تصميم العمليات الإسمنتية - ( الجزء السابع )

**حساب عدد أجهزة ضخ السائل الاسمنتي وسائل الازاحة انطلاقا من تعيين سرعة حدية صغرى في الفراغ الحلقي**:

&تنطلق هذه الطريقة من الفرضية الآتية: من أجل الحصول على ازاحة شبه كاملة لسائل الحفر في الفراغ الحلقي من قبل السائل الإسمنتي، يجب تأمين جریان اضطرابي عند ارتفاع الإسمنت في الفراغ الحلقي خلف مواسير التغليف، أي يجب تأمين قيمة صغرى الرقم رينولدز يقابلها جریان اضطرابي ( يفترض بشكل عام أن الجريان الاضطرابي يتحقق عند رقم رينولدز ( 3000> Re).

وتعتبر هذه الطريقة السرعة في الفراغ الحلقي الأساس في حساب عدد أجهزة الضخ اللازمة، بحيث تحقق السرعة الصغرى للسائل الإسمنتي في الفراغ الحلقي الشرط الآتي:

حيث أن :

•   ɥ sfc : اللزوجة التركيبية للسائل الإسمنتي في لحظة بدء عبوره الى الفراغ الحلقي (kgf/m²)
• G : تسارع الجاذبية الأرضية .
• DB , de : القطر الخارجي لمواسير التغليف وقطر رأس الحفر على التوالي( m )
• ϒfc : الوزن النوعي للسائل الإسمنتي ( m³/ kg )

من أجل الحصول على عملية إسمنتية ناجحة ( تدعم مواسير التغليف وتعزل الطبقات عن بعضها ) في الحيز السفلي من البئر على الأقل، يجب تأمين جریان اضطرابي للسائل الإسمنتي عند بدء عبوره من حذاء أنابيب التغليف الى الفراغ الحلقي وارتفاعه إلى فوق المجال الذي تطلب إنزال مواسير تغليف على الأقل، علما بأن الضغط الذي تتعرض له وحدات الضخ عند بدء السائل الإسمنتي بالانتقال من داخل مواسير التغليف الى الفراغ الحلقي قليل ( لأن الضغط الناتج عن الفرق في الأوزان النوعية( Py) له قيمة سالبة، بسبب تواجد السائل الإسمنتي ذي الوزن النوعي المرتفع داخل مواسير التغليف)... لذلك، يجب تشغيل وحدات الضخ بالسرعات القصوى عندما يبدأ السائل الإسمنتي بالانتقال إلى الفراغ الحلقي، وهذا يعني استخدامها بمعدلات ضخ عظمی. ان عدد وحدات الضخ اللازمة لتأمين الجريان الاضطرابي وفق متطلبات هذه الطريقة يعين بالعلاقة الأتية:

حيث إن:

Q nec - : غزارة الضخ اللازمة لتأمين السرعة الحدية الصغرى في الفراغ الحلقي للسائل الإسمنتي ( Vfc) والمحدد بالعلاقة الأولى أعلاه (min  dm³/ ) .

Qa max- : الغزارة التي تضخها وحدات الضخ عند تشغيلها بالسرعة القصوى ( min/ L ) .&

**حساب عملية السمنتة بمرحلتين**:

&إن العنصر الأساسي الذي يميز طريقة حساب عملية السمنتة بمرحلتين ( مقارنة مع حسابات عملية السمنتة بمرحلة واحدة ) هو تعين الارتفاع الذي تثبت عنده الوصلة الإسمنتية ( بعدها عن حلقة الصد أو عن حذاء مواسير التغليف). أما بقية عناصر عملية السمنة فتحسب بشكل مشابه تماما للسمنة وحيدة المرحلة ( ارتفاع السائل الإسمنتي في الفراغ الحلقي، كمية مسحوق الإسمنت، حجم ماء الخلط، حجم سائل الإزاحة، ضغط الضخ الأعظمي، وعدد أجهزة الضخ ). يتم تعيين ارتفاع الوصلة الإسمنتية بالاعتماد على شرط تعادل ضغط الضخ الأعظمي في نهاية سمنتة المرحلتين ( الضغط في نهاية المرحلة الأولى يساوي الضغط في نهاية المرحلة الثانية). سوف نفرض أن ضخ الجريان يحسب بالعلاقة المبسطة الآتية& :

PC1=0.01 H                                                                     

&نصادف أثناء السمنتة بمرحلتين إحدى الوضعيتين الآتيتين:

1 - الوضعية الأولى: عندما يكون حجم السائل الإسمنتي للمرحلة الثانية من عملية السمنتة ( Vfc2 ) أكبر من الحجم الداخلي لمواسير التغليف من الوصلة الإسمنتية وحتى السطح ( Vfc2> Vi2 ) أي عند انتهاء عملية السمنتة بمرحلتها الأولى ( وصول الفاصل الإسمنتي الثاني إلى حلقة الصد واستناده على الفاصل الإسمنتي الأول) تكون وحدات الضخ مستمرة في ضخ السائل الإسمنتي للمرحلة الثانية. بمعنى أخر، يوجد سائل إسمنتي فقط داخل مواسير التغليف فوق الوصلة الإسمنتية عند انتهاء سمنية المرحلة الأولى (لاحظ الشكل ). يحسب الضغط الذي يتعرض له جهاز الضخ في نهاية كل مرحلة ( عند السمنتة بمرحلتين مستمرتين بدون فاصل غير مسمنت فيما بينهما ) على النحو الآتي :

حيث إن:

P2 , P1 : ضغط الضخ الذي يتعرض له جهاز الضخ في نهاية المرحلة الأولى ثم الثانية .

H- العمق الذي تنزل إليه مواسير التغليف في البئر، (m).

Hc- ارتفاع الإسمنت في الفراغ الحلقي المحدد وفق الشروط الجيولوجية (Hcg) وحسب متطلبات مواسير التغليف)  Hct )  ) .(m .

hm- ارتفاع الوصلة الإسمنتية عن حلقة الصد أو عن حذاء أنابيب التغليف، (m).