Petrol ve doğal gaz kuyularında kullanılan çimento katkılarının optimizasyonu
Optimization of additives for cement used in petroleum and natural gas wells
Yazar: BİLAL KURT
Danışman: PROF. DR. ORHAN KAVAK
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Donatı korozyonu = Reinforcement corrosion ; Petrol kuyuları = Petroleum wells ; Portland çimentosu = Portland cement ; Çukur korozyonu = Pitting corrosion

Özet:
Bu çalışmada Dünya'nın başlıca enerji kaynağı olan petrolün üretildiği kuyuların koruma borularında (casing) meydana gelen korozyonu engelleme yolları araştırılmıştır. Daha önceden korozyon nedeniyle kaybedilen kuyuların derinlik, sıcaklık bilgileri ve bu sahalarda uygulanan çimento kompozisyonları testler öncesinde değerlendirilmiştir. Kuyuların yüzey-klor- korozyonu nedeniyle terk edilmesini önlemek için korozyon inhibitörlerinin gerçek saha şartlarında prizlenme performansları karşılaştırılmıştır.

	İnşaat sektörü tarafından sıklıkla kullanılan ve güvenilirliği birçok farklı çalışmayla kanıtlanan korozyon inhibitörlerinden, petrol ve doğal gaz sektörünün taleplerine en uygun 3 temel korozyon inhibitörü (kalsiyum nitrit, kalsiyum nitrat ve etanol amin esaslı) seçilmiş ve TPAO AR-GE merkezi laboratuvarında prizlenme testleri yapılmıştır. Yapılan testlerde API (American Petroleum Institute) G sınıfı çimento kullanılmış gerçek saha şartları olan 120 °F sıcaklık ve 3000 PSI basınç altında numunelerin prizlenme süreleri ve koyulaşma davranışları incelenmiştir.

	Çalışmanın neticesinde, etanol amin esaslı korozyon inhibitörünün %4 oranındaki karışımlarında prizlenme sürelerinin 12 dakikaya kadar düştüğü, koruma metoduyla en etkin rol üstlenen kalsiyum nitritin prizlenme süresinde az miktarda artışlar yaptığı ve kalsiyum nitritin petrol kuyularının çimentolanmasında güvenle kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Petrol sektörünce en yaygın çimento priz hızlandırıcısı olarak bilinen CaCl2'nin inşaat sektöründe klor ihtivası nedeniyle korozyonu önlemek adına tercih edilmediği görülmüştür. Bu temelle kalsiyum nitrit ve kalsiyum nitratın, neat (saf) G sınıfı çimento üzerinde prizlenme süresi araştırılmıştır. Kalsiyum klorürün eriştiği hızlandırıcı etkiye rağmen kalsiyum nitrit ve kalsiyum nitratta düşük oranda geciktirici etki görülmüştür. Bu sebeple kısa süreli prizlenme talep edilen operasyonlar için kalsiyum nitrit ve kalsiyum nitratın tek başına kullanımından olumlu sonuçlar alınamayabileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this work, the ways of preventing casing corrosion of the wells where oil is produced, which is the main energy source of the world, were researched. Depth, temperature and cement compositions of wells previously lost due to corrosion were evaluated before the tests. Corrosion inhibitors' setting performances are compared in real field circumstances to prevent abandonment of oil wells cause of surface-chloride corrosion.

3 basic corrosion inhibitors (calcium nitrite, calcium nitrate and ethanolamine based), which are construction industry's mostly used, most suitable for oil industry's demand and performances' proven by a lot of different works, are chosen. Cementing setting time tests are held with these inhibitors in TPAO AR-GE center laboratories. In these tests, API (American Petroleum Institute) G class cement used and real field conditions stimulated as 120 °F temperature and 3000 PSI pressure to analyze setting time and setting behaviors.

End of the work, %4 concentration of ethanolamine decreased the setting time up to 12 minutes and most different protection method provider, calcium nitrite, caused little increments on setting time and it was understood that this additive can be used in oil well cementing on trust. The most known cement setting accelerator in the oil field is CaCl2 are not preferred cause of chloride consisting in construction industry. In that basis, calcium nitrite and calcium nitrate's setting time researched in G class neat cement. Although, CaCl2's accelerating effect, calcium nitrite and calcium nitrate acted as a small amount of retarder. That is why, in short cement setting time demanded operations, calcium nitrite and calcium nitrate may not give positive outcomes.