاتيف المجموعتيف مف ّ‬
‫‪ -1-4-4‬مجموعة األسباب الناتجة عن ارتفاع ضغط عمود السائل ‪:‬‬
‫المسببات إلى قسميف‪ :‬أحدىما ناتج عف اختالؼ في الوزف النوعي‪ ،‬أي عندما يكوف الوزف‬
‫تقسـ ىذه المجموعة مف‬
‫ّ‬
‫النوعي لمسائؿ الموجود خارج المواسير أكبر مف الوزف النوعي لمسائؿ داخميا‪ ،‬والثاني ناتج عف اختالؼ في ارتفاع السوائؿ‪،‬‬
‫أي عندما يكوف طوؿ عمود السائؿ في الفراغ الحمقي أكبر مف طوؿ عمود السائؿ داخؿ المواسير‪ .‬ويمكف أف تجتمع‬
‫مسببات المجموعتيف مع بعضيما في حاالت خاصة‪.‬‬
‫‪ -1-1-4-4‬الضغط الخارجي الناتج عن االختالف في الوزن النوعي لمسائل خارج المواسير وداخمها‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لمضغط الخارجي الناتج عف اختالؼ الوزف النوعي لمسائؿ خارج المواسير عف وزف ذلؾ‬
‫ّ‬
‫الموجود داخميا في حاالت عديدة نذكر منيا اآلتي‪:‬‬
‫‪ – 1‬عند االنتهاء من عممية اإلسمنت‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لمضغط الخارجي في ىذه الحالة عندما تفتح عمى السطح بيدؼ تخفيؼ االرتفاع في الضغط‬
‫ّ‬
‫الداخمي الذي يحدث عند متابعة الضخ بعد توضع الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد‪ ،‬وذلؾ بعد االنتياء مف ضخ‬
‫سائؿ اإلزاحة‪ ،‬ألف الضغط في الفراغ الحمقي يتش ّكؿ مف عمود السائؿ اإلسمنتي‪ ،‬إضافةً إلى ما تبقّى مف عمود سائؿ‬
‫الحفر‪ ،‬في حيف أف الضغط داخؿ المواسير يتش ّكؿ مف عمود سائؿ اإلزاحة ذي الوزف النوعي األقؿ دائماً مف الوزف النوعي‬
‫ونبيف في الشكؿ (‬
‫لمسائؿ اإلسمنتي‪ .‬يستمر تأثير الضغط الخارجي في ىذه الحالة حتى يبدأ السائؿ اإلسمنتي بالتصمّب‪ّ .‬‬
‫تحوؿ الضغط الخارجي والداخمي أثناء عممية اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ّ ) 3-4‬‬
‫تحوؿ الضغط الخارجي والداخمي أثناء سمنتة مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ّ :) 3-4‬‬
‫‪ -Pi‬الضغط الداخمي‪ -Pe ،‬الضغط الخارجي‪ -Pimax ،‬الضغط الداخمي األعظمي‪،‬‬
‫‪ -ΔPmax‬فرؽ الضغط ما بيف خارج المواسير وداخميا‪.‬‬
‫تسجؿ عند نياية مواسير التغميؼ‪ ،‬والتي يمكف تحديدىا بالعالقة‬
‫يالحظ مف الشكؿ السابؽ أف القيمة العظمى لفرؽ الضغط ّ‬
‫اآلتية‪ ،‬وذلؾ بإىماؿ وجود اإلسمنت داخؿ المواسير بارتفاع يساوي بعد حمقة الصد عف النياية السفمى لممواسير ( ‪:) h‬‬
‫( ‪) 28-4‬‬
‫) ‪ f‬‬
‫‪fC‬‬
‫‪Pmax  H C (‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – γ fc‬الوزف النوعي لمسائؿ اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ – γ f‬الوزف النوعي لسائؿ الحفر‪ ،‬بفرض أنو سائؿ اإلزاحة‪.‬‬
‫‪ – HC‬ارتفاع اإلسمنت خارج مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ – 2‬عند االستمرار بالحفر من خالل مواسير التغميف‪:‬‬
‫يتابع الحفر مف خالؿ مواسير التغميؼ لممرحمة السطحية ‪ ،‬وكذلؾ الوسطية بعد االنتياء مف سمنتتيا وتثبيتيا عمى‬
‫السطح‪.‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ التي يتابع الحفر مف خالليا لضغط خارجي ناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية لمسوائؿ عند‬
‫ّ‬
‫استخداـ سائؿ حفر بوزف نوعي أقؿ مف الوزف النوعي لسائؿ الحفر الموجود خارجيا فوؽ اإلسمنت المتصمّب ( في المراحؿ‬
‫الوسطية فقط‪ ،‬ألف المواسير السطحية تسمنت باستمرار حتى السطح )‪.‬‬
‫‪ – 3‬أثناء حدوث االندفاعات الحرة‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لضغط خارجي ناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية لمسائؿ الموجود خارجيا عف ذلؾ الذي‬
‫ّ‬
‫يممؤىا عند حدوث اندفاع لممركبات الييدروكربونية ( نفط أو غاز ) أثناء متابعة الحفر مف خالليا‪ ،‬خاصةً إذا لـ نتم ّكف‬
‫استمرت مفتوحة‪ ،‬ألف الوزف النوعي لمنفط أو الغاز ىو أقؿ‬
‫مف السيطرة عمى البئر ( عدـ إغالؽ أجيزة منع االنفجار ) و ّ‬
‫بكثير مف الوزف النوعي لسائؿ الحفر‪.‬‬
‫‪ – 4‬عند وضع البئر في اإلنتاج‪:‬‬
‫مف الطرؽ المتبعة لوضع الطبقة الخازنة في اإلنتاج تغيير سائؿ الحفر الذي استخدـ أثناء اختراقيا بسائؿ ذي وزف‬
‫ميوى ‪ . . .‬إلخ ) ‪ ،‬أي أنو يتـ تقميؿ الضغط داخؿ مواسير التغميؼ إلى ما دوف الضغط‬
‫نوعي أقؿ ( ماء‪ ،‬نفط‪ ،‬سائؿ ّ‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ أثناء ذلؾ لضغط خارجي ناتج عف الفرؽ في األوزاف‬
‫الطبقي‪ ،‬في حيف أف الضغط خارجيا أكبر‪ّ .‬‬
‫النوعية لمسوائؿ‪.‬‬
‫‪ – 5‬أثناء اإلنتاج‪:‬‬
‫كي تستمر عممية اإلنتاج يجب أف يكوف الضغط داخؿ البئر ( داخؿ مواسير التغميؼ اإلنتاجية ) عند مستوى الطبقة‬
‫الخازنة أقؿ مف الضغط الطبقي‪ .‬ومف المعموـ أنو كمما كاف الفرؽ بيف الضغطيف أكبر‪ ،‬زادت كمية اإلنتاج مف النفط‪ .‬ومع‬
‫استخراج كميات متزايدة مف الموائع الطبقية فإف الضغط الطبقي ينخفض‪ ،‬وتبعاً لذلؾ يجب إنقاص الضغط داخؿ المواسير‬
‫تتعرض لضغط خارجي ناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية لمسوائؿ طيمة فترة‬
‫أيضاً‪ .‬وبالتالي فإف مواسير التغميؼ اإلنتاجية ّ‬
‫اإلنتاج الذاتي لممكامف النفطية‪ ،‬ألف الوزف النوعي لمسائؿ الموجود خارجيا يحقؽ ضغطاً أكبر مف الضغط الطبقي‪ ،‬في‬
‫حيف أف الوزف النوعي لمموائع داخؿ المواسير ( نفط‪ ،‬ماء‪ ،‬غاز ) قميؿ‪ .‬يجب التنويو إلى أف الجزء الحر فقط مف المواسير‬
‫يتعرض لمضغط الخارجي في كؿ الحاالت المذكورة سابقاً‪.‬‬
‫المثبتة ّ‬
‫‪ -2-1-4-4‬الضغط الخارجي الناتج عن االختالف في ارتفاعات السوائل خارج المواسير وداخمها‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لضغط خارجي ناتج عف انخفاض مستوى السائؿ داخميا في الوقت الذي يحافظ فيو سائؿ‬
‫ّ‬
‫الحفر خارجيا عمى مستواه ( حتى السطح ) في حاالت عديدة نذكر منيا اآلتي‪:‬‬
‫صد مركبة ‪:‬‬
‫‪ – 1‬عند إنزال مواسير التغميف بحذاء مرّكب أو بحمقة ّ‬
‫عند استعماؿ أحد ىذيف العنصريف أو كالىما معاً فإف مواسير التغميؼ تبقى فارغة كمياً أثناء إنزاليا في البئر‪ .‬تجري‬
‫تعبئتيا بيف ٍ‬
‫تتعرض لضغط خارجي ناتج عف الفرؽ في طوؿ‬
‫تتعرض لو‪ ،‬أي أنيا ّ‬
‫حيف وآخر لمتقميؿ مف الضغط الذي ّ‬
‫عمود السائؿ خارجيا ( الذي يبقى ثابتاً) وداخميا ‪.‬‬
‫‪ – 2‬عند إنزال الفاصل اإلسمنتي الثاني ‪:‬‬
‫وينزؿ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني‬
‫يفؾ رأس السمنتة‪ّ ،‬‬
‫بعد االنتياء مف ضخ كمية اإلسمنت المقررة داخؿ مواسير التغميؼ‪ّ ،‬‬
‫بضخ سائؿ اإلزاحة‪ .‬إذف يحدث توقّؼ‬
‫لمفصؿ بيف اإلسمنت وسائؿ اإلزاحة‪ ،‬ثـ يعاد ربط رأس السمنتة‪ ،‬بعد ذلؾ يتـ البدء‬
‫ّ‬
‫عف الضخ إلنزاؿ ىذا الفاصؿ‪ ،‬وذلؾ لزمف يتبع لنوع رأس السمنتة‪ .‬خالؿ ىذا التوقّؼ عف الضخ تستمر حركة السائؿ‬
‫اإلسمنتي داخؿ المواسير‪ ،‬حيث يكوف الضغط أكبر مف قيمتو في الفراغ الحمقي‬
‫( بسبب ارتفاع الوزف النوعي لمسائؿ‬
‫المفرغ لضغط خارجي‪ ،‬تكوف قيمتو عظمى فوؽ‬
‫اإلسمنتي )‪ ،‬أي يحدث إفراغ جزئي لمواسير التغميؼ‪ ،‬ويتعرض الجزء ّ‬
‫مستوى السائؿ اإلسمنتي داخؿ المواسير مباشرةً ( الحظ الشكؿ ‪.) 4-4‬‬
‫تسرب سائل الحفر في الطبقة ‪:‬‬
‫‪ – 3‬أثناء ّ‬
‫تسرب‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ المسمنتة والمثبتة عمى السطح لضغط خارجي أثناء متابعة الحفر مف خالليا وحدوث ّ‬
‫ّ‬
‫تفرغ البئر بشكؿ كمي أو جزئي ) وذلؾ في اآلبار االستكشافية‪ ،‬ألف مستوى السائؿ ينخفض‬
‫كمي لسائؿ الحفر في الطبقة ( ّ‬
‫داخؿ المواسير‪ ،‬في حيف يبقى خارجيا ثابتاً وحتى السطح‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 4-4‬إفراغ مواسير التغميؼ أثناء إنزاؿ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني‪.‬‬
‫‪ – 1‬إسمنت‪.‬‬
‫‪ - Pe‬ضغظ خارجي ‪.‬‬
‫‪ – 2‬سائؿ حفر‪.‬‬
‫‪- Pi‬ضغط داخمي‪.‬‬
‫‪ – 4‬أثناء وضع البئر في اإلنتاج ‪:‬‬
‫يتـ وضع الطبقة الخازنة في االستثمار أحياناً بإنقاص مستوى السائؿ داخؿ مواسير التغميؼ اإلنتاجية ( باستعماؿ‬
‫مضخة جوفية ) حتى يصبح الضغط داخؿ البئر عند مستوى الطبقة الخازنة أقؿ مف الضغط الطبقي ( حتى يالحظ بدء‬
‫تتعرض لضغط‬
‫دخوؿ الموائع الطبقية إلى البئر )‪ ،‬أي أف مواسير التغميؼ اإلنتاجية تفرغ جزئياً مف سائؿ الحفر‪ ،‬وبالتالي ّ‬
‫خارجي يسببو اختالؼ مستوى السائؿ في الفراغ الحمقي عنو داخؿ المواسير‪ .‬القيمة العظمى ليذا الفرؽ في الضغط تكوف‬
‫فوؽ مستوى السائؿ في المواسير‪.‬‬
‫‪ – 5‬أثناء اإلنتاج من البئر ‪:‬‬
‫تعوض ىذه الموائع‬
‫ينخفض الضغط الطبقي باستمرار أثناء اإلنتاج مع سحب كميات متزايدة مف الموائع الطبقية‪ ،‬إذا لـ ّ‬
‫بحقف الماء أو الغازات لممحافظة عمى الضغط الطبقي‪ .‬يصؿ ىذا الضغط بعد زمف ما ( تبعاً لطريقة اإلنتاج وخصائص‬
‫المكمف ) إلى قيـ غير كافية لرفع النفط إلى السطح‪ ،‬عندىا يتـ اعتماد طرؽ إنتاج ميكانيكية ( الضخ‪ ،‬الرفع بالغاز ‪) . .‬‬
‫اء السكوني أو الديناميكي ) يستمر في التناقص‪ ،‬ويصؿ في المراحؿ النيائية مف‬
‫أي أف مستوى النفط في البئر ( سو ً‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ اإلنتاجية لضغط خارجي ناتج عف‬
‫اإلنتاج إلى القرب مف مستوى الطبقة الخازنة‪ .‬نتيجةً لذلؾ ّ‬
‫اإلفراغ المستمر ليا‪ ،‬في الوقت الذي يبقى مستوى سائؿ الحفر الذي استعمؿ أثناء إنجاز البئر ثابتاً في الفراغ الحمقي‬
‫خارجيا‪ ،‬ويصؿ حتى السطح‪.‬‬
‫‪ – 6‬أثناء رفع مجموعة مواسير الحفر بسرعة كبيرة ‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ إلفراغ جزئي أثناء رفع مجموعة مواسير الحفر بسرعات كبيرة‪ ،‬وبشكؿ خاص عند تش ّكؿ‬
‫ّ‬
‫لبادة مف الطيف عمى رأس الحفر‪ ،‬أي أثناء الحفر ضمف صخور طرية‪ ،‬حيث يقوـ رأس الحفر أثناء الرفع بدور مكبس‪،‬‬
‫ومعرضاً مواسير التغميؼ التي يتابع‬
‫ومجموعة المواسير بدور ذراع لممكبس‪ ،‬مفرغاً البئر بشكؿ جزئي‪ ،‬وأحياناً بشكؿ كمي‪،‬‬
‫ً‬
‫الحفر مف خالليا لضغط خارجي‪ ،‬ناتج عف الفرؽ في مستوى السائؿ في الفراغ الحمقي عنو داخؿ المواسير‪.‬‬
‫تتعرض لضغط خارجي‪ ،‬ناتج عف الفرؽ بيف ضغط عمود‬
‫في جميع الحاالت المذكورة سابقاً فرضنا أف مواسير التغميؼ ّ‬
‫السائؿ الموجود خارجيا في الفراغ الحمقي وضغط السائؿ داخميا ( أي بتأثير ضغط سائؿ الحفر الذي استخدـ قبؿ إنزاؿ‬
‫مواسير التغميؼ )‪.‬‬
‫تتعرض لو مواسير التغميؼ تقابؿ‬
‫مف دراسة الحاالت المذكورة سابقاً ّ‬
‫يتبيف لنا أف القيـ العظمى لمضغط الخارجي الذي ّ‬
‫وضعية إنزاليا بنياية مغمقة ( بصماـ وحيد االتجاه )‪ ،‬وكذلؾ أثناء اإلنتاج‪ ،‬عند انخفاض مستوى السائؿ كثي اًر داخؿ‬
‫المواسير في المراحؿ النيائية‬
‫تحدد بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫لالستثمار‪ .‬ىذه القيمة لمضغط الخارجي ّ‬
‫( ‪) 29-4‬‬
‫‪PC = H . γf‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ - H‬عمؽ النقطة التي يحسب عندىا الضغط الخارجي‪.‬‬
‫‪ – γ f‬الوزف النوعي لسائؿ الحفر الذي استعمؿ أثناء التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -2-4-4‬الضغط الخارجي الناتج عن انهيار جدران البئر ‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لضغط خارجي مف قبؿ الصخور في حاالت معينة عندما يحصؿ انييار لجدراف البئر‪.‬‬
‫ّ‬
‫عندما تتكوف جدراف البئر مف صخور عالية المدونة فإنيا تنيار بتأثير الصخور التي تعموىا‪ ،‬أما عندما تكوف ضعيفة‬
‫التماسؾ فإنيا تنيار بفعؿ سائؿ الحفر‪ ،‬أو فاقد الرشح ليذا السائؿ‪ ،‬حيث يقمالف مف تماسؾ الصخور‪.‬‬
‫إذا فرضنا طبقة صخرية متجانسة في جميع االتجاىات‪ ،‬فإف الضغط الجيولوجي السكوني يولّد ضغطاً جانبياً ( الشكؿ‬
‫‪.) 5-4‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 5-4‬الجيد النظامي الذي تولّده الصخور‪.‬‬
‫قيمة الجيد العمودي الذي يؤثّر عمى عنصر ما مف الطبقة الصخرية المفترضة‪ ،‬والناتج عف الضغط الجيولوجي السكوني‬
‫تحدد مف العالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪ Z  PZ   m .Z‬‬
‫( ‪) 30-4‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – Z‬عمؽ العنصر المفترض ( ‪.) m‬‬
‫‪ - γ m‬الوزف النوعي الوسطي لمصخور المتواجدة فوؽ العنصر وبسماكة ‪. Z‬‬
‫أما قيمة الجيد الجانبي‪ ،‬والذي يؤثر كضغط خارجي عمى مواسير التغميؼ فتحدد بدورىا بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 31-4‬‬
‫‪. Z‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪ X  Y ‬‬
‫حيث إف ‪ – μ :‬معامؿ بواسوف لمصخر المفترض‪.‬‬
‫يعيف عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫تتعرض لو مواسير التغميؼ ّ‬
‫إذف ‪ :‬الضغط الجانبي الخارجي الذي ّ‬
‫( ‪) 32-4‬‬
‫‪. m .Z‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪Pe ‬‬
‫يظير تأثير ىذا الضغط عندما تكوف قيمتو أكبر مف الضغط الذي يش ّكمو عمود سائؿ الحفر الموجود في الفراغ الحمقي‬
‫خارج المواسير ( ‪ ،) Pe > Pi‬أو‬
‫‪f‬‬
‫‪. m  ‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫تتميز بمدونتيا العالية‪ .‬ومف األمثمة عمى ىذه الصخور يمكف أف نذكر‪:‬‬
‫تعرض مواسير التغميؼ ليذا الضغط ّ‬
‫الصخور التي ّ‬
‫الصخور الغضارية‪ ،‬والممح الصخري‪ ،‬المذاف يتميزاف بمعامؿ بواسوف أكبر بكثير مف بقية أنواع الصخور‪ ،‬حيث أف‪:‬‬
‫قيمة معامؿ بواسوف لمغضار المدف ‪:‬‬
‫‪μ = 0.38 – 0.45‬‬
‫ولمممح الصخري‬
‫‪μ = 0.44‬‬
‫في الوقت الذي تتراوح قيمتو لمكالسيت‬
‫ولمشيست‬
‫‪μ = 0.28 – 0.33‬‬
‫‪μ = 0.10 – 0.20‬‬
‫إف دخوؿ سائؿ الحفر أو فاقد الرشح في الصخر الغضاري يرفعاف مف لدونتو‪ ،‬وبالتالي مف قدرتو عمى توليد ضغط جانبي‬
‫أكبر عند جدراف البئر‪.‬‬
‫إذا فرضنا أف الوزف النوعي الوسطي لمصخور ‪ γ m = 2.3 kgf/dm3‬فإف مواسير التغميؼ تتعرض لضغط خارجي مف‬
‫قبؿ الصخر ( ناتج عف انييار جدراف البئر ) في الحاالت اآلتية‪ ،‬وذلؾ بفرض قيـ معامؿ بواسوف المذكورة سابقاً‪:‬‬
‫‪ -1‬إذا كاف الوزف النوعي لسائؿ الحفر‬
‫‪ γf < 1.41 - 188 kgf/dm3‬أثناء اختراؽ الصخور الغضارية‪.‬‬
‫‪ -2‬إذا كاف الوزف النوعي لسائؿ الحفر ‪ γf < 1.81 kgf/dm3‬أثناء اختراؽ الممح الصخري‪.‬‬
‫ويتميز الضغط الخارجي الناتج عف انييار جدراف البئر بشدة تعقده‪ ،‬وبأف قيمتو تعتمد كثي اًر عمى الزمف‪ ،‬إذ أف معظـ‬
‫تعرض مواسير التغميؼ ليذا الجيد تحدث أثناء اإلنتاج مف البئر‪ ،‬أي بعد زمف كبير مف إنزاؿ مواسير التغميؼ‬
‫حاالت ّ‬
‫تعرض مواسير التغميؼ ليذا الجيد وكذلؾ قيمتو ومدى المقاومة التي تممكيا المواسير عند‬
‫فييا‪ .‬إذف ال يمكف تحديد زمف ّ‬
‫تقوض مواسير التغميؼ عمى أنابيب اإلنتاج وقضباف الضخ‬
‫ّ‬
‫تعرضيا لو‪ ،‬ولذلؾ‪ ،‬ولتالفي المشاكؿ التي يسببيا ىذا الجيد ( ّ‬
‫في حاؿ وجودىا في البئر ) تتـ حماية مواسير التغميؼ برفع اإلسمنت في الفراغ الحمقي خارجيا‪ ،‬بحيث تتـ تغطية كؿ‬
‫الطبقات التي يمكف أف تسبب مثؿ ىذا االنييار بوجود سائؿ الحفر داخميا‪.‬‬
‫‪ -5-4‬الضغط الداخمي الذي تتعرض له مواسير التغميف ( ‪: ) Internal pressure‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لمضغط الداخمي عندما تكوف قيمة ضغط السائؿ الموجود داخميا أكبر مف قيمة ضغط السائؿ‬
‫ّ‬
‫الموجود في الفراغ الحمقي خارجيا‪ .‬يؤدي ىذا الضغط عندما تكوف قيمتو أكبر مف المقاومة الحدية لممواسير ( والتي تعتمد‬
‫عمى األبعاد العرضية لجسـ المواسير‪ :‬القطر‪ ،‬سماكة الجدار‪ ،‬وعمى نوع المعدف المصنوعة منو ) إلى ظيور تشققات‬
‫طوالنية عمى جسميا‪ ،‬وبأطواؿ تتراوح مف ‪ 0.5 m‬حتى ‪ ، 2 m‬أو إلى كسرىا‪ ،‬حيث يرافؽ ظيور التشقؽ والكسر زيادة‬
‫المشوىة‪ .‬ويبرز تأثير الضغط الداخمي عمى مواسير التغميؼ في حاالت عدة‪ ،‬نذكر منيا‬
‫في قطر المواسير ضمف المنطقة‬
‫ّ‬
‫اآلتي[‪:] 30,28,22,5‬‬
‫‪ – 1‬عند إجراء الدوران لسائل الحفر أثناء إنزال المواسير أو بعد االنتهاء منه‪ ،‬وقبل البدء بضخ السائل اإلسمنتي ‪:‬‬
‫يتـ المجوء إلى دوراف لسائؿ الحفر مف أجؿ مراقبتو وصيانتو‪ ،‬وتسوية جدراف البئر‪ ،‬خاصةً عندما‬
‫تتواجد ضمف المجاؿ المراد تغميفو طبقات قابمة لالنتفاخ ثـ االنييار عند تالمسيا مع الماء‪ .‬في ىذه‬
‫الحالة تتعرض مواسير التغميؼ لمضغط الداخمي بفعؿ احتكاؾ سائؿ الحفر مع سطوح الجرياف‪ ،‬وتكوف‬
‫تعرضًا ليذا الجيد تمؾ الموجودة في القسـ العموي مف البئر)‪.‬‬
‫قيمتو عظمى عند السطح ( أكثر المواسير ّ‬
‫‪ – 2‬في نهاية عممية اإلسمنت ‪:‬‬
‫تتعرض‬
‫تنتيي عممية اإلسمنت‬
‫ّ‬
‫بتوضع الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى الفاصؿ اإلسمنتي األوؿ فوؽ حمقة الصد‪ّ .‬‬
‫مواسير التغميؼ لمضغط الداخمي أثناء ضخ سائؿ اإلزاحة بقيمة تساوي إلى مجموع الضغوط الضائعة أثناء حركة السوائؿ‬
‫في البئر‪ ،‬وكذلؾ لمفرؽ بيف الضغط خارج المواسير وداخميا عندما يزاح اإلسمنت ذو الوزف النوعي المرتفع إلى الفراغ‬
‫الحمقي‪.‬‬
‫يأخذ الضغط الداخمي في ىذه الحالة قيمتو العظمى عمى السطح في المحظات األخيرة مف عممية اإلسمنت‪ .‬أما في‬
‫حاؿ متابعة الضخ بعد استناد الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى الفاصؿ األوؿ فيرتفع الضغط الداخمي بشكؿ مفاجئ‪.‬‬
‫‪ – 3‬عند اختبار درجة إحكام مواسير التغميف ‪:‬‬
‫يترؾ السائؿ اإلسمنتي الذي ضخ إلى الفراغ الحمقي خارج المواسير في وضع ساكف فترة كافية لمتصمب‪ ،‬ولتشكيؿ ٍ‬
‫حجر‬
‫إسمنتي مقاوـ خارج المواسير وداخميا بارتفاع حمقة الصد مف الحذاء‪ .‬بعد ذلؾ يتـ فحص مواسير التغميؼ لمتأكد مف العزؿ‬
‫تغيرىا تبعاً لمزمف‪ ،‬ومف خالؿ‬
‫المحكـ لداخؿ المواسير عف الفراغ الحمقي‪ ،‬حيث ترفع قيمة الضغط الداخمي‪ ،‬ويراقب ّ‬
‫معدؿ ّ‬
‫تتعرض مواسير‬
‫تحديد معدؿ ىبوط الضغط الداخمي ّ‬
‫تقيـ درجة عازلية مواسير التغميؼ في مناطؽ الوصؿ فيما بينيا‪ .‬إذف‪ّ :‬‬
‫التغميؼ لمضغط الداخمي مف خالؿ ىذا االختبار‪ ،‬الذي تحدد قيمتو العظمى تبعاً لقطر ونوعية المواسير‪.‬‬
‫‪ – 4‬أثناء إغالق أجهزة منع االنفجار لمسيطرة عمى اندفاع الموائع من البئر ‪:‬‬
‫في حاؿ حدوث اندفاع لممركبات الييدروكربونية أثناء متابعة الحفر مف خالؿ مواسير التغميؼ المسمنتة والمثبتة عمى‬
‫وتمت السيطرة عميو بإغالؽ أجيزة منع االنفجار‪ ،‬فإف الموائع الطبقية تستمر بالتدفؽ مف الطبقة إلى البئر حتى‬
‫السطح ّ‬
‫تتعرض‬
‫يتعادؿ الضغط داخؿ البئر‬
‫( داخؿ مواسير التغميؼ التي يتابع الحفر مف خالليا ) مع الضغط الطبقي‪ّ .‬‬
‫مواسير التغميؼ خالؿ ذلؾ لضغط داخمي ناتج عف الفرؽ بيف ضغط الموائع الطبقية التي سببت االندفاع‪ ،‬وضغط الفراغ‬
‫الحمقي ( ضغط عمود سائؿ الحفر الموجود فوؽ اإلسمنت خارج المواسير )‪ ،‬والقيمة العظمى لفرؽ الضغط تكوف عمى‬
‫السطح‪ ،‬حيث يكوف الضغط الخارجي ميمالً‪.‬‬
‫‪ – 5‬عند متابعة الحفر بسائل حفر ذي وزن نوعي مرتفع ‪:‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لضغط داخمي ناتج عف الفرؽ بيف الوزف النوعي لمسائؿ داخميا والوزف النوعي لمسائؿ الموجود‬
‫ّ‬
‫في الفراغ الحمقي عند استعماؿ سائؿ حفر بوزف نوعي مرتفع أكبر مف الوزف النوعي لمسائؿ الذي استعمؿ قبؿ إنزاؿ‬
‫المواسير في البئر‪.‬‬
‫‪ - 6‬عند إغالق البئر وهي في حالة إنتاج ذاتي ‪:‬‬
‫تتعرض لضغط داخمي أثناء‬
‫في حاؿ استعماؿ مواسير تغميؼ ضائعة لممرحمة اإلنتاجية فإف مواسير التغميؼ الوسطية ّ‬
‫اإلنتاج العادي مف البئر‪ ،‬وكذلؾ أثناء إغالؽ البئر ألي ٍ‬
‫سبب طارئ‪.‬‬
‫‪ – 7‬عند إجراء عمميات السمنتة تحت ضغط ‪:‬‬
‫تجرى بعض عمميات الصيانة واإلصالح لمطبقات الخازنة أثناء اإلنتاج لممحافظة عمى معدؿ استثمار مقبوؿ منيا‪.‬‬
‫ومف ىذه العمميات حقف حموض أو سوائؿ أخرى‪ ،‬إلحداث شقوؽ وقنوات جديدة في الطبقة‪ ،‬أو حقف إسمنت لتشكيؿ حاجز‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لضغط داخمي كبير أثناء ىذه العمميات‪،‬‬
‫أماـ المياه الطبقية التي تغمر المجاؿ النفطي ‪ . . .‬إلخ‪ّ .‬‬
‫والذي يجب أف تكوف قيمتو كافية لدفع السوائؿ إلى الدخوؿ في الطبقة‪ ،‬وخاصةً عند ضخ اإلسمنت ذي الوزف النوعي‬
‫المرتفع والمزوجة العالية أيضاً ( وكمتا الخاصيتيف تتطمباف قوة كبيرة لدفع السائؿ لمحركة‪ ،‬وخاصةً في الطبقة‪ ،‬حيث القنوات‬
‫صغيرة القطر وغير خطية‪.‬‬
‫إذا كاف الضغط الداخمي المطموب توليده ضمف المواسير لدفع ىذه السوائؿ لمدخوؿ إلى الطبقة أكبر مف قدرة المواسير‬
‫( قيمة المقاومة الحدية لممواسير أقؿ مف الضغط الداخمي المطموب ) يستعمؿ عازؿ (‬
‫يثبت فوؽ الطبقة‬
‫‪ّ ) Packer‬‬
‫المتيدمة وفي نياية المواسير المستخدمة لتنفيذ مثؿ ىذه العمميات اإلصالحية‪ ،‬الشكؿ ( ‪.) 6-4‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 6-4‬حقف السوائؿ في الطبقة‪.‬‬
‫‪ - a‬الحقف بدوف استعماؿ عازؿ‪ - b .‬الحقف باستعماؿ عازؿ‪.‬‬
‫‪ -1‬المجاؿ المستيدؼ في الحقف‪.‬‬
‫عمى السطح‪.‬‬
‫‪ -2‬مواسير التغميؼ‪ -3 .‬مواسير الضخ ‪.‬‬
‫‪ -4‬جياز إغالؽ المواسير‬
‫‪ -5‬العازؿ‪.‬‬
‫‪ -6-4‬جهد الفتل ( ‪:) Torsion stress‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لجيد الفتؿ عند تدويرىا‪ ،‬إذ يتـ في بعض األحياف إدارتيا بواسطة الرحى ( الطاحوف ) لتالفي‬
‫ّ‬
‫استعصائيا ( مف خالؿ تشكيميا لضغط معاكس عمى جدراف الطبقات الطرية )‪ ،‬أو لنزع القشرة الطينية عف جدراف البئر‬
‫قبؿ البدء بضخ السائؿ اإلسمنتي ( عند استخداـ منظفات كعكة الحفر العمودية )‪ ،‬وكذلؾ أثناء عممية السمنتة لتحسيف‬
‫نسبة إزاحة السائؿ اإلسمنتي لسائؿ الحفر في الفراغ الحمقي ( فعالية اإلزاحة تزداد بازدياد اضطراب السائؿ )‪ .‬نتيجةً لجيد‬
‫تتعرض لمشد الزائد في مناطؽ الوصؿ فيما بينيا‪ ،‬وىذا يعني ازدياد تآكؿ الشرار‪ ،‬مع احتماؿ‬
‫الفتؿ فإف مواسير التغميؼ ّ‬
‫حؿ المواسير عف بعضيا‪ ،‬وسقوط الجزء السفمي منيا في البئر‪.‬‬
‫ّ‬
‫مف أجؿ تالفي ىذه النتائج السمبية لجيد الفتؿ يجب مراقبة المواسير عند مستوى الطاحوف‪ ،‬حيث يتـ إيقاؼ التدوير‬
‫عند مالحظة تزايد الشد‪.‬‬
‫يجب التنويو إلى أف عزـ الشد أثناء ربط المواسير يحدد وفقاً لقطرىا ونوع الشرار‬
‫قطر المواسير‬
‫( الحظ الجدوؿ ‪.) 2-4‬‬
‫عزـ الشد لمواسير التغميؼ ذات الشرار العادي وفقاً لػ ‪( (kgf.m) API‬‬
‫) ‪( Inch‬‬
‫األصغري‬
‫الوسطي‬
‫األعظمي‬
‫½‪4‬‬
‫‪140‬‬
‫‪170‬‬
‫‪220‬‬
‫‪5‬‬
‫‪275‬‬
‫‪365‬‬
‫‪550‬‬
‫½‪5‬‬
‫‪280‬‬
‫‪370‬‬
‫‪550‬‬
‫‪6 5/8‬‬
‫‪330‬‬
‫‪440‬‬
‫‪650‬‬
‫‪7‬‬
‫‪390‬‬
‫‪530‬‬
‫‪790‬‬
‫‪7 5/8‬‬
‫‪390‬‬
‫‪530‬‬
‫‪790‬‬
‫‪8 5/8‬‬
‫‪430‬‬
‫‪570‬‬
‫‪840‬‬
‫‪9 5/8‬‬
‫‪490‬‬
‫‪650‬‬
‫‪970‬‬
‫¾ ‪10‬‬
‫‪510‬‬
‫‪680‬‬
‫‪1010‬‬
‫¾ ‪11‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪13 3/8‬‬
‫‪550‬‬
‫‪715‬‬
‫‪1100‬‬
‫الجدوؿ ( ‪.) 2-4‬‬
‫‪ -7-4‬تآكل مواسير التغميف ) ‪: ( Casing corrosion‬‬
‫تتعرض مواسير التغميؼ لنوعيف مف التآكؿ ىما‪:‬‬
‫ّ‬
‫‪ -1-7-4‬التآكل الميكانيكي ( ‪:) Mechanical corrosion‬‬
‫ينتج ىذا التآكؿ عف دوراف مجموعة مواسير الحفر أثناء متابعة العمؿ خالؿ مواسير التغميؼ ( السطحية والوسطية )‪،‬‬
‫إضافةً إلى تأثير سائؿ الحفر وما يحويو مف مواد صمبة حيادية ناتجة عف الحفر‪ .‬تتناقص مقاومة المواسير نتيجة ىذا‬
‫لمتقوض بتأثير الضغط الخارجي‪ ،‬أو لمكسر بفعؿ الضغط الداخمي‪ .‬إف جعؿ مواسير‬
‫النوع مف التآكؿ‪ ،‬ويمكف أف ّ‬
‫تتعرض ّ‬
‫التغميؼ شاقولية تماماً داخؿ البئر يعتبر مف الوسائؿ الرئيسية لمتقميؿ مف التآكؿ الميكانيكي‪ ،‬إال أف ىذا الحؿ مستحيؿ في‬
‫تمبس عمى مواسير الحفر‪ ،‬وتختار بقطر مناسب ( أكبر بالتأكيد‬
‫مختمؼ اآلبار‪ .‬تستخدـ حالياً جمب مخروطية مف المطاط‪ّ ،‬‬
‫مف قطر مواسير الحفر ) ‪ ،‬بحيث تمنع االحتكاؾ المباشر بيف مجموعتي المواسير‪ ،‬وتستبدلو باحتكاؾ الجمب المطاطية مع‬
‫مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ -2-7-4‬التآكل الكيميائي ( ‪:) Chemical corrosion‬‬
‫أسباب ىذا التآكؿ متعددة‪ ،‬منيا‪ :‬تفاعؿ األكسدة‪ ،‬كبريت الييدروجيف‪ ،‬تأثير البكتيريا‪ ،‬األمالح المنحمة‪ ،‬تش ّكؿ خمية‬
‫كالفف‪ .‬جميع ىذه المسببات ليا تأثير موحد‪ ،‬ىو إنقاص مقاومة مواسير التغميؼ مف خالؿ تحويؿ الخميطة المعدنية إلى‬
‫مركبات معدنية ىشة‪.‬‬
‫وكمثاؿ عمى التآكؿ الكيميائي نأخذ التفاعميف اآلتييف‪:‬‬
‫‪2O‬‬
‫‪2 Fe  O2 H‬‬
‫‪‬‬
‫‪ Fe2 O3  H 2‬‬
‫‪H 2O‬‬
‫‪H 2 S  Fe  ‬‬
‫‪ FeS  H 2‬‬
‫تتعرض لو مواسير التغميؼ‪ .‬كما يمجأ إلى‬
‫تستعمؿ مركبات كيميائية مانعة لمتآكؿ الكيميائي وفقاً لنوع التآكؿ المتوقع أف ّ‬
‫تغطية سطح مواسير التغميؼ الخارجي والداخمي بمادة واقية ( طالء خاص ) تحمييا مف تأثير مسببات التآكؿ والحماية‬
‫الميبطية عند الضرورة‬
‫) ‪.) Cathode Protection‬‬
‫تصميم مواسير التغليف‬
‫‪Casing Design‬‬
‫‪ -1-5‬مقدمة ‪:‬‬
‫إف تصميـ مواسير التغميؼ يعني‪:‬‬
‫‪ -‬تحديد سماكة جدار المواسير ونوع المعدف الذي صنعت منو‪.‬‬
‫يؤمف أىداؼ عممية تغميؼ البئر‬
‫ تحديد نوع نقاط الوصؿ ( الشرار ) لكؿ مرحمة مف مراحؿ التغميؼ‪ ،‬وذلؾ بما ّ‬‫بأقؿ كمفة ممكنة‪.‬‬
‫مف أجؿ التصميـ الصحيح لمواسير التغميؼ يجب أف‬
‫تؤخذ في االعتبار اإلجيادات الرئيسية التي تتعرض ليا ىذه‬
‫المواسير ( جيد الشد‪ ،‬الضغط الخارجي‪ ،‬الضغط الداخمي )‪ ،‬وكذلؾ مقاومتيا الحدية ليذه اإلجيادات ( جيد الشد الحدي‪،‬‬
‫الضغط الخارجي الحرج‪ ،‬الضغط الداخمي الحرج )‪ .‬إف تحديد نوع وطبيعة اإلجيادات التي سوؼ تتعرض ليا المواسير‬
‫يمثؿ الخطوة األولى واليامة لمتصميـ السميـ‪ ،‬ويمييا بالطبع تحديد دقيؽ لقيـ ىذه اإلجيادات‪.‬‬
‫تعرضيا‬
‫يتـ تصميـ مواسير التغميؼ باعتماد النظريتيف األولى والرابعة مف مقاومة المواد‪ ،‬إذ‬
‫تصمـ المواسير بفرض ّ‬
‫ّ‬
‫موحد ( في اآلبار العميقة‬
‫لكؿ مف جيد الشد والضغط الخارجي‪ ،‬المؤثريف بشكؿ منفصؿ ( في اآلبار الضحمة ) أو بشكؿ ّ‬
‫المصممة لمضغط الداخمي‪ .‬ويمكف إعادة التصميـ إذا كاف‬
‫تحمؿ المواسير‬
‫ّ‬
‫والمتوسطة العمؽ )‪ ،‬ثـ يتـ التحقؽ مف قدرة ّ‬
‫تتعرض لو [‪.] 19,12,10,5‬‬
‫الضغط الداخمي الحرج ( الذي تتحممو ) أقؿ مف الضغط الداخمي الذي سوؼ ّ‬
‫‪ -2-5‬طرق تصميم مواسير التغليف ( ‪:) Methods of casing design‬‬
‫‪ -1-2-5‬تصميم مواسير التغليف اعتماداً على جهد الشد (تطبيق النظرية األولى من مقاومة المواد)‪:‬‬
‫يمكف تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى جيد الشد فقط عند التأكد مف عدـ تعرضيا لمضغط الخارجي في أية‬
‫اء أثناء الحفر أو اإلنتاج‪ .‬تطبؽ ىذه الطريقة في التصميـ عمى مواسير التغميؼ‬
‫مرحمة مف مراحؿ العمؿ في البئر‪ ،‬سو ً‬
‫لممرحمة السطحية والوسطية‪ ،‬وفي حاؿ التأكد مف عدـ تعرضيا لمضغط الخارجي عند متابعة الحفر مف خالليا ( لف‬
‫تسربو في الطبقة‪ ،‬أو أف الوزف النوعي لسائؿ الحفر الذي سوؼ يتابع بو العمؿ مف‬
‫تتعرض لإلفراغ مف سائؿ الحفر بسبب ّ‬
‫خالليا أكبر‪ ،‬أو عمى األقؿ يساوي الوزف النوعي لمسائؿ الذي استخدـ قبؿ إنزاليا في البئر )‪ ،‬أي أنيا تطبؽ في اآلبار‬
‫اإلنتاجية‪ ،‬حيث شروط الحفر معمومة بدقة كافية‪ .‬وال يمكف تصميـ مواسير التغميؼ لممرحمة اإلنتاجية اعتماداً عمى جيد‬
‫الشد فقط‪ ،‬ألف ىذه المرحمة سوؼ تتعرض حتماً لمضغط الخارجي أثناء اإلنتاج‪ ،‬وذلؾ بسبب‪:‬‬
‫‪ – 1‬الوزف النوعي القميؿ لمموائع الطبقية المنتجة ( قياساً مع الوزف النوعي لسائؿ الحفر الذي استخدـ والموجود خارج‬
‫مواسير التغميؼ ليذه المرحمة فوؽ اإلسمنت )‪.‬‬
‫‪ – 2‬انخفاض مستوى السائؿ في البئر نتيجة تناقص الضغط الطبقي‪.‬‬
‫توضع‬
‫تعتمد القيمة العظمى لجيد الشد الذي تتعرض لو مواسير التغميؼ‪ ،‬والمقابمة لمحظة انتياء عممية اإلسمنت ( ّ‬
‫الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى الفاصؿ األوؿ عمى حمقة الصد)‪ .‬تتألؼ ىذه القوة مف وزف مواسير التغميؼ‪ ،‬يضاؼ إليو‬
‫القوة الناتجة عف اصطداـ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد ‪ ،‬أي‪:‬‬
‫‪FZ  FW  FS‬‬
‫( ‪) 1-5‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ – FW‬القوة الناتجة عف وزف مواسير التغميؼ ( ‪.) kg‬‬
‫‪ – FS‬قوة الشد اإلضافية الناتجة عف اصطداـ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد‪ ،‬وىي تعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 2-5‬‬
‫‪FS = AO . PS‬‬
‫‪ – AO‬المقطع الداخمي لمواسير التغميؼ ( ‪.) cm2‬‬
‫‪ – PS‬الضغط اإلضافي المتشكؿ أثناء االصطداـ ( ‪.) PS = 15 – 20 kgf/cm2‬‬
‫قيمة القوة ‪ FZ‬يجب أف تكوف أقؿ مف المقاومة الحدية لمواسير التغميؼ ( مقاومتيا لمكسر مف الجسـ‪ ،‬الكسر في منطقة‬
‫الوصؿ‪ ،‬الحؿ مف الشرار – وتؤخذ القيمة األقؿ )‪ ،‬أي يجب أف يتحقؽ الشرط اآلتي‪:‬‬
‫( ‪3-5‬‬
‫)‬
‫‪F‬‬
‫‪CS‬‬
‫‪FZ  Fad ‬‬
‫‪ – F‬القوة الحدية التي تتحمميا المواسير‪.‬‬
‫‪ – CS‬عامؿ أماف لجيد الشد‪.‬‬
‫يعطي تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى جيد الشد فقط مجموعة مواسير مكونة مف عدة أقساـ‪ ،‬بمقاومة لجيد‬
‫الشد متزايدة مف األسفؿ باتجاه األعمى ( تتناسب وتزايد قيمة جيد الشد باتجاه القسـ العموي لممواسير )‪ .‬عند استخداـ‬
‫مواسير تغميؼ مصنعة مف نفس المعدف ( نوعية واحدة مف المعدف ) فإف سماكة جدار األقساـ تتزايد مف األسفؿ باتجاه‬
‫األعمى‪ .‬أما عند استخداـ مواسير مف نوعيات مختمفة‪ ،‬فإف القسـ السفمي يكوف مف نوعية ذات جودة أقؿ‪ ،‬والتي تزداد مع‬
‫تتغير كؿ مف سماكة الجدار ونوعية المعدف‪.‬‬
‫االتجاه إلى السطح‪ .‬وىناؾ بعض الحاالت‪ ،‬حيث ّ‬
‫ينطمؽ تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى جيد الشد مف األسفؿ باتجاه األعمى‪ ،‬وبتطبيؽ الشرط المعطى بالعالقة (‬
‫‪ ) 3-5‬في الطرؼ العموي لكؿ قسـ[‪.] 19,12,10,5‬‬
‫ذكرنا أف مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى جيد الشد فقط‪ ،‬سوؼ يتابع الحفر مف خالليا ( مواسير تغميؼ‬
‫سطحية أو وسطية )‪ ،‬لذلؾ تستعمؿ في الجزء السفمي منيا مواسير ذات نوعية جيدة‬
‫أو ذات سماكة جدار كبيرة‪ ،‬بطوؿ‬
‫يتراوح بيف ‪ ، 50 – 100 m‬وذلؾ كي تقاوـ اإلجيادات التي سوؼ تتعرض ليا نتيجة دوراف مجموعة مواسير الحفر‬
‫داخميا‪ .‬وزف ىذا الجزء يعطى بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪) 4-5‬‬
‫‪Ga = la . ga‬‬
‫يمي ىذا الجزء المختار القسـ األوؿ مف مواسير التغميؼ ذات سماكة الجدار الصغرى‪ .‬طوؿ القسـ األوؿ يحدد بتطبيؽ‬
‫الشرط (‪ ) 3-5‬عند طرفو العموي‪ ،‬أي ‪:‬‬
‫‪l1.g1 + FS + la.ga = Fad1‬‬
‫ويكوف طوؿ القسـ األوؿ مف المواسير‪:‬‬
‫( ‪5-5‬‬
‫)‬
‫) ‪Fad 1  ( FS  la .g a‬‬
‫‪g1‬‬
‫‪l1 ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪– g1 , ga‬‬
‫وزف واحدة الطوؿ لمجزء المختار ‪ la‬والقسـ األوؿ ‪ ،‬آخذيف بعيف االعتبار وجود المواسير ضمف سائؿ الحفر‬
‫( يؤخذ عامؿ الطفو بالحسباف ) ‪.‬‬
‫طوؿ القسـ الثاني بسماكة الجدار ( ‪ ) t2 > t1‬يعطى بدوره بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 6-5‬‬
‫) ‪Fad 2  ( FS  la .g a  l1.g1‬‬
‫‪g2‬‬
‫‪l2 ‬‬
‫وبشكؿ مشابو نصؿ إلى العالقة العامة لتحديد طوؿ القسـ ( ‪ ) n‬ذي سماكة الجدار العظمى‪:‬‬
‫‪n 1‬‬
‫( ‪) 7-5‬‬
‫) ‪Fadn  ( FS  la .g a   li .g i‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪gn‬‬
‫عند استخداـ مواسير تغميؼ بشرار عادي ( مثمثي المقطع ) فإف المقاومة الحدية‬
‫‪ln ‬‬
‫‪ Fad‬تقابؿ مقاومتيا لمحؿ مف‬
‫الشرار‪ ،‬أما عند استخداـ مواسير تغميؼ بشرار خاص ( بيترز‪ ،‬ىيدريؿ‪ ،‬النياية الحدية ‪ . .‬إلخ ) فإف ‪ Fad‬تمثؿ المقاومة‬
‫الصغرى الحدية لمكسر مف منطقة الجسـ أو الشرار ( أييما أصغر )‪.‬‬
‫والشكؿ ( ‪ ) 1-5‬يمثؿ مواسير تغميؼ مصممة اعتماداً عمى جيد الشد‪ ،‬في حاؿ استخداـ نوعية واحدة مف المعدف‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 1-5‬مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى جيد الشد‪.‬‬
‫ويمكف تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى جيد الشد بطريقة احتياطي الشد الثابت‪ .‬وفي ىذه الحالة فإف‬
‫األوؿ مف المواسير يحدد كما في الطريقة السابقة ‪ ،‬بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪8-5‬‬
‫)‬
‫) ‪Fad 1  ( FS  l a .g a‬‬
‫‪g‬‬
‫‪l1 ‬‬
‫تحسب قوة الشد االحتياطية )‪ (Rs‬ليذا القسـ بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 9-5‬‬
‫‪C S .F1  F1‬‬
‫‪CS‬‬
‫‪RS ‬‬
‫حيث إف‪ -F1 :‬المقاومة الحدية لمواسير القسـ األوؿ‪.‬‬
‫يتـ اعتماد ىذه القوة االحتياطية لألقساـ التالية مف المواسير‪ ،‬والتي تحسب أطواليا عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫ طوؿ القسـ الثاني‪:‬‬‫( ‪10-5‬‬
‫‪ -‬طوؿ القسـ الثالث‪:‬‬
‫)‬
‫) ‪( FS 2  RS )  (l1 .g1  FS  l a .g a‬‬
‫‪g2‬‬
‫‪l2 ‬‬
‫طوؿ القسـ‬
‫)‬
‫( ‪11-5‬‬
‫) ‪( FS 3  RS )  (l1 .g1  l 2 .g 2  FS  l a .g a‬‬
‫‪g3‬‬
‫‪l3 ‬‬
‫ويكوف طوؿ القسـ ‪: n‬‬
‫‪n 1‬‬
‫( ‪12-5‬‬
‫) ‪( FSn  RS )  ( FS  l a .g a   l i .g i‬‬
‫‪i 1‬‬
‫)‬
‫‪gn‬‬
‫‪ln ‬‬
‫كي نتحقؽ مف مقاومة مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى جيد الشد ( الناتج عف وزنيا فقط ) في حاؿ تعرضيا‬
‫لقوى الضغط الداخمي والح اررة واالنحناء‪ ،‬فإنو يؤخذ باالعتبار عامؿ أماف يتـ حسابو عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫( ‪13-5‬‬
‫)‬
‫‪n 1‬‬
‫‪F‬‬
‫‪ l n .g n   (l i .g i )  FP  Ft  Fi‬‬
‫‪CS‬‬
‫‪i 1‬‬
‫حيث إف ‪ – Fi, Ft, Fp :‬قوى الشد اإلضافية الناتجة عف الضغط الداخمي‪ ،‬وتناقص درجة الح اررة‪ ،‬وأخي اًر انحناء مواسير‬
‫عمى التوالي‪.‬‬
‫التغميؼ‪ ،‬والتي تحسب بالعالقات ( ‪) 26-4 ، 24-4 ، 21-4‬‬
‫مف العالقة ( ‪ ) 13-5‬يمكف حساب قيمة معامؿ األماف ( ‪:) CS‬‬
‫( ‪14-5‬‬
‫)‬
‫‪F‬‬
‫‪n 1‬‬
‫‪l n .g n   (l i .g i )  FP  Ft  F‬‬
‫‪CS ‬‬
‫‪i 1‬‬
‫قيمة ىذا المعامؿ يجب أف تكوف أكبر مف الواحد‪.‬‬
‫‪ -2-2-5‬تصميم مواسير التغليف اعتماداً على الضغط الخارجي ( بتطبيق النظرية األولى من مقاومة المواد ) ‪:‬‬
‫ال يمكف تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى الضغط الخارجي فقط‪ ،‬ألنيا سوؼ تتعرض حتماً لجيد الشد ( إضافةً‬
‫تحمميا‬
‫إلى الضغط الخارجي )‪ ،‬لذلؾ‬
‫تعرضيا لمضغط الخارجي‪ ،‬ثـ يتـ التحقؽ مف ّ‬
‫تصمـ المواسير في البداية بفرض ّ‬
‫ّ‬
‫لجيد الشد [‪.] 19,12,10,5‬‬
‫يمكف اعتماد ىذه الطريقة في تصميـ مواسير التغميؼ الوسطية واإلنتاجية بأنواعيا المختمفة ( الكاممة أو الضائعة )‪.‬‬
‫تؤخذ القيمة العظمى لمضغط الخارجي الذي يمكف أف تتعرض لو المواسير‪ ،‬وذلؾ في حالة اإلفراغ الكامؿ ليا ( إنزاليا‬
‫بنياية مغمقة وعدـ‬
‫تعبئتيا )‪ .‬قيمة ىذا الضغط تنتج عف عمود سائؿ الحفر في الفراغ الحمقي‪ .‬يزداد الضغط الخارجي‬
‫بازدياد عمؽ البئر ( بسبب ازدياد طوؿ عمود سائؿ الحفر في الفراغ الحمقي )‪ ،‬أي يجب استخداـ مواسير تغميؼ ذات‬
‫ضغط خارجي حرج كبير في الجزء السفمي مف البئر ( إما بسماكة جدار كبيرة‪ ،‬أو مف نوعية جيدة لممعدف )‪ ،‬في حيف أف‬
‫مواسير التغميؼ لمجزء العموي مف البئر يمكف أف تكوف بضغط خارجي حرج صغير ( ألف الضغط الخارجي قميؿ)‪ .‬إذف‬
‫يجب أف تكوف قيمة الضغط الخارجي الحرج ( الذي يمكف أف تتحممو مواسير التغميؼ ) أكبر مف قيمة الضغط الخارجي‬
‫الفعمي الذي سوؼ تتعرض لو‪ ،‬والناتج عف عمود سائؿ الحفر وذلؾ في أية نقطة مف المواسير‪ ،‬أي يجب أف يتحقؽ الشرط‬
‫اآلتي ‪:‬‬
‫( ‪15-5‬‬
‫)‬
‫‪f‬‬
‫‪H .‬‬
‫‪Pcr‬‬
‫‪‬‬
‫‪Ct‬‬
‫‪10‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – H‬عمؽ النقطة المفترضة ( ‪.) m‬‬
‫‪ - γ f‬الوزف النوعي لسائؿ الحفر ( ‪ -Ct .) kgf/dm3‬عامؿ أماف الضغط الخارجي‪.‬‬
‫‪ - PCr‬الضغط الخارجي الحرج لممواسير‪ ،‬والمتواجد عمى العمؽ ‪.) kgf/dm3 ( H‬‬
‫مف تحميؿ العالقة السابقة نالحظ أف لكؿ نوع مف مواسير التغميؼ عمؽ محدد يمكف أف تستخدـ عنده‪ ،‬ىذا العمؽ يحدد‬
‫عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫( ‪16-5‬‬
‫‪10 Pcr‬‬
‫‪Ct . f‬‬
‫)‬
‫‪H ad ‬‬
‫يبدأ تصميـ مواسير التغميؼ اعتماداً عمى الضغط الخارجي مف األسفؿ باتجاه األعمى ( كما ورد أثناء تصميميا اعتماداً‬
‫عمى جيد الشد )‪ ،‬إذ نختار مواسير القسـ األوؿ – الذي يشكؿ الجزء السفمي مف مجموعة مواسير التغميؼ – اعتماداً عمى‬
‫عمؽ البئر‪ ،‬وتجرى مقارنة بيف عمؽ البئر والعمؽ الذي يمكف أف تنزؿ إليو المواسير (‬
‫تتميز بػ ‪Had‬‬
‫ٍ‬
‫مساو لعمؽ البئر (‪Had1 ≥ H‬‬
‫أكبر مباشرةً‪ ،‬أو عمى األقؿ‬
‫‪ ،) Had‬وتختار المواسير التي‬
‫)‪.‬‬
‫تنزؿ إليو مواسير النوع التي تمييا مباشرةً (‬
‫إف طوؿ مواسير التغميؼ مف النوع األوؿ يعتمد عمى العمؽ الذي يمكف أف ّ‬
‫ذات السماكة األقؿ‪ ،‬أو ذات الجودة األقؿ لممعدف )‬
‫( ‪) 17-5‬‬
‫( ‪ .) Had2‬طوؿ القسـ األوؿ يحدد عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪10 Pcr 2‬‬
‫‪C t . f‬‬
‫‪l1  H  H ad 2  H ‬‬
‫تنزؿ إليو مواسير النوع الثالث ( ‪ ،) Had3‬أي‪:‬‬
‫أما طوؿ القسـ الثاني فيعتمد بدوره عمى العمؽ الذي يمكف أف ّ‬
‫( ‪18-5‬‬
‫)‬
‫‪10 Pcr 3‬‬
‫‪C t . f‬‬
‫‪l 2  H ad 2  H ad 3  H  l1 ‬‬
‫تنزؿ إليو مواسير النوع الرابع ( ‪ ،) Had4‬أي‪:‬‬
‫طوؿ القسـ الثالث يعتمد بدوره عمى العمؽ الذي يمكف أف ّ‬
‫( ‪19-5‬‬
‫)‬
‫‪10 Pcr 4‬‬
‫‪C t . f‬‬
‫‪l 3  H ad 3  H ad 4  H  l1  l 2 ‬‬
‫وىكذا‪ ،‬حتى نصؿ إلى العالقة العامة اآلتية التي تعطي طوؿ القسـ ( ‪:) n‬‬
‫( ‪20-5‬‬
‫)‬
‫‪10 Pcrn1‬‬
‫‪C t . f‬‬
‫‪n 1‬‬
‫‪l n  H adn  H adn 1  H   (l i ‬‬
‫‪i 1‬‬
‫إف شكؿ مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى الضغط الخارجي‪ .‬وفي حاؿ استخداـ مواسير مف نفس نوعية المعدف‬
‫سوؼ يكوف بسماكات جدار متناقصة مف األسفؿ باتجاه‬
‫تغير الضغط الخارجي الفعمي عمى طوؿ مواسير التغميؼ ‪ ،‬والذي‬
‫األعمى كما في الشكؿ ( ‪ ،) 2-5‬الذي مثؿ عميو أيضاً ّ‬
‫ينتج عف عمود سائؿ الحفر الموجود في الفراغ الحمقي‪ ،‬إضافةً إلى الضغط الذي يمكف أف تتحممو المواسير المصممة‪ ،‬وىو‬
‫جزء مف الضغط الخارجي الحرج‪.‬‬
‫‪Pcr‬‬
‫‪Ct‬‬
‫‪-------‬‬‫‪H . f‬‬
‫‪10‬‬
‫‪Pcr ‬‬
‫‪Pad ‬‬
‫_____‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 2-5‬شكؿ مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى الضغط الخارجي‪.‬‬
‫نالحظ مف الشكؿ السابؽ أف الضغط الخارجي الفعمي المؤثر عمى‬
‫مواسير التغميؼ يتساوى مع الضغط الذي يمكف أف‬
‫تتحممو عند الطرؼ العموي لكؿ قسـ فقط‪.‬‬
‫يتـ التحقؽ مف تحمؿ مواسير التغميؼ المصممة اعتماداً عمى الضغط الخارجي لجيد الشد الذي سوؼ تتعرض لو‪،‬‬
‫وذلؾ بدءاً مف القسـ األخير عمى السطح‪ ،‬حيث يؤخذ جيد الشد الناتج عف ثقؿ المواسير بكامميا‪ .‬تجرى مقارنة بيف الجيد‬
‫األصغري الذي تتحممو المواسير ( الجيد الحدي لمكسر عند الجسـ أو في منطقة الشرار‪ ،‬أو الجيد الحدي لمحؿ مف‬
‫الشرار‪ ،‬تبعاً لنوع المواسير المستعممة )‪ ،‬وجيد الشد الناتج عف وزنيا‪ .‬تمغى األقساـ التي ال تتحمؿ جيد الشد‪ ،‬ويعاد‬
‫تصميـ الجزء الممغى اعتماداً عمى جيد الشد فقط‪.‬‬
‫‪ -3-2-5‬تصميم مواسير التغميف اعتماداً عمى اإلجهادات المركبة ( بتطبيق النظرية الرابعة من مقاومة المواد ) ‪:‬‬
‫إف تصميـ مواسير التغميؼ الثقيمة ( التي تستخدـ لتغميؼ اآلبار العميقة ) يتطمّب فرض تعرضيا لجيدي الشد والضغط‬
‫الخارجي في ٍ‬
‫آف واحد ( أي ال يمكف تصميميا اعتماداً عمى أحد الجيديف) ‪ ،‬ثـ التحقؽ مف قدرتيا عمى تحمؿ اإلجيادات‬
‫األخرى‪ .‬ومف المواسير التي تصمـ بيذه الطريقة‪ ،‬تمؾ التي تقع ضمف المجاؿ المدف أو االنتقالي ( وفقاً لمضغط الخارجي)‪.‬‬
‫تعتمد ىذه الطريقة في التصميـ عمى تطبيؽ نظرية العمؿ الميكانيكي األعظمي لمتغيير ( المعروفة بالنظرية الرابعة في‬
‫مقاومة المواد ) ‪ ،‬وىي تبدأ مف معادلة الجيد المكافئ الناتج عف اإلجيادات العمودية عمى المحاور الثالثة الرئيسية‪،‬‬
‫والموضحة في الشكؿ ( ‪ ،) 3-5‬وىي اآلتية[‪:] 11,6,5‬‬
‫( ‪) 21-5‬‬
‫) ‪ eq   x2   y2   z2  ( x. y   y. z   z . x‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – σx‬الجيد الحدي النظامي باتجاه نصؼ القطر‪ ،‬والناتج عف الضغط الخارجي‪ ،‬ويسمى أيضاً بالجيد الخارجي الشعاعي‬
‫( ‪.) σ r‬‬
‫‪ - σy‬الجيد الحدي النظامي باتجاه المماس لممواسير‪ ،‬والناتج عف الضغط الخارجي‪ ،‬ويسمى أيضاً بالجيد الخارجي‬
‫المماسي ( ‪. ) σ t‬‬
‫‪ - σz‬الجيد الحدي النظامي باتجاه المحور‪ ،‬وينتج عف جيد الشد‪.‬‬
‫إذا أىممنا الجيد الخارجي الشعاعي ( ‪σr‬‬
‫( ‪σt‬‬
‫) ذا التأثير القميؿ عمى مقاومة المواسير قياساً لتأثير الجيد الخارجي المماسي‬
‫)‪ ،‬وحددنا قيمة الجيد المكافئ بالنياية الحدية النسياب المعدف‬
‫‪σeq = σc‬‬
‫عند ذلؾ فإف العالقة (‪ ) 21-5‬تأخذ الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫( ‪) 22-5‬‬
‫‪ C2   t2   Z2   t . Z‬‬
‫الشكؿ ( ‪) 3-5‬‬
‫نقسـ طرفي ىذه العالقة عمى مربع النياية الحدية لالنسياب ‪σc‬‬
‫فنحصؿ عمى ‪:‬‬
‫‪t 2‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪‬‬
‫‪)  t . Z  ( Z )2  1‬‬
‫‪C‬‬
‫‪C C‬‬
‫‪C‬‬
‫( ‪) 23-5‬‬
‫(‬
‫إذا أدخمنا الرموز اآلتية ‪:‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪ Z‬‬
‫‪C‬‬
‫‪t‬‬
‫‪ y‬‬
‫‪C‬‬
‫و‬
‫فإف العالقة السابقة تصبح عمى الشكؿ اآلتي ‪:‬‬
‫‪y 2  y.Z  Z 2  1‬‬
‫( ‪) 24-5‬‬
‫تمثؿ العالقة ( ‪ ) 24-5‬في المستوي ( ‪ ) Y O Z‬قطعاً ناقصاً بمحاور مائمة بزاوية‬
‫يعرؼ باسـ القطع الناقص المرف ‪ ،‬حيث أف ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪b‬‬
‫وعمى الشكؿ ( ‪ ) 4-5‬نمثؿ ىذا القطع الناقص المرف ‪.‬‬
‫‪,‬‬
‫‪a 2‬‬
‫(‪ ، ) α = 450‬والذي‬
‫إف تطبيؽ نظرية العمؿ الميكانيكي األعظمي لمتغيير في تصميـ مواسير التغميؼ‪ ،‬وبفرض اإلجيادات المركبة المكونة‬
‫مف جيد الشد والضغط الخارجي‪ ،‬تبيف أف الضغط الخارجي الحدي الذي يمكف أف تتحممو المواسير محدد بقيـ جيد الشد‬
‫المؤثّر عمييا ( إضافةً إلى نوعية المعدف الذي صنعت منو وسماكة الجدار )‪.‬‬
‫مثاؿ ‪ :‬قيمة الضغط الخارجي الحرج في غياب جيد الشد تمثّؿ ‪ ، % 100‬أما في حاؿ تعرضيا لجيد شد بنسبة ‪50%‬‬
‫مف النياية الحدية النسياب المعدف (‬
‫‪σ = 0.5 σc‬‬
‫) فإف قيمة الضغط الخارجي الحرج ( الذي تفقد المواسير‬
‫مقاومتيا في حاؿ تجاوزه ) يمثّؿ نسبة ‪ 65 %‬فقط مف الضغط الخارجي الحرج وفقاً لنوع المواسير( سماكة الجدار‪ ،‬نوع‬
‫المعدف )‪.‬‬
‫مف الشكؿ ( ‪ ) 4-5‬نالحظ أف اإلجيادات المركبة التي يجب أف تعتمد في تصميـ مواسير التغميؼ تقع ضمف الربع‬
‫الرابع ( حيث تشير القيـ الموجبة إلى الشد‪ ،‬والسالبة لالنضغاط )‪.‬‬
‫واذا أخذنا في االعتبار قيـ (‬
‫‪ y‬و‬
‫‪ ) Z‬في الربع الرابع مف القطع الناقص المرف‪ ،‬وأف ‪ Z‬موجبة و ‪ y‬سالبة فإف‬
‫العالقة ( ‪ ) 24-5‬تأخذ الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫( ‪) 25-5‬‬
‫‪y 2  y.Z  Z 2  1‬‬
‫نبدأ بتصميـ المواسير بيذه الطريقة – كما في الطريقة السابقة – مف األسفؿ باتجاه األعمى‪ ،‬إذ تختار مواسير القسـ األوؿ‬
‫بفرض تعرضيا لمضغط الخارجي فقط وتحقؽ الشرط اآلتي‪:‬‬
‫( ‪.) Had1 ≥ H‬‬
‫إف تحديد طوؿ مواسير القسـ األوؿ يعتمد عمى نوعية مواسير القسـ الذي يميو مف األعمى‪ ،‬ويتـ بعدة طرؽ‪ ،‬نذكر‬
‫منيا‪:‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 4-5‬القطع الناقص المرف ‪.‬‬
‫‪ - I‬يقابؿ جيد شد وضغط داخمي‪.‬‬
‫‪ - II‬يقابؿ انضغاط محوري وضغط داخمي‪.‬‬
‫‪ - III‬يقابؿ انضغاط محوري وضغط خارجي‪.‬‬
‫‪ - IV‬يقابؿ جيد شد وضغط خارجي‪.‬‬
‫‪ -1-3-2-5‬التصميم بفرض اإلجهادات المركبة‪ ،‬وباستخدام الطريقة البيانية( أو التجريبية) [‪:] 11,6,5‬‬
‫المعرضة لمضغط‬
‫إذا فرضنا أف الجيد الحدي المماسي ( ‪ ) σt‬الذي يظير تأثيره عمى جسـ مواسير التغميؼ‬
‫ّ‬
‫ٍ‬
‫عندئذ يمكف الحصوؿ عمى العالقة اآلتية (‬
‫( ‪،) Pef‬‬
‫الخارجي يتناسب مع الضغط الخارجي الفعمي المؤثر عمييا‬
‫مع وجود عامؿ االحتياط لمضغط الخارجي )‪:‬‬
‫‪Pef‬‬
‫‪H ef‬‬
‫‪t‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪C‬‬
‫‪Pad‬‬
‫‪H ad‬‬
‫( ‪) 26-5‬‬
‫‪y ‬‬
‫كذلؾ إذا أخذنا نقطة ما مف مواسير التغميؼ معرضة لجيد شد ناتج عف ثقؿ المواسير الواقعة أسفميا ( ‪ ،) FP‬وأف مساحة‬
‫ٍ‬
‫عندئذ يمكف استبداؿ النسبة ‪ Z‬عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫المقطع العرضي لممواسير في النقطة المفترضة يساوي ( ‪،) A‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪‬‬
‫‪C‬‬
‫‪A. C‬‬
‫( ‪) 27-5‬‬
‫‪Z ‬‬
‫بينا سابقاً أف طوؿ كؿ قسـ مف مواسير التغميؼ يعتمد عمى مقاومة المواسير التي تمييا مباشرةً إذف‪ ،‬مف أجؿ القسـ األوؿ‬
‫ّ‬
‫يمكف أف نكتب النسبتيف اآلتيتيف‪:‬‬
‫‪H  l1‬‬
‫‪H ad 2‬‬
‫( ‪) 28-5‬‬
‫‪‬‬
‫‪H ef 2‬‬
‫‪y1 ‬‬
‫‪H ad 2‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪l .g‬‬
‫‪ 1 1‬‬
‫‪A2 . C‬‬
‫‪A2 . C‬‬
‫( ‪) 29-5‬‬
‫‪Z1 ‬‬
‫حيث إف‪ – H :‬عمؽ البئر ( ‪.) m‬‬
‫(‪.) 16-5‬‬
‫‪ – Had2‬العمؽ الذي يمكف أف تنزؿ إليو مواسير القسـ الثاني‪ ،‬والذي يعيف بالعالقة‬
‫أما مف أجؿ القسـ الثاني‪ ،‬فإف النسب ىي اآلتية‪:‬‬
‫‪H ef 3‬‬
‫‪H  l1  l2‬‬
‫‪‬‬
‫‪H ad 3‬‬
‫‪H ad 3‬‬
‫( ‪) 30-5‬‬
‫( ‪) 31-5‬‬
‫‪y2 ‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪l .g  l2 .g 2‬‬
‫‪ 1 1‬‬
‫‪A3 . C‬‬
‫‪A3 . C‬‬
‫‪Z2 ‬‬
‫وىكذا حتى الوصوؿ إلى النسب العامة اآلتية‪:‬‬
‫‪ ln‬‬
‫( ‪) 32-5‬‬
‫‪n‬‬
‫‪i‬‬
‫‪l‬‬
‫‪H ‬‬
‫‪i 1‬‬
‫)‪H ad ( n 1‬‬
‫‪yn ‬‬
‫( ‪) 33-5‬‬
‫‪ ln . g n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪i‬‬
‫‪ l .g‬‬
‫‪i‬‬
‫‪An 1   C‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪Zn ‬‬
‫يتـ تحديد طوؿ كؿ قسـ باختيار طوؿ ما‪ ،‬ثـ تحسب إحداثيات النقطة المقابمة ليذا الطوؿ بواسطة النسب (‪33-5 ، 32-5‬‬
‫)‪ .‬بعد ذلؾ يجري التحقؽ مف صحة االختيار باستخداـ معادلة القطع الناقص المرف ( ‪ ) 25-5‬عمى النحو اآلتي ( يمكف‬
‫التحقؽ مف صحة االختيار بواسطة القطع الناقص نفسو بتمثيؿ النقطة‪ y‬و ‪ Z‬شريطة أف يرسـ بدقة كافية )‪:‬‬
‫نعوض قيـ ‪ y‬و ‪ Z‬في معادلة القطع الناقص‪ ،‬ويتـ التحقؽ مف النتيجة‪ ،‬أو نمثؿ النقطة بيانياً‪ ،‬والتحقؽ مف وقوعيا‬
‫ ّ‬‫عمى منحني القطع الناقص المرف‪.‬‬
‫ إذا وقعت النقطة ‪ y‬و ‪ Z‬عمى المنحني أو أعطى التعويض في المعادلة قيمة تساوي الواحد‪ ،‬فيذا يدؿ عمى صحة‬‫اختيار طوؿ القسـ‪.‬‬
‫‪ -‬إذا وقعت النقطة خارج القطع الناقص المرف‪ ،‬أو في حاؿ أعطى التعويض في معادلتو قيمة تتجاوز الواحد فإف طوؿ‬
‫القسـ المختار يكوف صغي اًر‪ ،‬أي أف مواسير القسـ الذي يميو سوؼ تستخدـ في أعماؽ تتجاوز ‪ ، Had2‬وفي ىذه الحالة‬
‫نختار طوالً جديداً أكبر‪ ،‬وتحسب مجدداً قيـ ‪ y‬و ‪ Z‬ويجري التحقؽ مجدداً مف صحتو‪.‬‬
‫‪ -‬أما في حاؿ وقوع النقطة داخؿ القطع الناقص‪ ،‬والتي يقابميا قيمة أقؿ مف الواحد عند استخداـ المعادلة الرياضية‪ ،‬فإنو‬
‫يدؿ عمى اختيار لمطوؿ أكبر مف الالزـ‪ ،‬أي سوؼ تستخدـ مواسير أقؿ جودةً‪ ،‬إذف‪ ،‬تزداد كمفة التغميؼ دوف مبرر‪ .‬لذلؾ‬
‫يختار طوؿ جديد أقؿ‪ ،‬ويعاد حساب ‪ y‬و ‪ Z‬تتبع بالتحقؽ مجدداً مف صحة االختيار‪.‬‬
‫يتطمب تعييف طوؿ كؿ قسـ عدة محاوالت‪ ،‬والتي تقؿ مع زيادة الخبرة‪.‬‬
‫بعد تحديد طوؿ القسـ األوؿ يتـ تعييف طوؿ القسـ الثاني ( مف المواسير األقؿ جودةً‪ ،‬أي مف النوع الذي يميو مباشرةً‬
‫)‪ ،‬ثـ القسـ الثالث‪ ،‬وىكذا‪.‬‬
‫يتـ االستمرار في تطبيؽ ىذه الطريقة حتى الوصوؿ إلى السماكة ما قبؿ األخيرة لمواسير التغميؼ ( توجد بعض‬
‫الحاالت عندما ال نتمكف مف تطبيؽ ىذه الطريقة إلى ىذه السماكة‪ ،‬وخاصةً إذا كاف طوؿ المواسير كبي اًر‪ ،‬أو في حاؿ‬
‫استخداـ سائؿ حفر بوزف نوعي مرتفع )‪ .‬مف ىذه السماكة وحتى السطح تصمـ المواسير اعتماداً عمى جيد الشد فقط‪.‬‬
‫‪ -2-3-2-5‬تصميم مواسير التغميف بفرض تعرضها إلجهادات مركبة وباستخدام قيم الضغط الخارجي‬
‫الفعمي[‪:] 11,6,5‬‬
‫تعرض المواسير‬
‫إف قيـ الضغط الخارجي الحرج ( والذي تفقد مواسير التغميؼ مقاومتيا عند تجاوزه ) تتناقص مع ّ‬
‫( ‪ ) 26-5‬و ( ‪ ) 27 - 5‬في معادلة القطع الناقص المرف (‬
‫عوضنا قيـ ( ‪ ) Z , Y‬مف العالقتيف‬
‫لجيد الشد‪ .‬إذا ّ‬
‫‪ ) 25-5‬سوؼ نحصؿ عمى العالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 34-5‬‬
‫‪Pef 2‬‬
‫‪P‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪FP 2‬‬
‫‪)  ef .‬‬
‫(‪‬‬
‫‪) 1‬‬
‫‪Pad‬‬
‫‪Pad A. C‬‬
‫‪A. C‬‬
‫والتي يمكف كتابتيا عمى النحو اآلتي ‪:‬‬
‫(‬
‫(‪) 35-5‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪2‬‬
‫‪.Pad .Pef  Pad‬‬
‫(‬
‫‪ 1)  0‬‬
‫‪A. C‬‬
‫‪A. C‬‬
‫‪( Pef ) 2 ‬‬
‫وىي معادلة مف الدرجة الثانية بالنسبة لمضغط الخارجي الفعمي‪ .‬حؿ ىذه المعادلة مف أجؿ نوع معيف مف مواسير التغميؼ‬
‫ىو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 36-5‬‬
‫‪‬‬
‫‪FP .Pad ‬‬
‫‪A. C 2‬‬
‫‪)  3  1‬‬
‫(‪ 4‬‬
‫‪2 A. C ‬‬
‫‪FP‬‬
‫‪‬‬
‫‪Pefn ‬‬
‫تحوؿ الضغط الخارجي الفعمي كتابع لقوة الشد‪.‬‬
‫تعتمد ىذه الطريقة في تصميـ مواسير التغميؼ عمى رسـ منحني ّ‬
‫مف أجؿ مواسير التغميؼ المراد تصميميا ( الحظ الشكؿ ‪:) 5-5‬‬
‫يعتمد طوؿ القسـ األوؿ مف مواسير التغميؼ عمى مواصفات مواسير القسـ الثاني‪ ،‬أي عمى‪:‬‬
‫(‪) 37-5‬‬
‫‪‬‬
‫‪FP1.Pad 2 ‬‬
‫‪A2 . C 2‬‬
‫‪)  3  1‬‬
‫(‪ 4‬‬
‫‪2 A2 . C ‬‬
‫‪FP1‬‬
‫‪‬‬
‫‪Pef2 ‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 5-5‬التابع ) ‪Pef = f ( FP‬‬
‫يتـ اختيار قيمة ما لطوؿ القسـ األوؿ ( ‪ ،) L1‬ثـ تحدد قيمة قوة الشد التي يسببيا ىذا القسـ ) ‪ ، ( FP1 = L1 . q1‬تحسب‬
‫بعد ذلؾ قيمة الضغط الخارجي الفعمي ‪ Pef2‬إما رياضياً‬
‫ويعيف‬
‫( بالعالقة ( ‪ )) 37-5‬أو مف المنحني ( ‪ّ ،) 5-5‬‬
‫الضغط الخارجي عند الطرؼ العموي ليذا القسـ‪ ،‬والناتج عف عمود سائؿ الحفر وذلؾ بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 38-5‬‬
‫‪f‬‬
‫‪( H  L1 ).‬‬
‫‪10‬‬
‫‪Pe ‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪ – H‬عمؽ البئر ( ‪.) m‬‬
‫‪ – γ f‬الوزف النوعي لسائؿ الحفر ( ‪.) kgf/dm3‬‬
‫‪ – L1‬طوؿ القسـ األوؿ ( ‪.) m‬‬
‫تجرى مقارنة بيف الضغط الخارجي الفعمي ‪ Pef2‬والضغط الخارجي الذي يسببو عمود سائؿ الحفر ‪ ، Pe‬ومنيا نستدؿ عمى‬
‫صحة اختيار طوؿ القسـ األوؿ‪ ،‬وذلؾ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪ -‬إذا كاف ‪P e < Pef2‬‬
‫فإف طوؿ القسـ األوؿ ‪ L1‬أصغر مف الالزـ‪ ،‬ويجب زيادتو ألف مواسير القسـ الثاني‬
‫تنزؿ إلى عمؽ أكبر مف استطاعتيا‪.‬‬
‫سوؼ ّ‬
‫‪ -‬أما إذا كاف ‪ Pe > Pef2‬فيذا يعني أف‬
‫طوؿ القسـ األوؿ ‪ L1‬أكبر مف الالزـ ويجب إنقاصو لمتقميؿ مف‬
‫كمفة التغميؼ‪ ،‬ألف مواسير القسـ األوؿ ذات نوعية أفضؿ مف القسـ الثاني‪.‬‬
‫يمزـ عادةً عدة محاوالت حتى الوصوؿ إلى المساواة بيف القيمتيف ‪ Pe = Pef2‬حتى يكوف االختيار صحيحاً‪.‬‬
‫العالقة العامة لتعييف الضغط الخارجي الفعمي مف أجؿ القسـ ‪ n‬ىي كما يمي‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪FPn .Padn 1 ‬‬
‫‪An1. C 2‬‬
‫(‪)  3  1 )39-5‬‬
‫(‪ 4‬‬
‫‪2 An . C ‬‬
‫‪FPn‬‬
‫‪‬‬
‫‪Pefn 1 ‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫(‪) 40-5‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪FPn   Li .qi‬‬
‫‪ -3-3-2-5‬تصميم مواسير التغميف اعتمادا عمى اإلجهادات المركبة وباستخدام الطريقة التحميمية‪:‬‬
‫لقد فرضنا في جميع الحاالت المذكورة السابقة أف مواسير التغمي ؼ تبقى فارغة كمياَ وسوؼ نأخذ اآلف الحالة العامة‬
‫لممواسير‪ ،‬وذلؾ بفرض احتوائيا عمى سائؿ‪ .‬يتطمب تطبيؽ ىذه الطريقة المعرفة الكاممة والدقيقة لكيفية تأثير اإلجيادات‬
‫عمى مواسير التغميؼ ( وبشكؿ خاص الفترات التي تكوف فييا قيـ ىذه اإلجيادات عظمى)‪ ،‬ونوعية المواسير وسماؾ‬
‫ة‬
‫جدارىا ( إمكانية تحديد مقاومتيا سواء رياضيا أو أخذىا مباشرة إذا كانت مجدولة)]‪. [1‬‬
‫إذا فرضنا أف شكؿ مواسير التغميؼ ىو ذلؾ الموضح في الشكؿ ( ‪ ،) 6-5‬نالحظ أف القسـ الذي يقع عمى عمؽ ‪n‬‬
‫يتعرض لقوة الشد اآلتية ( بتأثير وزف المواسير المعمقة بو )‪:‬‬
‫الشكؿ (‪ :) 6-5‬شكؿ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫كذلؾ يتعرض لضغط خارجي فعمي يحدد بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫𝑎𝐿 ‪ :‬طوؿ المجاؿ المفرغ مف مواسير التغميؼ ‪.‬‬
‫𝑖𝛾 ‪ : 𝛾𝑒 ,‬الوزف النوعي لسائؿ الحقر داخؿ وخارج مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫نعوض (‪ ) 43-5‬في العالقة (‪ ) 42-5‬نحصؿ عمى العالقة اآلتية‪:‬‬
‫𝑓𝑒𝑃‬
‫إذا كاف القسـ ( ‪ (n‬في منطقة اإلفراغ أو كانت المواسير فارغة كمياَ عند ذلؾ فإف الضغط الخارجي الفعمي يصبح عمى‬
‫الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫وعند االنتقاؿ مف القسـ ‪ n‬إلى القسـ الذي يميو ‪ n+1‬فإف عالقتي كؿ مف (‪ ) Y,Z‬تأخذ الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫=𝑌‬
‫حيث استخدمت الرموز اآلتية‪:‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫وبتعويض ىاتيف النسبتيف (‪ ) 47-5‬و(‪ ) 48-5‬في معادلة القطع الناقص‬
‫فنحصؿ عمى اآلتي‪:‬‬
‫𝑛𝑞‬
‫𝜎 ‪𝐴.‬‬
‫([‬
‫‪𝛾𝑒 −‬‬
‫𝑃‬
‫‪+‬‬
‫إذا استعنا بالرموز اآلتية ‪:‬‬
‫فإف العالقة (‪ ) 51-5‬تأخذ الشكؿ اآلتي بعد ضرب طرفييا ب ‪u2‬‬
‫𝑛𝑙 ‪+ 𝑚 𝑙 , 𝑛−1 −‬‬
‫‪2‬‬
‫𝑛𝑙 ‪𝑙 , 𝑛−1 +‬‬
‫إف حؿ المعادلة األخيرة ىو اآلتي حيث نرمز لػ‪( 𝑀 = 𝑚 2 − 𝑚 + 1 ( :‬‬
‫‪1‬‬
‫‪[ 𝑚2‬‬
‫𝑀‬
‫‪55 − 5‬‬
‫= 𝑛𝑙‬
‫تستعمؿ اإلشارة السالبة ما قبؿ الجذر عند االنتقاؿ مف سماكة لممواسير إلى أخرى أقؿ منيا‪ ،‬أما اإلشارة الموجبة فتكوف‬
‫عند االنتقاؿ إلى سماكة جدار أكبر‪.‬‬
‫واذا كانت مواسير التغميؼ مميئة بالسائؿ فإنو يمكف مصادفة األوضاع الثالثة اآلتية ‪:‬‬
‫‪- 1‬تساوي الوزف النوعي لمسائؿ في الفراغ الحمقي مع الوزف النوعي لمسائؿ داخؿ المواسير ) 𝑖𝛾 = 𝑒𝛾( ‪ .‬في‬
‫ىذه الحالة فإف مواسير التغميؼ تصمـ بفرض تعرضيا لجيد الشد فقط ‪.‬‬
‫‪ - 2‬الوزف النوعي لمسائؿ في الفراغ الحمقي أكبر مف الوزف النوعي لمسائؿ داخؿ مواسير التغميؼ‪ .‬وتصمـ‬
‫المواسير في ىذه الحالة بفرض تعرضيا لجيدي الشد والضغط الخارجي ‪.‬‬
‫‪ - 3‬الوزف النوعي لمسائؿ داخؿ مواسير التغميؼ أكبر مف الوزف النوعي لمسائؿ في الفراغ الحمقي‪ .‬وتصمـ‬
‫المواسير ىنا بفرض تعرضيا لجيد الشد ويجري التحقؽ مف قدرتيا عمى تحمؿ الضغط الداخمي‪.‬‬
‫أما إذا كانت المواسير مفرغة كمياَ فتصمـ لتحمؿ كؿ مف جيدي الشد والضغط الخارجي‪ ،‬وفي ىذه الحالة فإف‪:‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫عند اإلفراغ الجزئي لمواسير التغميؼ يمكف أف نصادؼ الوضعيتيف اآلتيتيف‪:‬‬
‫‪‬‬
‫وقوع الجزء العموي مف القسـ المصمـ فوؽ مستوى السائؿ داخؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬وىنا نستخدـ العالقة‬
‫(‪.) 55-5‬‬
‫‪‬‬
‫وقوع الجزء العموي مف القسـ المصمـ ضمف مستوى السائؿ داخؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬وفي ىذه الوضعية‬
‫نستخدـ العالقة اآلتية ‪:‬‬
‫)‪(58-5‬‬
‫حيث إف ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫] ‪l n  [un  2l n' 1  u 4  3n 2‬‬
‫‪2‬‬
‫يجب أف ننوه أنو عند تطبيؽ ىذه الطريقة في تصميـ مواسير التغميؼ‪ ،‬فإف العالقتيف‬
‫(‬
‫‪ ) 55-5‬و( ‪ ) 58-5‬ال‬
‫تستخدماف لمواسير التغميؼ ذات القطر الكبير (مف ‪ 10 in‬وما فوؽ) والتي يمكف تصميميا باستخداـ النظرية األولى مف‬
‫مقاومة المواد ( بفرض تعرضيا لالجيادات بشكؿ منفرد)‪.‬‬
‫‪ -4-3-2-5‬تصميم مواسير التغميف بفرض تعرضها إلجهادات مركبة وباستخدام منحنيات التغميف‪:‬‬
‫يمكف تصميـ مواسير التغميؼ بسرعة وسيولة بفرض تعرضيا لإلجيادات المركبة‬
‫( جيد الشد ‪ +‬الضغط‬
‫الخارجي ) ‪ ،‬وتطبؽ في ىذه الحالة نظرية العمؿ الميكانيكي األعظمي لمتغيير باستخداـ منحنيات التغميؼ في حاؿ توفرىا‬
‫[‪ ( ] 29,11,6,5‬الحظ الشكؿ ‪.) 7-5‬‬
‫ترسـ ىذه المنحنيات ضمف نظاـ محاور متعامدة ( ‪ ،) YOX‬حيث يمثؿ المحور األفقي طوؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬في‬
‫تنزؿ إليو ) لألقساـ التي تش ّكؿ مجموعة مواسير‬
‫حيف يمثؿ المحور العمودي عمؽ التغميؼ ( العمؽ الذي يمكف أف ّ‬
‫التغميؼ‪.‬‬
‫يتـ إنشاء ىذه المنحنيات مف خالؿ حساب عدة تصاميـ ( ‪ 7-6‬تصاميـ ) لمواسير التغميؼ باستخداـ أية طريقة مف‬
‫الطرؽ المذكورة سابقاً‪ ،‬وباستخداـ عدة أعماؽ لمتغميؼ‪ ،‬حيث تعتمد في التصاميـ قيـ متساوية لعوامؿ األماف والوزف النوعي‬
‫لسائؿ الحفر‪.‬‬
‫الشكؿ ( ‪ : ) 7-5‬منحني التغميؼ ‪.‬‬
‫يتـ تصميـ مواسير التغميؼ بيذه الطريقة في حاؿ توفر منحني المواسير المراد تصميميا‪ - ،‬والمرسوـ باعتماد شروط‬
‫تحدد النقطة ‪ A‬عمى المحور العمودي لممنحني مقابؿ‬
‫مشابية لتمؾ الموجودة في البئر – بسيولة كبيرة وبسرعة أيضاً‪ ،‬إذ ّ‬
‫ستنزؿ إليو المواسير في البئر ( عمؽ البئر وفؽ الشكؿ‬
‫العمؽ الذي ّ‬
‫‪ .) 7-5‬يمد خط أفقي ( مواز لممحور األفقي ) مف‬
‫النقطة ‪ A‬حتى يتقاطع مع منتصؼ المنحني في النقطة ‪ . B‬يرفع عمود مف النقطة ‪ B‬حتى يتقاطع مع المحور األفقي‬
‫بالنقطة ‪ I‬وفؽ الشكؿ ( ‪ .) 7-5‬توجد عمى العمود النقاط اآلتية‪:‬‬
‫‪H, G, F, E, D, C‬‬
‫المسافة بيف ىذه النقاط تساوي أطواؿ األقساـ‬
‫‪ . . L3, L2, L1‬إلخ‪ .‬يجب أف يكوف مجموع أطواؿ ىذه األقساـ مساوياً‬
‫لعمؽ البئر‪:‬‬
‫‪H = L1 + L2 + L3+ . . + Ln‬‬
‫إذا كانت الشروط التي اعتمدت إلنشاء منحني التغميؼ ( الوزف النوعي لسائؿ الحفر‪ ،‬قيمة عامؿ األماف ) تختمؼ عف القيـ‬
‫الموجودة في البئر‪ ،‬ولكف بفارؽ ضئيؿ‪ ،‬يمكف تصميـ مواسير التغميؼ باستخداـ المنحني بعد حساب معامؿ اإلصالح‬
‫عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪ - 1‬إذا كانت قيمة عامؿ األماف لمضغط‪ ،‬التي اعتمدت في إنشاء المنحني تختمؼ قميالً عف تمؾ التي نريد استخداميا‪،‬‬
‫في ىذه الحالة نحسب عامؿ اإلصالح‪ ،‬الذي يمثّؿ النسبة بيف عامؿ األماف الجديد الذي نريد استخدامو‪ ،‬وعامؿ‬
‫األماف الذي اعتمد أثناء إنشاء المنحني‪ .‬جداء عمؽ البئر وقيمة عامؿ اإلصالح يعطي عمؽ جديد وىمي لمتغميؼ‬
‫نصمـ مواسير التغميؼ مقابؿ ىذا العمؽ الوىمي ( تحدد أطواؿ أقساميا وسماكة جدار ونوع معدف كؿ قسـ )‪.‬‬
‫׳‪. H‬‬
‫ّ‬
‫نقسـ طوؿ كؿ قسـ عمى قيمة عامؿ اإلصالح فنحصؿ عمى أطواؿ جديدة‪ ،‬يكوف مجموعيا مساوياً لعمؽ البئر (‬
‫ّ‬
‫عمؽ التغميؼ الحقيقي )‪.‬‬
‫‪ - 2‬إذا كاف الفرؽ بيف الشروط الحقيقية أثناء التغميؼ والشروط التي اعتمدت أثناء إنشاء المنحني تنحصر في اختالؼ‬
‫الوزف النوعي لسائؿ الحفر‪ ،‬يجب حساب عامؿ اإلصالح‪ ،‬الذي يمثّؿ ىنا النسبة بيف الوزف النوعي لسائؿ الحفر‬
‫المستخدـ في البئر‪ ،‬والوزف النوعي لمسائؿ المعتمد إلنشاء منحني التغميؼ‪ ،‬وتتبع بعد ذلؾ نفس الخطوات السابقة‬
‫في تصميـ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫إف استخداـ معامؿ اإلصالح يمكف أف يؤدي إلى أخطاء ىامة في بعض األحياف‪ ،‬وخاصةً عند وجود اختالؼ كبير‬
‫بيف الوزف النوعي لمسائؿ المعتمد إلنشاء منحني التغميؼ‪ ،‬وذلؾ الموجود في البئر‪ ،‬ألنو ال توجد عالقة تناسب بيف عمؽ‬
‫البئر ( عمؽ التغميؼ ) والوزف النوعي لسائؿ الحفر‪ ،‬ليذا ال ينصح باستخداـ المنحنيات إال عند التطابؽ الكامؿ لمشروط‪،‬‬
‫أو عندما يكوف االختالؼ ضئيالً‪.‬‬
‫نبيف في الشكؿ ( ‪ ) 8-5‬منحني التغميؼ لممواسير ‪ 7 inch‬وفقاً لمنموذج األمريكي ‪. API‬‬
‫الشكؿ ( ‪) 8-5‬‬
‫مواسير تغميؼ ‪ API, 7 in‬بشرار طويؿ وشرار خاص ‪.‬‬
‫الوزف النوعي لسائؿ الحفر ‪γ f = 1.25 kgf/dm3‬‬
‫عامؿ احتياط الضغط الخارجي ‪C = 1.125‬‬
‫عامؿ احتياط جيد الشد ‪C = 2‬‬
‫استخدمت عالقات ‪ API‬لحساب كؿ مف جيد الشد والضغط الخارجي ‪.‬‬
‫المواد المستخدمة في تحضير السائل اإلسمنتي‬
‫‪Required materials, for preparing cement slurry‬‬
‫يحضر السائل اإلسمنتي بإضافة وخمط مسحوق اإلسمنت ( وىو الجزء المعمق أو المبدد) مع الماء الذي يمثل الطور‬
‫الكامل( وسط التشتيت)‪ ,‬وقد يعالج ىذا الخميط بمركبات أخرى لتحسين خواص الطور السائل وكذلك طوره الصمب (‬
‫الحجر اإلسمنتي الذي سوف يتشكل من تصمب السائل )‪ ,‬ولكن يبقى اإلسمنت الجزء األساسي من ىذا المركب‪ ,‬وفيما‬
‫يمي ندرس بعض المركبات التي تستخدم في تحضير الخمطة اإلسمنتية [‪] 5,1‬‬
‫‪ -1-1‬مسحوق االسمنت‪:‬‬
‫يعد اإلسمنت من المواد الميمة في كافة مجاالت الحياة العصرية‪ ,‬وىو عبارة عن مسحوق مكون من مزج عدة مواد‬
‫مطحونة ذات تركيب معدني معين‪ .‬ويتصف بخاصية التصمب ( التحول إلى حجر) عند مزجو مع الماء وتركو ساكناً‬
‫لبعض الوقت‪ .‬وتوجد أنواع مختمفة من مساحيق اإلسمنت‪ :‬مثل اإلسمنت البورتالندي‪ ,‬نسبة إلى المنطقة األولى التي صنع‬
‫فييا ( وىي مناطق بورتالند في إنكمت ار )‪ ,‬واإلسمنت الحديدي‪ ...‬ويعد اإلسمنت البورتالندي من أىم األنواع وأكثرىا‬
‫استخداماً‪ ,‬لذلك سوف ندرس طريقة تصنيعو بشيء من التفصيل‪.‬‬
‫‪ -1-1-1‬المواد األولية المستخدمة في صناعة اإلسمنت البورتالندي‪:‬‬
‫يكون الخبث الحراري الجزء األساسي من مسحوق اإلسمنت البورتالندي‪ ,‬وىو ينتج من حرق المواد األولية إلى درجة‬
‫ّ‬
‫التحميص( حوالي ‪ 1450‬درجة مئوية )‪ .‬وتتكون المواد األولية من صخور غضارية وأخرى كمسية‪ ,‬إذ يؤمن حرق‬
‫الصخور الغضارية الحصول عمى األكاسيد اآلتية‪ :‬أكسيد السيميسيوم( ‪ , ) SiO2‬أكسيد األلمنيوم ( ‪ , (Al203‬أكسيد الحديد‬
‫الكمسي ( الطباشير‪ -‬الكالسيت) أكسيد الكالسيوم ‪. CaO‬‬
‫ة‬
‫‪ , Fe2O3‬بينما تعطي الصخور‬
‫ويجب أن تتوفر الشروط اآلتية في المواد األولية كي تعطي الخبث الحراري الجيد‪:‬‬
‫‪ -1‬تؤمن الحصول عمى األكاسيد الرئيسية التالية‪ Fe2O3, Al2O3, CaO , SiO2 :‬بتركيز كافي‪.‬‬
‫‪ -2‬أن تكون نسبة احتوائيا عمى األكاسيد القموية ‪ K2O , Na2O‬قميمة جداً وال تتجاوز نسبة ‪ , % 0.4‬ألن وجود ىذه‬
‫األكاسيد بنسب أكبر يؤدي إلى تذبذب حاد في زمن تكاثف ( شك ) السائل اإلسمنتي‪ ,‬ومقاومة ميكانيكية ضعيفة لمخبث‬
‫الحراري‪.‬‬
‫‪ -3‬اختيار الصخور األقل قساوةً واألكثر سيولةً في الطحن والتكسير ( لذلك يفضل الصخر الطباشيري عمى غيره من‬
‫الصخور الكمسية)‪.‬‬
‫تضاف إلى الخبث الحراري أثناء الطحن مواد معدنية مختمفة لتصحيح نسبة بعض األكاسيد‪ ,‬وتأمين الحصول عمى سائل‬
‫إسمنتي بمواصفات محسنة‪ ,‬وبالتالي عمى حجر إسمنتي جيد‪ .‬ويستخدم البيريت والبوكسيت لتصحيح نسب أكسيد الحديد‪,‬‬
‫‪Fe2O3‬وأكسيد األلمنيوم ‪ , Al2O3‬كما يضاف الرمل لتصحيح نسبة أكسيد السميسيوم‬
‫‪ SiO2‬ويضاف الجص أيضاً‬
‫‪ CaSO4. H2O‬بنسب تتراوح بين ‪ % 3-6‬وزناً لتنظيم ظيور التركيب الييكمي لمسائل اإلسمنتي ( تحديد زم ن التكاثف‬
‫والتماسك)‪ ,‬ولرفع الصالبة االبتدائية لمحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫يتركب الخبث الحراري (‪ ) Clinker composition‬المكون األساسي لمسحوق اإلسمنت من األكاسيد اآلتية وبالنسب‬
‫المدونة بجانب كل منيا[‪:] 26,5‬‬
‫‪- 1‬أكسيد الكالسيوم ‪ CaO‬بنسبة تتراوح من ‪% 60-66‬‬
‫‪- 2‬أكسيد السميسيوم ‪ SiO2‬بنسب أقل من األول وتتراوح بين ‪% 18-25‬‬
‫‪- 3‬أكسيد األلمنيوم ‪ Al2O3‬بنسبة أصغر وتنحصر بين ‪% 4-8‬‬
‫‪- 4‬أكسيد الحديد ‪ Fe2O3‬بنسبة صغيرة أيضاً وتتراوح بين ‪.% 0.5-5‬‬
‫تتغير خواص السائل اإلسمنتي‪ ,‬وتبعاً لو خواص الحجر اإلسمنتي إلى حد كبير مع تغير نسب تواجد األكاسيد السابقة‪.‬‬
‫وتتحدد الخواص النشطة لمسائل اإلسمنتي البورتالندي أساساً بأكسيد الكالسيوم المتحد كيميائياً مع أكاسيد السيميسيوم‬
‫واأللمنيوم وأكسيد الحديد‪ .‬كما أن وجود أكسيد السيميسيوم يؤدي إلى تش ّكل سيميكات الكالسيوم واأللمنيوم وتعطي السائل‬
‫اإلسمنتي الخواص الييدروليكية المناسبة ( قابمية الجريان خالل زم ن معين ثم التجمد)‪ .‬وأن زيادة نسبة أكسيد السيميسيوم‬
‫تؤدي إلى زيادة في زمن الشك لمسائل اإلسمنتي( ضمن الشروط الطبيعية م‬
‫ن الضغط والح اررة )‪ ,‬كما أنيا ترفع من‬
‫مقاومة الحجر اإلسمنتي لمتآكل عند تالمسو مع وسط مائي كبريتي ( تحوي تركي اًز مرتفعاً من شوارد الكبريتات ‪,) SO4--‬‬
‫في حين يسبب وجود أكسيد األلمنيوم تسريعاً لزمن الشك وانخفاض المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي‪ ,‬وأخي اًر فإن‬
‫ارتفاع نسبة أكسيد الحديد في الخبث الحراري تبطئ من زمن الشك لمسائل اإلسمنتي‪ ,‬وتخفض من الصالبة المبكرة لمحجر‬
‫الذي يتشكل منو‪.‬‬
‫يمكن أن يحوي مسحوق اإلسمنت البورتالندي بعض األكاسيد األخرى كشوائب بتأثير مختمف عمى السائل اإلسمنتي‬
‫نذكر منيا اآلتي[‪:] 26,5‬‬
‫‪ -1‬أوكسيد المغنيزيوم(‪:) MgO‬‬
‫يمكن أن يتواجد بنسبة تتراوح بين ‪ , % 0.1-5.5‬ويسبب وجوده بنسب مرتفعة ( التي تتجاوز ‪ )% 4.5‬زيادة في حجم‬
‫االسمنت المتجمد وتصدعو‪ .‬ويفسر ذلك بأن أوكسيد المغنيزيوم الموجود ح اًر ( حالة عدم االتحاد الكيميائي مع األكاسيد‬
‫األخرى ) في الخبث الحراري يتميو ببطء ( يدخل في تفاعل مع الماء )‪ ,‬في الوقت الذي يكون فيو السائل اإلسمنتي قد‬
‫تصمب‪.‬‬
‫‪ -2‬األكاسيد القموية( أوكسيد الصوديوم ‪ – Na2O‬أوكسيد البوتاسيوم ‪:) K2O‬‬
‫وتتواجد في العادة بنسب ضئيمة تتراوح بين ‪ ,% 0.5-1.3‬وذكرنا سابقاً أن وجود ىذه األكاسيد يسبب تذبذباً حاداً في‬
‫زمن الشك تبعاً لتركيزىا‪.‬‬
‫‪- 1‬أوكسيد المنغنيز ‪: MnO‬‬
‫وتتراوح نسبة تواجده في مسحوق ا إلسمنت بين ‪ . % 0.5-3.5‬وعند تواجده متحداً كيميائياً مع األكاسيد األخرى في‬
‫الخبث الحراري ال يالحظ لو تأثير سمبي عمى خواص السائل اإلسمنتي أو الحجر اإلسمنتي‪ .‬أما في حال تواجده ح اًر‬
‫فيسبب ذلك إضعاف مقاومة الحجر اإلسمنتي وتصدعو نتيجة التميو البطيء لإلسمنت‪.‬‬
‫‪-4‬أكسيد الفوسفور ‪: P2O5‬‬
‫يتواجد عادةً بنسب قميمة في الخبث الحراري وبحدود‬
‫‪ % 0.2-0.3‬مع تقميل ممحوظ لزمن الشك‪ ,‬أي الزمن الذي‬
‫يمكن خاللو ضخ السائل اإلسمنتي ودفعو إلى الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫‪- 2‬أكسيد التيتانيوم ‪: TiO2‬‬
‫نسبة تواجده في الخبث بحدود ‪ , % 0.2-0.5‬ويؤدي إلى خفض نسبة أكسيد السيميسيوم في الخبث الحراري بنفس‬
‫قيمة تواجده‪ ,‬والى رفع صالبة الحجر اإلسمنتي المتشكل ( المقاومة الميكانيكية)‪.‬‬
‫أكسيد الكالسيوم الحر ‪: CaO‬‬
‫إن وجود أكسيد الكالسيوم ‪ CaO‬الحر ( غير المتحد كيميائياً مع األكاسيد األخرى) في الخبث الحراري‪ ( ,‬في مسحوق‬
‫اإلسمنت البورتالندي) ضار جداً‪ ,‬فيو ينشأ في الخبث نتيجة عدم اكتمال ظيور الخبث‪ ,‬وذلك بسبب عدم التجييز‬
‫الصحيح لخمطة التغذية وعدم مجانستيا‪ ,‬وكذلك عدم اكتمال التحميص‪.‬‬
‫عند تحميص أكسيد الكالسيوم الحر لدرجة ح اررة ظيور الخبث يتميو بزيادة في الحجم لمطور الصمب ( لمحجر‬
‫اإلسمنتي ) ‪ ,‬حيث تظير في ىذا الحجر إجيادات داخمية تؤدي إلى تغير غير منتظم في الحجم‪ ,‬وبالتالي إلى تصدع‬
‫الحجر اإلسمنتي‪ .‬ولتفادي ىذه اآلثار السمبية يجب أن تكون نسبة تواجد أكسيد الكالسيوم الحر قميمة جداً في الخبث‬
‫الحراري ( ال يسمح بأن تتجاوز ‪ ,) % 0.1‬وأنو يتميو عند تالمسو بالرطوبة وثاني أكسيد الكربون‪.) CO(2‬‬
‫عند تحميص األكاسيد السابقة إلى درجة ح اررة بحدود ‪ 1450oC‬فإنيا تتفاعل فيما بينيا معطيةً معادن إضافية تسمى‬
‫المعادن الخبثية‪ .‬إن خواص مسحوق اإلسمنت البورتالندي تتحدد بنسبة ىذه المعادن عمى النحو اآلتي[‪:] 26,5‬‬
‫‪ - 1‬سميكات الكالسيوم الثالثية ذات الصيغة‬
‫الكالسيوم الثالثية من تفاعل أكسيد الكالسيوم‬
‫‪ 3CaO.SiO2‬والتي تعرف بالرمز المختصر‬
‫‪ . C3S‬تنتج سميكات‬
‫‪ CaO‬مع أكسيد السيميسيوم‪ .‬ويتميز مسحوق اإلسمنت المكون من ىذا‬
‫المعدن بسرعة تصمبو وبالمقاومة الميكانيكية الجيدة لمحجر اإلسمنتي المتشكل من تصمبو‪ ,‬كما أن ه يطمق كمية قميمة من‬
‫الح اررة عند مزجو مع الماء‪.‬‬
‫‪ - 2‬سيميكات الكالسيوم الثنائية ذات الصيغة الكيميائية ‪ 2CaOSiO2‬والتي يرمز لها اختصاراً ‪ . C2S‬ينتج ىذا المعدن‬
‫الخبثي أيضاً من تفاعل أوكسيد الكالسيوم مع أكسيد السيميسيوم‪ .‬ويتميز بتصمبو البطيء جداً‪ ,‬كما أن المقاومة الميكانيكية‬
‫لمحجر اإلسمنتي المتشكل من تصمبو تصل إلى القيم التي يتميز بيا المركب السابق( ‪ .) 3CaOSiO2‬يستعمل المسحوق‬
‫اإلسمنتي المتكون من ىذا المعدن الخبثي ‪ C2S‬في سمنتة اآلبار العميقة‪ ,‬ألن زمن شكو مرتفع‪ ,‬والذي ينتج عن إطالقو‬
‫كمية ضئيمة من الح اررة عند مزجو مع الماء‪ .‬ويتصف الحجر اإلسمنتي لو بميزة إضافية‪ ,‬ىي مقاومتو الجيدة ضد التآكل‬
‫الكيميائي لممياه الطبقية الكبريتية‪.‬‬
‫‪ - 3‬ألومينات الكالسيوم الثالثية ذات الصيغة الكيميائية ‪ 3CaO.AL2O3‬والتي تعرف اختصاراً بالرمز ‪ . C3A‬ينتج ىذا‬
‫المركب الخبثي من اتحاد أكسيد الكالسيوم مع أكسيد األلمنيوم ‪ . AL2O3‬يتميز السائل اإلسمنتي المحضر من ىذا المركب‬
‫بثبوت جيد ( كمية المياه المفصولة منو قميمة) وبزمن شك صغير جداً نظ اًر إلطالقو كمية مرتفعة من الح اررة‪ .‬عند مزجو‬
‫مع الماء‪ ,‬وتبعاً لذلك فان المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي – وكذلك مقاومتو لمتآكل الكيميائي من قبل المياه الطبقية‬
‫الكبريتية‪ -‬ضعيفة‪ .‬لذلك يستخدم المسحوق اإلسمنتي البورتالندي ذو التركيز المرتفع من الومينات الكالسيوم الثالثية ‪C3A‬‬
‫في سمنتة اآلبار الضحمة أو المراحل السطحية والوسطية قميمة العمق من اآلبار العميق ة ‪ .‬ويمكن زيادة زمن شك السائل‬
‫اإلسمنتي بإضافة الجص‪.‬‬
‫‪ - 4‬ألومينات وحديد رباعي الكالسيوم ‪ 4CaO.AL2O3 . Fe2O3‬والذي يرمز لو اختصا اًر ‪ . C4AF‬تتشكل ألومينات‬
‫وحديد رباعي الكالسيوم من اتحاد أكاسيد الحديد واأللمنيوم والكالسيوم‪ ,‬ويتصف السائل اإلسمنتي المحضر من استعمال‬
‫مسحوق إسمنتي بتركيز مرتفع من ‪ C4AF‬بزمن شك كبير ( ببطء تصمبو) وذلك بسبب إطالقو كمية قميمة من الح اررة عند‬
‫مزجو بالماء‪ .‬ويتميز الحجر اإلسمنتي المتشكل من تصمبو بمقاومة ميكانيكية جيدة وثبوت كبير ضد التأثير التآكمي لممياه‬
‫الطبقية الكبريتية‪.‬‬
‫يعتمد تركيب وخواص مسحوق اإلسمنت البورتالندي عمى نوع المادة األولية المستخدمة وعمى التفاعالت الكيميائية‬
‫التي تتم أثناء عممية التحميص‪.‬‬
‫تتعرض الصخور الخام لتغيرات ىائمة مع ارتفاع درجة الح اررة وعند وصوليا إلى الحد األقصى عمى النحو التالي‪ :‬عند‬
‫بموغ درجة الح اررة القيمة ‪ 105oC‬يتبخر الجزء األكبر من الماء الحر ( والذي يعرف برطوبة الصخر)‪ .‬أما عند وصوليا‬
‫إلى درجة الح اررة ‪ 750oC‬فيتم تحرير المياه المترابطة (المتحدة كيميائياً) التي تدخل في تركيب الصخور الغضارية‪ ,‬كما‬
‫تنقسم كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون‪ .‬إن أول المعادن الخبثية تشكالً ( عند درجات الح اررة‬
‫األقل) ىو ألومينات وحديد الكالسيوم بتركيب متغير‬
‫‪ ) Cx.Ay.Fz)xCaO.yAl2O3.zFe2O3‬ثم يتشكل المعدن الخبثي‬
‫ألومينات الكالسيوم الثالثية ‪ C3A‬وسميكات الكالسيوم الثنائية ‪ . 2CaO‬وأخي اًر عند درجة الح اررة ‪ 1450 C‬تتشكل سميكات‬
‫‪o‬‬
‫الكالسيوم الثالثية ‪ C3S‬ذات األىمية األساسية بالنسبة لمسحوق اإلسمنت البورتالندي‪.‬‬
‫تصنف المساحيق اإلسمنتية تبعاً لتراكيز المعادن الخبيثة والشوائب التي قد ترافقيا‪ ,‬إال أن التحميل الكيميائي لمخبث‬
‫الحراري يعد أدق طريقة لتعيين تركيبو‪ ,‬وبالتالي مجال استخدامو‪ ,‬إذ يم ّكن من تحديد أىم األكاسيد ودرجة تركيزىا‪ ,‬والتي‬
‫تصور واضح عن خواص المسحوق ثم السائل المحضر من‬
‫تسيّل تحديد محتواه من المعادن األساسية‪ ,‬والحصول عمى ّ‬
‫مزجو مع الماء‪ ,‬وأخي اًر الحجر المتشكل عن تصمبو‪.‬‬
‫يجب أال تتجاوز نسب أكسيد الكالسيوم الحر(غير المتحد كيميائياً مع األكاسيد األخرى) القيمة‬
‫البورتالندي المحضر بطريقة صحيحة [‪.] 26,5‬‬
‫‪ - 2-1-1‬تصنيف اإلسمنت‪:‬‬
‫‪ % 0.5‬في اإلسمنت‬
‫توجد معايير عديدة لتصنيف اإلسمنت‪ ,‬أىميا وأكثرىا تداوالً تصنيف معيد البترول األمريكي ‪ . API‬ويصنّف اإلسمنت‬
‫وفق معيد البترول األمريكي إلى األصناف اآلتية‪:‬‬
‫الصنف ‪ – A‬ىذا الصنف يمكن استخدامو حتى عمق ‪ 1830 m‬عندما ال يمزم توفر مواصفات خاصة باإلسمنت‪.‬‬
‫الصنف ‪ - B‬ىذا الصنف يمكن استخدامو حتى عمق ‪ 1830 m‬عندما يمزم أن يكون اإلسمنت مقاوم لمكبريتات‪.‬‬
‫الصنف ‪ - C‬ىذا الصنف يمكن استخدامو حتى عمق ‪ 1830 m‬عندما يمزم أن يكتسب اإلسمنت ىالمية مبكرة ومقاومة‬
‫لمكبريتات‪ ,‬أي يجب أن يكون محتواه من ‪ C3S‬مرتفعاً‪ .‬األصناف ‪ F,E,D‬تستخدم في اآلبار العميقة‪.‬‬
‫الصنف ‪ - D‬من عمق ‪1830-3050 m‬‬
‫الصنف ‪ - E‬من عمق ‪ 3050-4270 m‬وبظروف الضغط والح اررة العالية‪.‬‬
‫الصنف ‪ - F‬من عمق ‪ 4270-4880 m‬وبظروف الح اررة والضغوط العالية جداً‪.‬‬
‫الصنف ‪ - G‬النوع األكثر استعماالً في سمنتة اآلبار[‪. ] 19‬‬
‫‪ -3-1-1‬تحضير اإلسمنت البورتالندي‪:‬‬
‫تستخدم عدة طرق لتحضير اإلسمنت البورتالندي وأىميا الطريقتان اآلتيتان[‪:] 3,1‬‬
‫‪ -1-3-1-1‬الطريقة الجافة لتحضير اإلسمنت (‪: (Dry method‬‬
‫وىي تتم وفق المراحل اآلتية‪:‬‬
‫‪- 1‬استخراج الغضار والحجر الكمسي‪ ( :‬المواد األولية ) ونقميا إلى المعمل‪.‬‬
‫‪ - 2‬تجفيف أولي لمصخور ثم التكسير‪ ,‬حيث تحول إلى أحجار صغيرة تعرض مجدداً لمتجفيف‪ .‬إذا كانت رطوبة المواد‬
‫األولية ال تتعدى نسبة ‪ % 5‬فإن عممية التكسير تتم بالتوافق مع التجفيف‪ .‬كما يمكن تخزين المواد األولية المكسرة والمجففة‬
‫في مستودعات خاصة إلى حين استعماليا ( يجري استخراج كميات كبيرة من المواد األولية في الفصول الجافة وتخزن بعد‬
‫التجفيف والتكسير بحيث تكون كافية لمتصنيع خالل الفصول الرطبة)‪.‬‬
‫‪ - 3‬مرحمة الطحن‪ :‬وفييا يتم طحن المواد األولية وتحويميا إلى مساحيق حجم حبيباتيا أقل من ‪ 100‬ميكرون‪ .‬ويتم مزج‬
‫المواد األولية مع بعضيا في ىذه المرحمة‪ ,‬حيث تسحب من مستودعات التخزين بنسب محددة وفق التركيب الكيميائي‬
‫المستيدف‪ .‬ويجري تنظيم ومجانسة المواد األولية بالخمط الجيد‪ ,‬وتصحح نسبيا ويتغير معدل التغذية من ىذه المادة أو‬
‫تمك وفق النوع المراد تحضيره شكل(‪.) 2-1‬‬
‫‪ - 4‬مرحمة الحرق‪ :‬يتم حرق خميط المواد األولية المطحون في أفران دائرية خاصة‬
‫واحدة في الدقيقة )‪ ,‬ويتراوح التسخين المبدئي لمخميط من‬
‫( سرعة دوران الفرن دورة‬
‫‪ 900-1200oC‬قبل إدخال الخميط إلى الفرن الرئيسي الدوار‬
‫الذي نحصل فيو عمى الخبث الحراري ( ‪ (Clinker‬شكل(‪.) 3-1‬‬
‫‪ - 5‬مرحمة التبريد‪ :‬يتم تبريد الخبث الحراري الذي تم الحصول عميو في الفرن الرئيسي وذلك بواسطة ىواء قادم من‬
‫المبرد إلى الجزء السفمي من الفرن الدوار‪ ,‬حيث تنخفض درجة ح اررتو من ‪ 1200‬إلى ‪ 900‬درجة مئوية‪ .‬بعد ذلك يتقدم‬
‫الخبث ببطء شديد إلى داخل المبرد حيث يفقد ح اررتو تدريجياً‪ .‬ينقل الخبث المبرد إلى مستودعات خاصة لتخزينو إلى‬
‫وقت تحضير المسحوق اإلسمنتي شكل(‪.) 1-1‬‬
‫الشكل(‪ :) 1-1‬يبين عممية حرق المواد األولية المشكمة لإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -6‬مرحمة المزج مع اإلضافات المختمفة‪:‬‬
‫عند تحضير مسحوق اإلسمنت البورتالندي يتم خمط الخبث الحراري مع‬
‫الجص والرمل والجير ومواد أخرى كما ىو محدد مسبقاً‪ .‬ينقل الخبث الحراري من مستودعات تخزينو إلى المطحنة التي‬
‫تنقل إلييا أيضاً مواد اإلضافة بالنسب المحددة‪ ,‬ثم يجري طحن وخمط المواد مع بعضيا لموصول إلى تجانس كامل‪ .‬وعند‬
‫خروج الخميط من المطحنة يوجو إلى آلة فارزة ميكانيكية‪ ,‬ومنيا إلى قسم التعبئة‪ ,‬حيث يصبح مسحوق اإلسمنت جاى اًز‬
‫وصالحاً لالستعمال‪ .‬ومن أجل المحافظة عمى خواص المسحوق وحمايتو من الرطوبة الجوية يعبأ في أكياس ورقية مكونة‬
‫من عدة طبقات‪ ,‬ويجب أن يخزن في مستودعات جافة ومعزولة جيداً[‪ ] 5,1‬شكل(‪.) 2-1‬‬
‫المشكل لإلسمنت‪.‬‬
‫ة‬
‫الشكل(‪ :) 2-1‬يبين طحن المواد األولية‬
‫‪ -2-3-1-1‬الطريقة الرطبة ( ‪:) Wet method‬‬
‫وفييا يرافق إضافة الماء سحق وتصحيح تركيز المواد األولية إما بالتقميب أو بالرج أو بأية وسيمة أخرى‪ .‬بما أن الخميط‬
‫ىو عبارة عن مادة ذات قوام سمس فإنو يسيل نقمو وتصحيحو وتقميبو إلى حد كبير‪.‬‬
‫يسخن الخميط في أفران دوارة طوال نية الشكل ( قد يصل طول الفرن إلى ‪ 200 m‬وذات أقطار كبيرة أيضاً( بحدود‬
‫الخمسة أمتار)‪ ,‬ويسحق الخميط بعد التبريد في مطاحن كروية ويمزج مع اإلضافات المحددة لرفع نوعية المسحوق‬
‫اإلسمنتي‪ .‬شكل(‪.) 3-1‬‬
‫الشكل(‪ :) 3-1‬يبين عممية تصنيع اإلسمنت بالطريقة الرطبة‪.‬‬
‫‪ -4-1-1‬تعيين خواص المسحوق اإلسمنتي‪:‬‬
‫ذكرنا سابقاً وجود أنواع متعددة من المساحيق اإلسمنتية‪ ,‬تختمف فيما بينيا باختالف تركيز وأنواع المعادن الخبثية فييا‬
‫واألكاسيد التي تتواجد ضمنيا كشوائب‪ .‬ومن أجل اختيار النوع المثالي لكل بئر يجب أن تحدد خواص المسحوق اإلسمنتي‬
‫وخاصة الخواص اآلتية[‪:] 5,1‬‬
‫‪ -1‬الوزن النوعي لمسحوق اإلسمنت البورتالندي(‪:) Specific weight of cement‬‬
‫وىو يمثل وزن واحدة الحجم من المسحوق اإلسمنتي‪ .‬ويقاس بعدة واحدات‪gf/cm3, kgf/dm3, Ib/ft3,dN/dm3 :‬‬
‫‪ .‬يتميز مسحوق ا إلسمنت بوزن نوعي مرتفع قياساً مع بقية المواد الرابطة‪ ,‬وىو يتراوح بين ‪. 3.12-3.15 kgf/dm3‬‬
‫ٍّ‬
‫حد كبير عميو‪ ,‬كما أن‬
‫والوزن النوعي مميز ىام لممسحوق اإلسمنتي نظ اًر العتماد الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي إلى ّ‬
‫تحديد الوزن النوعي لممسحوق اإلسمنتي يم ّكن من تعيين اإلضافات التي عولج بيا‪ .‬كما تستخدم أيضاً خاصية كثاف‬
‫ة‬
‫الييكل ( وزن واحد ليتر) لمسحوق اإلسمنت البورتالندي‪ ,‬وىي تتغير ضمن مجاالت كبيرة‪ :‬ففي الحالة اليشة تبمغ كثافة‬
‫الييكل قيمة تتراوح بين ‪ , 900-1200 kg/m3‬أما في الحالة المتراصة فتصل الى ‪ . 1400-1700 kg/m3‬يتم قياس‬
‫الوزن النوعي لمسحوق اإلسمنت باستخدام أجيزة متعددة األنواع واألشكال‪ ,‬حيث يقاس حجم وزن معين من مسحوق‬
‫اإلسمنت بإضافتو إلى وعاء يحوي الكيروسين ( ال يتفاعل اإلسمنت مع ىذا الزيت)‪ ,‬ومن العالقة اآلتية يعين الوزن‬
‫النوعي‪:‬‬
‫‪γ c = G/V‬‬
‫حيث إن‪:‬‬
‫‪ - G‬وزن عينة اإلسمنت‪gf ,‬‬
‫‪ - V‬حجم السائل المزاح بواسط ة اإلسمنت‪. cm3 ,‬‬
‫ويجب التنويو إلى أن وعاء قياس الحجم يجب أن يكون من مادة شفافة( مثل الزجاج )‪.‬‬
‫‪ - 3‬نعومة مسحوق اإلسمنت ( ‪:) Fineness of cement‬‬
‫تعتبر ىذه السمة ىامة جداً‪ ,‬ليس فقط لممسحوق البورتالندي فحسب‪ ,‬بل لجميع أنواع اإلسمنت األخرى‪ .‬تعين النعومة‬
‫بواسطة مناخل ذات أبعاد محددة لمفتحات‪ ,‬وتوزن الكمية المتبقية فوق كل منخل‪ ,‬وتنسب إلى وزن العينة فنحصل عمى‬
‫النعومة‪.‬‬
‫‪ -4‬السطح النوعي لمسحوق اإلسمنت ( ‪:) Specific surface of cement‬‬
‫وىو المساحة اإلجمالية لمجسيمات الموجودة في غرام واحد من مسحوق اإلسمنت‪ ,‬وتميزه واحدة القياس ( ‪.) cm2/gr‬‬
‫ومن الطبيعي أنو كمما زاد السطح النوعي لمسحوق اإلسمنت زادت مساحة تالمسو مع الماء أثناء المزج وزادت سرعة‬
‫التفاعل فيما بينيما‪ .‬وينخفض ىذا التأثير مع ارتفاع درجة الح اررة‪ ,‬ألن سرعة التصمب كبيرة عند الح اررة المرتفعة‪ .‬وتبمغ‬
‫قيمة السطح النوعي لمسحوق اإلسمنت البورتالندي من ‪ 2500-4000 cm2/gr‬تبعاً لدرجة الطحن‪.‬‬
‫‪- 4‬نسبة الرطوبة ( ‪:) Wet ratio‬‬
‫تعرف الرطوبة بأنيا كمية الماء الحر التي يحوييا المسحوق اإلسمنتي نتيجة التخزين الخاطئ‪ .‬وتحدد الرطوبة بوضع‬
‫كمية معينة من المسحوق ( ‪ 100 gr‬بالعادة ) في مجفف لمدة ساعتين‪ ,‬ثم تبرد وتوزن مجدداً‪ ,‬والفرق بين الوزن األولي‬
‫والوزن بعد التجفيف يمثل نسبة الرطوبة‪.‬‬
‫إضافة إلى ىذه الخصائص‪ ,‬يجب إجراء تحميل كيميائي لممسحوق اإلسمنتي وتحديد نوعية المعادن الخبثية التي‬
‫يحتوييا ونسب تركيزىا‪ ,‬وكذلك الشوائب المرافقة ليا‪ ,‬ألنو من خالل ذلك نتمكن من تحديد طريقة تصرفو مع المياه[‪.] 5‬‬
‫‪ -5-1-1‬المواد الكيميائية التي يعالج بها السائل اإلسمنتي‪:‬‬
‫يصمم الحجر اإلسمنتي بشكل طبيعي لمعمل في الح اررة من ‪ 0-350oC‬ولمقاومة الضغط حتى ‪ . 200 at‬واسمنت‬
‫اآلبار غالباً ما يكون مصمماً لمتعامل مع الطبقات الخازنة الضعيفة والسوائل األكالة‪ ,‬والطبقات ذات الضغوط العالية‪.‬‬
‫ويمكن الحصول عمى ىذه المواصفات فقط من خالل اإلضافات‪ .‬وىكذا فان اإلضافات تؤدي إلى حصول توضع جيد‬
‫لإلسمنت بين مواسير التغميف والطبقات‪ ,‬والوصول إلى قوة انضغاطية كافية‪ ,‬ومنطقة عزل جيدة خالل فترة عمل البئر‪.‬‬
‫حالياً يوجد قيد التداول أكثر من ‪ 100‬نوع من اإلضافات لإلسمنت‪ ,‬الكثير منيا عمى شكل صمب‪ ,‬والبعض سائل‪,‬‬
‫وىي تؤدي حوالي ثماني وظائف[‪:] 4‬‬
‫‪ - 1‬مسرعات التصمب‪ :‬وىي المواد الكيميائية التي تخفض زمن تجمد اإلسمنت وتزيد من االنضغاطية‪.‬‬
‫‪ - 2‬مؤخرات التصمب‪ :‬وىي المواد الكيميائية التي تزيد زمن تجمد السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ - 3‬مواد التثقيل‪ :‬تزيد كثافة السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ - 4‬مواد التخفيف‪ :‬تقمل من كثافة السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ - 5‬المرققات‪ :‬تقمل من لزوجة السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ - 6‬مواد فاقد الرشح‪ :‬وىي المواد التي تتحكم بفاقد الرشح من الطور المائي لمسائل اإلسمنتي باتجاه الطبقة‪.‬‬
‫‪ - 7‬مواد التحكم بتهريب سائل الحفر‪ :‬وىي المواد التي تتحكم بتيريب السائل اإلسمنتي باتجاه الطبقات الضعيفة أو‬
‫الفجوية‬
‫‪ - 8‬إضافات خاصة‪ :‬مختمفة األىداف مثل مانع الرغوة‪ ,‬المواد الموسعة ‪ ...‬إلخ‪.‬‬
‫‪ -1-5-1-1‬مسرعات التصمب( ‪:) Accelerators‬‬
‫اليدف من استعمال مسرعات التصمب ىو إنقاص زمن بدء التجمد والتسريع بعممية التصمب‪ ,‬حيث يعالج السائل‬
‫اإلسمنتي بمواد مسرعة لمتصمب تعمل عمى أن يبدأ بالتجمد بسرعة بعد االنتياء من إزاحتو إلى المجال المحدد لو في‬
‫الفراغ الحمقي ( ضرورة إنقاص زمن بدء التصمب لمسائل اإلسمنتي عند سمنتة المجاالت الحاوية عمى غازات طبقية‪ ,‬وذلك‬
‫لمتقميل من كمية الغازات التي تدخل في كتمة السائل اإلسمنتي وتأثيرىا السمبي عمى الحجر اإلسمنتي الذي سيتشكل‬
‫الحقاً)‪ .‬كما أن بعض العمميا ت اإلسمنتية الخاصة تتطمب اإلسراع في تصمب السائل اإلسمنتي( السيطرة عمى مشكمة‬
‫تسرب سائل الحفر إلى الطبقات‪ -‬عزل المجال النفطي عن المائي ‪...‬إلخ )‪ .‬وتستخدم مواد كثيرة غير عضوية مثل‬
‫الكموريدات‪ ,‬الكربونات‪ ,‬السيميكات ( سيميكات الصوديوم )‪ ,‬األلومينات‪ ,‬النترات‪ ,‬الكبريتات‪ ,‬واأللكيالت مثل ىيدرو كسيد(‬
‫الصوديوم‪ ,‬البوتاسيوم‪ ,‬األمونيوم )‪ .‬وتزداد قدرة التسريع لمكموريدات بزيادة التكافؤ من أحادي إلى ثنائي‪ ...‬حيث أن عممية‬
‫التسريع تؤدي إلى ظيور بمورات عمى شكل إبر ناعمة‪ .‬ويعتبر كمور الكالسيوم أكثر ىذه اإلضافات فعالية وأقميا كمفة‪.‬‬
‫وتؤدي إضافة كمور الكالسيوم إلى‪:‬‬
‫‪ - 1‬زيادة كمية الح اررة المتولدة خالل الساعات األولى من المزج‪ ,‬وبسبب اختالف التمدد بالنسبة لمواسير التغميف‬
‫واإلسمنت فإن مواسير التغميف سوف تتقمص أكثر أثناء التجمد‪ ,‬وىذا سوف يشكل ما يعرف بالفراغ الشعري الحراري‬
‫(‪.) Thermal micro annulus‬‬
‫‪- 2‬زيادة المزوجة البالستيكية ونقطة الخضوع واليالمية‪.‬‬
‫‪- 3‬يسرع بتشكيل خاصية االنضغاطية‪.‬‬
‫‪- 4‬يسرع من االنكماش بنسبة ‪. % 10-50‬‬
‫‪- 5‬الحجر اإلسمنتي الذي يحوي كمور الكالسيوم ىو أكثر نفوذية‪.‬‬
‫‪- 6‬مقاومتو لمكبريتات أقل‪.‬‬
‫‪ -2-5-1-1‬مبطئات التصمب ( ‪:) Retarders‬‬
‫عند سمنتة اآلبار العميقة أو اآلبار ذات درجات الح اررة المرتفعة فإنو يجب إبطاء عممية التصمب كي يتوفر الزمن‬
‫الكافي إليصال السائل اإلسمنتي إلى االرتفاع المقرر لو في الفراغ الحمقي‪ ,‬وذلك بإضافة مبطئات التصمب ونذكر منيا‪:‬‬
‫‪ -‬المغنوسمفونات‪ :‬أكثر المواد التي تستعمل كمؤخر لتصمب االسمنت في اآلبار ىي أمالح لغنوسمفونات الصوديوم‬
‫والكالسيوم الحمضية‪.‬‬
‫ حموض الييدروكسيل‪ -‬كربوكسيل (مثل ستريك أسيد وغموكوىيبتونيك أسيد وغموكونيك أسيد)‪.‬‬‫ المركبات السكرية ( ‪.) Raffinose, Sucrose‬‬‫‪ -‬المشتقات السيمموزية (‪.)... CMHEC,‬‬
‫‪ -‬المركبات العضوية الفوسفاتية ( ‪.) Alkaline phosphate structure‬‬
‫‪ -‬المركبات الغير عضوية ( كمور الصوديوم بتركيز أكبر من ‪ ,% 20‬أكاسيد الزنك والرصاص‪.‬‬
‫وىناك عدة نظريات لتفسير آلية عمميا‪:‬‬
‫‪- 1‬نظرية االدمصاص‪ :‬حيث يتم ادمصاص المبطئ عمى سطح المادة التي تتعرض لإلماىة مقمالً من تماسيا مع الماء‪.‬‬
‫‪- 2‬يشكل مع مواد أخرى شوارد الكالسيوم أو ‪ OH‬مواد غير قابمة لالنحالل وطبقة غير نفوذه حول اإلسمنت[‪. ] 5‬‬
‫‪ -3-5-1-1‬مواد تثقيل السائل اإلسمنتي (‪:) Heavy weight materials‬‬
‫يتم أحياناً استخدام إسمنت بوزن عالي وذلك لمعالجة بعض المشاكل‪ ,‬مثل سمنتة وعزل الطبقات ذات الضغوط‬
‫العالية‪ ,‬والتي يتطمب عزليا زيادة الضغط عمييا‪ ,‬حيث يتم استخدام مواد التثقيل اآلتية‪ :‬بارايت(‬
‫‪,) BaSO4‬‬
‫ليمونيت(‪ ,) FeTiO3‬ىيماتيت(‪...) fe2O3‬‬
‫‪ -4-5-1-1‬المواد المقممة لمكثافة (‪:) Lightening materials‬‬
‫إن إضافة ىذه المواد تؤدي إلى تقميل كثافة المزيج اإلسمنتي‪ ,‬وتستخدم لسمنتة المجاالت ذات الضغط الطبقي‬
‫المنخفض‪ ,‬وحيث يوجد احتمال لحصول تسرب لمسائل اإلسمنتي إلى الطبقة وعدم تحقيق اليدف من السمنتة ( بعزل‬
‫الطبقات‪ )...‬حيث يتم إضافة بعض المواد إلى الخمطة اإلسمنتية لتخفيف وزن السائل اإلسمنتي‪ ,‬ومنيا نذكر‪:‬‬
‫المواد الغازية‪ :‬مثل النتروجين واليواء( إسمنت رغوي ) ويحقق كثافة منخفضة جداً‪.‬‬‫والمواد التالية التي تخفف وزن السائل اإلسمنتي‪ ,‬وتقوم أيضاً بدور زيادة الحجم الذي يؤدي إلى زيادة التصاق الحجر‬
‫اإلسمنتي‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫الغضار‪ :‬وميمتو تقميل كثافة المزيج‪ ,‬وتقميل الضغط الستاتيكي‪ ,‬مما يؤدي إلى تقميل فاقد الرشح‪ ,‬وزيادة مردود‬
‫اإلسمنت‪ ,‬وبالتالي تقميل كمفة العممية اإلسمنتية ( تقميل كمية اإلسمنت الالزمة إلنتاج حجم معين من الخمطة اإلسمنتية)‪.‬‬
‫ويضاف البنتونايت حتى نسبة ‪ ,% 20‬وفي ىذه الحالة يجب إضافة المرققات لتقميل المزوجة و‪ API‬وينصح بإضافة ‪3.5‬‬
‫‪ %‬ماء لكل ‪ % 1‬بنتونايت‪.‬‬
‫ سيميكات الصوديوم‪ :‬وىي تتفاعل مع الكمس في اإلسمنت أو مع كمور الكالسيوم لتشكل ىالم سميكات الكالسيوم‪,‬‬‫ويساعد في تخفيف الوزن كونو يمكن إضافة كمية كبيرة من الماء دون أن يحصل فصل لمماء‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫بوزوالند( ‪ :) Pozolands‬وىو من أىم ىذه المواد‪ ,‬حيث تتفاعل ىذه المادة بوجود الماء مع ىيدروكسيل الكالسيوم‬
‫وبالح اررة العادية لتشكل مزيج لو خواص الخمطة اإلسمنتية‪ ,‬وىو مخفف ويزيد االنضغاطية‪ .‬ونذكر من أنواع بوزوالند‬
‫الرماد المتطاير ومواد أخرى مثل السيميكا التي تستخدم في اآلبار ذات الح اررة المرتفعة‪.‬‬
‫ومن المواد التي تقوم بتخفيف وزن اإلسمنت نذكر‪ :‬البيرليت (‪ ,) Pirlite‬جمسونايت (‪ ,) Gilsonite‬بودرة الفحم‪.‬‬
‫‪ -5-5-1-1‬المرققات ( ‪:) Thinning materials‬‬
‫يتميز احتكاك السائل اإلسمنتي مع السطوح التي يحتك معيا بقيمو المرتفعة‪ ,‬والتي تزداد بازدياد لزوجتو‪ ,‬أي يتطمب‬
‫معدات ضخ باستطاعات كبيرة إليصالو إلى الفراغ الحمقي‪ ..‬لذلك يعالج بمواد تقمل من االحتكاك الداخمي والخارجي ( مع‬
‫السطح الخارجي والداخمي لمواسير التغميف وكذلك مع جدران البئر )‪ ,‬وبذلك تسيل عممية نقمو وايصالو إلى الفراغ الحمقي‬
‫وحتى االرتفاع المقرر( يقمل ضغط الضخ)‪ .‬وتتميز المواد المقممة لالحتكاك بأن معظميا يعمل عمى تقميل المزوجة وزيادة‬
‫زمن الشك‪ .‬ونذكر من مواد الترقيق‬
‫ىذه‪ :‬مجموعة سمفونات مرتبطة مع بوليميرات ذات تفرعات كثيرة و‬
‫‪poly‬‬
‫‪ naphthalene‬وليغنوسمفونات‪....‬‬
‫‪ -6-5-1-1‬مواد منظمة لفاقد الرشح ( ‪:) Loss water regulators‬‬
‫يتميز فاقد الرشح لمسائل اإلسمنتي بقيمتو المرتفعة جداً ( قياساً مع فاقد الرشح لسائل الحفر)‪ ,‬ولذلك فان معدل ارتفاع‬
‫لزوجتو كبير‪ ,‬مما يتطمب ضغط ضخ بقيم متزايدة لدفعو لمحركة في الفراغ الحمقي خمف مواسير التغميف‪ ,‬أي سوف‬
‫تتعرض الطبقات المفتوحة لضغط معاكس مرتفع‪ ,‬قد يتسبب في تسرب السائل اإلسمنتي في الطبقة‪ ,‬وخاصة اليشة منيا (‬
‫وىذا يعني عدم ارتفاعو في الفراغ الحمقي إلى المكان المحدد لو‪ ,‬أي أن عممية السمنتة تتطمب الترميم )‪ .‬كما أن زمن‬
‫الشك ( بدء التصمب ) يتناقص مع تزايد فاقد الرشح ( أي يقل الزمن الذي نتمكن خاللو من االستمرار في تحريك السائل‬
‫اإلسمنتي)‪ ..‬لكل ىذه األسباب يعالج السائل اإلسمنتي بمواد منظمة لفاقد الرشح بغية الحصول عمى خمطة إسمنتية‬
‫متجانسة ومحافظة عمى نسبة ثابتة من المواد الصمبة إلى الماء‪.‬‬
‫ومن المواد التي تستخدم لتحقيق ىذا اليدف نذكر[‪:] 5‬‬
‫‪-‬‬
‫مركب األميدون ( النشاء ) ذو المفعول الجيد إلنقاص فاقد الرشح‪ ,‬وبالتالي زيادة زمن الشك ( مبطئ لمتصمب )‪,‬‬
‫ولكن عند درجات الح اررة المنخفضة‪ ,‬أي أنو يستعمل في اآلبار الضحمة فقط‪.‬‬
‫– مركب كربوكسيل ميتيل السيمموز الصودي ( ‪ :) NaCMC‬وىو من أكثر المواد فعالية في إنقاص فاقد الرشح‪ ,‬ويحافظ‬
‫عمى ثبوتو حتى عند درجات الح اررة العالية‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫كربوكسيل ميتيل ىيدروكسيل إيتيل السيمموز( ‪ :) CMHEC‬وىو يتميز عن المركب السابق )‪ ( NaCMC‬من حيث‬
‫‪-‬‬
‫إضافة إلى مركبات الميغنين التي تستخدم أصالً لمتقميل من معدل ارتفاع لزوجة السائل اإلسمنتي‪...‬‬
‫المفعول والثبات في األوساط المالحة وذات درجات الح اررة العالية‪.‬‬
‫وىناك مركبات أخرى تتواجد بأسماء تجارية تتبع لمشركات المصنّعة‪.‬‬
‫‪ -6-5-1-1‬مواد مانعة لمرغوة ( ‪:) Anti-foam materials‬‬
‫تتشكل فقاعات ىوائية في السائل اإلسمنتي أثناء مزج المسحوق مع الماء‪ ,‬وكذلك عند إضافة بقية مواد المعالجة‪.‬‬
‫ويؤدي بقاء ىذه الفقاعات في السائل اإلسمنتي إلى إنقاص وزنو النوعي ( مع ازدياد احتمال دخول كميات كبيرة من‬
‫الغازات الطبقية‪ ,‬وما ينتج عن ذلك من تشكل حجر إسمنتي مسامي ونفوذي ذو مقاومة ميكانيكي ة ضعيفة)‪ .‬من أجل‬
‫تالفي ىذه النتائج السيئة لبقاء الفقاعات اليوائية في كتمة السائل اإلسمنتي فان ىذا األخير يعالج بمواد مانعة لمرغوة‬
‫( تخرب الفقاعات المتشكمة وتجعميا تخرج من السائل )‪ .‬وتوجد ىذه المواد بأشكال مختمفة(سائمة أو صمبة)‪ ,‬وبأسماء‬
‫تجارية تتبع لمشركة الصانعة‪.‬‬
‫‪ -6-5-1-1‬مواد تقميل فصل اإلسمنت وتشكل الماء الحر‪:‬‬
‫أىم المواد المستخدمة ليذه الغاية‪ :‬البنتونيت‪ ,‬البوليمرات التي تنحل في الماء( تزيد من لزوجة الطور المائي وتقمل من‬
‫نفوذية كعكة رشح اإلسمنت ) مثل ‪ , HEC‬مشتقات السيمموز مثل كربوكسيل ميتيل ىيدروكسيل إيتيل السمميموز‪CMHEC‬‬
‫‪ -7-5-1-1‬مواد معالجة التهريب(‪:) Materials for lost circulation treatment‬‬
‫مثل غيمسونيت ‪ Gilsonite‬وحبيبات الفحم والمواد القشرية ( قشور الجوز‪ )...‬ألياف سيموفان‪.‬‬
‫ويضاف إلى اإلسمنت مواد أخرى ( مثل المواد التي تضاف لزيادة مقاومة اإلسمنت لإلجيادات التي يتعرض ليا أثناء‬
‫التثقيب) [‪.] 5‬‬
‫خواص السوائل اإلسمنتية والحجر المتشكل منيا‬
‫‪Cement slurries and set cement properties‬‬
‫‪ -1-2‬مقدمة ‪:‬‬
‫يتوقف نجاح عممية السمنتة ( من حيث دعميا لمواسير التغميف وعزليا لمطبقات عن بعضيا ) عمى خواص كل من‬
‫السائل ثم الحجر اإلسمنتي الذي سوف يتشكل وتعتمد ىذه الخواص عمى عوامل عديدة منيا‪ :‬التركيب المعدني والكيميائي‬
‫لمسحوق االسمنت ونوع وكمية المواد اإلضافية‪ ,‬ونسبة الماء إلى مسحوق االسمنت‪ ,‬ونظام الخمط المطبق‪ ,‬ونظام جريان‬
‫السوائل في الفراغ الحمقي‪ ,‬ثم الشروط الطبقية‪...‬‬
‫ال توجد خمطات إسمنتية صالحة لكل األعماق وتحقق مجمل أىداف عممية السمنتة‪ ,‬بل توجد مساحيق إسمنتية (‬
‫رابطة ) وسوائل إسمنتية تمبي متطمبات فصل الطبقات عن بعضيا في ظروف معينة‪ ,‬وال تضمن فصالً عالي الجودة‬
‫لمطبقات في ظروف أخرى‪ ..‬لذلك يجب أن تحدد خواص السائل اإلسمنتي المثالية ( وفق ظروف كل عممية سمنتة )‬
‫والعمل عمى تحقيق ىذه الخواص أثناء تحضير الخمطات اإلسمنتية‪.‬‬
‫‪ -2-2‬خواص السائل اإلسمنتي‪:‬‬
‫تتصف خواص السائل اإلسمنتي بالتأثير المباشر عمى عممية السمنتة ونتائجيا‪ .‬وفيما يمي نستعرض ىذه الخواص‬
‫بشئ من التفصيل[‪.] 5,1‬‬
‫‪ - 1-2-2‬الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي( ‪:) Specific weight of cement slurry‬‬
‫يعتبر الوزن النوعي( الذي ىو وزن واحدة الحجم ) من أىم مواصفات السائل اإلسمنتي‪ ,‬ألنو يمثل الدليل العممي‬
‫الوحيد لجودتو أثناء التحضير ثم النقل إلى البئر‪ .‬وتؤدي تذبذبات قيم الوزن النوعي لمسائل عمى تغير خواصو األخرى(‬
‫قابميتو لمضخ‪ -‬قدرتو عمى التكاثف‪ -‬صالبة الحجر اإلسمنتي‪ )...‬تنتج ىذه التذبذبات عن تغير نسبة الماء إلى مسحوق‬
‫اإلسمنت والذي يخل بنظام العمل ويمكن أن يؤدي إلى مضاعفات جمة مثل زيادة الضغط أثناء عممية السمنتة‪ .‬إن زيادة‬
‫الوزن النوعي تقابل التناقص في نسبة الماء إلى مسحوق اإلسمنت أي تؤدي إلى تعجيل تكاثف السائل وتناقص الزمن‬
‫الذي يمكن خاللو متابعة دفعو لمحركة‪ ..‬بينما نقصان الوزن النوعي ينتج عن زيادة نسبة الماء إلى المسحوق اإلسمنتي‬
‫وخفض جودة الحجر اإلسمنتي‪ .‬ومن الصعوبة بمكان الثبات عمى وصفة معينة عند تحضير السوائل اإلسمنتية ( وخاصة‬
‫عند إتّباع الطريقة اليدوية في إضافة مسحوق اإلسمنت إلى قمع الخمط)‪ ,‬ولكن من الضروري التحكم بيذه الذبذبات‬
‫وجعميا ال تتجاوز قيمة معينة (‪ 0.1-0.2‬كحد أعظمي )‪ .‬ويتم التحكم بالوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي من خالل استخدام‬
‫نسب محددة من الماء إلى مسحوق اإلسمنت‪ .‬في حال ظروف سمنتة عادية‬
‫( ال توجد متطمبات خاصة من السائل‬
‫اإلسمنتي )‪ ,‬فإن نسبة الماء إلى اإلسمنت تكون ‪ % 50‬وفي ىذه الحالة يبمغ الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي‬
‫‪fc=1.83‬‬
‫‪ . γ kgf/dm3‬عممياً يمكن أن يتراوح الوزن النوعي بين ‪ , 1.81-1.85 kgf/dm3‬وتتغير نسبة الماء إلى مسحوق‬
‫اإلسمنت تبعاً لموزن النوعي المطموب‪ ,‬وىي تتراوح بين ‪. w/c = 35-60 %‬‬
‫تتم مراقبة الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي بصورة مستمرة أثناء التحضير ( مزج مسحوق اإلسمنت مع الماء )‪ .‬تتغير‬
‫نسبة الماء إلى اإلسمنت ( تزداد أو تنقص ) تبعاً لتغير قيمتو‪ .‬ويمكن استخدام جياز مقياس الوزن النوعي لسائل الحفر (‬
‫تصنيع شركة بارويد) أو أي مقياس آخر في تحديد الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي‪ .‬ويجب التنويو إلى ضرورة استخدام‬
‫الوزن النوعي المرتفع قياساً مع الوزن النوعي لسائل الحفر‪ ,‬من أجل زيادة نسبة إزاحتو لسائل الحفر من الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫‪ - 2-2-2‬ثبوتية السائل اإلسمنتي( ‪:) Stability of cement slurry‬‬
‫تعرف الثبوتية ببقاء مكونات السائل اإلسمنتي مبعثرة بشكل متجانس حتى عند توقفو عن الحركة‪ .‬وتبقى حبيبات‬
‫اإلسمنت مشتتة في الماء لدقائق قميمة وبعدىا تيبط إلى األسفل بينما يرتفع الماء إلى األعمى‪ .‬وعممياً تيبط الحبيبات‬
‫الكبيرة الحجم والصغيرة بنفس السرعة ومع مرور الماء خالل اإلسمنت يظل نظيفاً تقريباً ومحر اًر من الجسيمات الدقيقة‪ .‬إن‬
‫توزيع الماء في كتمة ا إلسمنت اليابط ليس متجانساً في جميع األماكن‪ ,‬فيو قميل في الجزء السفمي قياساً لما ىو عميو في‬
‫القسم العموي‪ .‬وتسمى أكبر كمية ماء قابمة لالنفصال عن السائل اإلسمنتي بتأثير الجاذبية بالفصل المائي لمسائل‬
‫اإلسمنتي‪ ,‬وىو يعتمد عمى نوعية مسحوق اإلسمنت ومعالجاتو المختمفة‪ ,‬وكذلك عمى نسبة الماء إلى المسحوق اإلسمنتي‪.‬‬
‫يؤدي فصل الماء إلى ظيور أحزمة مائية وتغير في خواص السائل والحجر اإلسمنتي‪ .‬ويمكن التقميل من كمية الماء‬
‫المنفصل بمعالجتو بمواد غروية ( البنتونيت ) أو عن طريق رفع السطح النوعي لمسحوق اإلسمنت ( طحنو إلى أبعاد‬
‫صغيرة الحجم ) وكذلك بخفض نسبة الماء إلى المسحوق‪.‬‬
‫تحدد ثبوتية السائل اإلسمنتي عمى النحو اآلتي‪ :‬توضع كمية من السائل اإلسمنتي الممزوج جيداً في أنبوبة مدرجة‬
‫سعتيا ‪ , 250 cm3‬وتترك في وضعية ساكنة لمدة ساعتين‪ ,‬حيث تقاس بعد ذلك كمية الماء المنفصل في األعمى وتنسب‬
‫إلى الحجم الكمي لمسائل اإلسمنتي فنحصل عمى قيمة الثبوتية[‪.] 10,9,5‬‬
‫‪ - 3-2-2‬فاقد الرشح لمسائل اإلسمنتي( ‪:) Loss water of cement slurry‬‬
‫وىو يمثل كمية الماء التي يفقدىا السائل اإلسمنتي بتأثير فرق الضغط الذي يتعرض لو‪ ,‬ويعتبر من الخواص اليامة‬
‫لمسائل‪.‬‬
‫تعتمد قيمة فاقد الرشح لمسائل اإلسمنتي عمى نسبة الماء إلى مسحوق اإلسمنت وعمى قيمة فرق الضغط‪ ,‬وىي تتناسب‬
‫عكساً مع مربع السطح النوعي لممسحوق والمزوج ة ‪ .‬ويتم تعيين فاقد الرشح لمسائل اإلسمنتي باستخدام جياز مشابو لجياز‬
‫بارويد المستعمل في تعيين ىذه السمة لسائل الحفر( ذي الضغط المنخفض)‪ ,‬عمماً أن القطر الداخمي لألسطوانة ىو‪:‬‬
‫‪ d i  3  0.07in‬وارتفاعيا ‪h  5  0.25in‬‬
‫وبذلك يكون سطح الرشح ‪A = 45 cm2‬‬
‫يمكن استخدام جياز بضغط مرتفع عند المزوم ‪ .‬وبما أن فاقد الرشح لمسائل اإلسمنتي مرتفع جداً‪ ,‬ويمكن أن يرشح الماء‬
‫بكاممو قبل مرور ‪ 30‬دقيقة لذلك يحسب بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫( ‪) 1-2‬‬
‫‪Qt .5,477‬‬
‫‪t‬‬
‫‪Q30 ‬‬
‫حيث إن‪:‬‬
‫‪ - Q30‬حجم فاقد الرشح بعد ‪ 30‬دقيقة ( ‪. ) cm3‬‬
‫‪ -Qt‬حجم فاقد الرشح بعد مرور الزمن ‪.) cm3 ( t‬‬
‫عند سمنتة اآلبار العميقة يجب معالجة السائل اإلسمنتي بمواد مقممة لفاقد الرشح‪ ,‬وذلك من‬
‫أجل زيادة زمن الشك والمحافظة عمى سيولة مقبولة لمسائل اإلسمنتي حتى االنتياء من رفعو في الفراغ الحمقي إلى المجال‬
‫المخصص لو [‪.] 26,10‬‬
‫‪ - 4-2-2‬تعيين زمن تكاثف السائل اإلسمنتي (‪:) Thickening time‬‬
‫تقيم إمكانية نقل السائل اإلسمنتي إلى الفراغ الحمقي خارج مواسير التغميف بما يعرف بزمن الشك‪ ,‬حيث يعرف زمن‬
‫الشك البدائي ( بداية الشك ) وىو بداية تصمب السائل‪ ,‬ثم زمن نياية الشك أي نياية التصمب‪ .‬وقد اصطمح عمى أن‬
‫تكون لزوجة السائل اإلسمنتي معيا اًر لتحديد فترة قابمية الضخ‪ ,‬وأخذت القيمة ‪ 100‬بواز كنياية حدية‪ ,‬وأطمق عمى الزمن‬
‫الذي يستغرقو السائل اإلسمنتي من لحظة تحضيره وحتى بموغ لزوجتو القيمة الحدية ‪ 100‬بواز بزمن التكاثف‪ ,‬وىذا الزمن‬
‫ىام جداً وخاصة عند سمنتة اآلبار العميقة أو اآلبار ذات درجات الح اررة المرتفعة‪ .‬ويتم تعيين ىذا الزمن باستخدام أجيزة‬
‫متعددة‪ ,‬ومنيا جياز قيا س زمن تكاثف اإلسمنت الموضح في الشكل ( ‪ .) 1-2‬يتكون جياز مقياس المزوجة الموضح في‬
‫الشكل من وعاء أسطواني دوار‪ ,‬حيث يوضع السائل اإلسمنتي المختبر‪ ,‬يزود بنظام ثابت من الريش‪ ,‬ويوضع الجميع‬
‫ضمن حجرة مغمقة قادرة عمى تحمل الضغط والح اررة المطبقين عمى العينة المختبرة‪ .‬يمأل الفراغ بين أسطوانة السائل‬
‫اإلسمنتي والحجرة المغمقة بزيت معدني ويستخدم مسخن قادر عمى رفع درجة ح اررة الزيت بمعدل ‪ 2.8‬درجة في الدقيقة‪.‬‬
‫تركب مزدوجات ح اررية لقياس درجة ح اررة صمام الزيت والسائل اإلسمنتي داخل األسطوانة‪.‬‬
‫إن طريقة عمل ىذا الجياز ىي اآلتية‪ :‬تدار األسطوانة الممموءة بالسائل اإلسمنتي بسرعة‬
‫‪ 150‬دورة في الدقيقة‪ ,‬ويتم‬
‫تسجيل تغيرات قيم المزوجة من خالل تسجيل معدل تعيير النابض المولبي الموصول مع محور ريش خمط العينة( مع تزايد‬
‫المزوجة تتعرض الريش لمقاومة متزايدة)‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 1-2‬يبين جياز لقياس زمن تكاثف اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -1‬مزدوجة ح اررية لموعاء الحاوي عمى السائل اإلسمنتي‪-2 .‬حمقة عازلة لألسطوانة‪.‬‬
‫‪ -3‬نابض لتسجيل المزدوجة‪ -4 .‬قضيب تالمس‪ -5 .‬ريش لخمط السائل‪.‬‬
‫‪ -6‬أنبوبة اليواء المضغوط‪ -7 .‬ىيكمية الريش‪ -8 .‬مسخن‪-9 .‬عازل بشكل حرف ‪V‬‬
‫‪ -10‬رولمان محوري من نوع تايمكن‪.‬‬
‫مزدوجة ح اررية ألسطوانة الضغط‪.‬‬
‫‪ -11‬مقياس لمجيد الكيربائي‪.‬‬
‫‪ -12‬آلية مقياس الجيد الكيربائي‪.‬‬
‫‪ -14‬وصمة لمزيت المضغوط ‪ -15‬بكرة مسننة مخروطية‪.‬‬
‫‪-13‬‬
‫‪ -16‬مسمار مسنن‬
‫مخروطي‪ - 17 .‬عمبة سرعة‪.‬‬
‫جياز فان ‪ :‬يستخدم أيضاً مقياس ‪ FannVG‬المستعمل لقياس لزوجة سوائل الحفر والموضح في الشكل(‪.) 2-2‬‬
‫الشكل( ‪ :) 2-2‬جياز قياس المزوجة‪.‬‬
‫‪ -1‬مكان تثبيت المزدوجة الح اررية‪ -2 .‬عمبة تحوي بداخميا الصمام‪ -3 .‬المزدوجة‬
‫‪ -4‬صمام‪ -5 .‬أنبوب ضغط‪-6 .‬عزقة عزل ‪ -7‬الحاجز العموي‪ -8 .‬مسخن‪.‬‬
‫من التيفمون‪ -11 .‬وشيعة كيرومغناطيسية عموية‪.‬‬
‫مضخة‪ -15 .‬مسمار لرفع الضغط‪ -16 .‬صمام تفريغ‪.‬‬
‫‪ -9‬خمية الضغط‪ -10 .‬حمقة‬
‫‪ -12‬وشيعة كيرومغناطيسية سفمية‪ -13 .‬النواس‪-14 .‬‬
‫‪ -17‬مكان دخول اليواء‪.‬‬
‫‪ – 18‬ميكروفون‪.‬‬
‫إن عمل ىذا الجياز يختصر بتحريك قطعة حديدية حرة (عمى مبدأ النواس) داخل عينة السائل اإلسمنتي المختبرة‪.‬‬
‫يصطدم النواس بغطاء وقاعدة الخمية التي تحوي عينة السائل اإلسمنتي وتستقبل ىذه االىت اززات من قبل الميكروفون‬
‫وتسجل عمى شريط خاص‪ .‬إن تردد النواس ( زمن كل ىزة ) يعتمد عمى لزوجة السائل اإلسمنتي‪ ,‬وبذلك يمكننا مراقبة‬
‫تغير المزوجة مع تغير عدد االىت اززات وتحديد المزوجة الحدية‪.‬‬
‫‪ - 5-2-2‬سيولة السائل اإلسمنتي (خاصية االنتشار)‪:‬‬
‫تحدد خاصية السيولة مقدرة السائل اإلسمنتي عمى الحركة خالل فترة زمنية محددة‪ ,‬وتعين بواسطة قمع مخروطي‬
‫مفتوح عند قاعدتيو‪ .‬ويصنع من معدن غير قابل لمصدأ ويتميز بنعومة سطحو الداخمي‪ ,‬أنظر الشكل( ‪.) 3-2‬‬
‫الشكل( ‪ :) 3-2‬جياز قياس السيولة‪.‬‬
‫يتم تعيين ىذه الخاصية عمى النحو اآلتي[‪:] 26‬‬
‫يوضع القمع المخروطي عمى لوح زجاجي مثبت فوق ورقة تحوي دوائر مركزية تفصل بين كل دائرة وأخرى مسافة‪5 mm‬‬
‫‪ ,‬بحيث يكون قطر الدائرة الداخمية ‪ 100 mm‬والخارجية ‪ . 250 mm‬من أجل ضبط القمع المخروطي في مركز الدوائر‬
‫يفضل أن نرسم الدائرة ذات القطر المساوي لقطر قاعدة القمع بخط واضح‪ ,‬ونصب عينة السائل اإلسمنتي المختبر في‬
‫القمع حتى حافة قاعدتو العموية ( الحجم الداخمي لمقمع ىو بحدود ‪ ,) 120 cm3‬يرفع القمع بيدوء إلى األعمى‪ .‬تعين قيمة‬
‫السيول لمسائل اإلسمنتي عن طريق قياس القطر األعظمي واألصغري المذين وصميما‪ ,‬ثم يحسب متوسط ىذين القطرين‪.‬‬
‫ة‬
‫وينصح بضرورة تنظيف وتجفيف السطح الداخمي لمقمع المخروطي ولوح الزجاج قبل البدء بالتجربة‪.‬‬
‫تعتمد قيمة السيولة عمى نسبة الماء إلى اإلسمنت ودرجة نعومة المسحوق ونوعية مواد المعالجة‪.‬‬
‫‪ -3-2‬خواص الحجر اإلسمنتي ‪: Set cement properties‬‬
‫ذكرنا سابقاً أن اليدف من عممية السمنتة ىو دعم مواسير التغميف وعزل الطبقات المخترقة من قبل البئر عن بعضيا‪.‬‬
‫إن دعم مواسير التغميف يتمثل بحمايتيا من التعرض لمضغط الخارجي الناتج عن انييار البئر‪ ,‬وكذلك حماية سطحيا‬
‫الخارجي من التعرض لمتأثير التآكمي لمموائع الطبقية‪ .‬أما عزل الطبقات عن بعضيا فيتمثل بإغالق محكم لمفراغ الحمقي‬
‫خمف مواسير التغميف مقابل ىذه الطبقات‪ ,‬ومنع استخدام أي جزء منيا كمعبر من قبل الموائع الطبقية التي تحاول‬
‫االنتقال من مجال ذي ضغط مرتفع إلى آخر ذو ضغط أقل‪ ,‬أي يجب أن يتمتع الحجر اإلسمنتي ( من أجل تأدية‬
‫وظائفو) ببعض الخصائص اليامة والتي ندرس فيما يمي بعضاً منيا[‪:] 26,5,1‬‬
‫‪ - 1-3-2‬المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي ‪: Compressive strength‬‬
‫وىي تمثل مدى إمكانية الحجر اإلسمنتي المتشكل لمقاومة جيد االنضغاط الذي يتعرض لو‪ .‬وتعتمد قيمة المقاومة‬
‫الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي عمى عدة عوامل أىميا‪ :‬التركيب المعدني الكيميائي لمسحوق اإلسمنت ونسبة الماء إلى ىذا‬
‫المسحوق‪ ,‬والسطح النوعي لممسحوق اإلسمنتي( درجة نعومة المسحوق ) ونوعية وكمية المواد المضافة إلى المسحوق‬
‫اإلسمنتي‪ ,‬وظروف التجمد ‪ ...‬يالحظ تأثير التركيب المعدني الكيميائي لمسحوق اإلسمنت عمى صالبة الحجر عند زمن‬
‫التجمد الطويل‪ ,‬فكمما زاد زمن التجمد زادت الصالبة‪ ,‬وتتزايد المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي بسرعة عند استخدام‬
‫مسحوق بسطح نوعي مرتفع ( عندما تكون أبعاد الحبيبات صغيرة جداً )‪ ,‬بينما تتناسب المقاومة الميكانيكية عكساً ونسبة‬
‫الماء إلى مسحوق اإلسمنت‪ ,‬أي يجب التقميل من ىذه النسبة لمحصول عمى حجر إسمنتي أكثر مقاومة‪.‬‬
‫إن معالجة السائل اإلسمنتي بمسرعات التصمب تم ّكن من زيادة المقاومة الميكانيكية األولية لمحجر اإلسمنتي‪ ,‬إال أنو‬
‫مع زيادة فترة التصمب تنخفض في العادة المقاومة الميكانيكي ة إلى ما يماثل العينات غير المعالجة‪ .‬أما تأثير مبطئات‬
‫التصمب فيكون بتقميل المقاومة األولية لمحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫يمكن زيادة المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي بمعالجة السائل اإلسمنتي أو حتى المسحوق اإلسمنتي بنسبة معينة‬
‫من الرمل الكوارتزي‪.‬‬
‫تقاس درجة مقاومة الحجر بتعريض العينات التي تحضر مخبرياً لقوى ضغط متزايدة وتسجيل القيمة العظمى التي‬
‫تحممتيا قبل التحطم‪ .‬ويجب التنويو عمى ضرورة تحضير خمطات مختمفة من السائل اإلسمنتي مخبرياً ضمن قوالب‬
‫خاصة‪ ,‬إذ تستعمل نسب مختمفة من الماء إلى اإلسمنت‪ ,‬وكذلك من المواد اإلضافية المختمفة‪ ,‬ثم توضع العينات في‬
‫أفران لرفع درجة ح اررتيا إلى تمك المسجمة في البئر‪ .‬وبعد االنتظار لتجمد وتصمب العينة تخرج من الفرن وتبرد‪ ,‬ثم تجرى‬
‫تجارب لتحديد درجة مقاومتيا‪ .‬تستخدم في عممية السمنتة الحقيقية تمك الخمطة اإلسمنتية التي أعطت حج اًر بأكبر مقاومة‬
‫ميكانيكي‪.‬‬
‫ة‬
‫‪ -2-3-2‬نفوذية الحجر اإلسمنتي ‪: Set cement permeability‬‬
‫وىي السمة الثانية اليامة من خواص الحجر اإلسمنتي‪ .‬وىي التي تحدد درجة عازلية اإلسمنت لمطبقات ( فصميا عن‬
‫بعضيا )‪ .‬ويعتمد نفوذ الحجر اإلسمنتي عمى عدة عوامل منيا‪ :‬طبيعة مسحوق اإلسمنت‪ -‬نسبة الماء إلى مسحوق‬
‫اإلسمنت‪ -‬الشروط التي يحدث عندىا التجمد والضغط‪ ,‬ثم درجة الح اررة وزمن التجمد‪ .‬واإلسمنت السيئ يمكن أن يتشكل‬
‫فيو قنوات وفراغات تش ّكل ممر عبور لمموائع وخاصة الغاز من الطبقات ذات الضغط المرتفع إلى الطبقات ذات الضغط‬
‫المنخفض‪ ,‬أو حتى السطح أحياناً‪ ,‬مما يفقد اإلسمنت وظيفتو األساسية في العازلية‪ .‬ومن أىم مظاىره ىجرة الغاز‪ ,‬وألىمية‬
‫ىذه المشكمة سنتناوليا بشيء من التفصيل‪.‬‬
‫‪ -1-2-3-2‬ىجرة الغاز ( ‪:) Gas migration‬‬
‫ىذه المشكمة يمكن أن تحصل قبل عممية السمنتة‪ ,‬وىي تعتبر من أصعب المشاكل التي تواجو الصناعة النفطية‪ ,‬وىي‬
‫عبارة عن اجتياح الموائع الطبقية إلى الفراغ الحمقي لعدم وجود توازن بالضغط‪ .‬والموائع يمكن أن تياجر إلى الطبقات التي‬
‫ضغطيا أقل أو إلى السطح‪ ,‬وقد تؤدي إلى حصول اندفاع في مراحل الحفر‪ ,‬أو ارتفاع في الضغط في الفراغ الحمقي عمى‬
‫رأس البئر وعدم اكتشافو في حال انتقالو من طبقة إلى أخرى أقل ضغطاً[‪.] 13‬‬
‫تجرى عمميات سمنتة ثانوية إليقاف تسرب الغاز‪ ,‬وىذه العمميات غالباً ما تكون غير مجدية لألسباب اآلتية‪:‬‬
‫‪ - 1‬من الصعب التعرف عمى مكان توضع القنوات الشعرية والسيما أنيا أحياناً ال تتجاوز بضع مميمترات‪.‬‬
‫‪ - 2‬القنوات الغازية صغيرة لدرجة من الصعب ممؤىا باإلسمنت‪.‬‬
‫‪ - 3‬الضغط الالزم لمحقن ىو في بعض األحيان كاف لتحطيم ترابط اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ - 4‬معالجة سائل الحفر‪.‬‬
‫‪ - 5‬مركزة مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ - 6‬تحريك مواسير التغميف ( بالرفع واإلنزال أو التدوير) خالل دوران سائل الحفر أو خالل ضخ السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 4-2‬يبين تشكل القنوات الغازية في الحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -A‬الخمطة السائمة بعد انتياء عممية الضخ مباشرة‪.‬‬
‫‪ -B‬عممية ارتشاح السائل الى الطبقة النفوذة‪.‬‬
‫‪ -C‬انخفاض الضغط نتيجة التيمم يسمح بتسرب الغاز من الطبقة الى البئر‪.‬‬
‫‪ -D‬الغاز يسمح بتشكل قنوات مسامية تصل بين الطبقة وعبر اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ - 7‬اختيار المخدة وفاصل اإلزاحة المناسبين لكل من سائل الحفر والسائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ - 8‬اختيار الحجوم المناسبة من السوائل‪.‬‬
‫‪ - 9‬تصميم غ ازرة الضخ حسب ظروف البئر وتفضيل الغ ازرات العالية والجريان المضطرب‪.‬‬
‫وتتعمق مشكمة ىجرة الغاز بكثافة الموائع‪ ,‬إزاحة سائل الحفر‪ ,‬خواص السائل اإلسمنتي‪ ,‬إماىة اإلسمنت ‪ ,‬والترابط بين‬
‫اإلسمنت ومواسير التغميف أو اإلسمنت والطبقة‪.‬‬
‫‪ -2-2-3-2‬عوامل التحكم بيجرة الغاز‪:‬‬
‫‪ -1‬التحكم بالكثافة‪:‬‬
‫إن التحكم بالغاز خالل ضخ السائل اإلسمنتي وبعد ضخو مباشرة مشابو تماما" لمتحكم بالبئر أثناء الحفر وحل ىذا‬
‫األمر يتم بزيادة كثافة السائل اإلسمنتي والتي يحد منيا حصول التيريب وبعض الباحثين يوصون بمراقبة الضغوط في‬
‫مراحل عممية السمنتة والعمل عمى تأمين الكثافة التي تحقق توازن مع الضغط المسامي وال تسبب تشقق وتيريب‪.‬‬
‫‪ -2‬التحكم بفاقد رشح السائل‪:‬‬
‫يعتبر ثاني أىم أسباب ىجرة الغاز حيث أن الرشح ينتقل باتجاه الطبقة بسبب زيادة الضغط الييدروستاتيكي في البئر عنو‬
‫في الطبقة ويمكن أن يخف الرشح بعد تشكل الكعكة أو يمكن أن يتوقف في حال حصول توازن‪.‬‬
‫وبسبب انضغاطية اإلسمنت المنخفضة فإن الكثير من الغاز يمكن أن يتسرب ومن الصعب التحكم برشح السائل في‬
‫الجبية المقابمة لممجاالت الحاممة لمغاز واعتبر الباحثون أن تخفيف فاقد الرشح إلى مادون ‪ 50 ml/30 min‬سوف يقمل‬
‫من اجتياح الغاز ويقمل من نفوذية اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -3‬التحكم بفصل الماء‪:‬‬
‫بعض الباحثين الحظ أنو يحصل فصل لمماء عن اإلسمنت في اآلبار المائمة والماء الحر يساعد في تشكيل قنوات‬
‫في الجزء العموي من البئر وىذه إحدى أسباب ىجرة الغاز‪.‬‬
‫‪ -4‬التحكم بانخفاض الضغط الييدروستاتيكي والضغط المسامي‪:‬‬
‫ا‪ -‬التحكم بانخفاض الضغط بسبب عممية التيمم ( حيث أن التيمم يخفض من الضغط الستاتيكي المنقول إلى الطبقة)‪.‬‬
‫ب‪ -‬التحكم بانخفاض الضغط بسبب اماىة اإلسمنت‬
‫ت‪ -‬التحكم بانخفاض الضغط في المرحمة االنتقالية‪ ,‬حيث اإلسمنت ال يتصرف كسائل وال كصمب ويفقد المزيج قدرتو‬
‫عمى نقل الضغط الييدروستاتيكي‪.‬‬
‫‪ -5‬التحكم بيجرة الغاز من خالل مسامات اإلسمنت‪ :‬حيث يبدأ االتصال بين المسامات في الفترة الذي يبدأ فييا السائل‬
‫اإلسمنتي بالتجمد‪.‬‬
‫‪ -6‬التحكم بانخفاض الضغط المسامي بسبب انكماش اإلسمنت بعد اماىتو‪.‬‬
‫‪ -7‬التحكم بيجرة الغاز بسبب عدم وجود ترابط جيد مع سطح التغميف أو سطح الطبقة ومن أسباب الترابط السيئ ىذا‪:‬‬
‫ التحكم بوجود مواد عمى سطح التغميف وكعكة عمى الصخر‪.‬‬‫‪ -‬التحكم بانكماش اإلسمنت‪.‬‬
‫ التحكم بحصول ألسن من سائل الحفر متداخمة مع السائل اإلسمنتي‪.‬‬‫‪ -‬التحكم بحصول فصل لمماء في اآلبار المائمة‪.‬‬
‫ التحكم باالجيادات داخل البئر بسبب الح اررة ( إماىة اإلسمنت‪ -‬حقن بخار – سوائل باردة‪.)...‬‬‫‪ -‬التحكم باإلجيادات الييدروليكية داخل البئر‪.‬‬
‫ التحكم باإلجيادات الميكانيكية ( عممية الحفر نفسيا وال سيما عند وجود طبقات ضعيفة خمف اإلسمنت)‪.‬‬‫ولتالفي الصعوبات أعاله تم اقتراح استخدام تقنيات مختمفة وحسب شروط البئر مثل‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫استخدام باكر خارجي‪.‬‬
‫‪ -‬السمنتة عمى مراحل‪.‬‬
‫‪ -‬تطبيق ضغط معاكس بالفراغ الحمقي ( من محاذيره التيريب)‪.‬‬
‫‪ -‬تم تطوير نوع من السوائل اإلسمنتية القابمة لالنضغاط وذلك لممحافظة عمى الضغط المسامي فوق المجال الغازي‪.‬‬
‫‪ -‬إسمنت قابل لمتوسع‪.‬‬
‫ تشكيل إسمنت عالي اليالمية ( يقاوم دخول الغاز )‪.‬‬‫‪ -‬تشكيل إسمنت كتيم ( إضافة بوليميرات)‪.‬‬
‫‪ -‬منشطات سطحية تشكل مع الغاز الذي يدخل إلى اإلسمنت رغوة تصبح صعبة الحركة‪.‬‬
‫يمكن التقميل من مسامية ونفوذ الحجر اإلسمنتي باستخدام نسب معينة من الرمل والبنتونيت ضمن الخمطة اإلسمنتية‪.‬‬
‫يجري قياس نفوذ الحجر اإلسمنتي مخبرياً بالطرق التي درست في مادة فيزياء الطبقة‪ ,‬حيث تحضر أيضاً عدة خمطات‬
‫باستخدام نسب مختمفة من الماء إلى اإلسمنت مع إضافات متنوعة من الرمل والبنتونيت‪ ,‬وتوضع ىذه الخمطات ضمن‬
‫قوالب خاصة وتدخل إلى األفران لتأمين شروط تجمد مشابية لمشروط الطبقية‪ ,‬وتخرج العينات من األفران ( بعد انقضاء‬
‫الزمن المحدد لتصمبيا ) وتبرد‪ ,‬ثم يحدد نفوذ كل عينة‪ ,‬وتستخدم الخمطة اإلسمنتية التي أعطت حج اًر إسمنتياً بأقل نفوذ‬
‫ممكن[‪.] 13‬‬
‫‪ - 3-3-2‬التصاق الحجر اإلسمنتي بكل من السطح الخارجي لمواسير التغميف وجدران البئر الصخرية‬
‫‪Cement‬‬
‫‪: isolation properties‬‬
‫يعتمد قيام الحجر اإلسمنتي بوظائفو العامة ( تدعيم مواسير التغميف وعزل الطبقات) إلى ًّ‬
‫حد كبير جداً عمى مدى‬
‫التصاقو مع السطح الخارجي لمواسير التغميف ومع جدران البئر الصخرية‪ .‬ويجب العمل باستمرار لمحصول عمى درجة‬
‫التصاق عظمى‪ ,‬وتتأثر درجة االلتصاق ىذه بعدة عوامل أىميا‪ :‬درجة نظافة ىذه السطوح من سائل الحفر أو من القشرة‬
‫الطينية لسائل الحفر‪ -‬نوع مسحوق اإلسمنت المستعمل‪ -‬درجة ح اررة وسط التجمد‪ -‬خشونة سطوح التالمس‪ ...‬إلخ‪.‬‬
‫يكون التصاق الحجر اإلسمنتي ضعيفاً مع السطوح المغطاة بالقشرة الطينية لسائل الحفر ( بل يمكن القول بعدم‬
‫حدوث التصاق )‪ ,‬لذلك يجب نزع ىذه القشرة باستخدام الخادشات‬
‫( التي ذكرت سابقاً ) أو باعتماد سائل تنظيف‬
‫معالج بمركبات كيميائية تقوم بتفتيت ىذه القشرة‪ ,‬حيث يتم ضخ ىذا السائل قبل اإلسمنت مباشرةً‪ .‬كما يجب أن تنظف‬
‫السطوح الخارجية لمواسير التغميف من الطالء الواقي الذي يمنع التصاق اإلسمنت معيا‪ .‬ويمكن تفسير التصاق الحجر‬
‫اإلسمنتي بالسطح الخارجي النظيف لمواسير التغميف بتكوين طبقة متداخمة بييكل بموري معين‪ ,‬تنتمي ىذه الطبقة إلى كل‬
‫من المعدن والحجر اإلسمنتي في نفس الوقت‪ .‬وتتوقف درجة االلتصاق عمى مدى متانة الطبقة‪.‬‬
‫تؤدي قوى االحتكاك التي تتولد عند ضغط المعدن بالحجر اإلسمنتي دو اًر ىاماً في زيادة درجة االلتصاق‪ .‬ويمكن‬
‫زيادة االلتصاق ( إضافةً إلى ما ذكر ) بزيادة اضطراب السائل اإلسمنتي في الفراغ الحمقي ( زيادة سرعة صعوده في‬
‫الفراغ الحمقي بزيادة معدل الضخ ) والذي يؤمن إزاحة كامل سائل الحفر من ىذا الفراغ‪ ,‬وجعل السائل عمى تماس مباشر‬
‫مع سطح مواسير التغميف ومع جدران البئر الصخرية‪.‬‬
‫‪ -4-2‬تأثير الشروط الطبقية عمى عممية السمنتة‪:‬‬
‫تتأثر خواص كل من السائل اإلسمنتي والحجر المتش ّكل منو بشكل ممحوظ بالشروط الطبقية حيث ينقل السائل‪ .‬وفيما‬
‫يمي ندرس تأثير ىذه الشروط[‪:] 5,1‬‬
‫‪ - 1-4-2‬تأثير الضغط عمى عممية السمنتة‪:‬‬
‫يتميز تأثير الضغط عمى عممية السمنتة بمحدوديتو‪ ,‬فيو يقمل من زمن تكاثف السائل اإلسمنتي‪ ,‬والزمن الذي يبدأ‬
‫عنده التصمب ( زمن بدء الشك ) وذلك كما ىو موضح في الشكل( ‪.) 5-2‬‬
‫الشكل( ‪ ) 5-2‬تأثير الضغط عمى عممية السمنتة‪.‬‬
‫إن زمن بدء التصمب وكما ىو موضح في الشكل السابق يتناقص مع تزايد قيمة الضغط حتى ( ‪) P = 350 kgf/cm2‬‬
‫حيث يالحظ انعدام تأثير الضغط‪ .‬أما تأثير الضغط عمى الحجر اإلسمنتي المتشكل فيكون بزيادة مقاومتو الميكانيكية‬
‫األولية‪ ,‬وذلك من خالل زيادة سرعة التجمد‪.‬‬
‫‪ -2-4-2‬تأثير درجة الحرارة عمى عممية السمنتة‪:‬‬
‫تتميز درجة الح اررة بتأثيرىا اليام جداً عمى عممية السمنتة‪ ,‬وىو تأثير سمبي في كل الحاالت تقريباً‪ .‬إن زمن تكاثف‬
‫اإلسمنت ( وصول لزوجتو إلى القيمة الحدية ‪ 100‬بواز) يتناقص بشدة مع ارتفاع درجة الح اررة وفق ما يوضحو الشكل(‬
‫‪ .) 6-2‬نالحظ من الشكل السابق أن لزوجة السائل اإلسمنتي تصل إلى القيمة الحدية بعد ثالث ساعات من تحضيره عند‬
‫تعريضو لدرجة ح اررة مقدارىا ‪ 45‬درجة‪ ,‬بينما تصل إلى القيمة الحدية بعد نصف ساعة فقط عند تواجده في وسط درجة‬
‫ح اررتو ‪ 95‬درجة‪ ,‬أي أن الزمن الذي يمكن خاللو دفع السائل اإلسمنتي لمحركة يتناقص بشدة مع ارتفاع درجة الح اررة‪.‬‬
‫لذلك يجب معالجة السائل اإلسمنتي بمبطئات لمتصمب تحدد كميتيا ونوعيتيا وفقاً لنوع الخميط ودرجة ح اررة البئر‪ .‬كذلك‬
‫فإن ارتفاع درجة الح اررة يؤدي إلى تناقص زمن بدء التصمب ( بدء الشك)‬
‫الشكل(‪ :) 6-2‬تأثير درجة الح اررة عمى عممية السمنتة‪.‬‬
‫‪ -A‬تأثير درجة الح اررة عمى زمن تكاثف السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -B‬تأثير درجة الح اررة عمى زمن بدء التصمب‪.‬‬
‫لمسائل اإلسمنتي وفق الشكل ( ‪ ,) b-6-2‬حيث يمثّل المنحني رقم ( ‪ ) 1‬تغير ىذا الزمن لسائل إسمنتي بنسبة الماء إلى‬
‫مسحوق اإلسمنت مقدارىا ( ‪ .) 0.6‬والمنحني رقم ( ‪ ) 2‬يمثّل زمن بدء التصمب لسائل إسمنتي بنسبة الماء إلى ا إلسمنت‬
‫مقدارىا ‪ .% 0.4‬ومن المالحظ أن درجة الح اررة تقمّل من زمن عممية السمنتة‪ ,‬وقد ال تسمح بإزاحة كامل السائل اإلسمنتي‬
‫إلى الفراغ الحمقي ( أي يبدأ بالتصمب وىو موجود داخل مواسير التغميف) إال إذا عولج بالمبطئات‪.‬‬
‫إن لدرجة الح اررة تأثير أيضاً عمى الحجر اإلسمنتي‪ ,‬ويالحظ ذلك من خالل إنقاصيا لممقاومة الميكانيكية خاصة عند‬
‫تجاوزىا ‪ 80‬درجة مئوية‪ ,‬كما ىو موضح في الشكل‬
‫( ‪.) 7-2‬‬
‫يظير تأثير درجة الح اررة بشكل جمي عمى مقاومة الحج ر اإلسمنتي مع الزمن‪ ,‬إذ قد تبمغ ىذه المقاومة قيماً مرتفعة‬
‫في األيام األولى بعد عممية السمنتة‪ ,‬إال أنيا تتناقص تدريجياً مع الزمن‪ ,‬وقد تصل إلى وضع تصبح قيمتيا قميمة لدرجة‬
‫أن الحجر اإلسمنتي ال يعود مؤىالً لعزل الطبقات عن بعضيا ( وىو اليدف األساسي له)‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 7-2‬تأثير الح اررة عمى المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -3-4-2‬تأثير المياه الطبقية عمى عممية السمنتة ‪:‬‬
‫يمكن أن تسبب المياه الطبقية في تسريع تصمب السائل اإلسمنتي لما تحويو من أمالح مختمفة‪ .‬ولكن التأثير األىم ىو‬
‫عمى الحجر اإلسمنتي المتشكل‪ ,‬إذ تعمل عمى تخريبو ( من خالل تأثير التآكل الكيميائي ) عند احتوائيما عمى الشوارد‬
‫الحمضية بتراكيز مرتفعة‬
‫( ‪ ....... SO4--,HCO2-, Cl-‬الخ)‪ ,‬حيث تتفاعل ىذه الشوارد مع المعادن المشكمة‬
‫لمحجر اإلسمنتي الذي يفقد مقاومتو كمياً بعد زمن قصير من تشكمو في الفراغ الحمقي مقابل الطبقات الحاممة لممياه‬
‫الطبقية‪ .‬وتعتبر شوارد الكبريتات (‪ ) SO4--‬أكثرىا فتكاً باإلسمنت ( وتسمى في ىذه الحالة بالمياهالكبريتية )‪.‬‬
‫ومن أجل المحافظة عمى مقاومة كافية لمحجر اإلسمنتي مقابل المياه الكبريتية تستعمل مساحيق اإلسمنت المناسبة‬
‫والمعالجة بالمركبات الضرورية[‪.] 26,5‬‬
‫الفصل الثالث‬
‫أنواع السوائل اإلسمنتية‬
‫‪Types of cement slurries‬‬
‫من أجل تحسين عازلية اإلسمنت‪ ,‬وحتى يحقق اإلسمنت اليدف المراد منو‪ ,‬تم تصميم أنواع خاصة من السوائل‬
‫اإلسمنتية‪ ,‬وذلك لتالفي بعض المشاكل التي قد تحصل وتؤثر سمباً عمى فاعمية العممية اإلسمنتية مثل التيريب‪ ,‬القنوات‬
‫الشعرية في الفراغ الحمقي‪ ,‬سمنتة المجاالت الممحية‪ ,‬والمجاالت التي تسبب التآكل‪....‬ونذكر من ىذه األنواع[‪:] 29,13,1‬‬
‫‪ -1 -3‬اإلسمنت اليالمي ( ‪:) Thixotropic cement‬‬
‫عممياً ىذا النوع من اإلسمنت يكون رقيقاً أثناء الخمط واإلزاحة‪ ,‬ولكنو يشكل اليالمية بسرعة عند التوقف عن الضخ‪,‬‬
‫وعند معاودة الضخ فإن ىالمية المزيج اإلسمنتي تنكسر ويعود السائل مرةً أخرى قابالً لمضخ‪ .‬ىذا النوع من اإلسمنت لو‬
‫تطبيقات ميمة‪ ,‬خاصةً في اآلبار التي تحوي مجاالت ضعيفة قابمة لمتشقق تحت ضغوط ىيدروستاتيكية قميمة‪ .‬إال أنو في‬
‫ىذا النوع من السوائل فإن اإلسمنت يسند بعضو بعضاً مقمالً بالتالي من الضغط الييدروستاتيكي عمى الطبقة كمما زادت‬
‫اليالمية‪ .‬والتطبيق اآلخر ليذا السائل ىو معالجة مجاالت التيريب‪ ,‬حيث يسد اإلسمنت منطقة التيريب بسبب مقاومة‬
‫جريانو الناتجة عن ىالميتو الزائدة في السكون‪ .‬ويستخدم في عمميات إصالح مواسير التغميف ( المتشققة‪ ,‬أو المفصولة)‪.‬‬
‫ويستخدم كمخدة أمام اإلسمنت الخاص الذي يتم ضخو في عمميات الحقن‪ .‬ومن سمبياتو أنو إذا تم التوقف عن الضخ‬
‫أكثر من مرة فإن ىالميتو ونقطة خضوعو يزدادان ويصبح من الصعب ضخو‪ .‬ومن أنواع ىذا اإلسمنت نذكر‪:‬‬
‫‪ - 1‬إسمنت أساسو غضاري‪ :‬وىو عبارة عن إسمنت بورتالندي يحتوي عمى غضار قابل لالنتفاخ بالماء وتشكيل‬
‫اليالمية‪ .‬ومن تطبيقاتو‪ :‬معالجة ىجرة الغاز في حاالت محددة‪.‬‬
‫‪ - 2‬إسمنت أساسو سمفات الكالسيوم‪ :‬تعتبر سمفات الكالسيوم من أكثر المواد المستعممة لتحضير سوائل إسمنتية‬
‫تكسوتروبية وذلك وفق التفاعل اآلتي‪:‬‬
‫‪3CaSO4.2H2O+3CaO.Al2O3--3CaO. Al2O3.3CaSO4.32H2O‬‬
‫حيث يحدث تبمور عمى شكل أبر‪ ,‬وعند التحريك فإن ىذه الشبكة من األبر تنكسر‪ ,‬ويعود السائل إلى وضعو األولي‪.‬‬
‫تحضير ىذا النوع من السوائل اإلسمنتية يتطمب كمية كبيرة من الماء‪ ,‬وبالنتيجة فإن كثافة السائل سوف تنخفض‪ .‬ومن‬
‫سمبياتو فاقد رشحو الكبير‪.‬‬
‫‪ - 3‬إسمنت أساسو بوليمير سيمموزي (‪ HEC‬ىيدروكسيل إيتيل السيمموز أو ‪ CMHEC‬كربو كسيل ميتيل ىيدروكسيل‬
‫إيتيل السيمموز)‪ :‬ىذا النوع من السوائل يشكل مزيجاً متشابكاً ‪. Cross linked‬‬
‫‪ - 4‬اإلسمنت القابل لمتمدد ‪ :‬وىو يؤدي إلى ربط جيد بين اإلسمنت ومواسير التغميف من جية‪ ,‬وبين اإلسمنت والطبقة‬
‫من جية أخرى‪ ,‬األمر الذي يؤدي إلى عزل جيد لمفراغ الحمقي وتحسين الترابط‪ ,‬وبالنتيجة المقاومة الميكانيكية لإلسمنت‬
‫مقابل مواسير التغميف والطبقة‪ .‬وبما أن اإلسمنت ال يمكنو التمدد داخل مواسير التغميف فإنو يتمدد باتجاه الطبقة ليغمق‬
‫أية فراغات أو فجوات‪ ,‬ويقمل المسامية داخل اإلسمنت‪ .‬ونذكر من ىذه األنواع‪:‬‬
‫أ ‪ -‬السوائل الممحية‪:‬‬
‫تحضر سوائل إسمنتية ممحية تحتوي عمى تركيز كبير من ‪ NaCl, Na2SO4‬لمحصول عمى تمدد اإلسمنت‪ ,‬حيث أنو‬
‫بعد االنتياء من ضخ اإلسمنت فإن التوسع يحصل بسبب الضغط الداخمي الذي يشكمو التفاعل بين بمورات الممح‬
‫وسيميكات الكمور‪ .‬وىذا السائل فعال حتى درجة ح اررة ‪ 204‬مئوية‪.‬‬
‫ب ‪-‬بودرة األلمنيوم‪:‬‬
‫يمكن استخدام بودرة من الزنك‪ ,‬المغنيزيوم‪ ,‬الحديد‪ ,‬واأللمنيوم لتحضير سوائل إسمنتية متمددة‪ ,‬حيث أن األلمنيوم‬
‫يتفاعل مع األلكيالت في المزيج اإلسمنتي وينتج فقاعات من غاز الييدروجين‪ .‬يتأثر اإلسمنت الناتج بالح اررة‬
‫والضغط ولذلك يستخدم في األعماق الضحمة‪.‬‬
‫جـ أكاسيد الكالسيوم والماغنيزيوم‪:‬‬
‫أكسيد المغنيزيوم يشكل قوة تمدد كبيرة داخل المزيج اإلسمنتي‪ ,‬وذلك بسبب إماىة أكسيد المغنيزيوم والناتج يشغل‬
‫حجماً أكبر من المواد الداخمة في التفاعل‪:‬‬
‫‪MgO+H2O--Mg(OH)2‬‬
‫ولكي يحصل تمدد فعال يجب أن تكون درجات الح اررة عالية ( حوالي ‪ 288‬درجة مئوية)‪.‬‬
‫‪ -2-3‬إسمنت خاص بمناطق التجمد‪:‬‬
‫ىذا النوع من اإلسمنت ينتج ح اررة قميمة عند اإلماىة ويمكنو تشكيل ىالمية كافية في درجات الح اررة المنخفضة ومن‬
‫الممكن إضافة الممح أو الكحول أو أية مواد مانعة لمتجمد‪ .‬وىناك أنواع أعطت نتائج جيدة مثل إسمنت ألومينات الكالسيوم‬
‫أو اإلسمنت الجبسي‪.‬‬
‫‪ -3-3‬اإلسمنت الممحي‪:‬‬
‫وىو يحتوي عمى كمية ميمة من ‪ NaCl‬أو ‪ KCl‬والتي بالعادة تسمى باإلسمنت الممحي‪ .‬ويستخدم ىذا النوع من‬
‫اإلسمنت لألسباب اآلتية‪:‬‬
‫‪ - 1‬وجود الممح في الماء مثل ماء البحر‪.‬‬
‫‪ - 2‬استخدام الممح في المزيج اإلسمنتي كمادة رخيصة الثمن لتحقيق بعض الوظائف‪.‬‬
‫‪ - 3‬يضاف الممح بكميات كبيرة‪ ,‬حيث تكون إضافتو ضرورية الختراق توضعات كبيرة من الممح أو المجاالت الحساسة‬
‫لمماء( الغضار )‪ .‬إن إضافة الممح تؤدي إلى‪:‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫انخفاض الزمن الالزم لبدء التجمد‪.‬‬
‫ارتفاع معدل الرشح‪.‬‬
‫تحقيق انضغاطية عالية مبكرة‪.‬‬
‫زيادة الرغوة‪.‬‬
‫إضافةً إلى أن وجود الممح يقمل من قدرة البنتوناي ت عمى التوسع في المزيج اإلسمنتي المحضر لمتمدد‪ ,‬وفي ىذه الحالة‬
‫يستخدم بنتونيت من نوع أتابولغيت‪ .‬ومن المناسب استخدام اإلسمنت الممحي لمسمنتة في المجاالت الشيمية أو البنتونيتية‬
‫حيث أنو حوالي ‪ % 87‬من الخزانات النفطية تحتوي عمى غضار ‪ ,‬وان أي تغيير في الوسط المحيط األصمي لمغضار‬
‫يمكن أن يزعزع استقرار الغضار( انتفاخ الغضار وبالتالي انخفاض نفوذية الطبقة المنتجة) وليذا السبب فإن اإلسمنت ذي‬
‫األساس المائي العذب غير مناسباً لالستخدام في توضعات الغضار والشيل ‪.‬‬
‫بعض الباحثين وجدوا أن تركيز ‪ % 10‬من ‪ NaCl‬كاف لمحد من انتفاخ الغضار‪,‬‬
‫وآخرون أظيروا تحسن الترابط بين السائل اإلسمنتي المالح والطبقات الحساسة لمماء‪ .‬والبعض أكد أن مموحة اإلسمنت‬
‫يجب أن تعادل مموحة الطبقة‪.‬‬
‫تستخدم ىذه السوائل في اآلبار التي حفرت بسوائل حفر مالحة‪ ,‬ألنو من الثابت عممياً أن أحد األسباب الرئيسية‬
‫لمسمنتة الرديئة في اآلبار التي تخترق الطبقات الممحية ىو إذابة الممح بواسطة الماء‪ ,‬مما يؤدي إلى وجود فراغ ممتمئ‬
‫بمحمول الممح بين السائل اإلسمنتي ( الحجر اإلسمنتي الحقاً ) وجدران البئر المكونة من الممح‪.‬‬
‫إن إشباع الماء الذي المستخدم في تحضير السائل اإلسمنتي بالممح يعطيو مناعةً كافيةً ضد الطبقات الصخرية‬
‫الممحية ( يصبح غير قادر عمى إذابة الممح من الطبقة ) ‪ ,‬كما يحافظ السائل اإلسمنتي عمى خواصو أثناء عممية السمنتة‬
‫( عند دخول األمالح من الطبقة تغير من خواص السائل اإلسمنتي وفقاً لتركيزىا وطبيعتيا ‪ ..‬وقد يؤدي إلى اإلسراع أو‬
‫اإلبطاء في التجمد والتكاثف لمسائل اإلسمنتي )‪.‬‬
‫يعتبر تحسين الخواص الحركية لمسوائل اإلسمنتية المالحة الميزة األساسي ة ليا‪ ,‬حيث أن إضافة الممح حتى درجة‬
‫اإلشباع تقمل من تماسك السائل‪ ,‬والسرعة الحرجة لضخو ( الزمن الذي نتمكن خاللو من ضخ السائل اإلسمنتي وازاحتو‬
‫إلى الفراغ الحمقي )‪ .‬ويالحظ ىذا التأثير بقوة عند معالجة السائل اإلسمنتي بالبنتونيت أيضاً‪ ,‬وبالتالي يجب معالجة السائل‬
‫اإلسمنتي الممحي بمبطئات لمتجمد‪ ,‬وخاصة في اآلبار العميقة أو ذات درجات الح اررة المرتفعة‪ ,‬كما يجب أن يعالج بمواد‬
‫كيميائية مانعة لتشكل الرغوة ومقمالت فاقد الرشح‪.‬‬
‫إن إضافة الرمل الكوارتزي بنسبة ‪ % 20-30‬تؤمن رفع المقاومة الميكانيكية لمحجر اإلسمنتي والمحافظة عمييا مع‬
‫الزمن‪.‬‬
‫يحصل التصاق الحجر اإلسمنتي عند استخدام السوائل المالحة مع جدران البئر نتيجة الزيادة في حجم اإلسمنت‬
‫المتجمد بنسبة تتراوح بين ‪ .% 0.2-0.5‬ويتم تحضير السوائل اإلسمنتية المالحة بإحدى الطرق اآلتية‪:‬‬
‫‪ -1‬إذابة األمالح في ماء المزج حتى درجة اإلشباع‪ ,‬ثم يضاف مسحوق اإلسمنت مع اإلضافات الالزمة‪ ,‬وتخمط جيداً‬
‫حتى التجانس‪.‬‬
‫‪ -2‬خمط مسحوق اإلسمنت مع مسحوق الممح الجاف بالكمية المحددة‪ ,‬ثم إضافة ىذا المزيج إلى ماء المزج العذب‪.‬‬
‫‪ -3‬إضافة ماء مشبع بالممح إلى السائل اإلسمنتي المحضر بماء عذب‪.‬‬
‫‪ -4-3‬إسمنت أساسو مستحمبات بوليميرية ‪: Latex-cement‬‬
‫المستحمبات البوليميرية ىي معمقات حميبية من كرات بوليميرية قميمة القطر‪ ,‬غالباً ما يتم تثبيتيا بواسط‬
‫ة منشطات‬
‫سطحية وذلك لمنع اتصاليا مع بعضيا عند إضافتيا إلى اإلسمنت البورتالندي‪ .‬ونذكر من بوليمرات االستحالب‬
‫ىذه‪ Vinyl acetate, Vinyl chloride, Acrylics, Acrylonitrile, Ethylene, Styrene, Butadiene:‬ومنو‬
‫تحضر مادة الالتكس ( ‪ .) LATEX‬ومن محاسن ىذه المادة[‪:] 10,9‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫تخفيض نفوذية الحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫زيادة تحمل اإلسمنت لإلجيادات‪.‬‬
‫تقميل االنكماش في الحجر اإلسمنتي المتصمب‪.‬‬
‫زيادة مرونة الحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫زيادة الترابط بين اإلسمنت وكل من مواسير التغميف والطبقة‪.‬‬
‫ترابطيا مع السطوح القابمة لمتبمل بالماء أو النفط أفضل‪.‬‬
‫تحافظ عمى تماسك اإلسمنت عند التثقيب‪.‬‬
‫تقمل فاقد الرشح وتحسن المتانة‪.‬‬
‫ومن مساوئ استخداميا شدة التأثّر بالح اررة‪ ,‬حيث أن بعض األنواع تفقد وظيفتيا عند ح اررة أعمى من‬
‫‪ 50‬درجة مئوية‪,‬‬
‫عمماً أن ىذا التأثير ال يشمل جميع األنواع‪ ,‬حيث أن بعضاً منيا فعال حتى ‪ 176‬درجة مئوية[‪. ] 2‬‬
‫‪ -5-3‬إسمنت خاص باألوساط التآكمية‪:‬‬
‫يمكن أن يكون اإلسمنت عرضةً لتأثير بعض المواد ذات الفعل التآكمي‪ ,‬مصدرىا إما الطبقة أو يتم ضخيا من السطح‬
‫(‪ .) H2S, CO2‬اإلسمنت البورتالندي غير مناسب لالستخدام في األوساط الحمضية الغير عضوية مثل الكبريتات‪,‬‬
‫الكمورات ‪,‬النترات‪ .‬في مثل ىذه األوساط فإن اإلسمنت الذي يحوي بوليمرات عضوية ذات أساس من ا‬
‫إليبوكسي‬
‫( ‪ ) Epoxy-‬ضروري لتأمين مقاومة كافية لمكيمياويات (‪.) Synthetic cement‬‬
‫عند وجود نسبة من غاز ‪ CO2‬فإن ‪ CaCO3‬الراسب تتحول إلى بيكربونات الكالسيوم القابمة لالنحالل واليجرة‪ ,‬مما يؤدي‬
‫إلى تشكيل وسط مسامي ونفوذي وانخفاض االنضغاطة‪ ,‬وىذا يؤدي إلى فقدان حماية مواسير التغميف وعازلية الطبقات‪.‬‬
‫ويمكن حل ىذه المشكمة باستخدام ‪ Fly ashes , Pozolanic cement‬األمر الذي يؤدي إلى تقميل التآكل بمقدار ‪50‬‬
‫‪.%‬‬
‫‪ -6-3‬السوائل اإلسمنتية المخصصة لآلبار ذات درجات الحرارة العالية‪:‬‬
‫بالرغم من أن درجة الح اررة العظمى التي تصادف في اآلبار العميقة ناد اًر ما تتجاوز القيمة ‪ 200‬درجة مئوية إال أنو‬
‫قد تصادف في بعض الحاالت درجات ح اررة أكبر بكثير حتى في اآلبار األقل عمقاً‪ ( .‬وصمت درجة الح اررة في بعض‬
‫اآلبار التي حفرت الستخراج بخار الماء من عمق ‪ 2000 m‬إلى ‪ 370‬درجة مئوية )‪ .‬إن تصميم إسمنت خاص باآلبار‬
‫ذات درجات الح اررة المرتفعة ىو من أكبر التحديات في الصناعة النفطية‪ .‬السموك الفيزيائي والكيميائي لإلسمنت يتغير‬
‫بشكل كبير عند ارتفاع درجات الح اررة والضغط‪ .‬ويجب االنتباه إلى الخواص الفيزيائية والكيميائية لمطبقات الواقعة عمى‬
‫تماس مع اإلسمنت‪ .‬المجاالت الحاوية عمى مياه ذات طبيعة تآكمية والطبقات الضعيفة تتأثّر أيضاً في اآلبار ذات درجات‬
‫الحرار العالية‪ ,‬واذا لم يتم تصميم الخمطة اإلسمنتية بشكل صحيح فإن اإلسمنت المتشكل يمكن أن يفقد تماسكو ويصبح‬
‫نفوذاً‪ ,‬وبالنتيجة يفقد صفة العازلية‪.‬‬
‫يتعرض اإلسمنت لدرجات الح اررة العالية في األنواع اآلتية من اآلبار‪:‬‬
‫‪ - 1‬اآلبار العميقة‪ :‬وىي اآلبار التي تتجاوز أعماقيا ‪ , 7600 m‬وتتميز ‪ -‬باإلضافة إلى أن ح اررتيا عالية‪ -‬بأن الفراغ‬
‫الحمقي صغير‪ ,‬وبوجود مجاالت ذات ضغوط عالية‪ ,‬ووجود مجاالت تحتوي عمى موائع ذات طبيعة تآكمية‪ ,‬وبالتالي فإن‬
‫تصميم اإلسمنت سيكون في غاية الصعوبة‪ ,‬ويتطمب مؤخر تصمب‪ ,‬ومواد تحكم بفاقد الرشح‪ ,‬ومرققات‪ ,‬وسيميكا ومواد‬
‫تثقيل‪.‬‬
‫‪ - 2‬اآلبار التي تنتج بالطرق الح اررية‪ :‬ىناك آبار تحفر لالستفادة من الطاقة الح اررية الموجودة في باطن األرض‪ ,‬والكثير‬
‫من ىذه اآلبار تم إنياؤىا بنفس طريقة إنياء آبار النفط والغاز‪ ,‬والح اررة فييا تزيد عن ‪ 370‬درجة مئوية‪ ,‬والطبقات تحتوي‬
‫عمى مموحة عالية وذات طبيعة تآكمية مما تتطمب البحث عن إسمنت يتحمل مثل ىذه الظروف‪.‬‬
‫إن سمنتة اآلبار ذات درجات الح اررة العالية تحتاج إلى استخدام تقنيات خاصة بيا‪ ,‬وفيما يمي نتطرق لدراسة بعض‬
‫الوسائل التي طبقت بنجاح في سمنتة اآلبار ذات درجات الح اررة المرتفعة‪:‬‬
‫‪ -1-6-3‬سوائل إسمنتية معالجة بالرمل‪:‬‬
‫لوحظ من التجارب المخبرية والحقمية أن إضافة الرمل ( ‪ ) SiO2‬إلى السائل اإلسمنتي يعطي حج اًر إسمنتياً ذا مقاومة‬
‫ميكانيكية مرتفعة وعديم المسامية والنفوذ‪ ,‬إضافة إلى ثبوتو أمام المياه الطبقية‪ .‬ويعتبر الرمل مكوناً خامالً عند إضافتو‬
‫إلى السائل اإلسمنتي في الظروف العادية‪ ,‬أما ضمن درجات الح اررة المرتفعة فيتحول إلى معدن فعال‪ ,‬حيث يتفاعل بقوة‬
‫مع مكونات مسحوق اإلسمنت مثل أكسيد الكالسيوم (‪ ) CaO‬وخصوصاً المائي ‪ Ca (OH )2‬ومع أكسيد األلمنيوم المائي‬
‫والسيميكات المائية‪.‬‬
‫يعتبر السيميكا أو أكسيد السيميسيوم ( ‪ ) SiO2‬من أكثر المعادن انتشا اًر في الطبيعة‪ ,‬فيو يدخل في تكوين مجموعة‬
‫وبينت التجارب المخبرية والحقمية أن صالبة الحجر اإلسمنتي تتحسن بشكل‬
‫كبيرة من السيميكات بما في ذلك الغضار‪ّ .‬‬
‫ممحوظ بازدياد نعومة الرمل المستخدم‪ ,‬كما ينصح بتنظيف الرمل من الشوائب التي ترافقو‪ ,‬وذلك بالغسل ثم التجفيف قبل‬
‫الخزن أو االستعمال‪ .‬تتراوح نسبة الرمل التي تستخدم في معالجة السوائل اإلسمنتية بين‬
‫‪ % 30-60‬من وزن مسحوق‬
‫اإلسمنت‪ ,‬وذلك تبعاً لدرجة الح اررة المتوقعة في البئر ( وتزاد نسبة الرمل مع ارتفاع درجة الح اررة )‪.‬‬
‫‪ -2-6-3‬سوائل محضرة من الخبث والرمل‪:‬‬
‫نظ اًر لمحجم الكبير لممواد المبطئة التي تستخدم عند سمنتة اآلبار ذات درجات الح اررة المرتفعة وقمة فعاليتيا في بعض‬
‫الحاالت‪ ,‬فقد جرى البحث عن مواد رابطة جديدة غير مسحوق اإلسمنت البورتالندي‪ .‬تم استخدام خبث األفران الالفحة (‬
‫بدالً من أفران االحتراق) الناعمة الطحن مع الرمل الكوارتزي‪ -‬حيث يقوم الخبث الذي يزداد نشاطو بارتفاع درجة الح اررة‬
‫بدور المادة الرابطة‪ ,‬أما الرمل فيؤدي دور المبطئ‪ .‬يستخدم خبث الفرن الالفح منذ القديم في المجاالت اإلنشائية‪ ,‬وىو‬
‫يختمف عن خبث اإلسمنت البورتالندي( عمماً أن تركيبيما الكيميائي متقارب) بمحتوى أقل من أكسيد الكالسيوم‪ .‬وأدى‬
‫الرمل بالحجم الطبيعي لمحبيبات فيما بعد إلى التقميل من ثمن الخبث الرممي‪ .‬كما استخدم الخبث الرممي ذو الطحن‬
‫المشترك والذي يتميز بزمن تكاثف مرتفع‪ .‬يتم الحصول عمى ماليين األطنان من الخبث عند صير خامات الحديد‬
‫لمحصول عمى الفمزات نتيجة لوجود الشوائب المعدنية التي ترافق الخامات‪ ,‬أو تمك التي تضاف لجعل الخبث سيل‬
‫االنصيار ولتنقية الفمز السائل من الشوائب غير المرغوب فييا ( الكبريت‪ -‬الفوسفور‪ -‬المنغنيز)‪.‬‬
‫تتكون معظم أنواع الخبث الحراري من سبائك سيميكاتية مختمفة التركيب الكيميائي‪ .‬ويعتمد تركيب خبث الفرن الالفح‬
‫عمى طبيعة الخام ونوع حديد الزىر الناتج‪ ,‬حيث يحدد ذلك نسبة‬
‫المكونات األساسية‪( :‬السيميكا‪ -‬الجير‪ -‬األلومينيا‪-‬‬
‫أكسيد المغنيزيوم)‪ ,‬والثانوية‪ :‬الكبريت المتحد كيميائياً‪ -‬أكسيد الحديد‪ -‬المنغنيز) بالخبث‪ .‬يستخدم خبث الفرن الالفح عمى‬
‫شكل حبيبي‪ ,‬حيث يجري تبريد الخبث المنصير بسرعة بواسطة الماء أو البخار أو اليواء‪ .‬عند التبريد البطيء لمخبث‬
‫المنصير يتشكل الخبث الكتمي ذو النشاط الييدروليكي الضعيف ألنو يوفر فرصة لمتبمور‪ .‬وتعتمد الخواص الميكانيكية‬
‫والفيزيائية لمسوائل الخبثية( زمن الشك‪ -‬السيولة‪ -‬الوزن النوعي‬
‫– الصالبة الميكانيكية‪..‬إلخ ) عمى التركيب المعدني‬
‫الكيميائي لمخبث وطريقة تبريده‪ .‬وتقاس جودة الخبث بتركيز أكسيد األلمنيوم(‪ .) AL2O3‬أما ارتفاع تركيز السيميكا ( ‪SiO2‬‬
‫) فيؤدي إلى التقميل من الخواص الييدروليكية‪ .‬ويعتبر وجود أكسيد المغنيزيوم( ‪ ) MgO‬بديالً عن الجير‪ ,‬ويحسن من‬
‫خواص الخمطة اإلسمنتية‪ ,‬وقد يؤدي إلى زيادة في حجم الحجر اإلسمنتي‪.‬‬
‫يتميز السائل المحضر من الخبث الرممي بزمن شك كبير عند درجات الح اررة المنخفضة والتي تقل مع ارتفاع درجة‬
‫الح اررة‪.‬‬
‫‪ -3-6-3‬السوائل الجيرية الرممية‪:‬‬
‫يتم الحصول عمى السوائل الجيرية الرممية بخمط الجير مع الرمل الكوارتزي المطحون والغضار البنتونيتي لتأمين ثبوت‬
‫جيد لمسائل‪ .‬تتكاثف ىذه السوائل وتتجمد متحولة إلى حجر عند درجات الح اررة المرتفعة‪ ,‬في حين تبقى في طور عجيني‬
‫عند درجات الح اررة المنخفضة ( األقل من‬
‫‪ 100‬درجة مئوية)‪ .‬ويتميز الحجر الذي يتشكل من تجمد السائل الجيري‬
‫الرممي بمقاومة ميكانيكية مرتفعة ونفوذ ضعيف جداً ( قريب من الصفر)‪ .‬وبالنتيجة فإن اإلسمنت الحراري يتعرض‬
‫لظروف وشروط متنوعة ولعمميات كيميائية معقدة‪ .‬وعند تصميم مكونات اإلسمنت المناسبة لحل ىذه المعضمة يجب األخذ‬
‫باالعتبار ما يمي[‪:] 13‬‬
‫‪ - 1‬عندما تزيد الح اررة السكونية عن ‪ 110‬درجة مئوية يجب إضافة ‪ % 35-40‬سيميكا إلى اإلسمنت البورتالندي‪.‬‬
‫‪ - 2‬في اآلبار الح اررية حيث كمية األمالح كبيرة يتم إضافة سيميكا فمور ناعمة ( قطر الحبيبة أقل من‬
‫سيميكا الرمل ال تؤمن الحماية الكافية‪.‬‬
‫‪ 15‬مكرون‪.‬‬
‫‪ - 3‬في األوساط التي يكون فييا تركيز ‪ٍ CO2‬‬
‫عال يمكن حماية اإلسمنت بتخفيف نسبة السيميكا إلى ‪. % 20‬‬
‫‪ - 4‬معظم أنواع ممددات اإلسمنت ىي مناسبة أيضاً في اإلسمنت الحراري‪ .‬وعمى كل حال إذا زادت الح اررة الستاتيكية‬
‫عن ‪ 232‬درجة مئوية فإن الرماد المتطاير (‪ ) Fly ash‬ال يتم استعمالو في اإلسمنت من نوع ‪ G‬وانما يستعمل البنتونايت‬
‫أو البيرليت أو الدياتوم األرضي‪.‬‬
‫‪ - 5‬الكريات اإلسمنتية يمكن استعماليا في اآلبار الح اررية وىي ثابتة في الح اررات العالية وضغط التحطم ىو‬
‫‪3000‬‬
‫‪ . psi‬إال أنو من غير المناسب استخدام كرات سيميكات األلمنيوم في درجات الح اررة التي تزيد عن ‪ 232‬درجة مئوية‪.‬‬
‫‪ - 6‬اإلسمنت الرغوي المصنع من خمطة مستقرة يمكن استعمالو في معظم اآلبار الح اررية‪ ,‬أما في آبار الطاقة الح اررية‬
‫حيث توجد الموائع األكالة فإن استقرار اإلسمنت الرغوي ال يدوم طويالً‪.‬‬
‫‪ - 7‬إذا تعرض اإلسمنت لدرجة ح اررة تزيد عن ‪ 400‬درجة مئوية ال يستعمل اإلسمنت البورتالندي وانما يستعمل إسمنت‬
‫عالي األلمنيوم‪.‬‬
‫‪ - 8‬عند االختبارات المخبرية يجب تحديد الح اررة الستاتيكية والحركية الالزم استخداميا لمحصول عمى زمن تجمد‬
‫وانضغاطية في البئر‪.‬‬
‫‪ - 9‬الضغط العالي يؤثر بقوة عمى سموك اإلسمنت الحراري ليذا فإن االختبارات المخبرية يجب أن تدرس تأثير الضغط‪.‬‬
‫‪- 10‬اإلسمنت الحراري حساس لمتغيرات الكيميائية‪ ,‬وليذا فإن الدراسة المخبرية يجب أن تدرس عينات من اإلسمنت‬
‫واإلضافات والمياه التي ستستخدم في عممية اإلسمنت‪.‬‬
‫‪- 11‬الفرضية المعروفة أن االنضغاطية العالية تعطي نفوذية منخفضة ىي خاطئة‪ ,‬وليذا يجب قياس النفوذية في المخبر‬
‫قبل أن يتعرض اإلسمنت لمشروط الح اررية في البئر‪.‬‬
‫‪ -7-3‬السوائل اإلسمنتية المخصصة لعزل المجاالت التي تسبب تسرباً لمسائل في الطبقة‪:‬‬
‫تعتبر مشكمة تسرب السائل في الطبقة من أكثر مشاكل الحفر تعقيداً نظ اًر لمعوامل الكثيرة التي تؤثر بيا‪ .‬ومن أجل‬
‫سمنتة مجاالت حدث فييا تسرب لسائل الحفر تستعمل خمطات إسمنتية خاصة ‪ ,‬تتميز ىذه الخمطات ( إضافة إلى الوزن‬
‫النوعي المنخفض) بزمن تكاثف قميل جداً ( تبدأ بالتصمب خالل زمن قصير جداً بعد االنتياء من الضخ )‪ .‬كما تعالج‬
‫بمواد سدادة مشابية تماماً لممواد التي تستخدم في معالجة سائل الحفر‪ .‬ومن أجل رفع جودة عزل ىذه المجاالت يتم ضخ‬
‫محمول كمور الكالسيوم ( قبل السائل اإلسمنتي ) لتنظيف جدران البئر التي سيتم سمنتتيا‪ .‬كما يستخدم الممح الصخري‬
‫‪ NaCl‬و ‪ CaCl2‬كمسرع لمتصمب ( عمماً أن نسب استعمال ىذين الممحين ىي بحدود‬
‫‪ % 2-3‬لمممح األول و ‪% 3-5‬‬
‫بالنسبة الثاني)‪ .‬ويستخدم الجص لتحقيق اليدف ذاتو‪ ,‬وذلك بإضافتو إلى السائل اإلسمنتي‪ ,‬أو بصفة مستقمة عند درجات‬
‫الح اررة المنخفضة (ال تتجاوز درجة ح اررة البئر ‪ 60‬درجة مئوية)‪.‬‬
‫ينصح بعزل المجال الذي أدى إلى تسرب سائل الحفر فيو قبل إنزال مواسير التغميف‪ ,‬ألنو سوف يؤدي بصورة شبو أكيدة‬
‫وتفضل السوائل‬
‫إلى تسرب السائل اإلسمنتي ذي الوزن النوعي المرتفع جداً قياساً مع الوزن النوعي لسائل الحفر‪.‬‬
‫ّ‬
‫اإلسمنتية الزيتية في مثل ىذه الحاالت – يمزج مسحوق اإلسمنت مع النفط الخام أو أحد مشتقاتو مثل زيت الديزل_ ألن‬
‫ىذه السوائل ال تتجمد‪ ,‬وتشكل حج اًر إسمنتياً إال عند توفر الماء الموجود في الطبقة التي تسرب فييا سائل الحفر‪ -‬وبذلك‬
‫فإنيا لن تتصمب سوى في فراغات الطبقة مغمقةً إياىا ومانعةً حدوث التسرب مجدداً‪ .‬إن دور النفط الخام أو مشتقاتو ىو‬
‫نقل مسحوق اإلسمنت إلى المجال المستيدف‪.‬‬
‫‪ - 8-3‬سائل إسمنتي بوزن نوعي مرتفع ( ‪:) Heavy weight cement‬‬
‫تستخدم السوائل اإلسمنتية المثقمة بيدف التغمب عمى مشاكل معينة مثل زحف الغضار والضغوط الطبقية المرتفعة‪,‬‬
‫حيث تم حفر ىذه المجاالت بسوائل حفر مرتفعة الوزن النوعي تزيد عن ‪ . 2 kgf/dm3‬ويمكن زيادة الوزن النوعي‬
‫لمسائل اإلسمنتي بإحدى الوسيمتين اآلتيتين‪:‬‬
‫‪ -1‬إنقاص نسبة الماء إلى مسحوق اإلسمنت ومعالجة السائل اإلسمنتي بمواد مقممة لالحتكاك والمزوجة‪ .‬وتحدد كمية‬
‫ونوعية مواد المعالجة بحيث تكون فعاليتيا كافية إلنجاز عممية السمنتة‪ .‬يمكن أن يصل الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي‬
‫بيذه الطريقة إلى‬
‫‪ . 2.04-2.1 kgf/dm3‬وال يمكن إنقاص نسبة الماء إلى مسحوق اإلسمنت كثي اًر( النياية‬
‫الصغرى التي يمكن قبوليا ىي ( ‪ ) W/C = 0.35‬ألن تحضير السائل وضخو في البئر يصبح أكثر صعوبة‪.‬‬
‫‪ -2‬معالجة السائل اإلسمنتي العادي بمواد مثقمة‪ :‬وىي الطريقة األفضل واألكثر استعماالً‪ ,‬حيث تستخدم نسبة الماء إلى‬
‫مسحوق اإلسمنت المثالية تبعاً لشروط البئر‪ ,‬ثم يجري رفع الوزن النوعي لمسائل باستخدام مواد حيادية بالنسبة لمماء ( ال‬
‫تؤدي إلى رفع المزوجة) وذات وزن نوعي مرتفع‪ .‬تستعمل كمواد مثقمة نفس المركبات التي تستخدم في معالجة سائل الحفر‬
‫مثل البارايت (‪ ) BaSO4‬ذو الوزن النوعي ‪ , 4.2 kgf/dm3‬أكاسيد الحديد ذات الوزن النوعي ‪, 4.2-6.5 kgf/dm3‬‬
‫وأكسيد الرصاص عند االضطرار لرفع الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي إلى قيمة كبيرة‪.‬‬
‫‪ -9-3‬سائل إسمنتي مخفف (بوزن نوعي قميل)( ‪:) Light weight cement‬‬
‫تستخدم السوائل اإلسمنتية ذات الوزن النوعي المنخفض في اآلبار التي استعمل فييا سائل حفر بوزن نوعي قميل‪,‬‬
‫والتي أدت إلى تسرب السائل المخفف في الطبقة‪ ,‬ولم يتم عزليا جيداً قبل عممية التغميف‪ ,‬كما تستخدم في اآلبار التي‬
‫تتطمب رفع اإلسمنت في الفراغ الحمقي إلى مسافة كبيرة عن حذاء مواسير التغميف( سمنتة الطبقات الغازية والتي يرفع فييا‬
‫اإلسمنت حتى السطح‪ -‬طول المجال المفتوح من البئر كبير‪ ,‬ويتكون من طبقات تتطمب العزل باإلسمنت بكامميا )‪,‬‬
‫وعزل المجاالت النفطية ذات الضغوط الطبقية المنخفضة‪ .‬يخفف الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي باستعمال نسب مرتفعة‬
‫من الماء إلى اإلسمنت‪ ,‬حيث تستخدم القيم العظمى ليذه النسب‪ ,‬والتي يتمكن عندىا الخميط من التصمب ( عمماً أن‬
‫النسبة العظمى المسموح بيا ىي ‪ .)% 60‬إذا كانت القيمة العظمى لنسبة الماء إلى مسحوق اإلسمنت غير كافية ( مازال‬
‫الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي أكبر من الالزم) يعالج السائل اإلسمنتي بمقمالت لموزن النوعي‪ .‬ويعتبر البنتونيت أىم‬
‫المواد المقممة لموزن النوعي لمسائل اإلسمنتي‪ ,‬ألنو يحتفظ بكميات إضافية من الماء‪ ,‬وبالتالي يسمح بزيادة كبيرة لنسبة‬
‫الماء إلى المسحوق اإلسمنتي ( تفوق القيمة العظمى )‪ ,‬وبالتال‬
‫المستخدمة في الخمطات اإلسمنتية من‬
‫ي يتناقص الوزن النوعي‪ .‬وتتراوح كمية البنتونايت‬
‫‪ % 4-25‬من وزن مسحوق اإلسمنت‪ .‬وتتصف السوائل اإلسمنتية المعالجة‬
‫بمسحوق البنتونايت مقارنة مع السوائل اإلسمنتية األخرى بالميزات اآلتية‪:‬‬
‫‪ - 1‬وزن نوعي منخفض ( وفق متطمبات البئر)‪.‬‬
‫‪ - 2‬فاقد رشح قميل‪.‬‬
‫‪ - 3‬نفوذية منخفضة‪.‬‬
‫‪ - 4‬مرونة عالية‪ ,‬وبالتالي قابمية قميمة لمتشقق عند التثقيب‪.‬‬
‫ولكن استخدام البنتونيت بتركيز مرتفع ( أكثر من ‪ )% 5‬يترافق بعيب رئيسي ىو انخفاض المقاومة الميكانيكية لمحجر‬
‫اإلسمنتي‪ ,‬وىو ما يؤدي إلى انخفاض إمكانية استخدام تركيز مرتفع منو‪ .‬أما عند التركيز المنخفض فإن المقاومة‬
‫الميكانيكية تتحسن نظ اًر الرتباط البنتونيت بجزء من الماء‪ ,‬ويتم تصمب السائل اإلسمنتي بسرعة أقل‪ ,‬وعند درجات الح اررة‬
‫المرتفعة والضغوط العالية يتفاعل البنتونيت مع مركبات السائل اإلسمنتي وخاصة‬
‫‪ Ca(OH( 2‬مكوناً سيميكات‬
‫وألومينيات ىيدروكسيمية‪ .‬ونظ اًر لمنتائج اإليجابية إلضافة البنتونيت إلى السائل اإلسمنتي( والتي أثبتتيا المعطيات المخبرية‬
‫الصعب فقط ( من أجل تخفيف‬
‫ة‬
‫والحقمية) ينصح باستخدام الخمطات اإلسمنتية المعالجة بالبنتونيت ليس في ظروف الحفر‬
‫الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي لمنع تسربو في الطبقات ذات الضغوط المنخفضة)‪ ,‬بل وحتى في اآلبار التي يتم حفرىا‬
‫بشكل عادي‪.‬‬
‫يجب التنويو إلى ضرورة معالجة السائل اإلسمنتي البنتونيتي بمقمالت المزوجة‪ ,‬وذلك إما بزيادة نسبة الماء في الخمطة‬
‫اإلسمنتية‪ ,‬أو باستخدام المركبات الكيميائية المناسبة‪ ,‬وىذه األخيرة تعد األفضل ألنيا تعطي خميطاً بخواص حركية ثابتة‬
‫تقريباً خالل عممية السمنتة‪ ,‬إضافة إلى عدم تأثيرىا السمبي عمى الخواص الميكانيكية والفيزيائية لمحجر اإلسمنتي‪,‬‬
‫والتذبذب الحاد في الوزن النوعي لمسائل ( كما ىو الحال عند إضافة الماء)‪ .‬كما يجب معالجة السائل اإلسمنتي البنتونيتي‬
‫بمقمالت لفاقد الرشح ( خصوصاً عند استخدام نسبة كبيرة من الماء)‪ .‬ويعد مركب كربوكسيل ميتيل السيميموز( ‪) CMC‬‬
‫المركب المثالي لجميع أنواع الخمطات اإلسمنتية‪.‬‬
‫يفضل إضافة الرمل المطحون إلى السائل اإلسمنتي البنتونيتي عند درجات الح اررة المرتفعة في البئر ( أكثر من ‪100‬‬
‫درجة مئوية ) والضغوط العالية‪ ,‬ألن أكسيد السيميسيوم ‪ SiO2‬يتفاعل ضمن الشروط المذكورة مع أكسيد الكالسيوم المائي (‬
‫الجير المطفأ ‪ Ca(OH( 2‬ويعطي ىيدروسميكات منخفضة القاعدة وثابتة‪ .‬كما أن إضافة الرمل المطحون تخفف من الوزن‬
‫النوعي لمسائل اإلسمنتي حتى القيمة ‪= 1.5 kg/dm3‬‬
‫‪γfc‬‬
‫كما يعتبر التراب الدياتومي وحجر الخفاف من اإلضافات‬
‫الرممية المستخدمة في إنقاص الوزن النوعي لمخمطات اإلسمنتية‪.‬‬
‫تتميز السوائل اإلسمنتية المخففة بإضافة الرمل بمقاومتيا الميكانيكية العالية لمتجمد تحت درجة ح اررة مرتفعة وضغط‬
‫عال‪ ,‬إال أن فاقد الرشح ليذه السوائل مرتفع جداً ويتطمب استخدام مقمالت لو من نوعية جيدة وبكميات كبيرة‪.‬‬
‫األجهزة والمعدات المستخدمة في عملية السمنتة‬
‫‪Cementing equipments‬‬
‫تستخدم أثناء عممية السمنتة معدات مختمفة ‪ -‬إضافة إلى معدات التغميف‪ ،‬من حذاء المواسير وحمقة الصد‬
‫والممركزات ومنظفات القشرة الطينية عن جدران البئر‪ -‬يؤدي كل منيا دو اًر محدداً ضمن عممية اإلسمنت‪ .‬يمكن تقسيم‬
‫ىذه األجيزة والمعدات إلى قسمين‪ :‬سطحية وبئرية‪ .‬وفيما يمي سوف نقوم بدراسة ىذه المعدات[‪.] 26,1‬‬
‫‪ -1-4‬المعدات السطحية المستخدمة في عملية السمنتة‪:‬‬
‫‪ -1-1-4‬وحدات الضخ ( ‪:) Pumping units‬‬
‫تنفذ وحدات الضخ األعمال اآلتية‪:‬‬
‫‪ -1‬ضخ المياه إلى وحدات خمط اإلسمنت مع الماء أو إلى قمع تحضير السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -2‬ضخ السائل اإلسمنتي المحضر داخل مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ -3‬ضخ سائل اإلزاحة داخل مواسير التغميف‪ ،‬لدفع السائل اإلسمنتي إلى الفراغ الحمقي وايصالو إلى االرتفاع المحدد‬
‫مسبقاً‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 1-4‬يبين وحدة ضخ إسمنتية‪.‬‬
‫تركب وحدات الضخ عمى ىياكل عربات خاصة (الحظ الشكل‪ ) 1-4‬وتتألف كل وحدة ضخ من العناصر اآلتية‪:‬‬
‫‪ - 1‬مضخة رئيسية ذات ضغط مرتفع لضخ اإلسمنت وسائل اإلزاحة إلى داخل مواسير التغميف‪ .‬تشغل المضخة بواسطة‬
‫محرك خاص مركب عمى العربة‪ ،‬وتنقل إلييا الحركة من خالل عمبة سرعة تمكن المضخة من العمل بأكثر من سرعة (‬
‫‪ 2-4‬سرعات)‪ ،‬وبالتالي توجد إمكانية الستخدام أكثر من غ ازرة لمضخ‪.‬‬
‫‪ -2‬مضخة ثانوية صغيرة تشغل بواسطة محرك العربة ( أو بواسطة محرك كيربائي صغير) تقوم بنقل المياه إلى جياز أو‬
‫قمع خمط مسحوق اإلسمنت مع الماء( ‪.) 5‬‬
‫‪ - 2‬محرك ذو احتراق داخمي لتشغيل المضخة الرئيسية ( وىي من النوع المكبسي عادةً)‪.‬‬
‫‪ ، 2-4 m3‬وذلك لمراقبة ضخ سائل اإلزاحة‬
‫‪ - 3‬حوض مفتوح مقسم إلى جزأين متساويين ومدرجين بسعة تتراوح بين‬
‫وتحديد نياية عممية الضخ‪.‬‬
‫‪ -5‬خط أنابيب معدني متعدد األجزاء ( سريعة الفك والوصل ) لوصل المضخة الرئيسية مع جياز الخمط والحوض الذي‬
‫يسحب منو السائل اإلسمنتي (‪ ) 7‬المحضر( الذي يأتيو من جياز الخمط ) مع رأس مواسير التغميف المنزلة في البئر‪.‬‬
‫ويتم تشغيل وحدة الضخ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫تشغل مضخة المياه ( التي توصل مباشرةً مع خط الماء الذي يغذي موقع البئر) التي تدفع بالماء إلى جياز خمط مسحوق‬
‫اإلسمنت مع الماء‪ ،‬حيث يتم تحضير السائل اإلسمنتي‪ .‬ينقل السائل المحضر إلى حوض صغير مقسم إلى جزأين يفصل‬
‫بينيما حاجز مثقب (شبك معدني) لمنع نقل كتل مسحوق اإلسمنت غير الممزوجة مع الماء إلى البئر‪ .‬تقوم المضخة‬
‫الرئيسية بسحب السائل اإلسمنتي من الجانب الثاني لمحوض الصغير( الجانب المقابل لمجزء الذي يصب فيو السائل‬
‫يعبأ خزان وحدة الضخ‬
‫اإلسمنتي اآلتي من جياز الخمط ) وتدفعو إلى داخل مواسير التغمي ف من خالل خط األنابيب‪ّ .‬‬
‫بسائل الحفر( سائل اإلزاحة ) خالل فترة تحضير وضخ السائل اإلسمنتي‪ .‬بعد االنتياء من ضخ كامل السائل اإلسمنتي‬
‫يدفع بالفاصل اإلسمنتي الثاني ثم يبدأ ضخ سائل اإلزاحة بوصل المضخة الرئيسية مع حوض وحدة الضخ‪.‬‬
‫توجد أنواع متعددة من وحدات الضخ تختمف فيما بينيا أساساً في معدالت الضخ والضغط الذي تتحممو ( إضافةً إلى‬
‫‪ ) 1-4‬بعض أنواع وحدات الضخ الروسية‬
‫نوع المضخة والمحرك الذي يعمل عمى تشغيميا )‪ ،‬ونعطي في الجدول(‬
‫المستخدمة في سوريا‪ ،‬حيث نبين نوع الجياز وقطر المكبس والغ ازرة التي تضخيا وكذلك الضغط الذي تتحممو مقابل كل‬
‫سرعة‪ ،‬الجدول (‪.) 1-4‬‬
‫قطر مكبس المضخة الرئيسية‬
‫نوع‬
‫الجهاز‬
‫‪AC‬‬‫‪300‬‬
‫”‪Ø=4 1/2‬‬
‫”‪Ø =3 1/ 2‬‬
‫”‪Ø= 4‬‬
‫السرعة‬
‫‪Q‬‬
‫‪P‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪P‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪P‬‬
‫‪L/min‬‬
‫‪Mpa‬‬
‫‪L/min‬‬
‫‪Mpa‬‬
‫‪L/min‬‬
‫‪Mpa‬‬
‫‪1‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪100‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪250‬‬
‫‪22‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪AC‬‬‫‪400.B‬‬
‫‪AC‬‬‫‪500‬‬
‫‪ACF‬‬‫‪700‬‬
‫‪3‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪450‬‬
‫‪10‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪4‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪635‬‬
‫‪6‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪1‬‬
‫‪397‬‬
‫‪24‬‬
‫‪300‬‬
‫‪32‬‬
‫‪243‬‬
‫‪40‬‬
‫‪2‬‬
‫‪724‬‬
‫‪13‬‬
‫‪549‬‬
‫‪17.5‬‬
‫‪444‬‬
‫‪21.5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1171‬‬
‫‪8.2‬‬
‫‪885‬‬
‫‪10.8‬‬
‫‪717‬‬
‫‪13‬‬
‫‪1‬‬
‫‪409‬‬
‫‪27‬‬
‫‪308‬‬
‫‪35.5‬‬
‫‪250‬‬
‫‪50‬‬
‫‪2‬‬
‫‪750‬‬
‫‪14.8‬‬
‫‪569‬‬
‫‪19.5‬‬
‫‪459‬‬
‫‪24‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1171‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪885‬‬
‫‪12.5‬‬
‫‪717‬‬
‫‪15.5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪208‬‬
‫‪55‬‬
‫‪158‬‬
‫‪70‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪287‬‬
‫‪40‬‬
‫‪217‬‬
‫‪52‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪3‬‬
‫‪275‬‬
‫‪30‬‬
‫‪284‬‬
‫‪40‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪4‬‬
‫‪518‬‬
‫‪24‬‬
‫‪391‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪5‬‬
‫‪550‬‬
‫‪20‬‬
‫‪416‬‬
‫‪27‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪6‬‬
‫‪720‬‬
‫‪15‬‬
‫‪544‬‬
‫‪21‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪7‬‬
‫‪990‬‬
‫‪11‬‬
‫‪749‬‬
‫‪15‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪8‬‬
‫‪1297‬‬
‫‪9‬‬
‫‪981‬‬
‫‪12‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪1‬‬
‫‪175‬‬
‫‪63‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪2‬‬
‫‪225‬‬
‫‪53‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪3‬‬
‫‪303‬‬
‫‪39.2‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪4‬‬
‫‪428‬‬
‫‪28‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪5‬‬
‫‪588‬‬
‫‪20.3‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪6‬‬
‫‪781‬‬
‫‪15.4‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪7‬‬
‫‪1125‬‬
‫‪11‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪8‬‬
‫‪1520‬‬
‫‪7.7‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪T-10‬‬
‫الجدول(‪ :) 1-4‬مواصفات األجيزة المستخدمة في عممية السمنتة‪.‬‬
‫‪ - 2-1-4‬وحدات مزج مسحوق اإلسمنت مع الماء(‪:) Mixing units‬‬
‫استخدمت إلى عيد قريب طريقة يدوية في تحضير السائل اإلسمنتي عمى البئر‪ ،‬حيث كان يستخدم قمع ىيدروليكي‬
‫يصب فيو مسحوق اإلسمنت يدوياً من األكياس ( أنظر الشكل ‪ .) 1-4‬وقد استخدمت ىذه الطريقة لمزج كميات ىائمة من‬
‫المسحوق اإلسمنتي(عشرات األطنان) خالل فترات قصيرة جداً‪ .‬وكان يحدث نتيجة لذلك ىدر كمية ال بأس بيا من‬
‫مسحوق اإلسمنت ( خالل فتح األكياس وافراغيا في القمع )‪ ،‬عالوة عمى عدم ثبات خواص السائل اإلسمنتي بالمواصفات‬
‫المطموبة ( نظ اًر لعدم التمكن من إضافة كميات ثابتة من مسحوق اإلسمنت )‪ ،‬حيث كان يؤثر سمب اً عمى جودة الحجر‬
‫اإلسمنتي وعمى وظيفتو في عزل الطبقات عن بعضيا‪ .‬ونبين في الشكل (‬
‫‪ ) 2-4‬عربة نقل اإلسمنت وجياز المزج‬
‫وأنابيب الوصل المعدنية‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 2-4‬يبين أجيزة مزج ونقل اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -1‬عربة النقل‪.‬‬
‫اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -2‬قمع المزج‪.‬‬
‫‪ -6‬خطوط نقل الماء‪.‬‬
‫‪ -3‬شبك معدني‪.‬‬
‫‪ -4‬الخالط الييدروليكي‪.‬‬
‫‪ -5‬خزان استقبال السائل‬
‫‪ -7‬نقل السائل إلى البئر‪ -8 .‬منصة فتح أكياس اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -9‬خط وصل‬
‫مضخة الطرد المركزية‪.‬‬
‫وتستخدم في الوقت الحالي وحدات خاصة لمخمط مركبة عمى عربة خاصة أو وحدات أرضية تغذى آلياً من وحدات نقل‬
‫مؤتمتة‪ .‬ىذه الوحدات تستخدم في تحضير السائل اإلسمنتي وفي تجييز سائل اإلزاحة المائي أوسائل الحفر المخفف بمزج‬
‫مسحوق الغضار (البنتونيت) مع الماء‪ .‬وقد م ّكنت وحدات الخمط اآللية من تحويل األعمال الشاقة واليدوية إلى آلية‪،‬‬
‫ورفعت من جودة تجانس وثبات خواص السائل اإلسمنتي‪ ،‬وقضت عمى ىدر مسحوق اإلسمنت‪ ،‬حيث يتم دمج اإلسمنت‬
‫واإلضافات الجافة في خزان خمط ىوائي سعتو ‪ ، 10-20 ton‬كما حسنت ظروف عمل مجموعة عمال الحفر والسمنتة‪.‬‬
‫ويتم دفع اإلسمنت الدوغما باليواء وأما اإلسمنت المعبأ باألكياس فيتم إضافتو من خالل قمع في األعمى‪ .‬واالضافات‬
‫الموجودة في أكياس يمكن أيضاً تعبئتيا في أسطوانات ىوائية خاصة باإلضافات سعتيا ‪ 1-2 ton‬ومن ثم يتم دفعيا إلى‬
‫تنك الخمط‪ .‬ىواء الضغط يتم تأمينو بواسطة ضاغط أو ضاغطين لميواء[‪.] 13‬‬
‫‪ -3-1-4‬معدات نقل المواد اإلسمنتية إلى موقع البئر‪:‬‬
‫المعدات المستخدمة لنقل مواد اإلسمنت إلى موقع البئر تختمف حسب الموقع‪:‬‬
‫‪ - 1‬حفارات اليابسة‪ :‬تستخدم بالعادة قاطرة ومقطورة كما في الشكل ( ‪ ) 3-4‬حيث تركب خزانات عمودية أو أفقية عمى‬
‫شاحنة‪.‬‬
‫‪ - 2‬في المواقع الصعبة‪ :‬التي يصعب الوصول إلييا بالوسائل المذكورة أعاله يتم تعبئة اإلسمنت في أكياس أو بآالت‬
‫كبيرة وتنقل بالييميكوبتر في حاويات من األلمنيوم إلى موقع البئر‪.‬‬
‫‪ - 3‬في الحفارات البحرية‪ :‬حيث توجد قوارب تموين تستخدم لنقل اإلسمنت وىي مزودة بمعدات تفريغ ىوائية‪ ،‬وأحياناً‬
‫خزانات تنتقل عمى سكة‪ ،‬عمماً أن معدات التفريغ اليوائي قادرة عمى نقل المواد لمسافة ‪ 40-60 m‬حتى خزانات الحفارة‪،‬‬
‫وتستخدم ضواغط ىواء استطاعتيا ‪ 250-350 ft3/min‬وبضغط ‪. 2-3 bar‬‬
‫‪ -4-1-4‬خزانات وخالطات موقع البئر‪:‬‬
‫تستخدم خزانات محمولة لنقل مزيج المواد اإلسمنتية إلى موقع البئر‪ .‬ىذه الخزانات مشابية لمخزانات في موقع التخزين‬
‫الرئيسي‪ ،‬ولكن حجميا الصغير يسمح باستخداميا بالنقل‪ .‬ويوجد تنوع كبير في ىذه الخزانات‪ ،‬إال أنو ليا سمة عامة ىي‬
‫استعمال الضغط (‪ ) Atmospheric and pressurized‬ووجود سكة من أجل تركيبيا بشكل مناسب ولتسييل رفعيا‬
‫عن األرض‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 3-4‬يبين نقل اإلسمنت إلى موقع البئر‪.‬‬
‫‪-1‬ضاغط ىواء ‪-2‬تصريف تحت الضغط العالي‪ -3 .‬تصريف تحت الضغط المنخفض‪-4 .‬فتحة تعبئة‪.‬‬
‫فتحة تيوية (تنفيس)‪– 6 .‬صيريج التمور‪.‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-1‬‬
‫خزان عادي (‪ :) Atmospheric tank‬يتم تشغيمو بالعادة في وضعية شاقولية حيث يتم نفخ اليواء بضغط حوالي ‪3 psi‬‬
‫من خالل صفيحة مسامية (‪ ) Gutter‬مثبتة عمى القاع المائل لمخزان‪ ،‬وثقوب ىذه الصفيحة مكونة من مواد مسامية حيث‬
‫ينتقل اليواء من المسامات ويدفع اإلسمنت في الخالط لتتم عممية الخمط‪.‬‬
‫‪ -2‬خزان بضغط ( ‪ :) Pressurized tank‬يطبق فيو ضغط حوالي ‪ 3 at‬ويكون في وضعية إما أفقية أو شاقولية‪ .‬وفي‬
‫األنواع الشاقولية يكون الخزان عمى شكل أسطواني ينتيي بمخروط‪ ،‬أما النوع األفقي فيو أكثر تعقيداً‪ .‬في المرحمة األولى‬
‫يتم نفخ اليواء من األسفل بضغط منخفض‪ ،‬ويتم تيوية اإلسمنت ودفعو ومن ثم يتم حقن اليواء بضغط ‪ 3 at‬في الخزان‬
‫حيث يخرج اإلسمنت من خالل فتحة ينتقل منيا اإلسمنت إلى الخالط‪.‬‬
‫التمو ر (‪ :) Surge tanks‬من أجل الحصول عمى خمط رقيق ومناسب لممزيج اإلسمنتي يجب أن يتم تزويد‬
‫‪ -3‬خزانات ّو‬
‫الخالط باإلسمنت بشكل ثابت‪ ،‬والضغط في وعاء الخالط يبقى ثابتاً‪ ،‬ولتالفي الضخ عمى شكل دفقات يتم النقل من خزان‬
‫التمور (‪ ،) Surge tanks‬أنظر الشكل ( ‪.) 5-4‬‬
‫التخزين إلى خزان آخر يسمى خزان ّ‬
‫ويتم خمط اإلضافات مع اإلسمنت بإحدى الطرق اآلتية[‪:] 26,13‬‬
‫الشكل( ‪ :) 4-4‬خمط اإلسمنت المضاف من األكياس‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 5-4‬خمط اإلسمنت المضاف من الخزانات‪.‬‬
‫المسميات عمى الشكمين (‪ 4-4‬و ‪:) 5-4‬‬
‫‪( Cutting table‬طاولة قطع أكياس اإلسمنت)‪.‬‬
‫‪ ( Dry cement‬مسحوق اإلسمنت الجاف)‪.‬‬
‫‪( Jets‬فاالت نفاثة لخروج الماء)‬
‫‪( Hopper‬قمع الخمط)‬
‫‪( Sack‬كيس اإلسمنت) ‪.‬‬
‫‪( Bow‬خزان توجيو السائل)‪.‬‬
‫‪ ( Additional water‬ماء إضافي) ‪( Slurry tub -‬خزان لمسائل اإلسمنتي)‬
‫)‪( Mixing water(from the mixing manifold‬ماء الخمط اآلتي من مشعب الخمط)‬
‫)‪( Slurry(to the displacement pumps‬سائل إسمنتي متجو إلى وحدات الضخ)‬
‫‪ ( Suction pipe‬أنبوب الشفط)‪-‬‬
‫‪( Grating‬حاجز مشبك)‬
‫‪( Gooseneck‬أنبوب معقوف عمى شكل عنق اإلوزة)‪ ( Slurry .‬السائل اإلسمنتي)‪.‬‬
‫‪ -1‬خمطيا في خزان ماء مستقل يتم حميا بو‪ .‬ويتم تحديد نسبيا قبل أن يتم ضخيا إلى مجموعة الضخ‪ ،‬أو يتم ضخيا‬
‫ضمن ما يسمى بنظام قياس سائل اإلضافات ‪.‬‬
‫‪ -2‬ضمن نظام خالط اإلسمنت تحت القمع‪ :‬خالط اإلسمنت ىو عبارة عن جياز يتم فيو جريان الماء ( ربما يحوي‬
‫اإلضافات ) تحت ضغط ليمتقي بمجرى اإلسمنت ( قد يحوي اإلضافات)‪ ،‬ومن ثم تشكيل السائل اإلسمنتي وفق ماىو‬
‫مخطط من حيث النسب والكثافة‪ .‬وىناك نماذج مختمفة من ىذه الخالطات أنظر األشكال‪.) 5-4( ،) 4-4( :‬‬
‫‪ -5-1-4‬وحدات خلط اإلسمنت‪:‬‬
‫من أجل التحكم بمواصفات اإلسمنت وتحديد نسب اإلسمنت والماء بشكل دقيق لمحصول عمى الكثافة المطموبة‬
‫لمسائل اإلسمنتي باإلضافة إلى الخواص األخرى‪ ،‬وضرورة خمط المزيج بشكل جيد‪ ،‬وىذا كمو يتطمب وجود وحدة إسمنتية‬
‫تتضمن‪:‬‬
‫‪ - 1‬مضخة طاردة مركزية ( أداة قص جيدة ) وزيادة حمقات تدوير السائل اإلسمنتي من أجل الخمط الجيد‪.‬‬
‫‪ - 2‬مضخة بضغط عالي‪ :‬وىي من نوع ثالثة مكابس‪ ،‬استطاعتيا‬
‫‪ 200-500 HP‬وغ ازرة عظمى ‪8 barel/min‬‬
‫يشغل بواسطة محرك‬
‫وضغط المضخة ال يزيد عن ‪ . 70 bar‬ويتم تشغيل المضخة بواسطة محرك ديزل‪ ،‬وفي البحر ّ‬
‫كيربائي ‪. DC motor‬‬
‫‪ - 3‬أدوات القياس والتحكم‪ :‬قبل بدء العمل يجب اختيار بعض األدوات مثل الفاالت عمى الخالط أو صنابير عمى‬
‫خالطات إعادة التدوير‪ .‬وأحياناً يتم التحكم بمستوى السائل ثابتاً في خزان السائل اإلسمنتي لممحافظة عمى ضغط ثابت (‬
‫عند الضخ الى البئر)‪ .‬وعممية اإلسمنت تتطمب قياس عدة بارامترات نذكر منيا‪:‬‬
‫ا‪ -‬حجم ماء الخمطة‪ ،‬ويتم قياسو بواسطة خزان اإلزاحة‪.‬‬
‫ب‪ -‬حجم إسمنت الخمطة‪ :‬يتم تحديد الحجوم من اإلسمنت الجاف والماء وفق الكثافة المطموبة‬
‫ت‪ -‬معدل الضخ‪ :‬تتم مراقبة معدل الضخ بواسطة عداد أشواط المضخة أو مقياس جريان إذا تم تسجيل مستمر لبارامترات‬
‫العممية اإلسمنتية‪.‬‬
‫ث‪ -‬الضغط‪ :‬تتم قراءة الضغط عمى ساعة ضغط‪.‬‬
‫ج‪ -‬كثافة الخمطة‪ :‬يتم قياسيا بالعادة يدوياً‪.‬‬
‫د‪ -‬الخواص الريولوجية‪ :‬ال تتم مثل ىذه القياسات عمى موقع البئر‪.‬‬
‫ذ‪ -‬االنضغاطية‪ :‬ناد اًر ما تجرى عمى الموقع‪ ،‬وتؤخذ عينة يتم قياسيا في المخبر‪.‬‬
‫والشكل ( ‪ ) 6-4‬يبين مخطط معدات خمط السائل اإلسمنتي عمى موقع البئر‪.‬‬
‫الشكل ( ‪6-‬‬
‫‪ :) 4‬وحدة خمط اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -1‬مضخة طاردة مركزية لمتزويد بالماء‪.‬‬
‫‪ -2‬موزع ماء‪ -3 .‬موزع إضافات‪.‬‬
‫مضخة ماء الخمط‪ -6 .‬مجموعة صنابير ماء الخمط‪.‬‬
‫‪ -7‬خالط اإلسمنت‪ -8 .‬خزان الخمطة اإلسمنتية‪ -9 .‬مضخة ضغط طاردة مركزية‪.‬‬
‫‪ -10‬مضخات سائل اإلزاحة‪.‬‬
‫الشكل( ‪7-‬‬
‫‪ :) 4‬وحدة‬
‫ضخ‬
‫اإلسمنت‪.‬‬
‫‪-2-4‬‬
‫المعدات‬
‫البئرية‬
‫المستخدمة‬
‫في عملية‬
‫‪ -4‬خزان سائل اإلزاحة‪-5 .‬‬
‫السمنتة‪:‬‬
‫‪ - 1-2-4‬رؤوس السمنتة ( ‪:) Cementing heads‬‬
‫وىي وصالت تجيز بيا فوىة البئر( رأس مواسير التغميف عند السطح ) لتساعد في إجراء عمميات التنظيف لمبئر‬
‫أثناء إنزال مواسير التغميف‪ ،‬واجراء دوران لسائل الحفر لتنظيف البئر من القشرة الطينية بعد االنتياء من عممية التغميف‪،‬‬
‫وأخي اًر إلجراء عممية السمنتة‪ .‬توصل ىذه الرؤوس مع وحدات الضخ ( وعند الضرورة مع مضخات سائل الحفر) بواسطة‬
‫مكون من عدة أجزاء سيمة الفك والتركيب‪.‬‬
‫أنبوب معدني ّ‬
‫تؤدي رؤوس السمنتة وظيفة ثانوية ىي إغالق مواسير التغميف بعد االنتياء من عممية السمنتة ومنع عودة السائل‬
‫اإلسمنتي من الفراغ الحمقي إلى داخل مواسير التغميف بتأثير وزنو النوعي المرتفع قياساً مع الوزن النوعي لسائل اإلزاحة (‬
‫في حال عدم استخدام صمام وحيد االتجاه في حذاء المواسير أو حمقة الصد‪ ،‬وكذلك في حال تعطل ىذين الصمامين)‪.‬‬
‫ويجب أن يحقق رأس السمنتة الشرطين اآلتين‪:‬‬
‫‪ - 1‬إمكانية فكو وتركيبو بسرعة‪ ،‬وذلك لمتقميل من الزمن الضائع خالل عممية السمنتة‪.‬‬
‫‪ - 2‬اإلغالق الجيد والمحكم لمواسير التغميف المعرضة لضغط داخمي مرتفع‪.‬‬
‫وتستخدم عدة أنواع من رؤوس السمنتة‪ ،‬وفيما يمي ندرس نموذجين شائعي االستعمال‪:‬‬
‫‪ -1‬رأس سمنتة بفاصل إسمنتي واحد(‪:) Cementing head with one plug‬‬
‫وىو عبارة عن قطعة قصيرة من ماسورة تغميف بطول يتراوح بين‬
‫‪ ، 50-80 cm‬تنتيي بشرار من األسفل لربطيا مع‬
‫مواسير التغميف‪ ،‬الحظ الشكل( ‪ ، ) 8-4‬ومن األعمى بغطاء محكم اإلغالق يثبت بواسطة شرار أيض اً‪ ،‬وتمحم عمى جسم‬
‫الرأس وصمتان جانبيتان يتم من خالليما وصل وحدات الضخ مع مواسير التغميف‪ .‬يزود الغطاء بحمقة مطاطية مقاومة أو‬
‫قرص مطاطي إلحكام إغالق المواسير‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 8-4‬رأس سمنتة بفاصل إسمنتي واحد‪.‬‬
‫‪ -1‬جسم الرأس‪.‬‬
‫‪ -2‬الشرار‪.‬‬
‫‪ -3‬الغطاء العموي‪.‬‬
‫‪ -4‬العازل المطاطي‪.‬‬
‫‪ -5‬أنابيب الوصل مع وحدات‬
‫الضخ‪.‬‬
‫تتم عممية السمنتة عند استخدام رأس السمنتة وحيد الفاصل عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫بعد االنتياء من دوران سائل التنظيف ينزل الفاصل اإلسمنتي األول داخل مواسير التغميف‪ ،‬ثم يركب رأس السمنتة‬
‫ويوصل مع وحدات الضخ من خالل األنبوب المعدني‪ ،‬حيث تبدأ عممية السمنتة بضخ السائل اإلسمنتي‪ .‬يتم فك رأس‬
‫السمنتة ( بعد االنتياء من ضخ كامل الحجم المقرر من السائل اإلسمنتي)‪ ،‬ويدفع بالفاصل اإلسمنتي الثاني ( الذي‬
‫يفصل بين السائل اإلسمنتي وسائل اإلزاحة)‪ ،‬ثم يركب مجدداً رأس السمنتة ويتابع الضخ بعد أن توصل المضخات‬
‫الرئيسية لوحدات الضخ مع خزاناتيا المميئة بسائل اإلزاحة ( يمكن بدالً من فك رأس السمنتة بكاممو االعتماد عمى فك‬
‫غطائو فقط)‪ .‬تستمر عممية الضخ حتى االنتياء من ضخ سائل اإلزاحة‪.‬‬
‫توجد فترة توقف عن الضخ بعد االنتياء من السائل اإلسمنتي لحل الرأس ( أو غطائو )‪ ،‬ثم إنزال الفاصل واعادة ربط‬
‫الرأس‪ ،‬إن زمن التوقف ىذا يعتمد عمى مدى السرعة في عمميات فك وانزال الفاصل واعادة الربط‪ ،‬وىو يتراوح في العادة‬
‫بين ‪ 10-15‬دقيقة‪ .‬تتعرض مواسير التغميف إلفراغ جزئي خالل فترة التوقف عن الضخ ىذه‪ ،‬نتيجة استمرار السائل‬
‫اإلسمنتي باليبوط داخل مواسير التغميف ( ألن الضغط داخل مواسير التغميف الذي يسببو عمود السائل اإلسمنتي أكبر‬
‫من الضغط في الفراغ الحمقي والناتج عن عمود سائل الحفر ذي الوزن النوعي الصغير قياساً مع الوزن النوعي لمسائل‬
‫اإلسمنتي)‪ ،‬أي تتعرض مواسير التغميف لضغط خارجي بسبب ىذا اإلفراغ‪ .‬إن اإلفراغ الذي تتعرض لو مواسير التغميف‬
‫وىو أحد عيوب استخدام رأس السمنتة وحيد الفاصل‪ ،‬وعند استخدامو يجب التأكد من إمكانية مواسير التغميف عمى تحمل‬
‫الجيد الذي يسببو‪.‬‬
‫‪ - 2‬رأس سمنتة بفاصلين إسمنتيين‪:‬‬
‫يم ّكن ىذا الرأس من إجراء عممية السمنتة دون أن يكون ىناك توقف إلنزال الفاصل اإلسمنتي الثاني ( وفق ما يتطمبو‬
‫استخدام النوع السابق)‪.‬‬
‫يتكون رأس السمنتة بفاصمين ( كما ىو موضح في الشكل ‪ ) 9-4‬من وصمة عادية يمحم عمييا صفان من األنابيب‪ .‬يوضع‬
‫الفاصل اإلسمنتي الثاني داخل الرأس ويثبت بواسطة مسمار لولبي بين صفي األنابيب العموي والسفمي‪.‬‬
‫تنفذ عممية السمنتة عند استخدام رأس السمنتة بفاصمين عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫بعد االنتياء من اإلجراءات التمييدية لعممية السمنتة‪ ،‬ينزل الفاصل اإلسمنتي األول داخل مواسير التغميف‪ ،‬ويركب بعد‬
‫ذلك رأس السمنتة‪ ،‬وتبدأ عممية ضخ السائل اإلسمنتي بعد وصل وحدات الضخ مع الصف السفمي من أنابيب رأس‬
‫السمنتة‪ .‬وبعد االنتياء من ضخ السائل اإلسمنتي توصل وحدات الضخ مع الصف العموي من أنابيب الرأس ( تحل عن‬
‫الشكل( ‪ :) 9-4‬رأس سمنتة بفاصمين إسمنتيين‬
‫‪ -1‬جسم الرأس‪.‬‬
‫الضخ‪.‬‬
‫الثاني‪.‬‬
‫‪ -2‬غطاء الرأس‪ -3 .‬شرار الوصل مع مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ -5‬مسمار لولبي لحفظ الفاصل اإلسمنتي الثاني‪.‬‬
‫‪ -6‬صندوق حماية‪.‬‬
‫‪ -4‬أنابيب التوصيل مع وحدات‬
‫‪ -7‬الفاصل اإلسمنتي‬
‫الصف السفمي وتربط مع الصف العموي )‪ ،‬ثم يجري حل المسمار( مسمار حفظ الفاصل اإلسمنتي الثاني‪ ،‬الشكل ( ‪10-‬‬
‫‪ ، )) 4‬في الوقت الذي يتم خاللو تغيير مكان وصل وحدات الضخ مع رأس السمنتة‪ ،‬ثم يتابع ضخ سائل اإلزاحة حتى‬
‫وصول الفاصل اإلسمنتي الثاني إلى الفاصل اإلسمنتي األول المستند عمى حمقة الصد حيث تنتيي عممية السمنتة‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 10-4‬تثبيت الفاصل اإلسمنتي الثاني ضمن رأس السمنتة‪.‬‬
‫كما ىو مالحظ فان زمن التوقف عن الضخ ( الزمن الفاصل بين نياية ضخ السائل اإلسمنتي وبداية ضخ سائل اإلزاحة )‬
‫قصير جداً (عدة دقائق )‪ ،‬أي لن يكون ىناك تأثير يذكر لإلفراغ الذي قد يحدث داخل مواسير التغميف‪ .‬وىذه إحدى مزايا‬
‫استخدام رأس السمنتة بفاصمين‪.‬‬
‫يجب التنويو الى ضرورة التأكد من حل كامل لممسمار المولبي الذي يحفظ الفاصل اإلسمنتي الثاني داخل الرأس‪ ،‬ألنو في‬
‫حال حدوث العكس وبدء الضخ لسائل اإلزاحة فقد يتسبب في تخريب الرأس‪.‬‬
‫‪ -2-2-4‬الفواصل اإلسمنتية‪:‬‬
‫وىي عبارة ع ن أجيزة بسيطة تيدف لمفصل بين السائل اإلسمنتي وكل من سائل الحفر الموجود في البئر قبل ضخ‬
‫اإلسمنت‪ ،‬وسائل اإلزاحة‪ ،‬أي منع ( أو التقميل إلى أدنى حد ممكن) من اختالط السائل اإلسمنتي مع السائمين اآلخرين‪.‬‬
‫ويستخدم في عمميات السمنتة العادية فاصالن إسمنتيان مصنوعان من المطاط المقاوم أو من مواد بالستيكية‪ ،‬أي يجب‬
‫أن يكون من مادة سيمة الطحن أو التفتيت ألنو بعد انتظار تجمد وتصمب اإلسمنت يجري طحن الفواصل اإلسمنتية‬
‫ومتابعة العمل في البئر ( في حال استمرار الحفر أو البدء بعمميات وضع البئر في االستثمار)‪.‬‬
‫يتميز الفاصل اإلسمنتي األول ( الذي يفصل بين سائل الحفر الموجود في مواسير التغميف والسائل اإلسمنتي) بأنو‬
‫مجوف من الداخل‪ ،‬كي يسمح لمسائل اإلسمنتي بالعبور من خاللو إلى الفراغ الحمقي‪ .‬يفصل السائل اإلسمنتي عن سائل‬
‫الحفر بتغطية سطحو العموي بغشاء مقاوم ( من المطاط أو البالستيك ) الذي يتمزق عند تعرضو لضغط مرتفع بعد‬
‫استناده عمى حمقة الصد ( يصمم الغطاء بحيث يقاوم وزن عمود السائل اإلسمنتي ميما بمغ ارتفاعو) نتيجة استمرار عممية‬
‫الضخ‪ ،‬أما الفاصل اإلسمنتي الثاني ( الذي يفصل بين السائل اإلسمنتي الذي تم ضخو في مواسير التغميف‪ ،‬وسائل‬
‫اإلزاحة الذي يتم ضخو بعده لدفعو إلى الفراغ الحمقي) فيو من النوع األصم الذي يمنع عبور السوائل خاللو ميما كانت‬
‫قيمة الضغط المطبق عميو‪ .‬وتعتبر الفواصل المطاطية األكثر استعماالً نظ اًر لمنتائج الجيدة التي تحققيا‪.‬‬
‫يجري تدعيم الفواصل المطاطية بمعدن قابل لمطحن لزيادة مقاومتيا( يستخدم في العادة معدن األلمنيوم نظ اًر‬
‫لسيولة طحنو)‪ ،‬وفي الشكل( ‪ ) 11-4‬نبين نوعي الفواصل اإلسمنتية[‪. ] 9‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪a‬‬
‫الشكل( ‪ :) 11-4‬أنواع الفواصل االسمنتية‪.‬‬
‫‪ – a‬فاصل إسمنتي عموي ذو لب بالستيكي ‪ -b‬فاصل إسمنتي عموي ذو لب من األلمنيوم‬
‫‪ -c‬فاصل إسمنتي سفمي ذو لب من األلمنيوم‬
‫أنواع وطرق العمميات اإلسمنتية‬
‫‪Types and methods of cementing processes‬‬
‫‪ -1-5‬مقدمة‪:‬‬
‫تعرف عمميات السمنتة بأنيا ضخ السائل اإلسمنتي( وىو خميط من الماء ومسحوق اإلسمنت) داخل مواسير التغميف‪,‬‬
‫ثم إزاحتو إلى الفراغ الحمقي بواسطة سائل اإلزاحة‪ ,‬أي أنيا تقوم باستبدال سائل الحفر الموجود في الفراغ الحمقي( بشكل‬
‫جزئي أو كمي) بسائل إسمنتي‪ ,‬يتصمب بعد زمن معين مشكالً حمقة من الحجر اإلسمنتي حول مواسير التغميف تمتد من‬
‫حذاء المواسير وحتى ارتفاع معين وفقاً لكمية السائل اإلسمنتي التي ضخت في البئر‪.‬‬
‫يمكن استنتاج أىمية عمميات السمنتة من خالل ربطيا مع عمميات التغميف‪ ,‬إذ أن كمتا العمميتين تشكالن معاً ما يسمى‬
‫بتدعيم آبار النفط والغاز‪ .‬واليدف األساسي من العمميات اإلسمنتية ىو زيادة عمر اآلبار كي يتوفر الزمن الكافي‬
‫الستثمار كامل مخزون المكامن النفطية والغازية التي تخترقيا اآلبار‪ .‬لكن بقاء سائل الحفر في الفراغ الحمقي خارج‬
‫مواسير التغميف يجعل من ىذه األخيرة عرضةً الجيادات شتى( تآكل من قبل محتويات الطبقة المفتوحة‪ -‬ضغط خارجي‬
‫كبير ناتج عن انييار جدران البئر‪...‬إلخ ) والتي تؤدي إلى إنقاص تدريجي لمقاومتيا‪ ,‬أي التقميل من عمرىا وعمر البئر‪.‬‬
‫وأىمية عمميات السمنتة تبرز من كونيا تشكل المرحمة النيائية لعمميات انجاز اآلبار‪ ,‬وتسبق مباشرة وضع اآلبار في‬
‫االستثمار‪ ,‬وأن أي فشل في عمميات اإلسمنت سوف يجعل عمميات االستثمار تواجو صعوبات ومشاكل قد تؤدي إلى‬
‫ضياع البئر‪ ,‬وعلى العكس تماماً فإن نجاحيا يم ّكن من استثمار المكامن النفطية والغازية وانتاج القسم األعظم من‬
‫محتوياتيا[‪.] 5‬‬
‫‪ -2-5‬أهمية عمميات اإلسمنت‪:‬‬
‫تكمن أىمية عمميات اإلسمنت باآلتي[‪:] 5‬‬
‫‪ - 1‬تدعيم مواسير التغميف‪ :‬وذلك من خالل تشكيميا حمقة من اإلسمنت المتصمب المقاوم يربط بين السطح الخارجي‬
‫لمواسير التغميف وجدران البئر‪.‬‬
‫‪ - 2‬حماية مواسير التغميف‪ :‬حمقة اإلسمنت تحمي مواسير التغميف من التعرض لمتأثير التآكمي من قبل محتويات بعض‬
‫الطبقات الجيولوجية‪ ,‬أي منع الموائع الطبقية ذات التركيز المختمف باألمالح أو الغازات الحمضية من التالمس مع‬
‫مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ - 3‬إبعاد تأثير سائل الحفر أ و فاقد الرشح عمى الطبقات‪ :‬إذ تبعد عمميات اإلسمنت تأثير سائل الحفر أو فاقد الرشح‬
‫من السائل اإلسمنتي عمى الطبقات التي يتأثر ثبوتيا بالماء‬
‫البئر مقابل ىذه الطبقات من االنتفاخ أو االنييار‪.‬‬
‫( الغضار‪ -‬الممح الصخري‪ ,)...‬وبذلك تمنع جدران‬
‫‪ -4‬عزل الطبقات الجيولوجية‪ :‬حيث تعزل العمميات اإلسمنتية الطبقات الجيولوجية عن بعضيا البعض‪ ,‬وىي الوظيفة‬
‫األىم لعمميات السمنتة‪ ,‬ألنيا تغمق الطريق أمام الموائع الطبقية عند محاولتيا االنتقال من المكمن ذي الضغط المرتفع إلى‬
‫الطبقات ذات الضغط المنخفض‪ .‬وىكذا فإن عمميات اإلسمنت تم ّكن من االستثمار الصحيح لممكامن النفطية والغازية‪,‬‬
‫وتمنع حدوث المشاكل والصعوبات التي يسببيا عبور الموائع الطبقية من مجال إلى آخر‪ ,‬أو دخوليا إلى البئر ( من‬
‫مجاالت غير مرغوب بيا) وارتفاعيا خالل الفراغ الحمقي إلى السطح‪ .‬ىذه الحالة التي نصادفيا في معظم آبار الشركة‬
‫السورية لمنفط وال سيما في تركيب صفيح تشيد فشل عمميات السمنتة بسبب انتقال المياه الطبقية من طبقة الجوديا واماىة‬
‫المجال المنتج‪.‬‬
‫إن نجاح عممية السمنتة ( وبالتالي قياميا بوظائفيا المذكورة سابقاً ) يتوقف عمى عدة عوامل ( الوسائل الفنية والتقنية‬
‫المطبقة‪ -‬نوعية المواد المعدات المستخدمة‪ -‬خبرات الطاقم الفني المنفذ ليا‪.)....‬‬
‫‪ - 3-5‬طرق سمنتة مواسير التغميف‪:‬‬
‫تجري عمميات السمنتة بطرق متعددة‪ ,‬ويمكن تقسيميا إلى ثالث مجموعات رئيسية[‬
‫‪ :] 29,5‬سمنتة أولية‪ ,‬سمنتة‬
‫ثانوية‪ ,‬سمنتة خاصة‪.‬‬
‫تجري عمميات السمنتة األولية بعد الحفر مباشرة‪ ,‬لذلك يتكرر استخداميا في حين أن الطريقتين األخيرتين تطبقان في‬
‫حاالت خاصة‪.‬‬
‫‪ -1-3-5‬عمميات السمنتة األولية ( ‪:) Primary cementing‬‬
‫تجري عمميات السمنتة األولية لتثبيت مواسير التغميف ‪ ,‬وتنفذ مباشرة" بعد االنتياء من إنزال المواسير في البئر بضخ‬
‫السائل اإلسمنتي من أجيزة الضخ السطحية إلى داخل مواسير التغميف ومن ثم إزاحتيا إلى الفراغ الحمقي بين مواسير‬
‫التغميف وجدار البئر ‪.‬‬
‫إن سمنتة مواسير التغميف تتم وفق المراحل اآلتية( الحظ الشكل ‪:) 1-5‬‬
‫الشكل ( ‪ :) 1-5‬عمميات السمنتة األولية‪.‬‬
‫‪ -1‬سمنتة مواسير التغميف لممرحمة السطحية‪:‬‬
‫يمأل كامل الفراغ الحمقي خارج مواسير التغميف لممرحمة السطحية بالسائل اإلسمنتي ( من قاع البئر وحتى السطح )‪,‬‬
‫وذلك بيدف عزل وحماية الطبقات السطحية( اليشة عادةً أو القابمة لمتيدم) من التأثر بسائل الحفر‪ ,‬وحماية المياه‬
‫السطحية العذبة من التموث بمكونات سائل الحفر الكيميائية( يستعمل في المرحمة السطحية من البئر الماء النقي أو‬
‫المعالج بالغضار فقط‪ ,‬لمنع تموث المياه العذبة)‪ .‬كذلك فإن رفع اإلسمنت إلى السطح يدعم مواسير التغميف لممرحمة‬
‫السطحية ويجعميا تشكل معاً جسماً أكثر صالبة ومقاومة‪ ,‬وبذلك تتمكن من‪:‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫حمل أجيزة منع االندفاع ( الشكل ‪.) 2-5‬‬
‫حمل ثقل جزء من مواسير التغميف لممراحل التالية‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 2-5‬استناد مجموعة موانع االندفاع عمى قاعدة رأس البئر بعد إنزال المرحمة السطحية‪.‬‬
‫‪ -2‬سمنتة مواسير التغميف لممرحمة الوسطية ‪:‬‬
‫تسمنت مواسير التغميف لممراحل الوسطية بملء جزئي لمفراغ الحمقي خارجيا باإلسمنت‪ ,‬أي من حذاء المواسير وحتى‬
‫ارتفاع معين‪ ,‬يحدد وفقاً لنوعية الطبقات التي تغمفيا ىذه المرحمة‪ ,‬إذ يجب عزل كل طبقة تتأثر ولو قميالً بالماء( المكون‬
‫األساسي لسائل الحفر)‪.‬‬
‫يرفع اإلسمنت غالباً خارج مواسير التغميف الوسطية إلى داخل مواسير التغميف لممرحمة السطحية ( أو داخل مواسير‬
‫التغميف الوسطية السابقة عند وجود أكثر من مرحمة وسطية) بحوالي ‪. 50-100 m‬‬
‫إن اليدف الرئيسي من عممية السمنتة ليذه المرحمة من مواسير التغميف ىو عزل المجاالت ذات الضغوط الطبقية‬
‫غير العادية عن البئر ( فوق العادية ‪ up normal‬مثل مجاالت زحف الغضار‪ ,‬أ و تحت العادية ‪ sub-normal‬مثل‬
‫مجاالت التيريب )‪ ,‬وبذلك نتمكن من متابعة الحفر لموصول إلى اليدف النيائي لمبئر‪ .‬كذلك فإن سمنتة مواسير التغميف‬
‫لممراحل الوسطية تدعم مقاومة الجزء السفمي منيا ( حيث يوجد اإلسمنت ) ‪ ,‬وبذلك تقل احتماال ت كسر أو حل المواسير‬
‫من مناطق الشرار نتيجة اإلجيادات التي سوف يتعرض ليا ىذا الجزء عند متابعة الحفر من خاللو ( تتسبب اإلجيادات‬
‫اإلضافية الناتجة عن دوران مجموعة مواسير الحفر واصطداميا مع مواسير التغميف أثناء الرفع واإلنزال بالمشكمة‬
‫أعاله )‪.‬‬
‫‪ -3‬سمنتة مواسير التغميف لممرحمة اإلنتاجية‪:‬‬
‫تسمنت مواسير التغميف لممرحمة اإلنتاجية بملء جزء من الفراغ الحمقي خارجيا باإلسمنت ( الجزء السفمي مقابل‬
‫المكمن )‪ ,‬ويمكن ملء الفراغ الحمقي إلى داخل مواسير التغميف السابقة أو حتى إلى السطح‪.‬‬
‫بما أن ىذه المرحمة من اآلبار تشكل اليدف النيائي ليا‪ ,‬ومن خالليا سوف يتم استثمار المكامن النفطية والغازية (‬
‫فتح ىذه المكامن عمى البئر)‪ ,‬فإن عمميات تثبيتيا باإلسمنت تيدف بشكل أساسي لعزل المجال الخازن لمموائع الطبقية عن‬
‫بعضيا وعن بقية المجاالت التي تخترقيا ىذه المرحمة من البئر‪ ,‬وذلك من أجل منع انتقال ىذه الموائع من مجال إلى آخر‬
‫عبر الفراغ الحمقي‪ .‬ىذا العزل يمكن من االستثمار السميم لممجال المستيدف وحماية مخزونو من االنتقال إلى مجال آخر‪,‬‬
‫وكذلك حمايتو من التموث بمحتويات بقية المجاالت‪ .‬أما في اآلبار التي تخترق مكامن غازية أو مجاالت غازية تحت‬
‫ضغط‪ ,‬فينصح بأن تسمنت مواسير التغميف التي تغمق ىذه المجاالت حتى السطح ( الحظ الشكل( ‪ ,) 1-5‬حيث تم رفع‬
‫اإلسمنت خارج مواسير التغميف الوسطية واإلنتاجية حتى السطح ))‪ ..‬ألنو يتم بذلك عزل جيد لممجاالت‪ ,‬وحماية مواسير‬
‫التغميف من التعرض لتأثير الغازات الحمضية عند وجود سائل الحفر في الفراغ الحمقي ( إن مفعول الغاز الحمضي يظير‬
‫فقط عند انحاللو في الماء وتكوينو لمحمض‪ ,‬أما في طوره الغازي بدون رطوبة فتأثيره ميمل‪.‬‬
‫تقسم عمميات السمنتة األولية لمواسير التغميف إلى عدة أنواع وفقاً لطريقة تنفيذىا‪ ,‬وفيما يمي ندرس بعضاً منيا‪:‬‬
‫‪ - 1-1-3-5‬عمميات السمنتة األولية باستخدام فاصمين إسمنتيين‪:‬‬
‫تعتبر ىذه الطريقة من أكثر عمميات السمنتة تنفيذاً‪ ,‬وفييا يستخدم فاصالن إسمنتيان‪ :‬األول قبل البدء بضخ السائل‬
‫اإلسمنتي‪ ,‬وىو يفصل بين سائل الحفر الموجود داخل مواسير التغميف والسائل اإلسمنتي‪ .‬ويتميز ىذا الفاصل باحتوائو‬
‫عمى غشاء مقاوم عند سطحو العموي حتى قيمة معينة لمضغط‪ ,‬وعند استناده عمى حمقة الصد وتزايد الضغط عميو بفعل‬
‫استمرار الضخ يتشقق الغشاء تاركاً لمسائل اإلسمنتي مجاالً لمعبور من خاللو باتجاه حذاء المواسير‪ ,‬ثم إلى الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫أما الفاصل الثاني فيتبع ضخ كامل الحجم المقرر من السائل اإلسمنتي‪ ,‬ويسبق مباشرةً ضخ سائل اإلزاحة‪ .‬ىذا الفاصل‬
‫ىو من النوع األصم الذي يمنع عبور سائل اإلزاحة خاللو ميما كانت قيمة الضغط الذي يتعرض لو‪.‬‬
‫يتم تنفيذ سمنتة مواسير التغميف باستخدام فاصمين إسمنتيين عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫بعد االنتياء م ن إنزال مواسير التغميف إلى العمق المقرر ليا واجراء العمميات التمييدية المناسبة إلجراء عممية السمنتة (‬
‫إجراء دوران‪ ,)..‬ينزل الفاصل اإلسمنتي األول داخل مواسير التغميف (الحظ الشكل ‪.) 3-5‬‬
‫في المرحمة ( ‪ ) a‬من الشكل (‪ ) 3-5‬تبدأ عممية ضخ السائل اإلسمنتي‪ ,‬وعند االنتياء من ضخ كامل الحجم المقرر يدفع‬
‫الفاصل اإلسمنتي الثاني داخل مواسير التغميف‪ ,‬ويعقبو البدء بضخ سائل اإلزاحة( المرحمة‬
‫‪ .) b‬يبدأ السائل اإلسمنتي‬
‫بالعبور إلى الفراغ الحمقي بعد أن يستند الفاصل اإلسمنتي األول عمى حمقة الصد ويتمزق سطحو العموي بفعل ارتفاع‬
‫الضغط عميو ( المرحمة ‪ .) c‬تستمر عممية ضخ سائل اإلزاحة حتى وصول الفاصل اإلسمنتي الثاني إلى حمقة الصد‬
‫وتوضعو فوق الفاصل األول( المرحمة ‪.) d‬‬
‫الشكل(‪ :) 3-5‬يبين مراحل عممية السمنتة باستعمال فاصمين إسمنتيين‪.‬‬
‫‪-1‬الفاصل اإلسمنتي األول‪ -2 .‬الفاصل اإلسمنتي الثاني‪ -3 .‬السائل اإلسمنتي‬
‫‪-4‬سائل الحفر الموجود في البئر قبل ضخ السائل اإلسمنتي‪ -5 .‬سائل اإلزاحة‪.‬‬
‫يمكن مالحظة استناد الفاصل اإلسمنتي الثاني عمى حمقة الصد من خالل االرتفاع المفاجئ لضغط الضخ‪ ,‬ويوقف الضخ‬
‫مباشرةً عند مالحظة ذلك‪ ,‬وتعتبر عممية السمنتة منتيية‪ ,‬أنظر الشكل(‪.) 4-5‬‬
‫الشكل( ‪ :) 4-5‬يبين تغير الضغط خالل عممية اإلسمنت‪.‬‬
‫ينصح باالستمرار في تحريك مواسير التغميف خطياً بعد االنتياء من ضخ سائل اإلزاحة‪ ,‬وذلك بيدف المحافظة عمى‬
‫تجانس السائل اإلسمنتي الذي سيتشكل الحقاً نتيجة تصمب السائل‪ .‬تستمر عممية الرفع واإلنزال لمواسير التغميف( ضمن‬
‫مجال محدد بعدة أمتار) حتى يبدأ السائل اإلسمنتي بالتصمب‪ ,‬والذي يالحظ بزيادة قيمة الوزن التي يسجميا مقياس الوزن‬
‫عمى السطح‪ .‬ويتراوح زمن تحريك مواسير التغميف من ‪ 20-45‬دقيقة تبعاً لنوع الخمطة وشروط البئر‪.‬‬
‫يتعرض السائل اإلسمنتي لمتموث بالغاز الطبيعي أثناء سمنتة مواسير التغميف التي تغمق طبقات حاممة لمغاز وذات‬
‫ضغط طبقي مرتفع‪ .‬يحدث ىذا التموث أثناء حركة السائل اإلسمنتي في الفراغ الحمقي‪ ,‬وكذلك بعد االنتياء من عممية‬
‫السمنتة‪ ,‬وميما كان الوزن النوعي لمسائل اإلسمنتي مرتفعاً‪ .‬وسنقوم الحقاً باستعراض ىذه المشكمة‪.‬‬
‫‪ - 2-1-3-5‬طريقة السمنتة األولية باستخدام فاصل إسمنتي واحد‪:‬‬
‫تطبق ىذه الطريقة كثي اًر في الحقول النفطية والغازية‪ ,‬حيث يدفع الفاصل اإلسمنتي بعد الضخ الكامل لمسائل اإلسمنتي‬
‫داخل مواسير التغميف لمفصل بينو وبين سائل اإلزاحة‪ .‬وتعطى تبريرات متعددة لذلك ولكنيا غير مقنعة‪ ,‬وميما كانت‬
‫حجر إسمنتياً سيء العازلية‪ ,‬ولن يؤدي الغرض المطموب منو‪ ,‬أي أن‬
‫مبررات إجراء ىذه الطريقة بيذا الشكل فيي تنتج ً‬
‫ىذه الطريقة تمغي استعمال الفاصل اإلسمنتي األول بين سائل الحفر الموجود داخل مواسير التغميف والسائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫وطريقة التنفيذ تشابو تماماً طريقة إجراء السمنتة األولية بفاصمين‪ .‬وتعتبر عممية السمنتة منتيية عند توضع الفاصل‬
‫اإلسمنتي عمى حمقة الصد‪.‬‬
‫ينصح عند استخدام ىذه الطريقة بضخ كمية إضافية من السائل اإلسمنتي المحسوبة لتغطية المجال المقرر‪ ,‬وذلك من‬
‫أجل تأمين عزل ىذا المجال‪ ,‬ألن كمية ىامة من السائل اإلسمنتي سوف تختمط مع سائل الحفر داخل مواسير التغميف‬
‫وفي الفراغ الحمقي‪ .‬ىذا الخميط من اإلسمنت وسائل الحفر( الذي يشغل الجزء العموي من الفراغ الحمقي المراد عزلو)‪ ,‬حتى‬
‫في حال تصمبو‪ ,‬فانو يعطي حج اًر إسمنتياً عالي النفوذية‪ ,‬أي لن يؤدي الوظائف األساسية المطموبة منو مثل عزل‬
‫الطبقات المخترقة عن بعضيا‪ .‬وان استعمال كمية إضافية تجعل السائل اإلسمنتي الذي اختمط مع سائل الحفر يصعد‬
‫فوق المجال المقرر عزله باإلسمنت‪.‬‬
‫تحدد الكمية اإلضافية تبعاً لقطر مواسير التغميف‪ ,‬بحيث تزداد مع زيادة قط ر ىذه المواسير ( ألن نسبة االختالط بين‬
‫السائل اإلسمنتي وسائل الحفر داخل المواسير تزداد بزيادة القطر)‪.‬‬
‫‪ -3-1-3-5‬طريقة السمنتة المتأخرة‪:‬‬
‫من أجل تالفي مساوئ دخول الغازات الطبقية إلى السائل اإلسمنتي ( رفع اإلسمنت خار‬
‫ج مواسير التغميف حتى‬
‫السطح )‪ ,‬ينصح باعتماد ما يعرف بطريقة السمنتة المتأخرة‪ ,‬والتي تصنف ضمن طريقة السمنتة باستعمال فاصمين‬
‫إسمنتيين‪ ,‬لكنيا تتميز بأن زم ن الضخ‬
‫( لمسائل اإلسمنتي وسائل اإلزاحة ) يتطابق أو يزيد قميالً عن زمن بدء‬
‫التصمب لمسائل اإلسمنتي‪ ,‬أي يبدأ السائل اإلسمنتي بالتصمب بعد زمن وجيز من انتياء ضخ سائل اإلزاحة ( بحدود‬
‫خمس دقائق )‪ .‬يضاف إلى ذلك ضرورة تشكيل ضغط معاكس في الفراغ الحمقي‬
‫( إضافةً إلى ضغط عمود السوائل )‬
‫لمنع حدوث تخمخل في الضغط مقابل المجال الغازي‪.‬‬
‫تنفذ طريقة السمنتة المتأخرة وفق الخطوات اآلتية[‪:] 29,5‬‬
‫‪ - 1‬ينزل الفاصل اإلسمنتي األول ويتبع بضخ السائل اإلسمنتي داخل مواسير التغميف حتى وصولو إلى حمقة الصد‪ .‬وتتم‬
‫ىذه المرحمة بشكل مشابو لعممية السمنتة العادية بفاصمين إسمنتيين‪.‬‬
‫‪ - 2‬تزاد سرعة الضخ في لحظة بدء السائل اإلسمنتي بالعبور إلى الفراغ الحمقي وحتى يتجاوز المجال الغازي‪ .‬وتستخدم‬
‫في ىذه المرحمة السرعة األكبر ألجيزة الضخ‪ ,‬وقيمة سرعة السائل اإلسمنتي في الفراغ الحمقي خالل ىذه المرحمة يجب أن‬
‫تتجاوز ‪0.7 m/sec‬‬
‫‪ - 3‬يمكن التقميل من سرعة الضخ ( وبالتالي سرعة صعود السائل اإلسمنتي في الفراغ الحمقي ) بعد تجاوز المجال‬
‫الغازي‪ ,‬حيث تستمر عممية الضخ وفق متطمبات األجيزة المستخدمة وحتى إزاحة كامل الخمطة اإلسمنتية فوق حمقة‬
‫الصد( وصول السائل اإلسمنتي إلى االرتفاع المحدد لو خارج مواسير التغميف)‪.‬‬
‫يتم الحصول عمى زمن معين لعممية السمنتة من خالل استعمال معدالت ضخ مناسبة‬
‫( أو باختيار النوع المالئم من‬
‫ٍ‬
‫مساو لو‪.‬‬
‫أجيزة الضخ )‪ ,‬بحيث يكون ىذا الزمن أكبر قميالً من زمن بدء تصمب السائل اإلسمنتي أو‬
‫‪ - 4-1-3-5‬سمنتة مواسير التغميف باستخدام الجريان العكسي‪:‬‬
‫تجري غالبية عمميات السمنتة بالضخ المباشر لكل من السائل اإلسمنتي وسائل اإلزاحة داخل مواسير التغميف‪ .‬أما‬
‫ىذهالطريقة فتقترح ضخ السائل اإلسمنتي وسائل اإلزاحة مباشرة في الفراغ الحمقي ( إذا كان ارتفاع اإلسمنت محدداً إلى‬
‫عمق معين في الفراغ الحمقي‪ ,‬أما في حال السمنتة الكاممة‪ ,‬أي بملء كامل الفراغ الحمقي باإلسمنت فيتم االستغناء عن‬
‫سائل اإلزاحة )‪ .‬يصعد سائل الحفر المزاح من الفراغ الحمقي خالل مواسير التغميف إلى السطح حيث يوجو إلى الخزانات‪.‬‬
‫تقترح ىذه الطريقة لتثبيت مواسير التغميف لممرحمة اإلنتاجية‪ ,‬وكذلك مواسير التغميف الوسطية التي تغمق مجاالت‬
‫ىشة قابمة لمتصدع‪ ,‬وبالتالي الستقبال كميات كبيرة من السائل‪ ,‬ألنيا تتميز عن طرق السمنتة المباشرة بأن ضغط الضخ‬
‫أقل‪ :‬أي يمكن استعمال أجيزة الضخ بالسرعات الكبيرة أو بمعدالت ضخ مرتفعة‪ ,‬وىذا يعني سرعة أكبر لحركة السائل‬
‫اإلسمنتي في الفراغ الحمقي ونسبة إزاحة أفضل لسائل الحفر‪ .‬وبالنتيجة نحصل عمى حجر إسمنتي أقل نفوذاً وأكثر تماسكاً‬
‫مع جدران البئر الصخرية والسطح الخارجي لمواسير التغميف‪.‬‬
‫تتم مراقبة حركة السائل اإلسمنتي بالتسجيل الدقيق لكمية سائل الحفر التي تخرج من مواسير التغميف عمى السطح‪.‬‬
‫يجب االستمرار في الضخ ( لسائل اإلزاحة أو السائل اإلسمنتي عند السمنتة الكاممة لمفراغ الحمقي) حتى يرتفع السائل‬
‫اإلسمنتي داخل مواسير التغميف بحدود ‪ 30-50‬مت اًر‪ ,‬وذلك لتالفي احتمال بقاء أية كمية من سائل الحفر خارج القسم‬
‫السفمي لمواسير التغميف‪.‬‬
‫إن استعمال ضغط معاكس كبير عمى الطبقات اليشة أو الطبقات ذات النفوذ المرتفع والتي تقع بالقرب من غضار‬
‫لدن سوف يؤدي إلى تسرب شديد لمسائل في ىذه الطبقات‪.‬‬
‫إن قيمة الضغط الذي تتعرض لو طبقة ما من البئر أثناء السمنتة المباشرة تساوي مجموع ضغط السوائل في الفراغ الحمقي‬
‫فوقيا‪ ,‬والضغط الضائع في ىذا المجال أثناء حركة السوائل من الطبقة المفترضة وحتى السطح‪ .‬ال يمكن إنقاص ضغط‬
‫عمود السوائل في الفراغ الحمقي‪ ,‬ألنو قد يسبب اندفاع الموائع الطبقية أو حتى تيدم الغضار المدن‪ .‬وإلنقاص احتمال‬
‫تسرب السائل في الطبقة أثناء عممية السمنتة يجب إنقاص الضغط الضائع باالحتكاك أثناء حركة السائل‪ ,‬وىو ما يتم‬
‫بإنقاص معدل الضخ الذي قد يؤدي إلى عمميات سمنتة فاشمة بسب ب زيادة اختالط سائل الحفر مع السائل اإلسمنتي‬
‫ونسبة إزاحة ضعيفة أيضاً‪ .‬أما عند استخدام طريقة السمنتة العكسية فإن قيمة الضغط الضائع أقل‪ ,‬ألنيا تساوي مجموع‬
‫الضغط الضائع في الفراغ الحمقي من الطبقة وحتى حذاء مواسير التغميف والضغط الضائع في مواسير التغميف ( الذي‬
‫ىو في الغالب ذو قيمة قميمة)‪ .‬إذاً تمكن طريقة السمنتة العكسية من استخدام معدل ضخ كبير ( الذي يؤمن سمنتة ناجحة‬
‫المفترض‪.‬‬
‫ة‬
‫من خالل رفع نسبة اإلزاحة) دون أن يزيد من احتمال تسرب السائل في الطبقة‬
‫ينصح باستخدام ىذه الطريقة لسمنتة مواسير التغميف التي تغمق طبقات مؤىمة الستقبال السائل وتقع عمى عمق قريب‬
‫من حذاء المواسير( بحيث تكون قيمة الضغط المعاكس عمييا عند استخدام معدالت ضخ كبيرة أقل من قيمة الضغط‬
‫المعاكس عند استخدام السمنتة المباشرة)‪.‬‬
‫عرفت السمنتة العكسية منذ زمن بعيد إال أنيا ال تستخدم حالياً عمى نطاق واسع نتيجة ترافقيا مع بعض العيوب ومن‬
‫أىميا صعوبة التحديد العممي لمحظة انتياء السمنتة‪ ,‬أي المحظة التي يبدأ فييا السائل اإلسمنتي بالدخول من خالل الحذاء‬
‫البسيط ضمن مواسير التغميف‪ ,‬مع أنو يمكن حالياً استخدام أجيزة خاصة تعتمد عمى تنشيط السائل اإلسمنتي بنظائر‬
‫مشعة‪ ,‬حيث تستخدم أمالح ومواد أخرى يؤدي تواجدىا إلى تغيير خواص السائل اإلسمنتي‪ ,‬مما يسمح بالتسجيل الدقيق‬
‫لمحدود الفاصمة بينو وبين سائل الحفر‪.‬‬
‫تستخدم طريقة السمنتة العكسية في عمميات الترميم والتجديد عند مالحظة تسرب من خالل مواسير التغميف اإلنتاجية‪,‬‬
‫كما يفضل استخداميا عندما يحتوي المجال المفتوح من البئر عمى طبقات ىشة قابمة لمتصدع عند الضغوط القميمة‪.‬‬
‫يتطمب استخدام طريقة السمنتة العكسية تجييز فوىة البئر بشكل مناسب (الحظ‬
‫الشكل ‪ ,) 5-5‬بحيث يمكن إحكام‬
‫إغالق الفراغ الحمقي وخروج سائل الحفر من مواسير التغميف من خالل مخارج خاصة توجو إلى ساقية الطفمة فالخزانات‪.‬‬
‫يجب األخذ باالعتبار عند حساب كمية السائل اإلسمنتي‪ :‬التكيف‪ ,‬واحتمال تسرب جزئي لمسائل وانضغاطالسائل‬
‫الشكل( ‪ :) 5-5‬تجييز فوىة البئر لعممية السمنتة العكسية‪.‬‬
‫المسميات عمى الشكل‪:‬‬
‫‪-1‬الماسورة الدليمة‪-2 .‬مواسير التغميف اإلنتاجية‪-3 .‬مواسير التغميف الوسطية‪-4 .‬فمنجة تثبيت المواسير‪ -5 .‬حمقة‬
‫عزل‪ -6 .‬وصمة بمخارج جانبية‪ -7 .‬جياز منع اندفاع‪.‬‬
‫‪-8‬ماسورة حفر‪ -9 .‬طاحونة الحفر‪-10 .‬رافع‪-11 .‬‬
‫وصمة بمعابر جانبية‪-12 .‬حمقة عزل‪-13 .‬مقياس لمضغط‪-14 .‬كبل قياس اإلشعاع‪-15 .‬السائل اإلسمنتي اآلتي من‬
‫وحدات الضخ‪ -16 .‬سائل الحفر الخارج من البئر‪.‬‬
‫‪ - 5-1-3-5‬سمنتة مواسير التغميف باستخدام أنابيب الحفر‪:‬‬
‫تستخدم ىذه الطريقة لتثبيت مواسير التغميف ذات القطر الكبير( مواسير التغميف السطحية أو التي تمييا )‪ ,‬وىي‬
‫تيدف إلى التقميل من نسبة اختالط السائل اإلسمنتي مع سائل الحفر داخل مواسير التغميف ( نسبة االختالط تتناسب‬
‫طرداً والقطر‪ ,‬حتى عند استعمال فاصل بين السائمين فإن الفراغ المحيطي خمفو يزداد بازدياد قطره )‪ ,‬وإلنجاز عممية‬
‫السمنتة بسرعة يتم ضخ السائل اإلسمنتي وكذلك سائل اإلزاحة خالل مواسير الحفر التي تنزل ضمن مجموعة مواسير‬
‫التغميف‪ .‬تثبت مواسير الحفر وتعزل جيداً إما داخل مواسير التغميف( بالقرب من حذاء ىذه المواسير) أو عمى السطح‪,‬‬
‫كما ىو مبين بالشكل‬
‫( ‪.) 6-5‬‬
‫تتميز طريقة تثبيت مواسير الحفر عمى السطح بسرعة وسيولة انجازىا قياساً مع الطريقة الثانية ( وىي تتم عادةً‬
‫باستخدام جياز منع االنفجار المركب عمى فوىة البئر)‪ ,‬ولكن تتعرض مواسير التغميف في ىذه الحالة لضغط الضخ الذي‬
‫يأخذ قيمتو العظمى في المراحل األخيرة من ضخ سائل اإلزاحة‪ ,‬لذلك يجب التأكد من مدى تحمل مواسير التغميف لمضغط‬
‫الداخمي قبل اعتماد ىذه الطريقة‪ ,‬عمماً بأن مقاومة مواسير التغميف تتناسب طرداً وقطرىا‪ .‬كما أن المواسير السطحية يتم‬
‫اختيارىا عادةً من أنواع رديئة‪ ,‬نظ اًر لالجيادات القميمة التي سوف تتعرض ليا وذلك بيدف التقميل من كمفتيا‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 6-5‬سمنتة مواسير التغميف من خالل أنابيب الحفر‪.‬‬
‫‪ : a‬مواسير الحفر مثبتة داخل أنابيب التغميف‪.‬‬
‫‪ : b‬مواسير الحفر مثبتة عند السطح‪.‬‬
‫أما طريقة التثبيت من داخل مواسير التغميف‪ ,‬وبالرغم من صعوبتيا‪ ,‬ينصح باعتمادىا ألنيا تحمي المواسير من التعرض‬
‫لمضغوط الكبيرة‪ ,‬وىي تتم عادةً بواسطة عازل يركب في الطرف السفمي لمواسير الحفر‪ .‬ويتم حالياً استخدام جياز خا ص‬
‫من قبل الشركات يسمى "ستنكر"‪ ,‬مكون من جزأين رئيسيين‪ :‬الجزء األول يتم تركيبو في أسفل مواسير التغميف‪ ,‬لو دور‬
‫صمام عدم الرجوع‪ ,‬والجزء الثاني يتم تركيبو عمى مواسير الحفر‪ ,‬ويتكون بشكل أساسي من المطاط المقاوم إلحكام إغالق‬
‫الفراغ بين مواسير الحفر والجزء األول الثابت في مواسير التغميف‪ .‬وتتم عممية تثبيت مواسير الحفر بحشرىا ضمن مواسير‬
‫التغميف وذلك بتطبيق حمل عمييا‪ .‬وبعد انتياء عممية ضخ اإلسمنت يتم تحريرىا برفع الحمل وسحب المواسير قميالً‪,‬‬
‫وبالتالي إجراء دوران لمتنظيف‪ .‬أنظر الشكل(‪.) 7-5‬‬
‫الشكل( ‪ :) 7-5‬يبين عممية السمنتة من خالل مواسير الحفر وباستخدام ستنكر‪.‬‬
‫ومن عيوب ىذه الطريقة بقاء سائل الحفر داخل البئر ( وفي الفراغ الحمقي بشكل خاص) ساكناً لفترة طويمة ( زمن إنزال‬
‫وتثبيت مجموعة مواسير الحفر)‪ ,‬أي تزداد قيمة التوتر السكوني لمقص لسائل الحفر‪ ,‬ويتطمب ضغطاً إضافياً لدفعو‬
‫لمحركة مجدداً‪ ,‬وقيم ىذا الضغط اإلضافي تتناسب طرداً وزمن التوقف‪ ,‬وقد يؤثر ىذا الضغط اإلضافي عمى مواسير‬
‫التغميف ( ذات المقاومة الضعيفة أصالً ) وعمى الطبقات المفتوحة‪ ,‬واليشة منيا بشكل خاص والتي قد تتصدع‪ ,‬مسببة‬
‫تسرب سائل الحفر فييا ( سائل الحفر ومن بعده السائل اإلسمنتي)‪ ,‬يضاف إلى ذلك ضرورة استخدام أجيزة خاصة‬
‫لتثبيت مواسير الحفر عند نياية أنابيب التغميف‪.‬‬
‫‪ -6-1-3-5‬سمنتة مواسير التغميف المجهزة بمصفاة بئرية ( مواسير تغميف مثقبة مسبقاًا)‪:‬‬
‫تعتمد طريقة انجاز البئر المفتوحة (‪ ) Open hole‬لممكامن النفطية ذات الضغوط الطبقية المنخفضة والتي ال تحتوي‬
‫عمى تداخالت لموائع غير مرغوب بيا (غازات ‪ +‬مياه طبقية)‪ .‬وتيدف ىذه الطريقة في إنجاز اآلبار لمحصول عمى‬
‫إنتاجية مقبولة من المكمن من خالل زيادة سطح االرتشاح لمنفط باتجاه البئر‪ .‬يترك المكمن في ىذه الحالة بدون تغميف (‬
‫بل ويجري أحياناً توسيع قطر البئر مقابل المكمن لمزيادة األكبر في سطح االرتشاح )‪ .‬تنزل مواسير التغميف إلى بداية‬
‫المكمن مع مصفاة في طرفيا السفمي لمنع أو التقميل من كمية الرمل التي تدخل إلى البئر‪ ,‬مشكمةً سدادات داخمو‪ ,‬ومؤدية‬
‫إلى تآكل مواسير التغميف‪ .‬تتم سمنتة مواسير التغميف اإلنتاجية ىذه بنقل السائل اإلسمنتي إلى الفراغ الحمقي فوق‬
‫المصفاة التي تبقى ثقوبيا نظيفة مفتوحة عمى المكمن‪.‬‬
‫وتستخدم ليذا الغرض وصمة خاصة تركب فوق المصفاة ( بينيا وبين مواسير التغميف العادية ) كما ىو مبين في الشكل(‬
‫‪.) 8-5‬‬
‫تزود وصمة السمنتة بثقوب جانبية حرة ( مفتوحة )‪ ,‬أو تغطى أحياناً بأغطية خارجية مرنة تسمح لمسائل بالعبور خالل‬
‫مواسير التغميف إلى الفراغ الحمقي‪ ,‬وتمنع عبوره باالتجاه المعاكس( أي تقوم بدور صمام وحيد االتجاه‪ ,‬يمنع عودة السائل‬
‫اإلسمنتي إلى داخل مواسير التغميف)‪ .‬تجيز الوصمة في بعض الحاالت بثقوب مائمة تؤمن اضطراب السائل في الفراغ‬
‫الحمقي وتساعد بذلك في الحصول عمى نسبة إزاحة جيدة لسائل الحفر من قبل السائل اإلسمنتي في الفراغ الحمقي ( أي‬
‫تؤمن نجاح عممية السمنتة )‪ .‬يركب عمى الوصمة اإلسمنتية‬
‫صمام حفظ من النوع النابضي( ‪ ,) 2‬بينما يجري تزويدىا من األسفل بصمام يفتح من األسفل إلى األعمى ( ويغمق من‬
‫األعمى إلى األسفل عند الضخ أو ارتفاع الضغط عميو)‪ .‬وقد يستبدل الصمام السفمي بقرص أصم (‪.) 3‬‬
‫توضع حمقة الصد عمى ارتفاع يتراوح من ‪ 10-30 m‬عن الوصمة اإلسمنتية ( بعد ماسورة أو اثنتين أو ثالث مواسير‬
‫تغميف)‪ .‬تتم سمنتة مواسير التغميف المزودة بمصفاة بئريو جيزت عمى السطح بشكل مشابو لمسمنتة المباشرة بفاصمين‬
‫إسمنتيين‪ ,‬وبعد إنزال الفاصل اإلسمنتي‬
‫الشكل( ‪ :) 8-5‬سمنتة مواسير التغميف المجيزة بمصفاة بئرية‪.‬‬
‫‪ -1‬وصمة السمنتة‪ -2 .‬صمام حفظ‪ -3 .‬قرص أصم‪ -4 .‬المصفاة المجيزة على السطح‪ -5 .‬مواسير التغميف‪.‬‬
‫األول تضخ كمية السائل اإلسمنتي بالحجم المحدد مسبقاً‪ ,‬يميو دفع الفاصل اإلسمنتي الثاني ثم ضخ سائل اإلزاحة بحجم‬
‫مواسير التغميف الداخمي من حمقة الصد وحتى السطح‪ ,‬وبعد وصول السائل اإلسمنتي إلى الوصمة اإلسمنتية يخرج من‬
‫معابرىا الجانبية ويرتفع في الفراغ الحمقي خمف مواسير التغميف إلى المكان المحدد لو ( إذا تمت العممية بنجاح ولم يحدث‬
‫أي تسرب لمسائل اإلسمنتي في الطبقات)‪ .‬وتنتيي عممية السمنتة ليذه المواسير المجيزة بمصفاة بئريو بتوضع الفاصل‬
‫اإلسمنتي الثاني عمى الفاصل اإلسمنتي األول المستند عمى حمقة الصد‪.‬‬
‫يقوم صمام الحفظ ( النابضي المبدأ ) وكذلك أغطية ثقوب الوصمة اإلسمنتية بمنع عودة السائل اإلسمنتي من الفراغ‬
‫الحمقي إلى داخل مواسير التغميف‪ ,‬وعندما تكون الطبقة الخازنة من النوع اليش فإنو يحتمل حدوث تسرب لسائل الحفر‬
‫فييا بسبب ارتفاع الضغط المعاكس عمييا‪ ,‬والناتج عن عمود السائل اإلسمنتي ( ذي الوزن النوعي الكبير قياساً مع الوزن‬
‫النوعي لسائل الحفر) ‪ ,‬وينتج عن ذلك ىبوط لمسائل اإلسمنتي إلى الفراغ خمف المصفاة التي تغمق ثقوبيا وتفقد بذلك مبرر‬
‫إنزاليا‪ .‬ويمكن تالفي ذلك بتركيب حمقة من المطاط عمى الجزء الخارجي السفمي لموصمة اإلسمنتية ( أسفل الثقوب الجانبية‬
‫)‪ .‬وتزود الحمقة بمجموعة من الثقوب المغطاة بمطاط‪ ,‬والتي تفتح من األسفل إلى األعمى بحيث تفتح أثناء إنزال مواسير‬
‫التغميف في البئر لمتخفيف من الفعل المكبسي لمحمقة المطاطية‪ ,‬وتغمق تحت ضغط عمود السائل اإلسمنتي عند محاولتو‬
‫اليبوط خمف المصفاة‪ .‬وتستعمل الشركات حالياً باكر تغميف خارجي قابل لمنفخ ( تصنيع شركة هاليبرتن)‪ ،‬أنظر الشكل‬
‫( ‪.)9-5‬‬
‫يقوم ىذا الجياز بالوظائف اآلتية‪:‬‬
‫‪-1‬عزل المجاالت الغازية العالية الضغط‪.‬‬
‫‪ -2‬عزل مجاالت التيريب‪.‬‬
‫‪ -3‬عزل الطبقات‪ ,‬حيث يكون الضغط أكبر من الضغط السكوني لإلسمنت‪.‬‬
‫‪ -4‬عزل المجال المثقب ( مصفاة بئرية)‪.‬‬
‫كما يبين الشكل (‪ ) 10-5‬عازل ( باكر ) تغميف خارجي لعزل الطبقات عند تنفيذ عممية السمنتة عمى مرحمتين‪.‬‬
‫الشكل( ‪ :) 9-5‬يبين باكر تغميف خارجي قابل لمنفخ‪.‬‬
‫‪- b-‬‬
‫‪- c-‬‬
‫‪-a-‬‬
‫الشكل(‪ :) 10-5‬يبين استخدام عازل( باكر ) تغميف خارجي لعزل الطبقات‬
‫ية قيام السدادة الفاصمة األولى بإغالق الجزء السفمي وفتح الوصمة الجانبية‬
‫‪ - a‬تظير سمنتة المرحمة السفمى‪ -b .‬يظير كيف‬
‫(وصمة المرحمتين) ونفخ الباكر بفعل الضغط‪.‬‬
‫‪ - c‬سدادة االغالق تغمق الفتحة الجانبية(وصمة المرحمتين)‪.‬‬
‫‪ -7-1-3-5‬سمنتة مواسير التغميف عمى مرحمتين (‪:) Two stage cementing‬‬
‫يتم ضخ السائل اإلسمنتي في ىذه الطريقة عمى دفعتين‪ ,‬وتشغل كل دفعة منطقة معينة من الفراغ الحمقي‪ .‬تمر الدفعة‬
‫األولى فقط من السائل اإلسمنتي عبر الثقب المركزي لحذاء مواسير التغميف‪ ,‬أما الدفعة الثانية من السائل اإلسمنتي (‬
‫التي تضخ في المرحمة الثانية ) فتمر إلى الفراغ الحمقي عبر ثقوب جانبية توضع بمحاذاة سطح السائل اإلسمنتي في الفراغ‬
‫الحمقي لممرحمة األولى( إذا كانت عممية السمنتة تتم بشكل مستمر دون أن يكون ىناك مجال فاصل بين المرحمتين غير‬
‫مسمنت)‪.‬‬
‫تستخدم طريقة السمنتة عمى مرحمتين ( ويمكن أن تتكون من ثالث مراحل أو أربع) في الحاالت التي يتعذر فييا‬
‫–‬
‫ألسباب جيولوجية وتقنية‪ -‬رفع اإلسمنت إلى المجال المحدد لو في المرحمة الواحدة‪ .‬وينصح باستخدام ىذه الطريقة في‬
‫الحاالت اآلتية[‪:] 29,26,5,1‬‬
‫‪ - 1‬عند سمنتة اآلبار العميقة بكميات كبيرة من السائل اإلسمنتي‪ ,‬ألن زمن عممية السمنتة ( زمن ضخ السائل‬
‫اإلسمنتي وسائل اإلزاحة) يكون كبي اًر‪ ,‬وقد يزيد عن زمن بدء السائل اإلسمنتي بالتصمب‪ ,‬خاصة عند الضخ بمعدالت‬
‫قميمة ( استخدام أجيزة الضخ بالسرعات الصغيرة) ‪ ,‬وال توجد إمكانية لزيادتيا ألنيا تتطمب ضغوطاً مرتفعة قد تسبب‬
‫يعرض مواسير التغميف لضغط داخمي‬
‫تخريباً لمطبقات اليشة وتسريباً شديداً لمسائل فييا‪ .‬كما أن الضخ بضغط مرتفع ّ‬
‫مرتفع ال تقدر عمى تحممو وقد يزيد عن استطاعتيا‪.‬‬
‫‪ - 2‬في حال سمنتة مواسير التغميف التي تغمق مجاالت تسببت بتسرب سائل الحفر فييا‬
‫بشكل كاف‪.‬‬
‫( أثناء الحفر) ولم تغمق‬
‫‪ - 3‬عند سمنتة مواسير التغميف لممرحمة اإلنتاجية‪ ,‬والتي تغمق مجاالً كبي اًر من البئر المفتوح ( بعد المرحمة السابقة)‬
‫ويتكون من صخور متماسكة وكتيمة ( وال توجد ضرورة لسمنتيا) إالّ في مجاالت محدودة‪ ,‬أو قد تتواجد عدة مستويات‬
‫ّ‬
‫خازنة لممركبات الييدروكربونية‪ ,‬وتقع عمى أعماق مختمفة تفصميا عن بعضيا مجاالت متماسكة وكتيمة بسماكات كبيرة‪.‬‬
‫‪ - 4‬عند سمنتة اآلبار ذات درجات الح اررة المرتفعة‪ ,‬والتي تؤدي إلى اإلسراع في تكاثف وتصمب السائل اإلسمنتي‪ ,‬أي‬
‫التقميل من الزمن الالزم لالستمرار بدفع السائل اإلسمنتي لمحركة في الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫‪ - 5‬عندما ال تسمح الظروف باستخدام عدد كبير من وحدات الضخ في وقت واحد( إما بسبب عدم توفر العدد الالزم‬
‫النجاز عممية اإلسمنت بمرحمة واحدة‪ ,‬أو عدم إمكانية تنظيميا بجوار البئر )‬
‫‪ - 6‬عند حدوث تسرب لمسائل اإلسمنتي في الطبقات أثناء عممية السمنتة العادية‪ ,‬أي لم يرتفع السائل اإلسمنتي في الفراغ‬
‫الحمقي إلى المكان المحدد لو‪ ,‬ولم يتم عزل كامل الطبقات المفترض عزليا‪.‬‬
‫تستخدم في طريقة السمنتة عمى مرحمتين وصمة مثقبة تدعى الوصمة اإلسمنتية‬
‫) ‪Stage cementing‬‬
‫‪ ,) collar‬توضع في المكان المقابل لبداية المرحمة الثانية‪ ,‬وتكون ثقوب الوصمة مغمقة عند سمنتة الجزء السفمي من‬
‫مواسير التغميف( أي عند ضخ الدفعة األولى من السائل اإلسمنتي وسائل اإلزاحة ليذه الدفعة)‪ ,‬وتفتح في بداية سمنتة‬
‫الجزء الثاني ( عند وصول الدفعة الثانية من السائل اإلسمنتي إلى الوصمة اإلسمنتية)[ ‪ ,] 5‬الحظ األشكال‬
‫(‪.) 12-5‬‬
‫( ‪,) 11-5‬‬
‫الشكل(‪ :) 11-5‬يبين مكونات وصمة المرحمتين‪.‬‬
‫الشكل( ‪ ) 12-5‬يبين طريقة فتح إوغالق وصمة المرحمتين‪.‬‬
‫يتم تنفيذ عممية السمنتة عمى مرحمتين وفق الخطوات اآلتية[‪:] 29,26,5,1‬‬
‫‪ -1‬بعد االنتياء من إنزال مواسير التغميف وتنظيف البئر( بإجراء دوران لسائل الحفر وتنظيفو من الفتاتات الصخرية‬
‫المنسمخة عن جدران البئر أو من مخمفات كعكة الحفر التي تنتزعيا مواسير التغميف عند اصطداميا مع جدران البئر)‬
‫يدفع بالفاصل اإلسمنتي األول داخل مواسير التغميف ( عند استخدام طريقة السمنتة وحيدة الفاصل يستغنى عن الفاصل‬
‫اإلسمنتي األول)‪ ,‬ثم تضخ الكمية المقررة من السائل اإلسمنتي المقابمة لممرحمة األولى من السمنتة‪ .‬بعد ذلك ينزل الفاصل‬
‫اإلسمنتي الثاني‬
‫ويتبع بسائل اإلزاحة‬
‫لممرحمة األولى من‬
‫السمنتة( الشكل‬
‫‪-‬‬
‫‪.) a 13-5‬‬
‫الشكل( ‪:) 13-5‬‬
‫يبين مراحل عممية‬
‫السمنتة بمرحمتين‪.‬‬
‫‪ - a‬انتياء ضخ‬
‫السائل اإلسمنتي‬
‫لممرحمة األولى‪.‬‬
‫‪ – b‬ضخ السائل‬
‫اإلسمنتي لممرحمة‬
‫الثانية‪.‬‬
‫‪ – c‬انتياء سمنتة الجزء السفمي من مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ – d‬انتياء عممية السمنتة بمرحمتين‪.‬‬
‫‪ -2‬بعد االنتياء من ضخ سائل اإلزاحة لممرحمة األولى ( وحجم ىذا السائل يساوي إلى الحجم الداخمي لمواسير التغميف‬
‫من حمقة الصد إلى الوصمة اإلسمنتية ) يدفع بالفاصل اإلسمنتي الثالث‪ ,‬حيث تبدأ مرحمة ضخ الدفعة الثانية من السائل‬
‫اإلسمنتي ( الشكل‬
‫‪.) b-13-5‬‬
‫يجب التنويو إلى أن قطر الفاصل اإلسمنتي الثالث أكبر قميالً من قطري الفاصمين األول والثاني‪ ,‬كي يستند عمى مقعد‬
‫الوصمة اإلسمنتية ويؤمن فتحيا مع استمرار الضخ ( أي ارتفاع الضغط عميو)‪ ,‬لذلك يعرف الفاصل الثالث بفاصل الفتح‪.‬‬
‫‪ -3‬عندما يستند الفاصل اإلسمنتي الثاني عمى الفاصل األول‪ ,‬الذي يستند بدوره عمى حمقة الصد‪ ,‬يكون الفاصل‬
‫اإلسمنتي الثالث ( فاصل الفتح) قد وصل إلى مسند الوصمة اإلسمنتية ويكسر مسمار حفظ قميص ثقوب الوصمة‬
‫اإلسمنتية نتيجة استمرار ضخ السائل اإلسمنتي لممرحمة الثانية‪ ,‬وبذلك يتحرر القميص األول( قميص الفتح ) وييبط مع‬
‫الفاصل الثالث إلى األسفل مؤدياً لفتح ثقوب الوصمة اإلسمنتية‪ .‬عند ذلك يبدأ السائل اإلسمنتي بالعبور خالل ىذه الثقوب‬
‫إلى الفراغ الحمقي‪ .‬يدفع بالفاصل اإلسمنتي الرابع داخل مواسير التغميف بعد االنتياء من ضخ سائل اإلسمنتي لممرحمة‬
‫الثانية‪ ,‬ويتبع بضخ سائل اإلزاحة ليذه المرحمة‬
‫( الشكل‪.) c-13-5‬‬
‫‪ - 4‬تستمر عممية ضخ سائل اإلزاحة حتى وصول الفاصل اإلسمنتي الرابع إلى الوصمة اإلسمنتية ( وحجم سائل اإلزاحة‬
‫ليذه المرحمة يساوي إلى الحجم الداخمي لمواسير التغميف من الوصمة اإلسمنتية وحتى السطح )‪ ,‬حيث يدفع أمامو‬
‫القميص الثاني لموصمة اإلسمنتية (قميص اإلغالق) ويغمق ثقوبيا‪ .‬يجب أن يكون قطر الفاصل اإلسمنتي الرابع أكبر من‬
‫قطر الفاصل اإلسمنتي الثالث)‪ ,‬وبذلك تنتيي عممية السمنتة ونالحظ ذلك عند االرتفاع الحاد بالضغط عند متابعة الضخ‪.‬‬
‫ويعرف الفاصل اإلسمنتي الرابع بفاصل اإلغالق ألنو يؤدي دور إغالق الوصمة اإلسمنتية إضافة لوظيفتو األساسية‪ ,‬وىي‬
‫الفصل بين السائل اإلسمنتي لممرحمة الثانية وسائل اإلزاحة ليذه المرحمة ( الشكل ‪.) d-13-5‬‬
‫يتم تنفيذ ىذه الطريقة في حقولنا بشكل متقطع بضخ إسمنت المرحمة الثانية بعد انتياء جفاف المرحمة األولى وذلك عمى‬
‫الشكل اآلتي‪( ,‬الشكل ‪:) 14-5‬‬
‫‪ -1‬ضخ إسمنت المرحمة األولى‪.‬‬
‫‪ -2‬إسقاط فاصل اإلزاحة لممرحمة األولى‪ ,‬ومن ثم ضخ سائل اإلزاحة حتى ارتفاع الضغط عند وصول الفاصل فوق حمقة‬
‫الصد‪.‬‬
‫‪ -3‬يتم إسقاط الفاصل الثالث‪ ,‬الذي يقوم بميمة فتح قميص وصمة المرحمتين‪ ,‬ويحسب زمن وصولو إلى الوصمة بتقسيم‬
‫المسافة الفاصمة بين الوصمة والسطح بالقدم عمى ‪ 60‬فنحصل عمى الزمن بالدقائق‪ ,‬ومن ثم يتم إجراء دورتين متتاليتين‬
‫لسائل اإلزاحة ومن ثم انتظار جفاف اإلسمنت لمدة ‪ 16‬ساعة يتم خالليا إجراء دوران متقطع لسائل اإلزاحة‪.‬‬
‫ومن ثم يتم ضخ إسمنت المرحمة الثانية‪ .‬وبعد انتياء ضخ اإلسمنت يتم إسقاط الفاصل اإلسمنتي الرابع‪ ,‬وىو يفصل بين‬
‫اإلسمنت وسائل اإلزاحة لممرحمة الثانية‪ ,‬ويقوم بإغالق‬
‫الشكل(‪ :) 14-5‬يبين إجراء عممية السمنتة عمى مرحمتين‪.‬‬
‫قميص وصمة المرحمتين‪ .‬ويتم ىذا اإلغالق بتطبيق ضغط يساوي فرق الضغط السكوني بين السوائل داخل وخارج مواسير‬
‫التغميف‪ ,‬مضافاً إليو ‪ . 70 at‬ومن ثم يتم انتظار جفاف المرحمة الثانية‪ ,‬يتم خاللو التجييز لمتابعة الحفر بالمرحمة التالية‬
‫( مثل تجييز الفوىة وتجميع وانزال تشكيمة الحفر بحيث يتم إجراء اختبار العازلية لموصمة اإلسمنتية بعد‬
‫‪ 16‬ساعة‬
‫جفاف)‪.‬‬
‫‪ -8-1-3-5‬سمنتة مواسير التغميف الضائعة ( ‪:) Liner cementing‬‬
‫من المعموم أن مواسير التغميف الضائعة تنزل في البئر بواسطة مواسير الحفر‪ ,‬ويوضع بين المجموعتين ( مجموعة‬
‫مواسير التغميف الضائعة ومجموعة مواسير الحفر) جياز تعميق مواسير التغميف الضائعة م‬
‫ع مواسير التغميف لممرحمة‬
‫التي سبقتيا‪ .‬يمي ذلك وصمة أمان بشرار مثمثي المقطع بدور كبير من أجل تسييل حميا عن جياز التعميق‪ .‬يمكن أن‬
‫تزود وصمة األمان بمعابر جانبية تؤمن دوران سائل الحفر من خالليا ( تسمى في ىذه الحالة وصمة تصريف جانبية)‬
‫عندما تكون بوضعية مفتوحة‪.‬‬
‫تتم سمنتة مواسير التغميف الضائعة عمى الشكل اآلتي‪:‬‬
‫بعد االنتياء من إنزال مجموعتي المواسير وتعميق أنابيب التغميف الضائعة مع مواسير التغميف السابقة‪ ,‬تضخ كمية السائل‬
‫اإلسمنتي المقررة ثم تتبع بسائل إزاحة بحجم يساوي إلى الحجم الداخمي لمواسير الحفر ومواسير التغميف من حمقة الصد‬
‫حتى طرفيا العموي‬
‫( ينصح بوضع حمقة الصد عمى ارتفاع كبير من حذاء مواسير التغميف الضائعة‪ ,‬لمنع السائل‬
‫اإلسمنتي المموث من الوصول إلى الفراغ الحمقي‪ ,‬وىو يتراوح عادةً بين‬
‫)‪ ) 40-60 m‬تنزل مواسير الحفر قميالً‬
‫بعد االنتياء من ضخ سائل اإلزاحة لفتح المعابر الجانبية لوصمة التصريف‪ ,‬ثم نتابع ضخ سائل اإلزاحة ( الذي ىو غالباً‬
‫سائل حفر) لتنظيف الفراغ الحمقي خمف مواسير الحفر من اإلسمنت الذي قد يكون ارتفع خمفيا‪ ,‬وذلك لتالفي استعصاء‬
‫مواسير الحفر بسبب ىذا اإلسمنت‪ ,‬وينصح بتدوير السائل لدورتين كاممتين من أجل التنظيف الجيد ليذا الفراغ[‪ .] 6‬ويبين‬
‫الشكل ( ‪ ) 15-5‬تعميق السدادة ضمن مواسير التغميف الضائعة‪ ,‬وكيفية الفصل بين سائل اإلزاحة والسائل اإلسمنتي داخل‬
‫مواسير التغميف الضائعة‪.‬‬
‫الشكل(‪ :) 15-5‬يبين تعميق السدادة ضمن مواسير التغميف الضائعة‪.‬‬
‫‪-1‬مواسير التغميف الضائعة‪ -2 .‬الفاصل المفتوح‪ -3 .‬كرة اإلغالق‬
‫‪-4‬مسمار حفظ الفاصل‪.‬‬
‫وفي تصميم مختمف يتم استخدام وصمة إنزال في نياية مواسير الحفر تشكل صمة وصل مع ىنكر( ماسك مواسير‬
‫التغميف) الالينر وليا شرار سيل الفك‪ ,‬حيث يتم تحرير مواسير‬
‫الحفر بعد انتياء عممية اإلسمنت‪ ,‬ومن ثم يتم إجراء دوران عكسي لتنظيف مواسير الحفر والبئر عمى رأس الالينر من‬
‫اإلسمنت‪ ,‬أنظر الشكل( ‪.) 16-5‬‬
‫الشكل(‪ :) 16-5‬وصمة الربط بين مواسير الحفر ومواسير التغميف‪.‬‬
‫ولمتغمب عمى مشكمة استعمال الفواصل اإلسمنتية يتم استخدام التكنولوجيا اآلتية‪ ,‬وخاص ة في الحفر البحري‪ ,‬حيث يتم‬
‫تركيب السدادة األولى ( التي تفصل بين اإلسمنت وسائل الحفر بالبئر) والثانية ( التي تفصل اإلسمنت عن سائل اإلزاحة)‬
‫أعمى مواسير التغميف الالينر‪ ,‬الشكل ( ‪.) 17-5‬‬
‫الشكل( ‪ :) 17-5‬يبين سمنتة مواسير التغميف الضائعة‬
‫طريقة التنفيذ‪:‬‬
‫ يتم إسقاط كرة قابمة لمطحن من رأسية السمنتة عمى السطح‪ ,‬وذلك قبل ضخ السائل اإلسمنتي‪.‬‬‫ ضخ السائل اإلسمنتي عبر مواسير الحفر‪.‬‬‫ عند وصول الكرة إلى الوصمة األولى أعمى الالينر يتم تحريرىا بالضغط( ‪ ) 200 psi‬الذي يقص مسمار استناد الوصمة‬‫األولى‪.‬‬
‫ وعند وصول السدادة األولى إلى قرص االستناد وبزيادة الضغط تتحرك الكرة المستندة عمى فتحة السدادة من األعمى‪,‬‬‫حيث يتم التقاطيا بمالقط خاصة سامحة لإلسمنت بالتسرب من خالل السدادة‪.‬‬
‫ يتم إسقاط ما يعرف بالصاروخ من رأسية السمنتة عمى السطح أيضاً يتبعو ضخ سائل اإلزاحة‪ ,‬وعند وصولو إلى‬‫السدادة العموية أعمى الالينر يستند عمييا ويقوم بتحريرىا بالضغ ط ( ‪ .) 2000 psi‬وعند وصوليا إلى السدادة السفمية‬
‫يرتفع الضغط كمؤشر عمى انتياء عممية السمنتة‪ .‬أنظر الشكل( ‪.) 18-5‬‬
‫الشكل( ‪ :) 18-5‬يبين عمميات سمنتة مواسير التغميف الضائعة‪.‬‬
‫‪ -a‬الصاروخ‪ -b .‬كرة قابمة لمطحن‪ -c .‬السدادة العموية‪ - d .‬أداة تعميق الوصمة‪.‬‬
‫‪ -e‬السدادة السفمية‪.‬‬
‫‪ -f‬القط الكرة‪.‬‬
‫‪-2-3-5‬عمميات السمنتة الثانوية ‪: Secondary or remedial cementing‬‬
‫تستخدم طرق السمنتة الثانوية إلصالح عمميات السمنتة األولية أو ترميميا‪ ,‬وكذلك لمعالجة تدفق المياه الطبقية إلى‬
‫البئر من مجاالت غير المجاالت المثقبة‪.‬‬
‫يمكن أن تنفذ عمميات السمنتة اإلصالحية ىذه أثناء متابعة الحفر من خالل مواسير التغميف ( التي يجب إصالح‬
‫اإلسمنت خارجيا) أو أثناء اإلنتاج‪ ,‬وىي تتم بطريقتين[‪:] 29,26,5,1‬‬
‫‪ - 1-2-3-5‬عمميات السمنتة الثانوية من نهاية مواسير التغميف‪:‬‬
‫تطبق ىذه الطريقة لترميم الجزء السفمي غير الفعال من الحجر اإلسمنتي خارج مواسير التغميف‪ .‬إن سبب عدم فعالية‬
‫ىذا الجزء قد يكون الخطأ في حساب عمميات السمنتة األولية واجراؤىا بدون فواصل‪ ,‬وذلك عندما تضخ كميات أكبر من‬
‫سائل اإلزاحة بحيث يصل إلى الفراغ خمف مواسير التغميف‪ ,‬أو نتيجة حدوث انييار لجدران البئر أسفل الحجر اإلسمنتي‬
‫مباشرةً ( كما حصل في بئر صدد‪ 1-‬حيث حدث االنييار نتيجة وجود مجاالت غير متماسكة ومفككة في طبقة الرطبة)‪.‬‬
‫ويمكن تعميل سقوط ىذا الحجر اإلسمنتي بالتصاقو الضعيف مع جدران البئر الصخري ة ‪ ,‬وكذلك مع السطح الخارجي‬
‫لمواسير التغميف‪ ,‬والذي ينتج عن عدم تنظيف سطح مواسير التغميف من مادة الطالء الواقية التي تجعل السطح أممساً‪,‬‬
‫وتمنع التصاقو مع الحجر اإلسمنتي‪ ,‬وكذلك عدم نزع القشرة الطينية بشكل جيد عن جدران البئر قبل البدء بعممية السمنتة‪.‬‬
‫تنفذ عممية السمنتة إلصالح ىذا الجزء من اإلسمنت وفق الخطوات اآلتية‪:‬‬
‫‪ - 1‬يحدد طول المجال الذي يجب إصالحو ( الجزء الذي سقط منو اإلسمنت كمياً أو جزئياً) وذلك باالستعانة بالقياسات‬
‫يائي البئرية‪ ,‬وذلك من أجل حساب السائل اإلسمنتي الالزم لإلصالح‪.‬‬
‫الجيو فيز ة‬
‫‪ - 2‬تثقيب مواسير التغميف في الجزء العموي من المجال المحدد بالنقطة السابقة( يحدد ارتفاع منطقة التثقيب بحيث نؤمن‬
‫تثبيتاً أكيداً لمجزء السفمي من مواسير التغميف)‪.‬‬
‫‪ - 3‬تنزل مواسير حفر ذات قطر داخمي متجانس‪ ,‬مزودة بعازل لممواسير( باكر) في طرفيا السفمي‪ ,‬الذي يثبت ضمن‬
‫المجال المحصور بين حذاء مواسير التغميف والمجال المثقب‪ ,‬الحظ الشكل( ‪.) 19-5‬‬
‫‪ -4‬يجري تنظيف الفراغ الحمقي ( في المجال المراد ترميم سمنتتو) بإجراء دوران قوي لسائل الحفر كي يتمكن من نزع ما‬
‫قد تبقى من إسمنت ضمن ىذا المجال‪ ,‬ويتم االستمرار‬
‫الثانوي من نياية مواسير التغميف‪.‬‬
‫ة‬
‫الشكل( ‪ :) 19-5‬عمميات السمنتة‬
‫‪ -1‬موسير التغميف‪ -2 .‬مواسير الحفر‪ -3 .‬منطقة التثقيب‪ -4 .‬العازل‪.‬‬
‫بدوران سائل الحفر حتى يالحظ ثبات قيمة الضغط التي تدل عمى ثبات مقطع الجريان وبالتالي تنظيف المجال‬
‫المستيدف‪.‬‬
‫‪ - 5‬تضخ الكمية المحسوبة مسبقاً من السائل اإلسمنتي ( بحجم المجال المراد ترميمو ) داخل مواسير الحفر‪ ,‬ثم تتبع‬
‫بسائل إزاحة بالحجم الالزم لدفع اإلسمنت إلى الفراغ الحمقي (حجم سائل اإلزاحة يساوي الحجم الداخمي لمواسير الحفر)‪.‬‬
‫‪ - 6‬ترفع مواسير الحفر بعد تحريرىا من العازل ( باستعمال وصمة أمان فيما بينيما ) الذي يبقى مكانو ويعمل عمى عدم‬
‫عودة السائل اإلسمنتي إلى داخل مواسير التغميف( أي يقوم بدور صمام وحيد االتجاه)‪.‬‬
‫‪ - 7‬بعد انتظار فترة التصمب الكافية‪ ,‬يتم حفر العازل مع اإلسمنت داخل المواسير ويتابع العمل مجدداً في البئر‪.‬‬
‫يمكن تطبيق ىذه الطريقة عند استحالة السمنتة األولية العادية بسبب عدم التمكن من تحقيق دوران سائل الحفر نتيجة‬
‫حدوث استعصاء لمواسير التغميف في البئر‪.‬‬
‫‪ -2-2-3-5‬عمميات السمنتة الثانوية الجانبية‪:‬‬
‫تستخدم عمميات السمنتة الجانبية إلصالح السمنتة األولية في مجاالت معينة بعيدة عن حذاء مواسير التغميف (‬
‫عندما يكون الحجر اإلسمنتي جيداً في الجزء السفمي من البئر )‪ ,‬أو من أجل إكمال عممية السمنتة األولية في حال تعذر‬
‫ضخ كامل حجم السائل اإلسمنتي عبر حذاء مواسير التغميف ( نتيجة حسابات خاطئة لزمن بدء تكاثف وتجمد السائل‬
‫اإلسمنتي وكذلك الزمن الكمي لعممية السمنتة‪ ,‬والذي يؤدي إلى بدء تصمب السائل اإلسمنتي قبل االنتياء من ضخ سائل‬
‫اإلزاحة )‪ ,‬أو في حال حصول تسرب لمسائل اإلسمنتي في الطبقة‪ ,‬وفي ىاتين الحالتين لن يرتفع اإلسمنت في الفراغ‬
‫الحمقي إلى المكان المحدد لو‪ ,‬أي يبقى مجال غير مسمنت ويجب محاولة عزلو‪.‬‬
‫وتنفذ عممية السمنتة اإلصالحية الجانبية عمى الشكل األتي[‪:] 5‬‬
‫‪ - 1‬يحدد طول المجال الذي يجب عزلو من أجل حساب كمية اإلسمنت الالزمة إلصالحو‪ ,‬ويستعان لتحقيق ذلك‬
‫بالقياسات البئرية‪.‬‬
‫‪ - 2‬تثقيب مواسير التغميف أسفل وأعمى المجال المستيدف‪ ,‬وذلك باستخدام جياز تثقيب مناسب( مدفع طمقات معدنية أو‬
‫نفاث)‪ .‬الحظ الشكل( ‪.) 20-5‬‬
‫‪ -3‬تنزل مواسير حفر بقطر داخمي متجانس ومزودة بعازل لممواسير في طرفيا السفمي‪ .‬ويثبت العازل داخل مواسير‬
‫التغميف وضمن المجال المحصور بين منطقتي التثقيب السفمى والعموي‪.‬‬
‫‪- 4‬يجري تنظيف المجال المستيدف بضخ سائل الحفر بشدة حتى ثبات قيمة ضغط الضخ التي تدل عمى ثبات مقطع‬
‫الجريان وبالتالي تنظيفو‪.‬‬
‫‪ - 5‬يتم ضخ الحجم المقرر من السائل اإلسمنتي داخل مواسير الحفر‪ ,‬ويتبع بسائل اإلزاحة بالحجم الداخمي لمواسير‬
‫الحفر لدفع السائل اإلسمنتي إلى الفراغ الحمقي في المجال المراد عزلو‪ ,‬وبذلك تنتيي عممية السمنتة‪.‬‬
‫الشكل ( ‪ :) 20-5‬عممية السمنتة اإلصالحية الجانبية‪.‬‬
‫‪ -1‬مواسير التغميف‪ -2 .‬مواسير الحفر‪ -3 .‬العازل‪ -4 .‬منطقة التثقيب السفمى‪.‬‬
‫‪ -5‬منطقة التثقيب العميا‪.‬‬
‫‪ - 6‬ترفع مواسير الحفر بعد تحريرىا عن العازل (الذي يبقى مكانو ليؤدي دور صمام وحيد االتجاه‪ ,‬ويمنع بالتالي عودة‬
‫السائل اإلسمنتي من الفراغ الحمقي إلى داخل مواسير التغميف)‪ ,‬ويترك البئر في وضع ساكن بانتظار تصمب اإلسمنت‪.‬‬
‫‪ - 7‬بعد انتياء فترة تجمد وتصمب اإلسمنت يحفر العازل واإلسمنت داخل مواسير التغميف ويتابع العمل العادي في البئر‪.‬‬
‫‪ - 3-3-5‬عمميات السمنتة الخاصة‪:‬‬
‫تطبق ىذه العمميات اإلسمنتية في حاالت خاصة‪ ,‬وتتميز عن عمميات السمنتة األخرى بأنيا تيدف إلى تحقيق‬
‫أغراض خاصة بيا‪ ,‬وتجري بطريقة مختمفة‪ .‬إن اليدف الرئيسي ليذه الطرق اإلسمنتية الخاصة ه و عزل طبقات معينة‬
‫مفتوحة عمى البئر‪ ,‬قد تقع عمى القاع أو بعيداً عنو‪ ,‬وكذلك عزل جزء من البئر‪.‬‬
‫تقسم طرق السمنتة الخاصة وفقاً لقيمة ضغط الحقن الذي يستخدم‪ ,‬إلى النوعين اآلتيين‪:‬‬
‫‪ - 1-3-3-5‬عمميات السمنتة الخاصة تحت ضغط مرتفع‪:‬‬
‫إن مبدأ عممية السمنتة تحت الضغط المرتفع يتمخص بدفع السائل اإلسمنتي بقوة ( تحت ضغط مرتفع) إلى الدخول‬
‫ضمن بعض الطبقات من أجل إحكام عزليا عن البئر‪ ,‬ويمكن أن تتواجد ىذه الطبقات بالقرب من قاع البئر أو عمى‬
‫ارتفاع معين عنو‪ .‬ومن األمثمة عمى ىذه الطبقات يمكن ذكر اآلتي‪ :‬طبقة المياه القاعية ( المياه الطبقية التي تقع أسفل‬
‫المجال النفطي أو الغازي) وطبقة القبعة الغازية‪ ,‬والمجال النفطي الذي ينتج بنسب مرتفعة من الماء أو الغاز‪.‬‬
‫تستخدم طريقة السمنتة تحت ضغط في عمميات البناء اإلنشائية ( السدود‪ ,‬األنفاق‪ ,‬المناجم‪...‬إلخ ) لعزل المجاالت‬
‫التي تؤدي إلى تسرب المياه‪ .‬ويتم تنفيذ عممية السمنتة تحت ضغط بإنزال مواسير حفر أو إنتاج ضمن مواسير التغميف‬
‫حتى المجال المستيدف ( الحظ الشكل‪.) 21-5‬‬
‫الشكل( ‪ :) 21-5‬السمنتة تحت ضغط‪.‬‬
‫تثبت المواسير بواسطة عازل ينزل معيا في األسفل أو عمى السطح باستخدام جياز منع االندفاع‪ .‬يتم اختيار طريقة‬
‫التثبيت لمواسير الحفر أو اإلنتاج تبعاً لقيمة الضغط الداخمي الذي سوف تتعرض لو مواسير التغميف( وىو ضغط الحقن )‬
‫وبالمقارنة مع مدى تحمميا‬
‫( الضغط الداخمي الحدي المسموح بو ) وعند استخدام طريقة التثبيت عمى السطح (‬
‫عندما يكون ضغط الحقن أقل من الضغط الحدي لمواسير التغميف ) فإن عممية السمنتة تنفذ عمى النحو اآلتي[‪:] 5‬‬
‫بعد االنتياء من إنزال مواسير الحفر ذات النياية المفتوحة واجراء دوران لسائل التنظيف‬
‫( لتنظيف البئر خاصة‬
‫في المجال المستيدف من أية رواسب قد تعيق دخول السائل اإلسمنتي)‪ ,‬يتم ضخ السائل اإلسمنتي بالحجم المقرر‬
‫والمحدد مسبقاً‪ ,‬ثم يتبع بسائل اإلزاحة حتى وصول السائل اإلسمنتي إلى مستوى واحد داخل مواسير الحفر وخارجيا‪ ,‬ثم‬
‫يوقف الضخ وترفع مواسير الحفر خارج نطاق السائل اإلسمنتي ( ولمسافة كافية لتالفي حدوث استعصاء لمواسير الحفر‬
‫في البئر نتيجة تصمب اإلسمنت خارجيا )‪ .‬يجبر السائل اإلسمنتي بالدخول إلى الطبقة عبر الثقوب عند بموغ ضغط‬
‫الحقن القيمة الكافية لذلك ( يالحظ انخفاض معدل ارتفاع ضغط الحقن مع بدء السائل اإلسمنتي بالدخول إلى الطبقة‪.‬‬
‫يوقف الحقن بعد ضخ سائل اإلزاحة بحجم يساوي حجم السائل اإلسمنتي ( بعد رفع مواسير الحفر من نطاق السائل‬
‫اإلسمنتي واعادة متابعة الضخ )‪ ,‬أو عند بموغ ضغط الحقن القيم القريبة من الضغط الداخمي الحدي لمواسير التغميف‪,‬‬
‫تترك البئر مغمقة فترة كافية لتجمد وتصمب اإلسمنت في الطبقة‪ ,‬ثم يخفف الضغط الداخمي تدريجياً ويدقق في نتائج ىذه‬
‫العممية‪ .‬يتابع العمل داخل البئر عند التأكد من النجاح في عزل المجال المستيدف‪ ( .‬والعمميات التي تجري في الحقول‬
‫السورية حالياً تتم بيذه الطريقة )‪.‬‬
‫أما عند استخدام طريقة تثبيت مواسير الحفر ( اإلنتاج ) داخل مواسير التغميف بواسطة عازل‪ ,‬فإن عممية السمنتة تحت‬
‫ضغط تجري عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫تنزل مواسير الحفر مع العازل حتى االقتراب من المجال المستيدف‪ ,‬ثم يجري دوران لسائل التنظيف‪ .‬بعد ذلك يتم ضخ‬
‫السائل اإلسمنتي‪ ,‬يتبعو سائل اإلزاحة حتى خروج اإلسمنت من داخل مواسير الحفر( يتم ضخ حجم من سائل اإلزاحة‬
‫يساوي الحجم الداخمي لمواسير الحفر)‪ .‬يثبت العازل ( يغمق الفراغ الحمقي بين مواسير الحفر ومواسير التغميف)‪ ,‬ويتابع‬
‫ضخ سائل اإلزاحة بحجم يساوي حجم السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫إن متابعة الضخ بعد إغالق العازل تؤمن ارتفاعاً متزايداً في الضغط داخل البئر‪ ,‬وعند بموغو القيمة الكافية يبدأ السائل‬
‫اإلسمنتي بالدخول في الطبقة‪.‬‬
‫تجرى في أغمب الحاالت عمميات تحسين لنفوذ المجال المراد عزلو باإلسمنت‬
‫( تحميض‪ -‬تشقيق‪-‬‬
‫تفجير‪ )...‬وذلك لتسييل دخول السائل اإلسمنتي‪ ,‬الذي يتميز بمزوجة عالية ووزن نوعي مرتفع ( أي تمكن من إجراء‬
‫عمميات السمنتة باستخدام ضغوط حقن أقل)‪ .‬ومن أجل تالفي استعصاء مواسير الحفر من جراء احتمال ارتفاع السائل‬
‫اإلسمنتي فوق العازل‪ ,‬تستخدم وصمة تصريف جانبية ( صمام دوران ) توضع بين العازل ومواسير الحفر‪ ,‬وبواسطتيا‬
‫نتمكن م ن إجراء دوران مباشر أو عكسي ( ضمن الفراغ الحمقي بين مواسير الحفر ومواسير التغميف ) لتنظيف الفراغ‬
‫الحمقي بين مجموعتي األنابيب من السائل اإلسمنتي‪.‬‬
‫‪ -2-3-3-5‬إنشاء الجسور والسدادات اإلسمنتية داخل اآلبار‬
‫‪Bridging and plug‬‬
‫‪: cementing‬‬
‫وىي عبارة عن عمميات سمنتة خاصة‪ ,‬تتميز عن سابقتيا بعدم استخدام ضغط كبير‪ .‬ويتم إنشاء الجسور اإلسمنتية‬
‫في اآلبار المفتوحة ( غير المغمقة ) أو المغمقة‪.‬‬
‫من الحاالت التي تستوجب إنشاء مثل ىذه الجسور نذكر‪:‬‬
‫‪ - 1‬عند سقوط جزء من تشكيمة الحفر بالبئر وتعذر اصطيادىا‪ ,‬حيث يتم صب جسر إسمنتي لتمييل البئر خارج‬
‫التشكيمة المتبقية‪ ,‬الشكل (‪.) 22-5‬‬
‫‪ - 2‬في حال كان اليدف ىو تمييل البئر لتوجييو باتجاه مجال منتج أو خارج منطقة فالقية أو تقبب ممحي‪.‬‬
‫‪ - 3‬عند لزوم تأمين البئر عند االضطرار لفك مجموعة البريفنترات‪.‬‬
‫‪ - 4‬عند لزوم إجراء اختبار لعازلية التغميف‪.‬‬
‫‪ - 5‬في حاالت عزل مجال تم اختباره أو اإلنتاج منو‪ ,‬ومن أجل االنتقال إلى مجال أخر‪.‬‬
‫‪ - 6‬عند إجراء سدادة في طبقة ضعيفة تستند عمييا تشكيمة االختبار‪ ,‬الشكل(‪.) 23-5‬‬
‫‪ - 7‬في حال ىجر البئر وضرورة تأمين عزلو لتالفي أية احتماالت تسرب‪ ,‬أنظر الشكل(‪.) 24-5‬‬
‫الشكل(‪ :) 22-5‬يبين إنشاء جسر لتمييل البئر‪.‬‬
‫الشكل(‪ :) 23-5‬يبين سدادة لتأمين استناد تشكيمة االختبار في طبقة ضعيفة‪.‬‬
‫الشكل(‪ :) 24-5‬يبين سدادات ىجر البئر‪.‬‬
‫يعرف الجسر اإلسمنتي بأنو حجر إسمنتي يقع داخل البئر وعمى ارتفاع معين من القاع‪ .‬ويمكن إنشاء الجسر‬
‫اإلسمنتي بطرق متعددة‪ ,‬وتعتبر طريقة التعادل أكثرىا استخداماً‪ ,‬وىي تنفذ بواسطة مواسير حفر( أو مواسير إنتاج )‪,‬‬
‫والتي تنزل بنياية حرة حتى منتصف المجال المراد إنشاء الجسر عنده‪ ,‬الشكل ( ‪ .) 25-5‬وبعد إجراء دوران لسائل الحفر‬
‫لمتأكد من حدوث الدوران يتم ضخ السائل اإلسمنتي ( داخل مواسير الحفر ) بالحجم المقرر مسبقاً تبعاً لسماكة الجسر‬
‫اإلسمنتي وقطر البئر أو قطر مواسير التغميف التي ينشأ داخميا )‪ ,‬ثم يتبع بسائل اإلزاحة حتى يتساوى ارتفاع السائل‬
‫اإلسمنتي داخل مواسير الحفر وخارجيا‪ ,‬ترفع بعد ذلك مواسير الحفر بسرعة من نطاق السائل اإلسمنتي لتالفي‬
‫االستعصاء داخل اإلسمنت في حال تصمبو) وتبعد عنو بحوالي ‪ . 100-200 m‬يتابع بعد ذلك الضخ المباشر من داخل‬
‫مواسير الحفر أو العكس في الفراغ الحمقي خمف مواسير الحفر لتنظيفو من أية كمية من السائل اإلسمنتي التي تكون قد‬
‫بقيت فيو‪ .‬تترك البئر فترة كافية لتجمد وتصمب السائل اإلسمنتي (‪ ) 24-72‬ساعة‪ ,‬ثم يجري تحسس الجسر وتحديد عمقو‬
‫ومقاومتو بإنزال مواسير الحفر التي مازالت موجودة في البئر‪ .‬وعند عدم‬
‫الشكل(‪ :) 25-5‬يبين إنشاء جسر إسمنتي بطريقة التوازن‪.‬‬
‫نجاح الجسر يجب أن يحدد السبب الرئيسي‪ ,‬ثم تعاد مجدداً محاولة إنشائو بعد استبعاد أسباب الفشل األولى‪.‬‬
‫أما السدادات اإلسمنتية فتعرف بأنيا صبات من الحجر اإلسمنتي يتم تشكيميا عمى قاع البئر ( إذن‪ :‬الفرق بين السدادة‬
‫اإلسمنتية والجسر اإلسمنتي يكمن فقط في مكان إنشائيما )‪.‬‬
‫تيدف السدادة اإلسمنتية إلى عزل الجزء السفمي من البئر‪ ,‬وتستخدم في العادة لعز ل المجال الذي ينتج بنسب مرتفعة من‬
‫الماء وذلك بسبب االماىة‪ ,‬وكذلك لمسيطرة عمى مشكمة تسرب سائل الحفر في الطبقات( عند حفر المجاالت التي تسبب‬
‫التسرب الشديد لسائل الحفر فإنو يجري حفرىا عمى مراحل‪ ,‬حيث تحفر عدة أمتار من الطبقة‬
‫‪ 2-4 m‬ثم تعزل بصب‬
‫سدادات إسمنتية مقابميا‪ ,‬ثم تحفر عدة أمتار جديدة وتعزل‪ ,‬وىكذا حتى اختراق كامل الطبقة[‪.] 13‬‬
‫تنفذ السدادات اإلسمنتية بشكل مشابو تماماً إلنشاء الجسور اإلسمنتية ( باستثناء إنزال مواسير الحفر في حالة‬
‫السدادات بالقرب من قاع البئر)‪ .‬وعندما يكون الجزء المراد عزلو ذا سماكة كبيرة يمكن أن تصب السدادات عمى كمية من‬
‫الرمل التي تنقل إلى القاع بواسطة سائل الحفر‪ ,‬أو يعتمد عمى الرمال التي تأتي من الطبقة‪.‬‬
‫الشكل(‪ :) 25-5‬يبين إنشاء جسر إسمنتي لمعالجة التيريب‪.‬‬
‫تصميم العمميات اإلسمنتية‬
‫‪Cementing design‬‬
‫يتـ تعييف كمية المادة التي تستيمؾ واألجيزة الضرورية والزمف الذي تستغرقو عممية اإلسمنت ( بحيث يكوف أقؿ أو‬
‫عمى األكثر مساوياً لزمف بدء التكاثؼ) قبؿ ٍ‬
‫وقت ٍ‬
‫كاؼ مف البدء بتنفيذ العممية‪ .‬وفيما يمي نبيف كيفية حساب عممية‬
‫السمنتة بمرحمة واحدة ثـ بمرحمتيف‪.‬‬
‫‪ -1-6‬حساب عممية السمنتة بمرحمة واحدة‪:‬‬
‫يشمؿ حساب عممية السمنتة بمرحمة واحدة تحديد العناصر اآلتية‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫كمية مسحوؽ اإلسمنت‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫حجـ سائؿ اإلزاحة‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫عدد أجيزة الضخ الالزمة‪.‬‬
‫نبيف فيما يأتي كيفية حساب كؿ مف ىذه العناصر [ ‪. ] 29,5‬‬
‫‪ - 1- 1- 6‬تعيين ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي‪:‬‬
‫يحدد ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي تبعاً لنوعية الجزء المفتوح مف البئر‪ ،‬بحيث يتـ إغالؽ وعزؿ‬
‫الطبقات التي تحوي موائع طبقية ( نفط‪ ،‬غاز‪ ،‬مياه)‪ ،‬وتمؾ التي يمكف أف تعرض مواسير التغميؼ الحقاً‬
‫إلجيادات تفوؽ مقدرتيا( بسبب انييار جدراف البئر مقابميا) أي تعزؿ الطبقات التي تتأثر ثبوتيتيا ولو قميالً‬
‫بوجود سائؿ الحفر‪.‬‬
‫يعرؼ ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي المحدد وفقاً لمعمود الميتولوجي لمبئر باالرتفاع الجيولوجي‬
‫‪، Hcg‬‬
‫ولكف قبؿ اعتماد ىذا االرتفاع الجيولوجي يجب أف يتـ التحقؽ مف توافقو مع مواسير التغميؼ‪ ،‬بحيث تتمكف ىذه‬
‫األخيرة مف تحمؿ اإلجيادات التي سوؼ تتعرض ليا خالؿ مرحمة العمؿ اآلتية ( بعد تثبيت المواسير باإلسمنت‬
‫مف األسفؿ وتعميقيا بالمواسير السابقة عمى السطح )‪ .‬ويعيف ليذا اليدؼ ارتفاع نظري ‪ Hct‬لإلسمنت في الفراغ‬
‫الحمقي آخذيف في االعتبار مقاومة مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫يعتمد في حسابات عممية السمنتة االرتفاع األكبر مف‬
‫‪ Hcg‬أو ‪ Hct‬وال يحسب االرتفاع النظري عندما تتـ‬
‫سمنتة كامؿ الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ ( مف القاع حتى السطح )‪ .‬ويجب أف نعمـ‪ -‬عند تحديد‬
‫االرتفاع النظري لإلسمنت في الفراغ الحمقي‪ -‬أف الجزء الحر(غير المسمنت) مف مواسير التغميؼ قد يتعرض‬
‫الحقاً لضغط داخمي كبير‪ ،‬وذلؾ في حاؿ ضخ سوائؿ تحت ضغط في الطبقة لعزؿ مجاؿ معيف منيا‪ ،‬وخاصة‬
‫إذا كانت درجة ح اررة السوائؿ أقؿ مف درجة ح اررة البئر‪ .‬يتعرض الجزء الحر في مثؿ ىذه الحاالت لقوى شد‬
‫ناتجة عف ثقمو وتقمصو بفعؿ الح اررة المنخفضة‪ ،‬إضافةً إلى الضغط الداخمي الذي يؤثر كجيد شد مف خالؿ‬
‫محصمتو المماسية عمى السطح الداخمي لمواسير التغميؼ‪.‬‬
‫يحدد ارتفاع اإلسمنت النظري انطالقاً مف تحديد الشرط اآلتي‪ :‬مجموع قوى الشد التي يتعرض ليا الجزء‬
‫الحر مف مواسير التغميؼ أقؿ أو عمى األكثر يساوي المقاومة الحدية لمجزء األضعؼ منو ( ‪ () Fad‬القسـ األقؿ‬
‫سماكة لمجدار أو ذو النوعية األقؿ جودة لممعدف )‪ ،‬والذي يكتب رياضياً عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 6-1‬‬
‫‪, kgf‬‬
‫‪FC + FPi + Ft ≤ Fad‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - Fc‬قوة الشد الناتجة عف ثقؿ الجزء الحر مف مواسير التغميؼ وتحسب بدورىا بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 6-2‬‬
‫‪FC = ( H – HC ) . gm , kgf‬‬
‫‪ -H‬عمؽ البئر( طوؿ مواسير التغميؼ المنزلة في البئر بالمتر)‪.‬‬
‫‪ - Hc‬ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي وفؽ المتطمبات الفنية لمواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ - gm‬وزف واحدة الطوؿ الوسطية لمواسير التغميؼ في الجزء الحر منيا ( ‪. ( Kgf/ m‬‬
‫‪ -Fpi‬قوة الشد التي تتعرض ليا مواسير التغميؼ عند ارتفاع الضغط الداخمي‪ ،‬وىي تحدد بالعالقة اآلتية[‪:] 1‬‬
‫(‪) 3-6‬‬
‫‪Fp =0,191.Wm.D.∆P/tm‬‬
‫‪ -Wm‬وزف واحدة الطوؿ اؿوسطية لمواسير التغميؼ‪.) Kgf/m( ،‬‬
‫‪ -tm‬سماكة الجدار الوسطية لمواسير التغميؼ‪.) mm(،‬‬
‫‪ -∆P‬الضغط الداخمي ( ‪.) Kgf/cm2( ،) ∆P = Pi - Pe‬‬
‫‪ -D‬القطر الخارجي لمواسير التغميؼ‪.) mm ( ،‬‬
‫‪ -Ft‬قوة الشد التي تظير عمى الجزء الحر مف مواسير التغميؼ عند استبداؿ السائؿ الموجود في اؿ بئر بسائؿ مبرد ( قوة‬
‫الشد الناتجة عف التقمص )‪ ،‬وىي تحدد بالعالقة اآلتية[‪:] 29,5‬‬
‫(‪) 4-6‬‬
‫‪Ft = 31,9. Wm. ∆t‬‬
‫‪ -∆t‬التغير الحراري‪.‬‬
‫تغير درجة الح اررة‪.‬‬
‫‪ -Ft‬قوة الشد اإلضافية الناجمة عف ّ‬
‫باستبداؿ قوة الشد ‪ Fc‬مف العالقة ( ‪ ) 2-6‬في العالقة ( ‪ ) 1-6‬نحصؿ عمى قيمة ارتفاع اإلسمنت النظري خمؼ مواسير‬
‫التغميؼ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪H .g m  FPi  Ft  Fad‬‬
‫‪gm‬‬
‫(‪) 5-6‬‬
‫‪HC ‬‬
‫تفترض القيـ اآلتية مف أجؿ الضغط الداخمي ودرجات الح اررة في حاؿ عدـ تحديدىا‪:‬‬
‫‪∆t = 25 – 30 ˚C‬‬
‫‪Pi = 150 . . . 200 kgf/cm2‬‬
‫‪ -2-1-6‬حساب كمية المسحوق اإلسمنتي وحجم الماء الالزمين لتحضير الخمطة اإلسمنتية‪:‬‬
‫يجب تعييف حجـ السائؿ اإلسمنتي لمأل الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ وحتى االرتفاع المقرر‬
‫(‪ Hcg‬او ‪،) Hc‬‬
‫وذلؾ لمتمكف مف حساب كمية المسحوؽ اإلسمنتي وحجـ الماء الالزميف لعممية السمنتة‪.‬‬
‫يعيف حجـ السائؿ اإلسمنتي باالعتماد عمى الشكؿ (‪ ) 1-6‬بالعالقة‪:‬‬
‫( ‪) 6-6‬‬
‫‪‬‬
‫‪ d e2 ).H C  d i2 .h‬‬
‫‪2‬‬
‫‪B‬‬
‫‪‬‬
‫‪( K .D‬‬
‫‪4‬‬
‫‪1‬‬
‫‪V fc ‬‬
‫الشكؿ ( ‪ :) 1-6‬نياية عممية السمنتة بفاصميف‪.‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - Vfc‬حجـ السائؿ اإلسمنتي‪m3 ،‬‬
‫‪ - DB‬قطر البئر‪ ،‬المفترض أنو يساوي قطر رأس الحفر‪m ،‬‬
‫‪ De‬و ‪ -di‬القطر الخارجي ثـ الداخمي لمواسير التغميؼ‪m ،‬‬
‫‪ - h‬ارتفاع حمقة الصد عف حذاء مواسير التغميؼ‪m ،‬‬
‫‪ - K1‬عامؿ احتياط يأخذ باالعتبار تزايد قطر البئر بسبب تيدـ وتوسع جدار البئر‪ ،‬وفي حاؿ عدـ إجراء قياس لقطر البئر‬
‫قبؿ التغميؼ يمكف أخذ القيـ اآلتية ليذا المعامؿ ‪:‬‬
‫( ‪ ، K1= ) 1.1-1.2‬ولكف ينصح بقياس قطر البئر قبؿ إنزاؿ‬
‫مواسير التغميؼ فيو بواسطة القياسات الكيربائية البئرية ( كاليبر)‪ ،‬ألف البئر قد يتسع كثي اًر مقابؿ الطبقات المتيدمة‪ ،‬بحيث‬
‫أف تقديره قد يؤدي إلى حساب كميات غير كافية مف السائؿ اإلسمنتي‪ ،‬وبالتالي مف المسحوؽ اإلسمنتي والماء‪.‬‬
‫بعد حساب حجـ السائؿ اإلسمنتي يصبح باإلمكاف تعييف وزف مسحوؽ اإلسمنت الالزـ‪ ،‬والذي يتـ بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 7-6‬‬
‫‪GC = K2 . gC . Vfc‬‬
‫( ‪ ،) kg/m3‬وىي تعيف‬
‫حيث إف ‪ gc‬كمية مسحوؽ اإلسمنت الالزمة لتحضير ( ‪ ) 1 m3‬مف السائؿ اإلسمنتي‬
‫بدورىا بإحدى العالقتيف ‪:‬‬
‫) ‪ C ( fc   w‬‬
‫‪C w‬‬
‫(‪) 8-6‬‬
‫‪ C . w‬‬
‫‪m. C   w‬‬
‫(‪) 9-6‬‬
‫‪gC ‬‬
‫‪gC ‬‬
‫‪ - K2‬عامؿ احتياط لتغطية اليدر في مسحوؽ اإلسمنت عمى البئر‪ ،‬أو أثناء تعبئة جياز النقؿ والخمط مف محطة تخزيف‬
‫اإلسمنت‪ ،‬مع مراعاة التقميؿ مف اليدر‪ .‬ويمكف أف نأخذ ليذا العامؿ القيـ الواقعة في المجاؿ‪K2 =1.05-1.1 :‬‬
‫‪ - γc‬الوزف النوعي لمسحوؽ اإلسمنت المستخدـ ‪kgf/dm3‬‬
‫‪ -γw‬الوزف النوعي لمماء‬
‫‪kgf/dm3‬‬
‫‪ -γfc‬الوزف النوعي لمسائؿ اإلسمنتي‬
‫‪kgf/dm3‬‬
‫‪ - m‬نسبة كتمة الماء إلى كتمة المسحوؽ اإلسمنتي‪.‬‬
‫( ‪ ) 7-6‬عمى وزف كيس‬
‫‪ -‬نحسب عدد أكياس ا إلسمنت وذلؾ بتقسيـ الوزف الكمي لإلسمنت المحسوب بالعالقة‬
‫اإلسمنت ( ‪ ، ( n = Gc/50‬أو يحسب عدد وحدات نقؿ وخمط اإلسمنت‪ ،‬وذلؾ بتقسيـ كمية اإلسمنت المطموبة عمى سعة‬
‫كؿ وحدة‪.‬‬
‫( في حاؿ اعتماد ىذه‬
‫ يعيف الوزف النوعي لمسائؿ اإلسمنتي مف أجؿ نسبة معينة مف الماء إلى اإلسمنت‬‫النسبة في تحضير السائؿ اإلسمنتي ) بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 10-6‬‬
‫‪, kgf/dm3‬‬
‫‪(1  m). c . w‬‬
‫‪m. c   w‬‬
‫‪‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪‬‬
‫مف أجؿ تحضير سائؿ إسمنتي بوزف نوعي محدد وفؽ متطمبات عممية السمنتة وشروط البئر باستخداـ مسحوؽ إسمنتي‬
‫معيف مع الماء فقط أي بدوف استخداـ أية إضافات إلى الخميط‪ ،‬ؼ إف نسبة الماء إلى مسحوؽ اإلسمنت ( ‪ ) m‬الالزمة‬
‫تعيف بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪)11-6‬‬
‫) ‪ w ( c   fc‬‬
‫) ‪ C ( fc   w‬‬
‫‪m‬‬
‫بعد ذلؾ يحسب حجـ الماء الذي عند مزجو مع مسحوؽ اإلسمنت المحدد بالعالقة ( ‪ ) 7-6‬يعطي حجـ السائؿ اإلسمنتي‬
‫الذي يغطي الفراغ الحمقي المحدد خمؼ مواسير التغميؼ‪ .‬ويعيف حجـ الماء بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪m. c‬‬
‫‪.v fc‬‬
‫‪m. c   w‬‬
‫(‪) 12-6‬‬
‫‪.v fc  K 3‬‬
‫‪m.g c‬‬
‫‪.v fc  K 3‬‬
‫‪w‬‬
‫‪gw‬‬
‫‪w‬‬
‫‪vw  K 3‬‬
‫أو بالعالقة ‪:‬‬
‫(‪) 13-6‬‬
‫‪ c   fc‬‬
‫‪ c . w‬‬
‫‪ -K3‬عامؿ احتياط لتغطية اليدر في المياه أثناء التحضير‬
‫‪vw  K 3‬‬
‫‪K3 = 1.05 - 1.1‬‬
‫‪ -3-1-6‬حساب حجم سائل اإل زاحة‪:‬‬
‫إف حجـ سائؿ اإلزاحة الذي يتـ ضخو بعد إنزاؿ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني خمؼ السائؿ اإلسمنتي عند استخداـ طريقة‬
‫السمنتة بفاصميف ولمرحمة واحدة‪ ،‬يساوي إلى الحجـ الداخمي لمواسير التغميؼ مف حمقة الصد وحتى السطح‪ ،‬وىو يعيف‬
‫باستخداـ العالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 14-6‬‬
‫‪d i2 ( H  h).K‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Vm ‬‬
‫عند استخداـ مواسير تغميؼ بسماكات جدار مختمفة يؤخذ قطر داخمي وسطي‪ ،‬أو تحسب سعة المتر الطولي لكؿ قسـ منيا‬
‫( القسـ الذي يتألؼ مف مجموعة مواسير متساوية في سماكة الجدار‪ ،‬أي ليا نفس القطر الداخمي ) ثـ الحجـ الداخمي لو(‬
‫سعة المتر الطولي‪ x‬طوؿ القسـ)‪ .‬تجمع حجوـ األقساـ إلى بعضيا فنحصؿ عمى الحجـ الكمي لسائؿ اإلزاحة‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫(‪) 15-6‬‬
‫‪ - Vi‬الحجـ الداخمي لممتر الطولي الواحد‪.) m3/ m (،‬‬
‫‪ v .l‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪vm ‬‬
‫‪ - n‬عدد أقساـ مجموعة مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ - Li‬طوؿ القسـ ‪i‬‬
‫‪.) m ( ،‬‬
‫‪ -4-1-6‬حساب ضغط الضخ األعظمي‪:‬‬
‫تعتمد قيمة الضغط الذي تتعرض لو أجيزة الضخ عمى وضع السوائؿ في البئر ( المكاف الذي يتواجد عنده كؿ مف‬
‫سائؿ الحفر والسائؿ اإلسمنتي وسائؿ اإلزاحة )‪ ،‬وكذلؾ عمى نوع جريانيا ( كتمي‪ ،‬خطي‪ ،‬مضطرب )‪ .‬يتشكؿ ىذا الضغط‬
‫مف نوعيف مختمفيف ىما‪ :‬ضغط ناتج عف الفرؽ بيف ضغط عمود السوائؿ الموجودة في الفراغ الحمقي وضغط عمود السوائؿ‬
‫الموجودة داخؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬والثاني ىو الضغط الضائع أثناء جرياف السوائؿ داخؿ وخارج مواسير التغميؼ بفعؿ‬
‫احتكاكيا الداخمي ومع السطوح التي تحتؾ معيا ( السطح الداخمي لمواسير التغميؼ‪ ،‬السطح الخارجي‪ ،‬جدراف البئر)‪.‬‬
‫وبما أف الوزف النوعي لمسائؿ اإلسمنتي عادةً أكبر مف الوزف النوعي لسائؿ الحفر فإف فرؽ الضغط بيف الفراغ الحمقي‬
‫وداخؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬والناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية لمسوائؿ( ‪ ، ) Pγmax‬يأخذ قيمتو العظمى عند نياية عممية‬
‫السمنتة ( أي عند وصوؿ السائؿ اإلسمنتي إلى االرتفاع المحدد لو في الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ)‪ .‬تحسب ىذه‬
‫القيمة بالعالقة اآلتية ( مع االستعانة بالشكؿ (‪:)) 1-6‬‬
‫(‪)16-6‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬‬
‫‪( H  H C ). f 1  H C . fc  ( H  h). f 2  h. fc‬‬
‫‪10‬‬
‫‪P max ‬‬
‫ويقاس بواحدة (‪. ) kgf /cm2‬‬
‫‪، γf1‬‬
‫‪ - γf2‬الوزف النوعي لسائؿ الحفر الموجود في البئر قبؿ ضخ السائؿ اإلسمنتي والوزف النوعي لسائؿ اإلزاحة(‬
‫‪. (kgf/dm3‬‬
‫عند استخداـ سائؿ الحفر نفسو كسائؿ إزاحة( وىذا ما يعتمد عممياً في معظـ عمميات السمنتة) أي أف ( = ‪γf1 = γf2‬‬
‫‪ ) γf‬فإف العالقة ( ‪ ) 16-6‬تأخذ الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 17-6‬‬
‫‪Kgf /cm2‬‬
‫‪1‬‬
‫) ‪( H C  h)( fc   f‬‬
‫‪10‬‬
‫‪P max ‬‬
‫مف أجؿ حساب الضغط الضائع أثناء جرياف السوائؿ في البئر يمكف اعتماد الطريقة المناسبة لنوع السائؿ اإلسمنتي‪ ،‬وكذلؾ‬
‫نوعية الجرياف‪ .‬كما يمكف اعتماد العالقة اآلتية‪ ،‬والتي تـ التوصؿ الييا اعتماداً عمى المعطيات الحقمية والخبرة‪:‬‬
‫(‪) 18-6‬‬
‫‪, kgf/cm2‬‬
‫) ‪PC = 0.02 H + ( 8 . . . . 16‬‬
‫حيث إف ‪ H‬عمؽ البئر (‪.) m‬‬
‫إذا كاف عمؽ البئر ‪ H ≤ 2000 m‬تؤخذ زيادة عمى قيمة الضغط المحدد بالعالقة السابقة مقدارىا ‪. Ps = 8 kgf/cm2‬‬
‫أما عندما ‪ H > 2000 m‬فتؤخذ الزيادة العظمى‬
‫‪Ps = 16 kgf/cm2‬‬
‫إف القيـ التي نحصؿ عمييا بتطبيؽ العالقة ( ‪ ) 18-6‬تختمؼ عف األرقاـ الحقيقية لمضغط‪.‬‬
‫يجب مالحظة إىماؿ ىذه العالقة كؿ العوامؿ التي يعتمد عمييا الضغط الضائع أثناء الجرياف باستثناء عمؽ البئر( ييمؿ‬
‫كؿ مف قطر البئر‪ ،‬والقطر الداخمي والخارجي لمواسير التغميؼ‪ ،‬والوزف النوعي لمسوائؿ التي تجري في البئر ولزوجاتيا‪،‬‬
‫والغ ازرة وسرعة الجرياف‪ ،‬ومعامؿ المقاومات الييدروليكية ‪ λ‬الذي يعتمد عمى نوع الجرياف )‪.‬‬
‫تستخدـ الطرؽ التحميمية والبيانية التي درست في كتاب سوائؿ الحفر [‪ ] 29‬لحساب قيـ الضغط الضائع أثناء جرياف كؿ مف‬
‫سائؿ الحفر وسائؿ اإلزاحة والسائؿ اإلسمنتي في العناصر اآلتية‪ :‬الفراغ الحمقي مف القاع وحتى السطح‪ ،‬داخؿ مواسير‬
‫التغميؼ‪ ،‬الفتحة المركزية لمفاصؿ اإلسمنتي األوؿ‪ ،‬حذاء مواسير التغميؼ‪ ،‬رأس السمنتة‪ ،‬أنابيب وصؿ وحدات الضخ مع‬
‫رأس السمنتة‪ ،‬حيث تطبؽ العالقة‪:‬‬
‫(‪) 19-6‬‬
‫‪kgf/cm2‬‬
‫‪v2 ‬‬
‫‪.‬‬
‫‪.L‬‬
‫‪2g d‬‬
‫‪P  ‬‬
‫تتميز ىذه الطرؽ بشدة تعقيدىا وصعوبتيا أثناء عممية السمنتة نظ اًر الختالؼ الخصائص التركيبية لكؿ مف سائؿ الحفر‬
‫والسائؿ اإلسمنتي وسائؿ اإلزاحة‪ ،‬والتغير المستمر كذلؾ لممكاف الذي تشغمو ىذه السوائؿ خالؿ عممية الضخ‪ ،‬إضافةً إلى‬
‫تغير مواصفات السائؿ اإلسمنتي ( خصوصاً لزوجتو ) تبعاً لمزمف‪ ،‬وتغير كؿ مف الضغط ودرجة الح اررة في البئر‪ ،‬أي أف‬
‫قيمة ضغط الجرياف تتغير لحظياً‪ ،‬حتى عند استخداـ غ ازرة ضخ ثابتة (عمماً أف الغ ازرة تتغير بدورىا تبعاً لعدد أجيزة الضخ‬
‫والسرعة التي تستخدـ بيا )‪ ،‬وىذا يزيد مف صعوبة استخداـ ىذه الطرؽ في حساب القيـ الحقيقية لمضغط الضائع‬
‫‪، Pc‬‬
‫لذلؾ ينصح باستخداـ العالقة (‪ ) 18-6‬بالرغـ مف القيـ التقريبية التي تعطييا نظ اًر لسيولتيا‪.‬‬
‫تتغير قيمة الضغط الذي تتعرض لو وحدات الضخ كتابع لمزمف ولممكاف الذي تشغمو السوائؿ في البئر‪ ،‬وتأخذ قيمتيا‬
‫العظمى عند نياية عممية السمنتة‪ .‬وتعيف ىذه القيمة بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 20-6‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪kgf/cm2‬‬
‫‪Pmax = PC + Pγmax + Prh‬‬
‫‪ - Prh‬الضغط اإلضافي الالزـ لمقاومة احتكاؾ السوائؿ في حذاء أنابيب التغميؼ‪ ،‬والتجويؼ المركزي لمفاصؿ اإلسمنتي‬
‫األوؿ‪ ،‬وفي رأس السمنتة وأنابيب وصمو مع وحدات الضخ‪ ،‬وأخي اًر لدفع الفواصؿ اإلسمنتية لمحركة داخؿ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫تقدر قيمة ىذا الضغط اإلضافي تبعاً لنوعية العناصر المذكورة سابقاً بحدود‪:‬‬
‫‪Prh = 5 kgf/cm2‬‬
‫‪ -5-1-6‬حساب عدد أجهزة الضخ‪:‬‬
‫إف حساب عدد وحدات الضخ الالزمة أثناء عممية السمنتة يتـ بعدة طرؽ‪ ،‬وفيما يمي نستعرض طريقتيف ىما‪:‬‬
‫ الطريقة التي تعتمد عمى الزمف الذي تستغرقو عممية السمنتة‪.‬‬‫ الطريقة التي تعتمد عمى سرعة حدية صغرى في الفراغ الحمقي يجب تحقيقيا عند جرياف السائؿ‬‫اإلسمنتي خمؼ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫‪ - 1- 5- 1- 6‬طريقة حساب عدد أجهزة الضخ اعتماداً عمى الزمن الذي تستغرقه عممية السمنتة‪:‬‬
‫تحدد ىذه الطريقة عدد وحدات الضخ‪ ،‬بحيث يكوف زمف عممية السمنتة ( زمف ضخ السائؿ اإلسمنتي ‪+‬‬
‫زمف ضخ سائؿ اإلزاحة) أقؿ أو عمى األكثر مساوي ًا لزمف تكاثؼ السائؿ اإلسمنتي ( زمف بدء الشؾ )‪.‬‬
‫عدد وحدات الضخ يحدد باستخداـ العالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪tC‬‬
‫‪1‬‬
‫‪t ad‬‬
‫(‪) 21-6‬‬
‫‪n ‬‬
‫حيث ‪ -tc‬الزمف الذي تستغرقو عممية السمنتة بفاصميف عند استخداـ جياز ضخ وحيد‪ ،‬وىو يعيف بدوره مف‬
‫العالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 22-6‬‬
‫‪tc = tfc + td +tf ; min‬‬
‫‪ -tad‬الزمف الذي يمكف خاللو متابعة دفع السائؿ اإلسمنتي لمحركة في الفراغ الحمقي‪ .‬تؤخذ قيمة ىذا الزمف‬
‫مساوية لثالثة أرباع زمف التصمب‪:‬‬
‫( ‪) 23-6‬‬
‫‪tad = 0.75 tp‬‬
‫‪ -tp‬زمف بدء التصمب لمسائؿ اإلسمنتي ( زمف الشؾ )‪ ،‬ويحدد مخبرياً وفؽ الشروط الموجودة في البئر‪( ،‬‬
‫دقيقة )‪.‬‬
‫‪ - tfc‬الزمف الذي يستغرقو ضخ السائؿ اإلسمنتي داخؿ مواسير التغميؼ ) بالدقيقة)‪.‬‬
‫‪ - td‬الزمف الالزـ إلنزاؿ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني( التوقؼ بيف نياية ضخ السائؿ اإلسمنتي وبدء ضخ سائؿ‬
‫اإلزاحة )‪ ،‬وىو يعتمد عمى نوع رأس السمنتة المستخدـ‪ .‬وتتراوح قيمة ىذا الزمف في المجاؿ ( ‪td = 10 – 15‬‬
‫‪.) min‬‬
‫‪ tfc‬وزمف ضخ سائؿ‬
‫اذاً يختصر زمف تعييف عممية السمنتة بتحديد زمف ضخ كؿ مف السائؿ اإلسمنتي‬
‫اإلزاحة ‪ ، tf‬وىو يتـ بإتباع إحدى الطريقتيف اآلتيتيف‪:‬‬
‫‪ - 1- 1- 5- 1- 6‬الطريقة البيانية‪:‬‬
‫تعتمد ىذه الطريقة عمى تغير الضغط الذي تتعرض لو وحدات الضخ أثناء عمميات السمنتة‪ ،‬وتتطمب رسـ‬
‫منحني التغير ليذا الضغط كتابع لحجـ السائؿ الذي يتـ ضخو داخؿ مواسير التغميؼ‬
‫‪Pa = f ( v‬‬
‫)‪.‬‬
‫اذا فرضنا أف تحوؿ ىذا التابع خطي في مرحمتي االنخفاض واالرتفاع‪ ،‬فإننا نحصؿ عمى منحني مماثؿ لما ىو‬
‫معطى في الشكؿ (‪ ،) 2-6‬حيث تسجؿ قيـ الضغوط العظمى عمى أجيزة الضخ المقابمة لمختمؼ السرعات[ ‪.]5‬‬
‫الشكؿ(‪ :) 2-6‬منحني تحوؿ الضغط عمى أجيزة الضخ كتابع لمحجـ‪.‬‬
‫‪III‬‬
‫نالحظ في المثاؿ المعطى بالشكؿ السابؽ اف بداية عممية السمنتة تتـ بالسرعة الثالثة لجياز الضخ ) ‪ ،) Va‬ألف ضغط‬
‫الجرياف ( ‪ ) PC‬أكبر مباشرةً مف الضغط األعظمي لوحدة الضخ عند استخداميا بالسرعة الرابعة(‬
‫‪III‬‬
‫الضغط األعظمي الذي تتحممو عند تشغيميا بالسرعة الثالثة ( ‪ ) Pa‬أي أف ‪:‬‬
‫‪IV‬‬
‫‪ ،) Pa‬وأصغر مف‬
‫‪PaIV < PC < PaIII‬‬
‫نذكر أف ضغط الجرياف ‪ PC‬ينتج عف االحتكاؾ الداخمي لمسوائؿ( يتعمؽ بمزوجتيا ) واحتكاكيا مع السطوح التي‬
‫تجري بمحاذاتيا‪ ،‬وىو يعيف بالعالقة(‬
‫‪ .) 18-6‬بعد حقف حجـ معيف مف السائؿ اإلسمنتي بالسرعة الثالثة (‬
‫‪ ) Va‬ونتيجةً النخفاض الضغط الذي يتعرض لو جياز الضخ (ألف الضغط داخؿ المواسير يرتفع مع تزايد‬
‫‪III‬‬
‫كمية السائؿ اإلسمنتي ذي الوزف النوعي المرتفع الذي تـ ضخو ) يتـ االنتقاؿ إلى السرعة الرابعة‪ ،‬والتي تتميز‬
‫بإمكانية الضخ بغ ازرة أكبر‪ .‬عندما يبدأ السائؿ اإلسمنتي بالعبور إلى الفراغ الحمقي مف خالؿ حذاء مواسير‬
‫التغميؼ يتعرض جياز الضخ لضغط متزايد بسبب ارتفاع الضغط في الفراغ الحمقي‪ .‬تبدؿ سرعة جياز الضخ‬
‫مف السرعة( ‪ ) Pa‬إلى السرعة( ‪ ) Va‬عند تجاوز الضغط القيمة الحدية لمسرعة الرابعة (‬
‫‪III‬‬
‫‪IV‬‬
‫‪ ،) Pa‬ثـ تستخدـ‬
‫‪IV‬‬
‫السرعة الثانية عند بموغ الضغط القيمة العظمى لمسرعة( ‪ ) Va‬وىكذا‪....‬‬
‫‪III‬‬
‫تنتيي عممية السمنتة ( وفؽ المثاؿ المعطى في الشكؿ( ‪ )) 2-6‬بالسرعة األولى‪ ،‬ألف الضغط األعظمي الذي يتعرض لو‬
‫‪I‬‬
‫جياز الضخ في المرحمة النيائية مف ضخ سائؿ اإلزاحة أصغر مف الضغط الحدي لمجياز عند ىذه السرعة( ‪ ) Pa‬وأكبر‬
‫مف الضغط الحدي عند السرعة الثانية‬
‫‪PaII‬‬
‫‪PaII < Pa max < PaI‬‬
‫أي أف ‪:‬‬
‫تعد الغ ازرة التي تضخيا وحدة الضخ عند كؿ سرعة مف المميزات الثابتة ليا( وتتعمؽ بتردد مكبس المضخة‬
‫الرئيسية وقطر قميصيا)‪ ،‬أي أنيا ذات قيمة معمومة‪ .‬إذف الزمف الالزـ لضخ السائؿ اإلسمنتي وسائؿ اإلزاحة‬
‫عند استخداـ وحدة ضخ وحيدة يحدد بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪Vi‬‬
‫(‪) 24-6‬‬
‫)‪(min‬‬
‫‪i‬‬
‫‪a‬‬
‫‪n‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪t fc  t f ‬‬
‫حيث إف‪ :‬عدد سرعات وحدة الضخ التي سوؼ تستخدـ أثناء عممية السمنتة‪.‬‬
‫‪ -Vi‬حجـ السائؿ إلي يتـ ضخو بالسرعة ‪.) m3( I‬‬
‫‪ - Qa‬غ ازرة وحدة الضخ عند تشغيميا بالسرعة ‪.) min/ m3( i‬‬
‫‪i‬‬
‫مف أجؿ المثاؿ المعطى في الشكؿ(‪ ) 2-6‬فإف ىذا الزمف يحدد عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 25-6‬‬
‫)‪,(min‬‬
‫‪V1III  V2III V IV V II V I‬‬
‫‪t fc  t f ‬‬
‫‪ IV  II  I‬‬
‫‪QaIII‬‬
‫‪Qa‬‬
‫‪Qa‬‬
‫‪Qa‬‬
‫مف أجؿ رسـ منحني تحوؿ الضغط كتابع لمحجـ ) ‪ Pa = f ( v‬المقابؿ لكؿ عممية سمنتة ( بعد أف حددت‬
‫األرقاـ الرئيسية لكؿ مف‬
‫حجـ السائؿ اإلسمنتي ( ‪ ) Vfc‬وحجـ سائؿ اإلزاحة( ‪ ) Vf‬وضغط الضخ األعظمي‬
‫وبناء عميو تـ اختيار نوع جياز الضخ)‪ ،‬يكفي تعييف إحداثيات نقطتيف لكؿ جزء ( الجزء المقابؿ‬
‫(‪،) Pmax‬‬
‫ً‬
‫لمرحمة تناقص الضغط ‪ AB‬والجزء الذي يقابمو ارتفاع الضغط ‪ .) CD‬إف إحداثيات النقطة )‪ ) A‬التي تقابؿ‬
‫بدء عممية السمنتة ( بدء ضخ السائؿ اإلسمنتي ) ىي‪:‬‬
‫) ‪ ، A(0, PC‬أما إحداثيات النقطة )‪) D‬‬
‫المقابمة لمحظة نياية ضخ سائؿ اإلزاحة ( أو نياية عممية السمنتة ) فيي‬
‫إذف يبقى تعييف إحداثيات النقطتيف )‪ ) C,B‬والذي يتـ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫ حساب إحداثيات النقطة ‪: B‬‬‫يتـ تعييف إحداثيات النقطة( ‪ ) B‬بفرض الشرط األتي‪:‬‬
‫‪Pγ = PC‬‬
‫) ‪، D (V fc  V f , Pa max‬‬
‫وذلؾ ألف‪ ( Pa = PC + Pγ = 0 :‬الضغط الذي يتعرض لو جياز الضخ يساوي الصفر‪ ،‬أما الضغط‬
‫الناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية لمسوائؿ خارج وداخؿ مواسير التغميؼ فيو سمبي ألنو يوجد إسمنت‬
‫داخؿ األنابيب)‪.‬‬
‫باالستعانة بالشكؿ (‪ ) 3-6‬يمكف كتابة الشرط السابؽ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 26-6‬‬
‫( ‪) Kg/cm2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Pc ‬‬
‫) ‪.LB ( fc   f‬‬
‫‪10‬‬
‫مف ىذه العالقة نحدد ارتفاع السائؿ اإلسمنتي داخؿ مواسير التغميؼ(‬
‫‪ ) LB‬المقابؿ لمنقطة ( ‪ ) B‬مف المنحني (‬
‫والمقابمة النعداـ الضغط عمى أجيزة الضخ) عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 27-6‬‬
‫)‪, (m‬‬
‫‪f‬‬
‫‪10 PC‬‬
‫‪ fc  ‬‬
‫مع العمـ أف العالقة السابقة تحوي مجيوالً واحداً ىو‬
‫‪LB ‬‬
‫‪ ( LB‬إف ضغط الجرياف‬
‫‪ Pc‬يحدد قبؿ البدء بعممية‬
‫السمنتة‪ ،‬كما أف الوزف النوعي لكؿ مف السائؿ اإلسمنتي وسائؿ اإلزاحة معموـ أيضاً)‪.‬‬
‫حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ ضخو داخؿ مواسير التغميؼ مف بداية عممية السمنة وحتى انعداـ الضغط عمى‬
‫جياز الضخ(حتى النقطة ‪B‬‬
‫(‪) 28-6‬‬
‫‪. Ai‬‬
‫‪f‬‬
‫‪10 PC‬‬
‫‪ fc  ‬‬
‫‪V B  L B . Ai ‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫الشكؿ( ‪ :) 3-6‬وضعية السوائؿ في البئر خالؿ عممية السمنتة‪.‬‬
‫‪ : a‬وضعية السوائؿ عند انعداـ الضغط عمى جياز الضخ( ‪.) Pa = 0‬‬
‫‪ : B‬وضعية السوائؿ عند تساوي ارتفاع السائؿ اإلسمنتي داخؿ وخارج مواسير التغميؼ‬
‫( ‪.) Pγ = 0‬‬
‫ حساب إحداثيات النقطة ‪ C‬من القسم المقابل لتزايد ضغط الضخ‪:‬‬‫تقابؿ النقطة‬
‫تعرض جياز الضخ لضغط يساوي ضغط الجرياف‪،‬‬
‫‪ ( C‬كما ىو مالحظ مف الشكؿ ‪ّ ) 2-6‬‬
‫ولكف بعد ضخ كامؿ السائؿ اإلسمنتي المقرر وجزء مف سائؿ اإلزاحة‪ ،‬أي أنيا تقابؿ وضعية السوائؿ في البئر‬
‫عند انعداـ الضغط‪ ،‬الذي ينتج عف اختالؼ في الوزف النوعي (‬
‫جياز الضخ ىو‬
‫‪ ،) Pγ = 0‬ألف الضغط الذي يتعرض لو‬
‫‪ . Pa = PC + Pγ‬تصادؼ ىذه الوضعية فقط عند تساوي ارتفاع السائؿ اإلسمنتي داخؿ‬
‫وخارج مواسير التغميؼ‪ ،‬وكذلؾ تساوي الوزف النوعي لكؿ مف سائؿ الحفر وسائؿ اإلزاحة‪.‬‬
‫يعيف ارتفاع عمود سائؿ اإلزاحة الذي يتـ ضخو في مواسير التغميؼ حتى لحظة تعادؿ ارتفاع السائؿ اإلسمنتي‬
‫داخؿ وخارج األنابيب ( وباالعتماد عمى الشكؿ ( ‪ ) 3-6-b‬بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫)‪) m‬‬
‫(‪) 29-6‬‬
‫‪V fc‬‬
‫‪K1 . Aa  Ai‬‬
‫‪L f  H  L fc  H ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ -Vfc‬الحجـ الكمي لمسائؿ اإلسمنتي الذي تـ ضخو في البئر‪.) m3 ( ،‬‬
‫‪ -K1‬عامؿ تغير قطر البئر بسبب االنسالخ والتيدـ عف الجدراف‪.‬‬
‫‪ -Aa‬مقطع الفراغ الحمقي‪ ،‬ويعطى بالعالقة‪:‬‬
‫(‪) 30-6‬‬
‫( ‪،) m2‬‬
‫) ‪( K 1 .D B2  D 2‬‬
‫‪ -Ai‬المقطع الداخمي لمواسير التغميؼ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Aa ‬‬
‫( ‪) m2‬‬
‫( ‪) 31-6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ : DB,D‬القطر الخارجي لمواسير التغميؼ وقطر رأس الحفر عمى التوالي‪.) m ( ،‬‬
‫‪.d 2 ,‬‬
‫‪Ai ‬‬
‫بذلؾ يمكف حساب حجـ السائؿ الذي تـ ضخو في البئر حتى المحظة المقابمة لمنقطة ‪ C‬عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪V fc‬‬
‫‪VC  V fc  L f . Ai  V fc  ( H ‬‬
‫‪).Ai ) m3( ) 32-6( ,‬‬
‫‪K 1 . Aa  Ai‬‬
‫وىكذا تكوف إحداثيات النقاط األربع الالزمة لرسـ منحني تحوؿ الضغط الذي يتعرض لو جياز الضخ تبع ًا لحجـ‬
‫السائؿ الذي تـ ضخو في البئر ىي اآلتية‪:‬‬
‫)‪. Ai ,0‬‬
‫‪f‬‬
‫‪10 PC‬‬
‫‪ fc  ‬‬
‫( ‪D (V fc  V f , Pa max ) A(0, PC ) ، B‬‬
‫‪V fc‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪C (V fc  ( H ‬‬
‫‪).Ai , PC )‬‬
‫‪K1. Aa  Ai‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -2-1-5-1-6‬حساب زمن ضخ كل من السائل اإلسمنتي وسائل اإل زاحة بالطريقة التحميمية‪:‬‬
‫يتـ حساب زمف ضخ السائؿ اإلسمنتي ( ‪tfc‬‬
‫) انطالقاً مف الحقيقة اآلتية‪:‬‬
‫مع ازدياد حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يضخ داخؿ مواسير التغميؼ فإف الضغط الذي تتعرض لو أجيزة الضخ ( ضغط‬
‫الضخ ) يتناقص‪ ،‬أي يمكف االنتقاؿ مف سرعة جياز الضخ إلى سرعة أخرى أكبر منيا ( وىذا يؤمف إمكانية الضخ بغ ازرة‬
‫أكبر)‪.‬‬
‫مثالً‪ :‬عند استخداـ السرعة ) ‪ ) Vi-1‬في بداية ضخ السائؿ اإلسمنتي يتـ االنتقاؿ بعد زمف معيف إلى السرعة ( ‪ ) Vi‬األكبر‬
‫منيا‪ ،‬ثـ إلى السرعة (‪ ،) Vi+1‬وىكذا حتى الوصوؿ إلى السرعة العظمى ليا‪.‬‬
‫يتـ تعييف االرتفاع الذي يشغمو السائؿ اإلسمنتي داخؿ مواسير التغميؼ في لحظة االنتقاؿ مف سرعة إلى سرعة أكبر‬
‫اعتماداً عمى شروط تعادؿ الضغوط‪ .‬عند االنتقاؿ مف السرعة (‬
‫‪ (Vi-1‬إلى السرعة ( ‪ (Vi‬فإف شرط تعادؿ الضغوط‬
‫يعطى بالعالقة اآلتية ( معتمديف عمى الشكؿ ‪:) 4-6-a‬‬
‫الشكؿ( ‪ :) 4-6‬وضعية السوائؿ في البئر عند االنتقاؿ مف سرعة إلى أخرى‪.‬‬
‫‪ : a‬وضعية السوائؿ عند االنتقاؿ مف السرعة(‪ (Vi-1‬إلى السرعة (‪(Vi‬‬
‫‪ : b‬وضعية السوائؿ عند االنتقاؿ مف السرعة ( ‪ ) v`i‬إلى السرعة (‪) V´i+1‬‬
‫) ‪, (kgf / cm 2‬‬
‫) ‪ f‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪Lifc1 (‬‬
‫‪10‬‬
‫)‪(33-6‬‬
‫‪P ‬‬
‫‪i‬‬
‫‪a‬‬
‫ومنيا يعيف ارتفاع السائؿ اإلسمنتي في لحظة تغير السرعة عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫) ‪10( Pc  Pai‬‬
‫‪‬‬
‫‪ fc   f‬‬
‫)‪(34-6‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪L‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ -pc‬ضغط الجرياف ذو القيمة المعمومة‪.‬‬
‫‪ -pai‬الضغط الحدي لجياز الضخ عند السرعة (‪.) i‬‬
‫فرضنا قيمة سالبة لمضغط الناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية‬
‫‪ Pɣ‬كما ىو مالحظ في العالقة ( ‪ ، ) 34-6‬ذلؾ ألف‬
‫الضغط داخؿ مواسير التغميؼ ( في ىذه الوضعية ) أكبر مف الضغط في الفراغ الحمقي خارجيا‪ ،‬ألف السائؿ اإلسمنتي ذا‬
‫الوزف النوعي المرتفع قياساً مع الوزف النوعي لسائؿ الحفر يتواجد داخؿ مواسير التغميؼ‪.‬‬
‫باتباع نفس األسموب السابؽ يعيف ارتفاع السائؿ اإلسمنتي داخؿ مواسير التغميؼ في لحظة تغير سرعة جياز الضخ مف‬
‫السرعة (‪ ) vi‬الى السرعة(‪ .) vi+ 1‬وبمساعدة الشكؿ‬
‫)‪(35-6‬‬
‫(‪ ) 4-6-b‬نحصؿ عمى ىذا االرتفاع عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫) ‪10( Pc  Pai1‬‬
‫‪‬‬
‫‪ fc   f‬‬
‫‪i‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪L‬‬
‫بذلؾ يصبح باإلمكاف حساب حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ ضخو بالسرعة ‪ ) v(i‬لجياز الضخ‪.‬‬
‫وبتعميـ ىذه السرعة يحدد ىذا الحجـ الذي يتـ ضخو بأية سرعة كانت‪ ...‬وتستخدـ العالقة اآلتية لتحديد الحجـ‪:‬‬
‫)‪(36-6‬‬
‫‪V fci  ( Lifc  Lifc1 ).Ai‬‬
‫بتعويض قيـ ارتفاع اإلسمنت( ‪ ) Lfci، Lfci-1‬مف العالقتيف) ‪ ) 34-6‬و(‪ ) 35-6‬نحصؿ عمى حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي‬
‫يتـ ضخو بالسرعة (‪ ) vi‬عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫) ‪10( Pai  Pai1‬‬
‫‪. Ai‬‬
‫‪ fc   f‬‬
‫)‪(37-6‬‬
‫‪V fci ‬‬
‫نذكر بأف ضخ السائؿ اإلسمنتي يبدأ باستخداـ وحدة الضخ بالسرعة التي تتميز بضغط حدي أكبر مباشرةً مف ضغط‬
‫الجرياف‬
‫‪Pc‬‬
‫‪ ،‬في حيف أف المرحمة األخيرة منو وبداية ضخ سائؿ اإلزاحة تتـ بالسرعة القصوى لوحدة الضخ‪ .‬يعيف‬
‫حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ ضخو بالسرعة القصوى لمجياز بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫)‪(38-6‬‬
‫‪V fcmax  V fc  V fci‬‬
‫حيث إف ‪ - Σ Vfci‬حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ ضخو بالسرعات األصغر مف السرعة القصوى‪.) m3( ،‬‬
‫بعد تعييف حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ ضخو بالسرعات المختمفة لوحدة الضخ‪ ،‬يصبح باإلمكاف حساب الزمف الذي‬
‫يستغرقو ضخ السائؿ اإلسمنتي بكاممو‪ ،‬وذلؾ عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪n 1‬‬
‫)‪(39-6‬‬
‫‪V fci‬‬
‫‪V fcmax‬‬
‫‪  i  max‬‬
‫‪Qa‬‬
‫‪i 1 Qa‬‬
‫‪t fc‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - n‬عدد سرعات وحدة الضخ‪.‬‬
‫‪ - Qai‬معدؿ الغ ازرة التي تضخيا الوحدة عند تشغيميا بالسرعة( ‪.) dm3/min( ) Vi‬‬
‫‪ -Qamax‬معدؿ الغ ازرة التي تضخيا الوحدة عند تشغيميا بالسرعة القصوى (‪.) L/min‬‬
‫إف حساب زمف ضخ سائؿ اإلزاحة يتـ بنفس األسموب السابؽ‪ ،‬ويختمؼ عنو بأف بداية ضخو تكوف بالسرعة القصوى‬
‫لوحدة الضخ‪ ،‬التي تتعرض لضغط متزايد مع انتقاؿ السائؿ اإلسمنتي وارتفاعو في الفراغ الحمقي‪ ،‬أي يجب استبداؿ سرعة‬
‫جياز الضخ مف السرعة القصوى إلى السرعة األصغر منيا فاألصغر ‪ .... 𝑉 𝑖−1 ← 𝑉 𝑖 ← 𝑉 𝑖+1‬وىكذا‪.‬‬
‫يتـ تعييف االرتفاع الذي يشغمو سائؿ اإلزاحة داخؿ مواسير التغميؼ لحظة االنتقاؿ مف سرعة جياز الضخ إلى السرعة‬
‫األكبر منيا مباشرةً اعتماداً عمى شرط تعادؿ الضغوط أيضاً‪.‬‬
‫إذا أخذنا في االعتبا ر الشكؿ ( ‪ ،) 6-5-a‬فإف عالقة تعادؿ الضغوط عند لحظة االنتقاؿ مف السرعة ‪ Vi+1‬إلى السرعة‬
‫‪ Vi‬يمكف كتابتيا عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪‬‬
‫)‪(40-6‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪( H  Lif1 )‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪10‬‬
‫‪( H  Lifc1 )‬‬
‫‪10‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪f‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪Lif1.‬‬
‫‪10‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪L fc .‬‬
‫‪10‬‬
‫‪‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪a‬‬
‫‪P‬‬
‫‪ Pc ‬‬
‫الشكؿ( ‪ :) 5-6‬تغير وضعية سائؿ اإلزاحة أثناء عممية السمنتة‬
‫‪- a‬وضعية سائؿ اإلزاحة عند االنتقاؿ مف السرعة ‪ Vi+1‬إلى السرعة ‪Vi‬‬
‫‪- b‬وضعية سائؿ اإلزاحة عند االنتقاؿ مف السرعة ‪ Vi‬إلى السرعة ‪Vi- 1‬‬
‫تحتوي العالقتاف ( ‪ ) 39-6‬و(‪ ) 40-6‬عمى مجيوليف ىما‪:‬‬
‫ ارتفاع سائؿ اإلزاحة داخؿ مواسير التغميؼ في لحظة تغير السرعة ‪Lfi+1‬‬‫‪. Lcfi+1‬‬
‫‪ -‬ارتفاع السائؿ اإلسمنتي داخؿ في الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ في لحظة تغير السرعة‬
‫لذلؾ‪ ،‬ومف أجؿ حؿ المعادلة ( ‪ ) 38-6‬نعتمد عمى العالقة التي تربط بيف ىذيف المجيوليف وحجـ السائؿ‬
‫اإلسمنتي‪ .‬وبمساعدة ا لشكؿ ( ‪ ) 5-6-a‬يمكف كتابة المعادلة عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫)‪(41-6‬‬
‫‪. A  ( H  Li1 ).A‬‬
‫‪i‬‬
‫‪a‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪V fc  ( Lifc1.K1‬‬
‫بحؿ المعادالت ( ‪ ) 41-6 ( ،) 40-6 ( ، ) 39-6‬نحصؿ عمى ارتفاع سائؿ اإلزاحة داخؿ مواسير التغميؼ في‬
‫لحظة تغير سرعة جياز الضخ مف السرعة ‪ Vi+1‬إلى السرعة ‪ Vi‬عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫)‪(42-6‬‬
‫‪10K1. Aa‬‬
‫) ‪( Pai1  Pc‬‬
‫) ‪( K1. Aa )( fc   f‬‬
‫‪‬‬
‫‪V fc‬‬
‫‪K1. Aa  Ai‬‬
‫‪Lifc1  H ‬‬
‫مف أجؿ سيولة التعامؿ مع المعادلة السابقة نكتبيا بالشكؿ المبسط اآلتي‪:‬‬
‫) ‪Lifc1  a  b( Pai1  Pc‬‬
‫)‪(43-6‬‬
‫حيث استخدمنا الرموز اآلتية‪:‬‬
‫‪10K1. Aa‬‬
‫‪b‬‬
‫) ‪( K1. Aa )( fc   f‬‬
‫‪ a,‬‬
‫‪V fc‬‬
‫‪K1. Aa  Ai‬‬
‫باتباع األسموب نفسو يتـ تعييف ارتفاع سائؿ اإلزاحة داخؿ التغميؼ في لحظة االنتقاؿ مف السرعة‬
‫‪H‬‬
‫‪ Vi‬إلى‬
‫السرعة ‪ Vi-1‬األصغر منيا مباشرةً وذلؾ بالشكؿ اآلتي معتمديف عمى الشكؿ ( ‪:) 5-6-b‬‬
‫)‪(44-6‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i‬‬
‫) ‪L f  a  b( Pa  Pc‬‬
‫يعيف بعد ذلؾ حجـ السائؿ اإلسمنتي الذي يتـ‬
‫ضخو بالسرعة ‪ Vi‬لجياز الضخ وذلؾ عمى الشكؿ‬
‫‪i 1‬‬
‫‪f‬‬
‫‪V  ( L  L ).Ai‬‬
‫‪i‬‬
‫‪f‬‬
‫‪i‬‬
‫‪f‬‬
‫اآلتي‪:‬‬
‫)‪(45-6‬‬
‫بتعويض قيـ ارتفاع سائؿ اإلزاحة ‪ Lfi‬و ‪ Lfi+1‬مف العالقتيف ( ‪ ) 43-6‬و(‪ ) 44-6‬في العالقة ( ‪ ) 45-6‬نحصؿ‬
‫عمى حجـ سائؿ اإلزاحة الذي تـ ضخو بالسرعة ‪ Vfi‬عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫)‪(46-6‬‬
‫) ‪ b. A ( Li  Li1‬‬
‫‪f‬‬
‫‪f‬‬
‫‪i‬‬
‫‪V fi‬‬
‫بتعميـ المعادلة ( ‪ ) 46-6‬يتـ تعييف حجـ سائؿ اإلزاحة الذي تـ ضخو في أية سرعة لجياز الضخ‪ .‬وبعد‬
‫ذلؾ يعيف الزمف الذي يستغرقو ضخ سائؿ اإلزاحة وذلؾ بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪V fi‬‬
‫‪n‬‬
‫‪Q‬‬
‫)‪(47-6‬‬
‫‪i‬‬
‫‪a‬‬
‫‪i 1‬‬
‫‪tf ‬‬
‫إف تعييف زمف ضخ كامؿ سائؿ اإلزاحة والسائؿ اإلسمنتي يم ّكف مف حساب عدد أجيزة الضخ باستخداـ العالقة‬
‫(‪ ) 21-6‬التي يتـ فييا استخداـ جياز ضخ احتياطي لتالفي أي فشؿ في عممية السمنتة عند تعرض أحد أجيزة‬
‫الضخ العاممة لعطؿ طارئ [‪. ]1‬‬
‫‪ - 2- 5- 1- 6‬حساب عدد أجهزة ضخ السائل االسمنتي وسائل اال زاحة انطالقاً من تعيين سرعة حدية صغرى‬
‫في الفراغ الحمقي‪:‬‬
‫تنطمؽ ىذه الطريقة مف الفرضية اآلتية‪:‬‬
‫مف أجؿ الحصوؿ عمى ازاحة شبو كاممة لسائؿ الحفر في الفراغ الحمقي مف قبؿ السائؿ اإلسمنتي‪ ،‬يجب تأميف‬
‫جرياف اضطرابي عند ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ‪ ،‬أي يجب تأميف قيمة صغرى‬
‫لرقـ رينولدز يقابميا جرياف اضطرابي‬
‫‪ .) Re ≥ 3000‬وتعتبر ىذه الطريقة‬
‫( يفترض بشكؿ عاـ أف الجرياف االضطرابي يتحقؽ عند رقـ رينولدز‬
‫السرعة في الفراغ الحمقي األساس في حساب عدد أجيزة الضخ الالزمة‪ ،‬بحيث تحقؽ السرعة الصغرى لمسائؿ‬
‫اإلسمنتي في الفراغ الحمقي الشرط اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 48-6‬‬
‫‪g. Sfc . Re‬‬
‫)‪, (m/s‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪( DB  d e ).‬‬
‫‪V fc ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ -µsfc‬المزوجة التركيبية لمسائؿ اإلسمنتي في لحظة بدء عبوره الى الفراغ الحمقي ( ‪.) kgf.s/m2‬‬
‫‪ -g‬التسارع األرضي (الجاذبية األرضية ‪.) m2/s‬‬
‫‪ -DB,de‬القطر الخارجي لمواسير التغميؼ وقطر رأس الحفر عمى التوالي‪.) m ( ،‬‬
‫‪ - γfc‬الوزف النوعي لمسائؿ اإلسمنتي ( ‪.) kgf /m3‬‬
‫مف أجؿ الحصوؿ عمى عممية إسمنتية ناجحة ( تدعـ مواسير التغميؼ وتعزؿ الطبقات عف بعضيا ) في الحيز‬
‫السفمي مف البئر عمى األقؿ‪ ،‬يجب تأميف جرياف اضطرابي لمسائؿ اإلسمنتي عند بدء عبوره مف حذاء أنابيب‬
‫التغميؼ الى الفراغ الحمقي وارتفاعو إلى فوؽ المجاؿ الذي تطمب إنزاؿ مواسير تغميؼ عمى األقؿ‪ ،‬عمماً بأف‬
‫الضغط الذي تتعرض لو وحدات الضخ عند بدء السائؿ اإلسمنتي باالنتقاؿ مف داخؿ مواسير التغميؼ الى الفراغ‬
‫الحمقي قميؿ( ألف الضغط الناتج عف الفرؽ في األوزاف النوعية(‬
‫‪ ) Pγ‬لو قيمة سالبة‪ ،‬بسبب تواجد السائؿ‬
‫اإلسمنتي ذي الوزف النوعي المرتفع داخؿ مواسير التغميؼ)‪ ...‬لذلؾ‪ ،‬يجب تشغيؿ وحدات الضخ بالسرعات‬
‫القصوى عندما يبدأ السائؿ اإلسمنتي باالنتقاؿ الى الفراغ الحمقي‪ ،‬وىذا يعني استخداميا بمعدالت ضخ عظمى‪.‬‬
‫اف عدد وحدات الضخ الالزمة لتأميف الجرياف االضطرابي وفؽ متطمبات ىذه الطريقة يعيف بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫(‪) 49-6‬‬
‫‪V fc .K 1 . Aa‬‬
‫‪Qnec‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪max‬‬
‫‪Qa‬‬
‫‪Qamax‬‬
‫‪na ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ - Qnec‬غ ازرة الضخ الالزمة لتأميف السرعة الحدية الصغرى في الفراغ الحمقي لمسائؿ اإلسمنتي ( ‪ ) Vfc‬والمحدد‬
‫بالعالقة ( ‪.) dm3/min( ،) 48-6‬‬
‫‪ – Qamax‬الغ ازرة التي تضخيا وحدات الضخ عند تشغيميا بالسرعة القصوى ( ‪.) L/min‬‬
‫‪ - 2- 6‬حساب عممية السمنتة بمرحمتين‪:‬‬
‫يميز طريقة حساب عممية السمنتة بمرحمتيف ( مقارنة مع حسابات عممية السمنتة‬
‫إف العنصر األساسي الذي ّ‬
‫بمرحمة واحدة ) ىو تعيف االرتفاع الذي تثبت عنده الوصمة اإلسمنتية ( بعدىا عف حمقة الصد أو عف حذاء‬
‫مواسير التغميؼ)‪ .‬أما بقية عناصر عممية السمنتة فتحسب بشكؿ مشابو تماماً لمسمنتة وحيدة المرحمة ( ارتفاع‬
‫السائؿ اإلسمنتي في الفراغ الحمقي‪ ،‬كمية مسحوؽ اإلسمنت‪ ،‬حجـ ماء الخمط‪ ،‬حجـ سائؿ اإلزاحة‪ ،‬ضغط الضخ‬
‫األعظمي‪ ،‬وعدد أجيزة الضخ )‪.‬‬
‫يتـ تعييف ارتفاع الوصمة اإلسمنتية باالعتماد عمى شرط تعادؿ ضغط الضخ األعظمي في نياية سمنتة‬
‫المرحمتيف ( الضغط في نياية المرحمة األولى يساوي الضغط في نياية المرحمة الثانية)‪.‬‬
‫سوؼ نفرض أف ضخ الجرياف يحسب بالعالقة المبسطة اآلتية‪:‬‬
‫‪PC1 = 0.01 H‬‬
‫نصادؼ أثناء السمنتة بمرحمتيف إحدى الوضعيتيف اآلتيتيف‪:‬‬
‫‪ - 1‬الوضعية األولى‪ :‬عندما يكوف حجـ السائؿ اإلسمنتي لممرحمة الثانية مف عممية السمنتة ) ‪ ( Vfc2‬أكبر مف‬
‫الحجـ الداخمي لمواسير التغميؼ مف الوصمة اإلسمنتية وحتى السطح‬
‫(‬
‫‪Vi2‬‬
‫‪ ( Vfc2‬أي عند انتياء‬
‫عممية السمنتة بمرحمتيا األولى ( وصوؿ الفاصؿ اإلسمنتي الثاني إلى حمقة الصد واستناده عمى الفاصؿ‬
‫اإلسمنتي األوؿ) تكوف وحدات الضخ مستمرة في ضخ السائؿ اإلسمنتي لممرحمة الثانية‪ .‬بمعنى آخر‪ ،‬يوجد‬
‫(الحظ‬
‫سائؿ إسمنتي فقط داخؿ مواسير التغميؼ فوؽ الوصمة اإلسمنتية عند انتياء سمنتة المرحمة األولى‬
‫الشكؿ ‪.) 6-6‬‬
‫يحسب الضغط الذي يتعرض لو جياز الضخ في نياية كؿ مرحمة ( عند السمنتة بمرحمتيف مستمرتيف بدوف‬
‫فاصؿ غير مسمنت فيما بينيما ) عمى النحو اآلتي ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪hm ( fc   f )  ( H  hm )( fc   f )  Pc1‬‬
‫‪10‬‬
‫‪10‬‬
‫)‪(50-6‬‬
‫)‪(51-6‬‬
‫‪1‬‬
‫‪( H c  hm )( fc   f )  Pc 2‬‬
‫‪10‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ : P2, P1‬ضغط الضخ الذي يتعرض لو جياز الضخ في نياية المرحمة األولى ثـ الثانية ‪.‬‬
‫‪ -H‬العمؽ الذي تنزؿ إليو مواسير التغميؼ في البئر‪.) m ( ،‬‬
‫‪P1 ‬‬
‫‪P2 ‬‬
‫‪ -HC‬ارتفاع اإلسمنت في الفراغ الحمقي المحدد وفؽ الشروط الجيولوجية (‬
‫‪ ) HCg‬وحسب متطمبات مواسير التغميؼ‬
‫(‪.) m (،) HCt‬‬
‫‪ -hm‬ارتفاع الوصمة اإلسمنتية عف حمقة الصد أو عف حذاء أنابيب التغميؼ‪.) m ( ،‬‬
‫‪γfc ,‬‬
‫‪γf‬‬
‫الوزف النوعي لسائؿ الحفر ثـ لمسائؿ اإلسمنتي بفرض أف سائؿ اإلزاحة ىو مف نوعية سائؿ الحفر‬
‫‪3‬‬
‫( ‪.) kgf/cm‬‬
‫الشكؿ( ‪ : ) 6-6‬وضعية السوائؿ عند السمنتة بمرحمتيف والمقابمة لمحالة‬
‫‪Vfc2 > Vi2‬‬
‫‪ -a‬وضعية السوائؿ عند نياية عممية السمنتة بمرحمتيا األولى‪.‬‬
‫‪ -b‬وضعية السوائؿ عند نياية عممية السمنتة بمرحمتيا الثانية‪.‬‬
‫ٍ‬
‫كؿ مف المرحمتيف يحسب بالشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫إذا فرضنا أف ضغط الجرياف في ّ‬
‫‪PC1 = 0.01 H‬‬
‫(‪)52-6‬‬
‫) ‪PC2 = 0.01 ( H – hm‬‬
‫وبمساواة العالقتيف ( ‪ ) 51-6 ( ، ) 50-6‬نحصؿ عمى ارتفاع الوصمة اإلسمنتية عف حذاء أنابيب التغميؼ عمى الشكؿ‬
‫اآلتي ‪:‬‬
‫(‪) 53-6‬‬
‫) ‪ f‬‬
‫(‪) m‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪( H  H C ).(‬‬
‫‪  f )  0.1‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪3(‬‬
‫‪hm ‬‬
‫يمكف افتراض تساوي ضغط الجرياف في المراحؿ النيائية لكؿ مف المرحمتيف( ‪ ) Pc1= Pc2‬ألنو يتـ الضخ عند االقتراب‬
‫مف نياية كؿ مرحمة بالسرعة الصغرى لوحدة الضخ‪ ،‬في ىذه الحالة تأخذ العالقة (‪ ) 53-6‬الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 54-6‬‬
‫(‪) m‬‬
‫‪H  HC‬‬
‫‪3‬‬
‫‪hm ‬‬
‫‪ - 2‬الوضعية الثانية‪ :‬عندما يكوف حجـ السائؿ اإلسمنتي لممرحمة الثانية(‪ ، ) Vfc2 < Vi2‬وىي تعني بدء أجيزة الضخ‬
‫بحقف سائؿ اإلزاحة لممرحمة الثانية مع انتياء سمنتة المرحمة األولى‪ ،‬أي عند انتياء المرحمة األولى مف السمنتة (‬
‫توضع الفاصميف األوؿ والثاني عمى حمقة الصد) يشغؿ السائؿ اإلسمنتي‪ -‬لممرحمة الثانية‪ -‬جزءاً مف مواسير التغميؼ‬
‫فوؽ الوصمة اإلسمنتية ( الحظ الشكؿ ‪.) 7-6-a‬‬
‫تحسب قيـ الضغط الذي تتعرض لو وحدات الضخ في نياية كؿ مف المرحمتيف عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪.hm ( fc   f )  .h2 .( fc   f )  PC1‬‬
‫‪10‬‬
‫‪10‬‬
‫(‪) 55-6‬‬
‫(‪) 56-6‬‬
‫‪1‬‬
‫‪.(H C  hm ).( fc   f )  PC 2‬‬
‫‪10‬‬
‫‪P1 ‬‬
‫‪P2 ‬‬
‫حيث إف‪:‬‬
‫‪ -h2‬االرتفاع الذي يشغمو السائؿ اإلسمنتي لممرحمة الثانية داخؿ مواسير التغميؼ‪ ،‬وىو يحدد اعتماداً عمى معرفة حجمو‬
‫عمى النحو اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 57-6‬‬
‫(‪V fc 2  h2 . Ai  ( H C  hm ).Aa , ) m‬‬
‫وبالتالي فإف‪:‬‬
‫(‪) 58-6‬‬
‫‪( H C  hm ).Aa‬‬
‫‪Ai‬‬
‫‪h2 ‬‬
‫حيث ‪ -Aa‬مقطع الفراغ الحمقي خمؼ مواسير التغميؼ‪.) m 2( ،‬‬
‫‪ - Ai‬المقطع الداخمي لمواسير التغميؼ فوؽ الوصمة اإلسمنتية‪.) m2 ( ،‬‬
‫الشكؿ (‪ :) 7-6‬السمنتة بمرحمتيف في حالة (‪< Vi2‬‬
‫‪) Vfc2‬‬
‫‪ -a‬وضعية السوائؿ التي يتـ ضخيا في مواسير التغميؼ عند نياية المرحمة األولى‪.‬‬
‫‪ -b‬وضعية السوائؿ التي يتـ ضخيا في مواسير التغميؼ عند نياية المرحمة الثانية‪.‬‬
‫إذا فرضنا أف ضغط الجرياف في نياية كؿ مف المرحمتيف ىو اآلتي‪:‬‬
‫‪PC1 = 0.01 H‬‬
‫(‪) 59-6‬‬
‫) ‪PC2 = 0.01 ( H – hm‬‬
‫وبمساواة العالقتيف ( ‪ ) 57-6‬و ( ‪ ) 58-6‬نحصؿ عمى ارتفاع الوصمة اإلسمنتية المقابمة ليذه الوضعية عمى النحو‬
‫اآلتي( يجب استبداؿ قيمة ‪ h2‬أيضاً مف العالقة (‪:) 49-6‬‬
‫(‪) 60-6‬‬
‫)‪(m‬‬
‫) ‪ f‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪  f )  0.1‬‬
‫‪(1   ).(‬‬
‫‪fc‬‬
‫‪(2   ).(‬‬
‫‪hm ‬‬
‫عند افتراض تساوي ضغطي الجرياف في نياية المرحمتيف مع بعضيما ‪ Pc1= Pc2‬فإف ارتفاع الوصمة اإلسمنتية يصبح‬
‫عمى الشكؿ اآلتي‪:‬‬
‫(‪) 61-6‬‬
‫)‪(m‬‬
‫‪Aa‬‬
‫‪Ai‬‬
‫حيث رمزنا بػ‬
‫) ‪(1  ‬‬
‫‪.H C‬‬
‫) ‪(2  ‬‬
‫‪hm ‬‬
‫‪ ‬‬
‫إذا كانت عممية السمنتة مقررة لرفع السائؿ اإلسمنتي في الفراغ الحمقي مف حذاء مواسير التغميؼ وحتى السطح تعيف بدايةً‬
‫قيمة النسبة‬
‫‪ ،‬وذلؾ لمتحقؽ مف مطابقة إحدى الوضعيتيف السابقتيف في ىذه الحالة ( أي‬
‫‪Vfc2 > Vi2‬‬
‫أو‬
‫‪:) Vfc2 < Vi2‬‬
‫ إذا كانت قيمة ىذه النسبة أكبر أو مساوية الواحد‬‫األولى‬
‫‪Vfc2 > Vi2‬‬
‫‪∝≥ 1‬‬
‫عند ذلؾ تستخدـ العالقات الرياضية المقابمة لموضعية‬
‫لحساب ارتفاع الوصمة اإلسمنتية‪ .‬أما إذا كانت قيمة النسبة أصغر مف الواحد‬
‫فتستخدـ عالقات الوضعية الثانية‬
‫‪Vfc2 < Vi2‬‬
‫‪∝< 1‬‬
‫‪.‬‬
‫ أما عند السمنتة الجزئية لمفراغ الحمقي فيتـ حساب ارتفاع الوصمة اإلسمنتية ‪ hm‬بفرض الوضعيتيف المذكورتيف سابقاً‪،‬‬‫ثـ يحسب حجـ السائؿ اإلسمنتي لممرحمة الثانية‬
‫‪Vfc2‬‬
‫والحجـ الداخمي لمواسير التغميؼ فوؽ الوصمة اإلسمنتية مقابؿ‬
‫كؿ قيمة لػ ‪ . hm‬وتعتمد الوضعية المناسبة‪ :‬إما ‪Vfc2 > Vi2‬‬
‫أو‬
‫‪Vfc2 < Vi2‬‬
‫[‪. ] 1‬‬
‫عمميات إنهاء واستكمال اآلبار‬
‫‪Well completion‬‬
‫‪ -1-9‬مقدمة‪:‬‬
‫إن البئر ىي واسطتنا الوحيدة لالتصال بالمكمن‪ ،‬وان فاعمية ىذه الواسطة تؤثر وبدرجة كبيرة عمى اقتصاديات‬
‫المشروع النفطي‪ ،‬حيث تشكل كمفة اآلبار الجزء األكبر من تكاليف تطوير الحقول النفطية‪ .‬لذلك يجب تصميم إكمال كل‬
‫بئر لتحقيق أقصى ربح إجمالي عمى نطاق الحقل‪ .‬يعرف اإلكمال المثالي باإلكمال الذي يتطمب أقل كمفة ( آخذين بنظر‬
‫االعتبار التكاليف االبتدائية والتشغيمية )‪ ،‬وبنفس الوقت يفي تقريباً بالمتطمبات التي وضع من أجميا لمعظم فترة استثمارىا‪.‬‬
‫ويقتضي تصميم إكمال بئر ما بصورة ذكية‪ ،‬تقدير معقول لمظروف اإلنتاجية التي ستتعرض ليا البئر خالل فترة عمميا‪.‬‬
‫‪ -2-9‬العوامل التي تؤخذ باالعتبار عند تصميم إكمال البئر‪:‬‬
‫قبل وضع البرنامج الخاص بتصميم إكمال البئر‪ ،‬ىناك جممة من العوامل الميمة التي يجب أن تؤخذ بعين االعتبار‬
‫من أجل أن يكون إكمال البئر محققاً ألىداف حفر تمك البئر وبأقل التكاليف الممكنة[‪.] 30,7,3‬‬
‫‪ -1-2-9‬االعتبارات المكمنية‪:‬‬
‫تتضمن االعتبارات المكمنية موقع الموائع المختمفة في التكوينات المكمنية‪ ،‬وجريان ىذه الموائع خالل الصخور‬
‫المكمنية‪ ،‬وخصائص الصخور نفسيا‪ .‬ويمكن تمخيص ىذه االعتبارات بما يمي‪:‬‬
‫آ‪ -‬معدل اإلنتاج )‪: ( Production rate‬‬
‫يخطط دائماً لمحصول عمى أقصى كمية ممكنة من المواد الييدروكربونية بصورة اقتصادية من البئر المحفورة‪ ،‬وعمى‬
‫ضوء قيمة ىذا المعدل وباإلضافة إلى جممة عوامل أخرى يتحدد قطر مواسير التغميف اإلنتاجية )‪(Production Casing‬‬
‫أو أنبوب اإلنتاج )‪. (Production tubing‬‬
‫ب‪ -‬إنتاج طبقات مكمنية متعددة في بئر واحدة ) ‪: ( Multiple Completion‬‬
‫قد تخترق بعض اآلبار طبقات مكمنية متعددة حاوية عمى النفط‪ ،‬وفي بعض األحيان تبرز الحاجة إلى إنتاج ىذه‬
‫الطبقات المتعددة من بئر واحدة‪ ،‬وفي ىذه الحالة يمكن أن يأخذ إكمال البئر عدة احتماالت‪ ،‬منيا استعمال عدة أنابيب‬
‫إنتاج داخل بئر واحدة تفصل عن بعضيا اآلخر بواسطة بواكر إنتاج ) ‪. ( Production Packers‬‬
‫جـ‪ -‬الطاقة الدافعة في المكمن ) ‪: ( Reservoir drive mechanism‬‬
‫يمكن لنوع الطاقة المكمنية الدافعة أن تحدد المناطق التي يجري تثقيبيا‪ .‬إن نوع الطاقة الدافعة سوف يحدد حركة‬
‫مستويات تماس الماء بالنفط والنفط بالغاز وتأثير ذلك عمى المعدالت اإلنتاجية في فترة عمل البئر‪.‬‬
‫د‪ -‬االستخالص الثانوي ) ‪: ( Secondary Recovery‬‬
‫قد تدعو الحاجة إلى تخصيص عدداً من اآلبار ألغراض االستخالص الثانوي بالغمر المائي ) ‪( water flooding‬‬
‫أو بحقن الغاز ) ‪ ( gas injection‬أو باالستخالص الحراري )‪ . (thermal recovery‬إن تطبيق ىذه الطريقة أو تمك قد‬
‫يتطمب تزويد اآلبار بمعدالت ومواد خاصة‪.‬‬
‫هـ‪ -‬إنعاش أو تنشيط اآلبار ) ‪: ( Well Stimulation‬‬
‫يوضح برنامج تثقيب اآلبار سياق يسمح بمعالجة الطبقات المكمنية بالتحميض‬
‫)‪ (acidizing‬أو التشقيق‬
‫)‪ (Fracturing‬بيدف زيادة إنتاجيتيا‪ .‬كذلك فإن اختيار مواسير التغميف اإلنتاجية يتأثر بطريقة المعالجة‪.‬‬
‫و‪ -‬مشكمة السيطرة عمى دخول الرمل إلى البئر ) ‪: ( Sand Control Problem‬‬
‫نظ اًر إلمكانية إنتاج الرمل مع النفط في بعض المكامن الرممية ‪ ،‬يجب انتقاء طريقة إكمال مناسبة والتي قد تتطمب‬
‫استعمال أجيزة خاصة بالسيطرة عمى كمية الرمل المنتج وتقميميا‪.‬‬
‫ز – عمميات االستصالح الالحقة ) ‪: ( Workover Frequency‬‬
‫إن اآلبار التي تتطمب وضعيتيا إجراء عمميات استصالح بين حين وأخرى عمييا وألسباب متعددة‪ ،‬البد وأن يؤخذ‬
‫بعين االعتبار أن تكون معدات إكماليا من النوع المالئم إلجراء ىذه العمميات‪ ،‬وبصورة خاصة معدات رأس البئر وشجرة‬
‫الميالد وأنابيب اإلنتاج‪.‬‬
‫‪ -2-2-9‬االعتبارات الميكانيكية‪:‬‬
‫إن التشكيمة الميكانيكية أو ربط البئر ) ‪ ( Well hookup‬ىي المفتاح الذي يجعل استنزاف المكمن بصورة فاعمة‬
‫ممكناً‪ ،‬وكذلك التحكم بأدائية البئر وتعديل وضع البئر إذا دعت الضرورة لذلك‪ .‬وتشمل االعتبارات الميكانيكية ما‬
‫يمي[‪:] 30,7,3‬‬
‫آ‪ -‬استعمال المعدات البسيطة قدر اإلمكان مع توفر الخبرة إلدارة وتشغيل ىذه المعدات‪.‬‬
‫ب‪ -‬االىتمام بموضوع السالمة وتييئة عوامل األمان في كافة مراحل إكمال وانتاج البئر‪.‬‬
‫جـ‪ -‬القدرة عمى توقع جميع ظروف التشغيل التي ستتعرض ليا معدات البئر من ضغط وح اررة‪.‬‬
‫وبناء عمى ما تقدم فإن الق اررات الميمة التي يجب الوصول إلييا في برنامج اإلكمال ىي‪:‬‬
‫ً‬
‫آ‪-‬طريقة اإلكمال‪.‬‬
‫ب‪ -‬عدد الطبقات التي يجري إكمال البئر فييا‪.‬‬
‫جـ‪ -‬تشكيمة مواسير التغميف وأنبوب اإلنتاج ومقاييسيما‪.‬‬
‫د – المقطع الذي يجري فيو إكمال البئر‪.‬‬
‫‪ -3-9‬طرق إكمال اآلبار ) ‪: ( Types of Completions‬‬
‫ىناك ثالث طرق رئيسية إلكمال اآلبار ىي‪ :‬اإلكمال المفتوح‪ ،‬واإلكمال المغمف المختزل‪ ،‬واإلكمال المغمف[‪.] 30,7,3‬‬
‫‪ -1-3-9‬اإلكمال المفتوح ) ‪: ( Open Hole Completion‬‬
‫وىو اإلكمال الذي تثبت فيو مواسير التغميف اإلنتاجية فوق الطبقة المكمنية الحاوية عمى النفط قبل حفرىا‪ .‬ويتم‬
‫اإلنتاج أو الحقن في تمك الطبقة مباشرة دون تغميف (الشكل‪ .) 1-9‬ومن مزاياه مايمي‪:‬‬
‫‪ -1‬إمكانية التحكم بالوزن النوعي لسائل الحفر وتركيبو الكيميائي‪ ،‬وبالتالي تقميل درجة تضرر الطبقة المكمنية‪.‬‬
‫‪ -2‬عدم وجود كمف إضافية بسبب مواسير التغميف والسمنتة والتثقيب‪.‬‬
‫‪ -3‬إمكانية إجراء االختبارات المطموبة لمصخور المفتوحة وفي أي وقت‪.‬‬
‫‪ -4‬توفر قطر إنتاجي أكبر لمبئر‪.‬‬
‫‪ -5‬إمكانية تعميق البئر بسيولة إذا اقتضى األمر ذلك‪.‬‬
‫‪ -6‬إمكانية تبديل ىذا النوع من اإلكمال إلى األنواع األخرى الحقاً إذا دعت الضرورة لذلك‪.‬‬
‫أما سمبيات ىذا النوع من اإلكمال فتشمل‪:‬‬
‫‪ -1‬صعوبة السيطرة عمى إنتاج الغاز أو الماء‪.‬‬
‫‪ -2‬عدم إمكانية إجراء عمميات التحسين لمواضع معينة في المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ -3‬قد يتطمب مقطع البئر المفتوح التنظيف بين حين وآخر‪.‬‬
‫‪ -4‬ال يمكن اإلنتاج من طبقتين في نفس البئر ( اإلكمال المزدوج )‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 1-9‬اإلكمال المفتوح‪.‬‬
‫‪ -2-3-9‬اإلكمال المغمف المختزل ) ‪: ( Liner Completion‬‬
‫ىناك نوعان لإلكمال المغمف المختزل ىما‪ :‬اإلكمال بالشبكة ومواسير التغميف المختزلة‪ ،‬واإلكمال بالمواسير المختزلة‬
‫المثقبة‪.‬‬
‫‪ -1-2-3-9‬اإلكمال بالشبكة والمواسير المختزلة)‪: (Screen And Liner Completion‬‬
‫يتم في ىذا النوع من اإلكمال تثبيت مواسير التغميف فوق الطبقة المنتجة ووضع مجموعة الشبكة والمواسير المختزلة‬
‫خالل المقطع المنتج (الشكل ‪ .) 2-9‬ومن مزاياه ما يمي‪:‬‬
‫‪ -1‬عدم وجود كمف إضافية بسبب التثقيب‪.‬‬
‫‪ -2‬تقميل التضرر الطبقي عند حفر المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ -3‬إمكانية إجراء االختبارات الطبقية المطموبة‪.‬‬
‫‪ – 4‬عدم الحاجة إلى تنظيف قاع البئر‪.‬‬
‫‪ -5‬يستخدم ىذا النوع من اإلكمال في السيطرة عمى إنتاج الرمل )‪. (Sand Control‬‬
‫أما سمبيات ىذا النوع من اإلكمال فتشمل‪:‬‬
‫‪ -1‬صعوبة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز‪.‬‬
‫‪ -2‬عدم إمكانية إجراء عمميات التحسين لمواضع معينة في المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ -3‬يتطمب وقت إضافي لبقاء جياز الحفر عمى البئر‪.‬‬
‫‪ -4‬تعميق البئر ليس سيالً‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 2-9‬اإلكمال بالشبكة ومواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ -2-2-3-9‬اإلكمال بالمواسير المختزلة المثقبة‪: Perforated Liner Completion‬‬
‫يتم في ىذا النوع من اإلكمال تثبيت مواسير التغميف فوق الطبقة المنتجة‪ ،‬ومن ثم تحفر الطبقة المنتجة ثم توضع‬
‫المواسير المختزلة ويتم عزليا باإلسمنت‪ .‬بعد ذلك يتم تثقيب ىذه المواسير بصورة انتقائية لإلنتاج (الشكل‪ ) 3-9‬ومن مزاياه‬
‫ما يمي‪:‬‬
‫الشكل (‪ :) 3-9‬اإلكمال بمواسير التغميف المختزلة‪.‬‬
‫‪ -1‬تقميل التضرر الطبقي‪.‬‬
‫‪ -2‬سيولة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز‪.‬‬
‫‪ -3‬إمكانية تحسين المقطع المنتج بصورة انتقائية‪.‬‬
‫‪ – 4‬إمكانية تعميق البئر بسيولة‪.‬‬
‫‪ -5‬المواسير المختزلة نفسيا تعيق تقدم الرمل نحو قاع البئر‪ ،‬ومع ىذا باإلمكان تعديل ىذا النوع من اإلكمال ليصبح‬
‫مناسباً لمسيطرة عمى إنتاج الرمل‪.‬‬
‫أما سمبيات ىذا النوع من اإلكمال فتشمل‪:‬‬
‫‪ -1‬الكمف اإلضافية الالزمة لمتثقيب والسمنتة ووقت جياز الحفر اإلضافي‪.‬‬
‫‪ -2‬عدم إمكانية إجراء أكثر االختبارات الطبقية‪.‬‬
‫‪ -3‬حجب جزء من قطر البئر خالل المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ – 4‬صعوبة تحقيق عمميات إسمنتية بنوعية جيدة لممواسير المختزلة مقارنة بالعمميات اإلسمنتية األولية‪.‬‬
‫‪ -3-3-9‬اإلكمال المغمف ) ‪: ( Preforated Casing Completion‬‬
‫في ىذا النوع من اإلكمال تتم سمنتة مواسير التغميف خالل المقطع المنتج‪ ،‬ثم يثقب ىذا المقطع بصورة انتقائية‬
‫(الشكل ‪ ) 4-9‬ومن مزاياه ما يمي‪:‬‬
‫الشكل (‪ :) 4-9‬اإلكمال المغمف‪.‬‬
‫‪ -1‬سيولة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز‪.‬‬
‫‪ -2‬إمكانية إجراء عمميات التحسين لممقطع المنتج بصورة انتقائية‪.‬‬
‫‪ -3‬إمكانية تعميق البئر وبسيولة‪.‬‬
‫‪ – 4‬االستفادة من القطر الكمي لمبئر خالل المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ -5‬مواسير التغميف نفسيا تعيق تقدم الرمل نحو قاع البئر‪ ،‬ومع ىذا باإلمكان تعديل ىذا النوع من اإلكمال ليصبح مناسباً‬
‫لمسيطرة عمى إنتاج الرمل‪.‬‬
‫‪ -6‬إمكانية إجراء اإلكمال عمى أكثر من طبقة منتجة واحدة‪.‬‬
‫‪ – 7‬الوقت المستغرق في عمميات اإلكمال أقصر‪ ،‬وىذا يؤدي إلى وفرة اقتصادية في تكاليف جياز الحفر والعاممين عميو‪.‬‬
‫أما سمبيات ىذا النوع من اإلكمال فتشمل‪:‬‬
‫‪ -1‬الكمف اإلضافية الالزمة لمتغميف والسمنتة والتثقيب‪.‬‬
‫‪ -2‬عدم إمكانية إجراء أكثر االختبارات الطبقية بعد إنزال مواسير التغميف وأيضاً االختبارات الطبقية اإلنتاجية‪.‬‬
‫‪ -3‬إنتاجية الطبقة أقل من مثيمتيا في اإلكمال المفتوح‪.‬‬
‫‪ – 4‬الخطورة الناجمة عن التضرر الطبقي خالل المقطع المنتج‪.‬‬
‫‪ -4-3-9‬تشكيمة األنابيب التقميدية )‪: ( Conventional Tubular Configuration‬‬
‫إن طرق اإلكمال التقميدية هي التي يكون فيها القطر الخارجي لماسورة التغميف اإلنتاجية أكبر من‬
‫‪in‬‬
‫‪1/2‬‬
‫‪،4‬‬
‫وتتضمن ما يمي‪:‬‬
‫‪ -1-4-3-9‬إكمال الطبقة الواحدة ) ‪: ( Singlezone Completion‬‬
‫إن العوامل الرئيسية التي تدعو إلى اختيار هذا النوع من اإلكمال هي‪ :‬اإلنتاج بمعدالت عالية‪ ،‬إمكانية تعرض البئر‬
‫إلى ضغوط عالية‪ ،‬إمكانية تآكل معدات البئر بسبب إنتاج بعض الموائع‪.‬‬
‫هناك عدة احتماالت إلكمال البئر لمطبقة المكمنية الواحدة‪ ،‬تعتمد عمى األهداف التي حفر البئر من أجمها‪ .‬والسؤال‬
‫الذي يطرح نفسه هنا هو‪ :‬هل يفضل استخدام أنبوب اإلنتاج وعازل اإلنتاج؟ فبعض اآلبار تكمل وتنتج بدون أنبوب إنتاج‪،‬‬
‫لكن هناك أسباب تدعو إلى استخدام أنبوب اإلنتاج هي‪:‬‬
‫‪ -1‬اإلنتاج بكفاءة أعمى ‪.‬‬
‫‪ -2‬إمكانية تدوير سائل قتل البئر أو مضادات التآكل )‪ ( Corrosion inhibitors‬أو مذيبات البارافينات‪ ،‬كذلك إمكانية‬
‫إحياء البئر بعد قتمه‪.‬‬
‫‪ -3‬إمكانية تخصيص مسارات متعددة لمجريان لمنظومة الرفع االصطناعي‪.‬‬
‫‪ -4‬حماية مواسير التغميف اإلنتاجية من التآكل والخدش والضغط ( بوجود الباكر )‪.‬‬
‫‪ -5‬إمكانية التحكم بضغط جريان قاع البئر‪.‬‬
‫وتجدر اإلشارة هنا إلى أنه يجب أن تكون نهاية أنبوب اإلنتاج مفتوحة عند إنزاله في البئر ثم يجب وضعه فوق المقطع‬
‫المنتج‪ ،‬ليصبب إنجاز عمميات االصصح واالختبار ممكناً‪ .‬أما بالنسبة لمباكر فيستخدم فقط عندما يحقق أغراضاً مهمة مثل‪:‬‬
‫‪ -1‬تحسين الجريان أو جعمه مستق اًر‪.‬‬
‫‪ -2‬حماية مواسير التغميف من موائع البئر أو الضغط‪ ،‬إال أنه تجدر اإلشارة بأن استعمال الباكر قد يؤدي إلى زيادة‬
‫الضغط المطبق عمى مواسير التغميف في حالة وجود تسرب في أنبوب اإلنتاج )‪. (tubing leak‬‬
‫‪ -3‬تهيئة سائل إكمال فوق العازل في الفراغ الحمقي يستعمل لقتل البئر عند الحاجة‪.‬‬
‫‪ -4‬إمكانية احتوائه لمضغط عندما يستعمل مع منظومة الرفع االصطناعي أو منظومة اإلغصق اآلمنة‪.‬‬
‫أما احتماالت إكمال البئر لمطبقة الواحدة فتشمل ما يمي‪:‬‬
‫‪ -2-4-3-9‬البئر المنتج – اإلنتاج خالل مواسير التغميف‪:‬‬
‫في هذا النوع من اإلكمال يتم اإلنتاج خصل مواسير التغميف‪ ،‬غير مقيد بأنبوب اإلنتاج أو باكر اإلنتاج‪ .‬وينحصر‬
‫استخدام هذا اإلكمال في اآلبار التي لها القدرة عمى اإلنتاج بمعدالت عالية جداً وبضغوط جريان واغصق منخفضة إلى‬
‫متوسطة (الشكل ‪.) 5-9‬‬
‫الشكل (‪ :) 5-9‬اإلنتاج خصل مواسير التغميف‪.‬‬
‫‪ -3-4-3-9‬البئر المنتج – اإلنتاج خالل مواسير التغميف وأنبوب اإلنتاج‪:‬‬
‫في هذا النوع من اإلكمال يتم اإلنتاج من خصل الفراغ الحمقي وأنبوب اإلنتاج في آن واحد‪ ،‬إال أن معدالت اإلنتاج‬
‫ستكون أقل بالمقارنة مع اإلنتاج من خصل مواسير التغميف فقط‪ .‬ويمكن هنا استخدام أنبوب اإلنتاج في قتل البئر أو لحقن‬
‫بعض المواد الكيميائية‪ .‬أما وصمة عدم الذهاب )‪ ( ("no-go" nipple‬راجع الشكل ‪ ) 6-9‬فتتيب إمكانية اختبار ضغط‬
‫أنبوب اإلنتاج‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 6-9‬اإلنتاج خصل مواسير التغميف وأنبوب اإلنتاج‪.‬‬
‫‪ -4-4-3-9‬البئر الذي ينتج بمساعدة المضخات الرأسية ) ‪: ( Pumping Well‬‬
‫يتم هنا إنزال أنبوب اإلنتاج ووصمة تجميس المضخة‬
‫)‪ (Pump Seating nipple‬إلى عمق يقع تحت مستوى المائع‬
‫العامل ) ‪ ( working fluid level‬في البئر‪ .‬إن استخدام وصمة التعشيق ) ‪ ( anchor‬لتثبيت أنبوب اإلنتاج أثناء دورة‬
‫الضخ يعتبر اختيارياً (الشكل ‪.) 7-9‬‬
‫الشكل (‪ :) 7-9‬إنتاج البئر بالمضخة‪.‬‬
‫‪ -5-4-3-9‬البئر المنتج – اإلنتاج خالل أنبوب اإلنتاج‪:‬‬
‫في هذا النوع من اإلكمال يستخدم كصً من أنبوب اإلنتاج والباكر في البئر‪ ،‬وبذلك لن يكون تحقيق طاقة البئر‬
‫القصوى لمعدل اإلنتاج ممكناً مقارنة مع اإلنتاج خصل مواسير التغميف فقط‪ ،‬أو اإلنتاج خصل مواسير التغميف وأنبوب‬
‫اإلنتاج معاً (الشكل ‪.) 8-9‬‬
‫إن استخدام باكر اإلنتاج في هذذ الحالة مهم للسباب التي وردت سابقاً‪ .‬وتستعمل وصمة " عدم الذهاب " لتوفير‬
‫بعض أجهزة السصمة الخاصة داخل البئر مثل خانق نهاية البئر‬
‫الشكل (‪ :) 8-9‬إنتاج البئر خصل أنبوب اإلنتاج‪.‬‬
‫)‪ (bottom-hole choke‬وصمام األمان )‪ (safety valve‬أو منظم الجريان)‪ . ( flow coupling‬أما وصمة اإلنزال‬
‫)‪ (landing nipple‬فتستخدم أساساً لربط جهاز السيطرة‬
‫عمى الجريان‪ .‬ويصحظ في الشكل ( ‪ ) 8-9‬أيضاً‪ ،‬وجود وصمة جريان ) ‪ ( Flow coupling‬فوق وصمة اإلنزال مباشرة‪،‬‬
‫الغرض منها امتصاص تأثير االضطراب في الجريان‪ .‬أما الغرض األساسي من وجود بوابة التدوير‬
‫‪( Circulating‬‬
‫) ‪ Sleeve‬ضمن التشكيمة فهو إلزاحة أنبوب اإلنتاج بمائع قميل الكثافة بعد تركيب مجموعة رأس البئر‪.‬‬
‫يصحظ في الشكل (‬
‫‪ ) 8-9‬أيضاً مكمن غير مثقب كمقطع منتج بديل يمكن إكماله في المستقبل‪ ،‬حيث يتم فتحه إلى‬
‫حفرة البئر بواسطة طرق تثقيب خاصة‪ ،‬دون حدوث تداخل مع تشكيمة اإلنتاج الموجودة في البئر أصصً‪.‬‬
‫‪ -6-4-3-9‬البئر الذي ينتج بالرفع الغازي ) ‪: ( Gas- Lift Well‬‬
‫يتم هنا حقن الغاز في الفراغ الحمقي ثم من خصل صمامات رفع مخصصة لهذا الغرض‪ .‬يصل هذا الغاز إلى داخل‬
‫أنبوب اإلنتاج‪ ،‬وبذلك يساعد في عممية رفع النفط إلى السطب عن طريق تخفيف وزن عمود النفط (الشكل ‪.) 9-9‬‬
‫الشكل (‪ :) 9-9‬إنتاج البئر بالرفع بالغاز‪.‬‬
‫‪ -7-4-3-9‬اإلكمال البديل ضمن البئر الواحدة )‪: (Single-Well With Alternate Completion‬‬
‫يتم هنا تثقيب المقطع المنتج البديل عند اإلكمال االبتدائي لمبئر‪ ،‬ويعزل بين باكرين (عازلين)‪ .‬ويمكن اإلنتاج من هذا‬
‫المقطع بعد أن يتم استنزاف المقطع المنتج السفمي‪ ،‬وذلك بتثقيب جزء أنبوب اإلنتاج المواجه لممقطع المنتج البديل (الشكل‬
‫‪.) 10-9‬‬
‫تجدر اإلشارة هنا إلى أنه يفضل استخدام مقطع تفجير‬
‫) ‪ ( blasting joint‬في جزء أنبوب اإلنتاج المواجه لثقوب‬
‫المقطع المنتج البديل‪ ،‬لمقاومة الخدش الذي تحدثه الموائع المنتجة وذلك لما يتميز به مقطع التفجير من سمك بالجدران‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 10-9‬اإلكمال البديل ضمن البئر الواحدة‪.‬‬
‫أ ‪ -‬تأثير أنبوب اإلنتاج والباكر ( العازل )‪:‬‬
‫يجب معرفة تأثير أنبوب اإلنتاج‪ ،‬مع أو بدون باكر‪ ،‬عمى تدرج الضغط في البئر تحت ظروف إنتاجية متنوعة ألخذ‬
‫االحتياطات الصزمة‪.‬‬
‫أنبوب اإلنتاج بدون باكر ( بئر منتج )‬
‫– يبين الشكل ( ‪ ) 11-9‬حالة تدرج الضغط لبئر نفطي وآخر غازي‪ ،‬وفي‬
‫كمتا الحالتين يكون أنبوب اإلنتاج متدلي‪ .‬إن الفراغ الحمقي‬
‫الشكل (‪ :) 11-9‬تدرج الضغط داخل وخارج أنبوب إنتاج متدلي بدون باكر ( بئر نفطية وأخرى غازية )‪.‬‬
‫)‪ (annulus‬في هذذ الحالة سيكون ممموءاً بالغاز‪ ،‬وبذلك فإن ضغط رأس البئر لمفراغ الحمقي سيكون أقل بقميل من ضغط‬
‫جريان قاع البئر‪.‬‬
‫بالنسبة لمبئر الغازية‪ ،‬يصحظ أن ضغط رأس البئر لمفراغ الحمقي أكبر قميصً في حالة وجود أنبوب اإلنتاج في البئر منه‬
‫بدون وجود األنبوب‪ ،‬أما بالنسبة لبئر النفط‪ ،‬فإن ضغط رأس البئر لمفراغ الحمقي أكبر كثي اًر بوجود أنبوب اإلنتاج منه بدون‬
‫وجود األنبوب‪.‬‬
‫مما تقدم نصحظ أن احتمال تسريب أنبوب اإلنتاج المتدلي في اآلبار الغازية يكاد يكون معدوماً‪ ،‬وليس هناك ما يدعو‬
‫الستخدام أنابيب باهظة الثمن‪ ،‬وبعبارة أخرى يمكن استخدام ما هو متوفر من األنابيب‪ .‬أما في حالة البئر النفطية‪ ،‬فإن‬
‫احتمال تسريب أنبوب اإلنتاج يكون قائماً‪ ،‬ويعود السبب في ذلك إلى وجود فرق بالضغط بين الفراغ الحمقي وأنبوب اإلنتاج‪،‬‬
‫خاصة وصصت ربط أنبوب اإلنتاج القريبة من السطب‪ .‬وعند حدوث ذلك في أنبوب اإلنتاج وتسريب الموائع سيصحظ‬
‫انخفاض بضغط رأس البئر لمفراغ الحمقي نتيجة الرتفاع مستوى المائع فيه‪.‬‬
‫أنبوب اإلنتاج مع باكر ( بئر منتج )‬
‫– يبين الشكل (‪ ) 12-9‬تدرجات ضغط كل من أنبوب اإلنتاج والفراغ الحمقي‬
‫لبئر نفطية وأخرى غازية في حالة تثبيت أنبوب اإلنتاج بواسطة الباكر‪ .‬إن المائع الذي يمل الفراغ الحمقي فوق الباكر يجب‬
‫أن يؤثر نتيجة لوزنه بضغط يزيد قميصً عمى ضغط إغصق البئر ) ‪. ( shut- in pressure‬‬
‫الشكل (‪ :) 12-9‬تدرج الضغط داخل وخارج أنبوب إنتاج عند تثبيت‬
‫األخير بواسطة الباكر ( بئر نفطية وأخرى غازية )‪.‬‬
‫فبالنسبة لمبئر النفطية‪ ،‬يصحظ أن فرق الضغط عمى أنبوب اإلنتاج سيكون قميصً جداً في هذذ الحالة‪ ،‬وتبعاً لذلك فإن‬
‫احتمال حدوث كسر وتسرب في أنبوب اإلنتاج يكاد يكون معدوماً‪ .‬أما لمبئر الغازية فإن فرق الضغط عمى أنبوب اإلنتاج‬
‫يزداد إلى حد أقصى قرب السطب‪ ،‬لذلك فإن احتماالت حدوث كسر وتسريب في ذلك األنبوب ستكون أعمى ما يمكن‪.‬‬
‫ب ‪ -‬تأثير تسريب أنبوب اإلنتاج ( بئر منتج )‪:‬‬
‫يبين الشكل (‪ ) 13-9‬تأثير التسريب ألنبوب اإلنتاج عمى تدرج الضغط في الفراغ الحمقي في بئر نفطية وأخرى غازية‬
‫في حالة تثبيت أنبوب اإلنتاج بواسطة الباكر‪ .‬ففي البئر الغازية سيكون احتمال حدوث كسر ومن ثم تسريب في وصمة ربط‬
‫أنابيب اإلنتاج قرب السطب‪ ،‬كبي اًر للسباب اآلتية‪:‬‬
‫‪ -1‬زيادة فرق الضغط إلى الحد األقصى‪.‬‬
‫‪ -2‬حمولة أنبوب اإلنتاج قرب السطب ستكون أكبر ما يمكن‪.‬‬
‫‪- 1‬تغير كبير في درجة الح اررة‪.‬‬
‫ولحل هذذ المشكمة يمل الفراغ الحمقي بسائل خفيف الوزن ( الماء مثصً ) ثم يعرض رأس الفراغ الحمقي لضغط معين وبذلك‬
‫يتحقق تدرج بالضغط في الفراغ الحمقي مماثصً لقرينه في أنبوب اإلنتاج‪.‬‬
‫أما في البئر النفطية فإن حدوث كسر ومن ثم تسريب في أنبوب اإلنتاج قرب السطب سيشكل ضغطاً إضافياً عمى‬
‫نهاية مواسير التغميف‪ ،‬ولكن استناداً إلى قيمة ضغط جريان أنبوب اإلنتاج‪ ،‬سوف ال يشكل ذلك خطورة كبيرة عمى مواسير‬
‫التغميف‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 13-9‬تأثير تسريب أنبوب اإلنتاج عمى تدرج الضغط في البئر بوجود الباكر‪.‬‬
‫‪ -8-4-3-9‬إكمال الطبقات المتعددة ) ‪: ( Multiplezone Completion‬‬
‫يأتي في مقدمة العوامل التي تدعو إلى إجراء هذا النوع من اإلكمال ما يمي‪:‬‬
‫اإلنتاج بمعدل أعمى‪ ،‬وقت أسرع السترجاع األموال المصروفة ) ‪ ( faster payout‬وأمور تتعمق بالتحكم باإلنتاج من‬
‫المكامن المتعددة‪ .‬سنتعرف في هذا المقطع عمى تشكيصت مختمفة لإلكمال التي يستخدم فيها أنبوب إنتاج واحد أو أكثر‪.‬‬
‫‪ -9-4-3-9‬اإلكمال المزدوج – باكر واحد وأنبوب إنتاج واحد‪:‬‬
‫) ‪( Dual Completion – Single Packer, Single Tubing String‬‬
‫يتم هنا اإلنتاج المقطع المنتج السفمي من خصل أنبوب اإلنتاج‪ ،‬بينما ُينتج المقطع المنتج العموي من خصل الفراغ‬
‫الحمقي (الشكل ‪ . ) 14-9‬ويتميز هذا النوع من اإلكمال بقمة التكاليف‪ ،‬إال أن استعماله يتحدد بما يمي‪:‬‬
‫‪ -1‬تعرض مواسير التغميف اإلنتاجية إلى ضغط البئر وموائعه‪ ،‬وبالتالي احتمال تآكمها مع مرور الزمن‪.‬‬
‫‪ -2‬اقتصار الرفع االصطناعي عمى المقطع المنتج السفمي فقط‪.‬‬
‫‪ -3‬الستصصح المقطع المنتج العموي يجب قتل المقطع المنتج السفمي أوالً‪.‬‬
‫‪ -4‬تساقط المواد الصمبة القادمة من المقطع المنتج العموي يمكن أن تؤدي إلى استعصاء أنبوب اإلنتاج‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 14-9‬اإلكمال المزدوج – باكر واحد وأنبوب إنتاج واحد‪.‬‬
‫‪ -10-4-3-9‬اإلكمال المزدوج – باكرين وأنبوب إنتاج واحد‪:‬‬
‫) ‪( Cross – Over Dual Completion – Single Tubing‬‬
‫مع هذا التصميم يمكن اإلنتاج من أي مقطع منتج من خصل أنبوب اإلنتاج باستخدام خانق جريان اعتيادي‬
‫(‬
‫) ‪ regular Flow choke‬أو خانق عرضي ) ‪( ( Cross- over choke‬الشكل ‪ .) 15-9‬من مزايا هذا التصميم‬
‫إمكانية انتقاء المقطع الذي سينتج من خصل الفراغ الحمقي‪ .‬أما استعماله فيتحدد بما يمي ‪:‬‬
‫‪ -1‬تعرض مواسير التغميف إلى ضغط وموائع البئر‪ ،‬وبالتالي إمكانية تآكمها مع مرور الزمن‪.‬‬
‫‪ -2‬ال يمكن اإلنتاج من الطبقات بالرفع االصطناعي الميكانيكي‪.‬‬
‫‪ -3‬إصصح المقطع المنتج العموي يتطمب قتل المقطع المنتج السفمي أوالً‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 15-9‬اإلكمال المزدوج – باكران وأنبوب إنتاج واحد‪.‬‬
‫‪ -11-4-3-9‬اإلكمال المزدوج‪ :‬باكران وأنبوبان لإلنتاج )‪(Parallel Dual Completion‬‬
‫يمكن بهذا التصميم اإلنتاج من كل مقطع منتج بشكل منفصل (الشكل‪ .) 16-9‬ومن مزاياذ[‪:] 7‬‬
‫‪ -1‬إمكانية اإلنعاش أو االستصصح أو الرفع بصورة اصطناعية ألي مقطع منتج دون التأثير عمى المقطع اآلخر‪.‬‬
‫‪ -2‬إمكانية تعديل هذا التصميم ليصبب مناسباً في السيطرة عمى مشكمة الرمل‪.‬‬
‫أما استعماله فيتحدد بما يمي‪:‬‬
‫‪ -1‬ارتفاع الكمفة االبتدائية‪.‬‬
‫‪ -2‬عمميات االستصصح تتطمب رفع المعدات اإلنتاجية القائمة‪ ،‬مما يجعمها باهظة التكاليف‪.‬‬
‫الشكل (‪ :) 16-9‬اإلكمال المزدوج – باكران وأنبوبان لإلنتاج‪.‬‬
‫‪ -12-4-3-9‬اإلكمال المزدوج بزوج من بدائل اإلكمال‬
‫) ‪( Parallel Dual With Two Alternate Completions‬‬
‫يمكن أن تتم بدائل اإلكمال في كص أنبوبي اإلنتاج القصير والطويل ( راجع اإلكمال البديل ضمن البئر الواحدة )‬
‫(الشكل ‪.) 17-9‬‬
‫الشكل (‪ :) 17-9‬اإلكمال المزدوج – زوج من بدائل اإلكمال‪.‬‬
‫‪ -13-4-3-9‬اإلكمال الثالثي ) ‪: ( Triple Completion‬‬
‫يمكن تنفيذ هذا التصميم باستعمال أنبوبين أو ثصثة أنابيب إنتاج مع بواكر‪ ،‬وبذلك تتحقق معدالت إنتاجية عالية لمبئر‬
‫الواحدة‪ ،‬وتحسن ممموس في سرعة استرجاع رؤوس األموال المصروفة‪ .‬إال أن استعمال هذا النوع من اإلكمال يتحدد‬
‫بصعوبة تنفيذذ من الناحية العممية‪ ،‬واحتمال تعرض البئر لمشاكل االتصال بين موائع المقاطع المنتجة الثصثة (الشكل‪18-‬‬
‫‪.) 9‬‬
‫الشكل (‪ :) 18-9‬اإلكمال الثصثي‪.‬‬
‫‪ -5-3-9‬تشكيمة األنابيب غير التقميدية )‪(Unconventional Tubular Configuration‬‬
‫يمكن تسمية هذا التصميم بإكمال البئر الدائم )‪ (Permanent Well Completion‬ويتضمن هذا النوع من اإلكمال‬
‫سمنتة عدد من األنابيب بداخل البئر كما هو مبين في الشكل (‪ ،) 19-9‬حيث يمكن أن يصل القطر الخارجي لكل أنبوب‬
‫إلى ‪. 4 1/2 in‬‬
‫الشكل (‪ :) 19-9‬تشكيمة األنابيب الغير تقميدية‬
‫وتجدر اإلشارة إلى أن تطبيق هذا التصميم ال ينحصر كمياً عمى آبار الحقن أو اآلبار القميمة المعدل‪ .‬ومن مزاياذ[‪:] 30,7,3‬‬
‫‪ -1‬انخفاض الكمفة‪ ،‬بما في ذلك اإلكمال االبتدائي وكمف االستصصح الصحقة‪.‬‬
‫‪ – 2‬استقصلية كل مقطع منتج من حيث إجراء العمميات اإلنتاجية وعمميات االصصح وغيرها دون أي تداخل مع المقاطع‬
‫المنتجة األخرى‪.‬‬
‫‪ -3‬سهولة تحديد االتصال بين األنابيب عند حدوثه ثم معالجته‪.‬‬
‫أما استعمال هذا النوع من اإلكمال فيتحدد بما يمي ‪:‬‬
‫‪ -1‬تقيد معدل اإلنتاج‪.‬‬
‫‪ -2‬صعوبة التحكم بمشكمة التآكل وتجمع البارافينات‪.‬‬
‫‪ -3‬صعوبة معالجة المقاطع المنتجة ألغراض اإلنعاش التي تتطمب معدالت حقن عالية‪.‬‬
‫‪ – 4‬صعوبة التحكم بمشكمة الرمل لممقاطع المنتجة الطويمة‪.‬‬
‫‪ -5‬تعرض األنابيب إلى ضغط البئر مباشرة‪.‬‬