سیالات حفاری نوین
سیالات حفاری نوین ، با توجه به زمان حال سیال حفاری باید حداقل ده نیاز را برآورده سازد تا بتوان آن را یک سیال مطلوب نام برد ;
۱) تمیز کردن چاه و انتقال کنده ها به سطح زمین .
۲) خنک کردن مته و لوله های حفاری .
۳) روان کردن مته و لوله های حفاری .
۴) اندود کردن دیواره و جلوگیری ازریزش آن به درون چاه .
۵) کنترل فشارهای زیر زمینی .
۶) شناور نگه داشتن کنده های حفاری و مواد وزن افزای سیال به هنگام خاموشی پمپ ها .
۷) ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان .
۸) تحمل بخشی از وزن لوله ها .
۹) کاهش دادن ضایعات وارد بر سازند های مجاور و ارائه ی حداکثر اطلاعات پیرامون آنها .
۱۰) انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته .
اکنون به مختصر توضیحی در مورد این وظایف می پردازیم ;
۱. تمیز کردن چاه و انتقال کنده ها به سطح زمین : سیال حفاری وقتی که از نازل های مته بیرون می آید به واسطه ی فشار شدیدی که دارد سبب تمیزی کف چاه و لبه های مته شده ، به این ترتیب طول عمر مته را بیشتر کرده و در عین حال سرعت و بازدهی حفاری را نیز افزایش می دهد . این فرایند به عوامل بسیاری بستگی دارد که می توانیم از سرعت سیال در فضای حلقوی ( Annulus ) وزن سیال ( Mud Weight ) و گرانروی ( Viscosity ) آن نام ببریم .
۲. خنک کردن مته و لوله های حفاری : در محل مته و در نقاطی از چاه که لوله ها با سازند تماس دارند در اثر چرخش مته و لوله ها نیروی اصطکاک تولید گرمای فوق العاده زیادی می کند که اگر این گرما هر چه سریع تر منتقل نشود مته را می سوزاند و لوله های حفاری نیز در محل تماس شان با سازند بر اثر فرسایش سوراخ می شوند ، بنابراین وظیفه ی سیال حفاری جذب نمودن این گرما و رها کردن آن در سطح است .
۳. روان کردن مته و لوله های حفاری : سیال حفاری تا حدودی سبب روان شدن مته و لوله های حفاری در چاه نیز می شود رسی که در بیشتر سیالات پایه آبی به کار می رود خود به عنوان یک روان کننده (Lubricant ) عمل می کند .
۴. اندود کردن دیواره و جلوگیری ازریزش آن به درون چاه : سیال حفاری باید بتواند دیواره ی چاه را حتی اگر سست و نا منسجم هم باشد به وسیله ی یک لایه نازک وغیر قابل نفوذ ( Cake ) اندود کند تا هم از هرزروی سیال و عصاره ی آن به درون سازند جلوگیری کند و هم به پایداری سنگ های سازند و دیواره چاه کمک کرده باشد و مانع ریزش آنها به درون چاه گردد .
۵. کنترل فشارهای زیر زمینی : در حین حفاری ممکن است با سازندهایی که محتوی آب ، نفت ویا گاز با فشار بسیار زیاد هستند روبرو شویم که کنترل این فشارها نیز از جمله وظایف سیال حفاری به شمار می آید .
۶. شناور نگه داشتن کنده های حفاری و مواد وزن افزای سیال به هنگام خاموشی پمپ ها : اگر در حین عملیات حفاری مجبور به خاموشی پمپ ها شویم که ممکن است از چند دقیقه تا چندین روز هم به طول انجامد سیال حفاری باید بتواند کنده ها و مواد وزن افزای خود را شناور نگه دارد چرا که در غیر اینصورت و با ته نشینی این مواد ، مته و بخشی از لوله های حفاری نیز در زیر کنده ها و مواد جامد دفن شده و ادامه ی حفاری با مشکلات جدی همراه خواهد شد و چه بسی در برخی مواقع نیز ادامه کار غیر ممکن می باشد . اما اگر سیال ما از وزن ، گرانروی و نیروی استحکام ژلاتینی مطلوبی برخوردار باشد با شناور نگه داشتن مواد جامد از ته نشینی آنها جلوگیری می نماید .
۷. ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان : سیال حفاری باید به گونه ای باشد که وقتی از چاه خارج می شود ، کنده های حفاری و شن ها بتوانند به راحتی از آن جدا شده و روی الک ارزان به بیرون از سیستم گردش سیال هدایت شوند و دوباره به داخل چاه بر نگردند ، اهمیت بسیار این عمل از آن جهت است که شن بسیار فرساینده بوده و بازگشت دوباره ی آن به سیستم و چاه موجب فرسایش شدید قطعات پمپ ها و اتصالات لوله های حفاری و دیگر ادوات خواهد شد .
۸.تحمل بخشی از وزن لوله ها : با ادامه ی حفاری و عمیق تر شدن چاه ، وزن لوله های حفاری و ادواتی که وارد چاه می شوند نیز افزایش یافته و به همین نسبت دکل نیز باید وزن بیشتری را تحمل کند پس با توجه به قانون ارشمیدس به اندازه وزن سیال هم حجمشان از وزن لوله ها کاسته خواهد شد و این کاهش وزن لوله ها که توسط سیال حفاری تحمل می شود به نفع جراثقالهایی ست که لوله ها را آویزان نگه می دارند ، بدیهی ست که هر چه وزن سیال بیشتر باشد لوله ها نیز سبک تر خواهند شد و به عبارتی وزن ظاهری آنها کمتر خواهد شد .
۹. کاهش دادن ضایعات وارد بر سازند های مجاور و ارائه ی حداکثر اطلاعات پیرامون آنها : هر چند به منظور حفاظت از سازند ها ، تثبیت کلیه خواص سیال حفاری در سطحی مطلوب یک ضرورت است ، با این همه گاهی باید شرایط و خواص سیال را فدا کرد تا در عوض اطلاعات کافی پیرامون سازند حفاری شده به دست بیاید . به عنوان مثال افزودن نفت به سیال کارآیی و ضریب تولید چاه را بهتر می کند اما اگر نفت در کار زمین شناس اختلال ایجاد کند باید از مصرف آن در سیال خودداری شود .
۱۰. انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته : هنگام برنامه ریزی یک سیال حفاری به هایدرولیک آن باید توجه کافی نمود ، بدین معنی که سرعت گردش سیال حفاری و خواص فیزیکی آن و همچنین نوع ذرات جامد معلق در سیال و درصد آنها را به شکلی باید در نظر گرفت که از کل توان پمپ ها تنها اندکی به شکل گرما تلف شود و بیشتر آن در مته و برای تمیز کردن چاه مصرف شود .
کاربردهای سیال حفاری زمانی از کیفیت بالایی برخوردارند که مرتبا” خواص سیال به وسیله ی آزمایشات استاندارد کنترل شود .
خواص مختلفی از قبیل :
وزن سیال ( Mud Weight )
گرانروی ( Viscosity )
قدرت ژله سازی ( Gel Strength )
مقدار صافاب یا عصاره سیال ( Fluid Loss )
وآزمایشات شیمیایی مانند :
Ph ، مقدار نمک ، تعیین درجه سختی و . . .
که بر روی سیال و صافاب آن صورت می گیرد تا خواص سیال کنترل شده و مقدار زیانه های موجود در سیال معین شود .
با توجه به رویکرد جدید صنعت حفاری در استفاده از سیالات پیشرفته و جدید جهت سیالات حفاری نوین ، کیفیت مواد شیمیایی به کار رفته در این سیالات به یکی از مهمترین مواد قابل بحث در صنعت حفاری تبدیل شده است . به کارگیری سیالات کم هزینه عدم استفاده از سیالات پایه روغنی که محیط زیست را آلوده می کنند و پایدار سازی دیواره چاه و جلوگیری از ریزش آن
انواع گل حفاری :
گلهای پایه آبی Water Base muds
گلهای پایه روغنی Oil base muds
گلهای هوازده Air
Surfactant muds
Emulsion muds
Saltwater muds
در سیالات حفاری نوین ، روش های مختلفی برای حفاری نفت ، گاز و یا مواد دیگر استفاده می شود که به مقاومت سنگ ، ترکیب کانی شناسی ، عمق ، میزان شکستگی و مواد گازی بستگی دارد . استفاده از گل حفاری و افزودنی های آن امروزه یک ضرورت در صنعت حفاری محصوب می شود .
یک گل حفاری مطلوب و کارساز می بایست دارای این ویژگی ها باشد :
تجزیه سازی ته چاه و انتقال تراشه های حفاری به سطح زمین .
خنک سازی مته و لوله های حفاری
روان سازی مته حفاری و لوله های حفاری
اندود سازی دیواره چاه و جلوگیری از ریزش چاه و جلوگیری از نفوذ سیال به درون آن (دارای غلظت کافی )
کنترل فشار های زیر زمینی
ترخیص شن و تراشه های حفاری روی الک لرزان
تحمل وزن لوله های حفاری و جداری
به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازنده های مجاور چاه
انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته حفاری
معلق نگه داشتن تراشه ها به هنگام قطع جریان گل حفاری
افزودنی های گل حفاری ( Drilling Fluid Additives)شامل موارد زیر است :
سود پرک حفاری (Caustic Soda)
کربنات سدیم حفاری (Sodium Carbonate)
بی کربنات سدیم حفاری (Sodium Bicarbonate)
باریت حفاری (Barite)
هماتیت حفاری (Hematit)
بنتونیت حفاری (Bentonite)
کربنات کلسیم حفاری (Calcium Carbonate)
ضدکف (Defoamer)
زانتان گام (Xanthangam )
اسید سیتریک خشک و آبدار (Citric acid)
پلی آنیون سلولز (PAC LV,HV)
کربوکسی متیل سلولز حفاری (CMC LV)
کربوکسی متیل سلولز حفاری (CMC HV)
صمغ طبیعی حفاری (NATURAL GUM)
کنترل کننده نشت سیال (HTHP FLC)
نشاسته سیب زمینی (Starch LV)
سیلیکات سدیم (Sodium Silicate)
پلی الریل آمید مایع و پودری (PHPA)
