تعيين خواص السوائل الإسمنتية - ( الجزء الأول )

^ مقدمة ^ :

&يتوقف نجاح عملية السمنتة ( من حيث دعمها لمواسير التغليف وعزلها للطبقات عن بعضها ) على خواص كل من السائل ثم الحجر الإسمنتي الذي سوف يتشكل وتعتمد هذه الخواص على عوامل عديدة منها: التركيب المعدني والكيميائي المسحوق الاسمنت ونوع وكمية المواد الإضافية، ونسبة الماء إلى مسحوق الأسمنت، ونظام الخلط المطبق، ونظام جریان السوائل في الفراغ الحلقي، ثم الشروط الطبقية...

لا توجد خلطات إسمنتية صالحة لكل الأعماق وتحقق مجمل أهداف عملية السمنة، بل توجد مساحيق إسمنتية ( رابطة ) وسوائل إسمنتية تلبي متطلبات فصل الطبقات عن بعضها في ظروف معينة، ولا تضمن فصلا عالي الجودة للطبقات في ظروف أخرى.. لذلك يجب أن تحدد خواص السائل الإسمنتي المثالية ( وفق ظروف كل عملية سمنتة ) والعمل على تحقيق هذه الخواص أثناء تحضير الخلطات الإسمنتية.&

**خواص السائل الإسمنتي**:

تتصف خواص السائل الإسمنتي بالتأثير المباشر على عملية السمنة ونتائجها وفيما يلي نستعرض هذه الخواص بشيء من التفصيل :

1-** الوزن النوعي للسائل الإسمنتي( Specific weight of cement slurry)**:

& يعتبر الوزن النوعي الذي هو وزن واحدة الحجم ) من أهم مواصفات السائل الإسمنتي، لأنه يمثل الدليل العملي الوحيد لجودته أثناء التحضير ثم النقل إلى البئر. وتؤدي تذبذبات قيم الوزن النوعي للسائل على تغير خواصه الأخرى ( قابليته للضخ- قدرته على التكاثف- صلابة الحجر الإسمنتي...) تنتج هذه التذبذبات عن تغير نسبة الماء إلى مسحوق الإسمنت والذي يخل بنظام العمل ويمكن أن يؤدي إلى مضاعفات جمة مثل زيادة الضغط أثناء عملية السمنتة. إن زيادة الوزن النوعي تقابل التناقص في نسبة الماء إلى مسحوق الإسمنت أي تؤدي إلى تعجيل تكاثف السائل وتناقص الزمن الذي يمكن خلاله متابعة دفعه للحركة.. بينما نقصان الوزن النوعي ينتج عن زيادة نسبة الماء إلى المسحوق الإسمنتي وخفض جودة الحجر الإسمنتي. ومن الصعوبة بمكان الثبات على وصفة معينة عند تحضير السوائل الإسمنتية ( وخاصة عند إتباع الطريقة اليدوية في إضافة مسحوق الإسمنت إلى قمع الخلط)، ولكن من الضروري التحكم بهذه الذبذبات وجعلها لا تتجاوز قيمة معينة (0.2-0.1 كحد أعظمي). ويتم التحكم بالوزن النوعي للسائل الإسمنتي من خلال استخدام نسب محددة من الماء إلى مسحوق الإسمنت. في حال ظروف سمنتة عادية ( لا توجد متطلبات خاصة من السائل الإسمنتي )، فإن نسبة الماء إلى الإسمنت تكون 50% وفي هذه الحالة يبلغ الوزن النوعي للسائل الإسمنتي kgf / dm³ 1.83 =fc عمليا يمكن أن يتراوح الوزن النوعي بين Kg / dm³1.81-1.85 وتتغير نسبة الماء إلى مسحوق الإسمنت تبعا للوزن النوعي المطلوب، وهي تتراوح بين % 60-35 = w/c

تتم مراقبة الوزن النوعي للسائل الإسمنتي بصورة مستمرة أثناء التحضير ( مزج مسحوق الإسمنت مع الماء ). تتغير نسبة الماء إلى الإسمنت ( تزداد أو تنقص ) تبعا لتغير قيمته. ويمكن استخدام جهاز مقياس الوزن النوعي لسائل الحفر ( تصنيع شركة بارويد) أو أي مقياس أخر في تحديد الوزن النوعي للسائل الإسمنتي. ويجب التنويه إلى ضرورة استخدام الوزن النوعي المرتفع قياسا مع الوزن النوعي لسائل الحفر، من أجل زيادة نسبة إزاحته لسائل الحفر من الفراغ الحلقي.&

2-** ثبوتية السائل الإسمنتي( Stability of cement slurry)**:

&تعرف الثبوتية ببقاء مكونات السائل الإسمنتي مبعثرة بشكل متجانس حتى عند توقفه عن الحركة. وتبقى حبيبات الإسمنت مشتتة في الماء لدقائق قليلة وبعدها تهبط إلى الأسفل بينما يرتفع الماء إلى الأعلى. وعملية تهبط الحبيبات الكبيرة الحجم والصغيرة بنفس السرعة ومع مرور الماء خلال الإسمنت يظل نظيفة تقريبا ومحررة من الجسيمات الدقيقة. إن توزيع الماء في كتلة الإسمنت الهابط ليس متجانسة في جميع الأماكن، فهو قليل في الجزء السفلي قياسا لما هو عليه في القسم العلوي. وتسمى أكبر كمية ماء قابلة للانفصال عن السائل الإسمنتي بتأثير الجاذبية بالفصل المائي للسائل الإسمنتي، وهو يعتمد على نوعية مسحوق الإسمنت ومعالجاته المختلفة، وكذلك على نسبة الماء إلى المسحوق الإسمنتي. يؤدي فصل الماء إلى ظهور أحزمة مائية وتغير في خواص السائل والحجر الإسمنتي. ويمكن التقليل من كمية الماء المنفصل بمعالجته بمواد غروية ( البنتونيت ) أو عن طريق رفع السطح النوعي لمسحوق الإسمنت ( طحنه إلى أبعاد صغيرة الحجم ) وكذلك بخفض نسبة الماء إلى المسحوق.

تحدد ثبوتية السائل الإسمنتي على النحو الآتي: توضع كمية من السائل الإسمنتي الممزوج جيدة في أنبوبة مدرجة سعتها cm³ 250، وتترك في وضعية ساكنة لمدة ساعتين، حيث تقاس بعد ذلك كمية الماء المنفصل في الأعلى وتنسب إلى الحجم الكلي للسائل الإسمنتي فنحصل على قيمة الثبوتية .

3- **فاقد الرشح للسائل الإسمنتي( Loss water of cement slurry)**:

&وهو يمثل كمية الماء التي يفقدها السائل الإسمنتي بتأثير فرق الضغط الذي يتعرض له، ويعتبر من الخواص الهامة للسائل.

تعتمد قيمة فاقد الرشح للسائل الإسمنتي على نسبة الماء إلى مسحوق الإسمنت وعلى قيمة فرق الضغط، وهي تتناسب عكسا مع مربع السطح النوعي للمسحوق واللزوجة. ويتم تعيين فاقد الرشح للسائل الإسمنتي باستخدام جهاز مشابه لجهاز بارويد المستعمل في تعيين هذه السمة السائل الحفر ( ذي الضغط المنخفض)، علما أن القطر الداخلي للأسطوانة هو:

Di =3 +-0.07 in ، h= 5+- 0.25 in

وبذلك يكون سطح الرشح : A = 45 cm²