سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
جدول کاربرد مواد موجود گل حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:۱٧ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

ردیف

نام ماده

کاربرد مواد موجود در گل

توضیحات

1

B.C.SODIUM

برای پایین آوردن PH – گل آلوده به سیمان

2

BENTONIT

برای پایین آوردن رهس و همچنین ساخت PILL

3

BIT LUB

برای LUBRICANT  کردن مته

4

CALCIUM

وزن افزا در گل روغنی و SHELL INHIBITOR

5

CMC.HV

جهت ایجاد HIGHT VIS

6

CMC . LV

کنترل کننده LOSS  و ایجاد LOW VIS

7

MAGNESIT

سیمان سفید جهت ایجاد  PLUG سیمانی

8

CASTIC SODA

افزاینده PH   و خورد کننده ذرات BENTONIT

9

F.L.C

جهت جلوگیری از WATER LOSS ( FILTRATION )

10

H2S SCAVENGER

برای جلوگیری از خوردگی H2S

11

LIME

برای افزایش PH

12

LIMESTON

وزن افزا در گل روغنی

13

R.A.1

یک نوع RETARDER

14

MICA.C

کنترل کننده LOSS – درشت

15

MICA.A

کنترل کننده LOSS  - ریز

16

SECONDERY EMOLSIFER

امولسیون کننده گل روغنی ( نوع دوم )

17

SODA ASH

برای از بین بردن  (CA+MG)  آبی که برای گل پایه آبی استفاده می شود

18

VISCOSITISE

افزایش دهنده ویسکوزیته

19

WALL NUT SHELL . C

کنترل کننده LOSS – پوست گردو بزرگ

20

WALL NUT SHELL . M

کنترل کننده LOSS – پوست گردو کوچک

21

BARIT

وزن افزا ت وزن 145 PCF

22

DEFOAMER.M.A

ضد کف – برای آبی که برای سیمان کاری استفاده می شود

23

CORROSION INHIBITOR

ضد زنگ زدگی

24

 FIBER LOCK

یک LCM  خوب برای شکاف های چاه

25

Xc – POLYMER

یک ماده ویسکوز کننده قوی

26

STARCH

کنترل کننده قوی WATER LOSS برای گل های پایه آبی

27

STARCH GREEN

کنترل کننده قوی WATER LOSS برای گل های پایه آبی – دمای بیش ار 160

28

NACHRAL GUM

صمغ طبیعی

یک ماده ویسکوز کننده قوی

29

RED STARCH

کنترل کننده قوی WATER LOSS برای گل های پایه آبی – تا دمای 160 درجه

30

LUBRICANT-EX

برای LUBRICANT  کردن مته و لوله ها


 
 
تینرها و اصول درمانهای شیمیایی سیال حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:۱٥ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

تینرها و اصول درمانهای شیمیایی

همانطوریکه قبلاً هم گفته شد گرانروی گلهای آبی، ناشی از وجود نیروهای frictional و electrical موجود در درون گل می‌باشد. این نیروها خود، نیز بستگی دارند به خصوصیات مواد سازنده و تشکیل دهنده کل:

1-                       ویسکاسیتی فاز مایع گل

2-                       تعداد و اندازه ذرات جامد گل

عوامل تعیین کننده optimum viscosity گل عبارتند از: ابزار حفاری، اندازه چاه و عمق آن، نوع سازندها، میدانی که حفاری در آن صورت می‌گیرد و بالاخره مجموعه مسائلی که در حین عملیات، با آن روبرو می‌شویم. در حین حفاری و با پیشروی آن، ذرات جامد مرتباً وارد گل می‌شوند اگر این ذرات هرچه زودتر از محیط گل خارج نشوند، بناچار در زیر مته آسیاب شده و به ذرات نرمتر و ریزتری تبدیل می‌گردند که خود باعث افزایش vis گل می‌شوند. حفاری زیانه‌های گوناگون نیز vis گل را افزایش می‌دهند. استفاده هوشمندانه از دستگاه VG meter ، گلشناس را قادر می‌سازد که علت تغییرات vis و داروی مناسب جهت کنترل آن را سریعاً معلوم کند. اگر vis گل در اثر افزایش درصد ذرات جامد گل بالا رفت باشد می‌توان آن را بوسیله آب پایین آورد لیکن اگر دلیل abnormal بودن ویسکاسیتی، بالا بودن YP است آب دیگر چندان مقرون به صرفه نیست. در عوض کمیکالهای معدنی و آلی متعددی وجود دارند که می‌توانند به طور مؤثر YP گل را پایین آورند. اگر بیاد آورید که گفتیم برای افزایش pv گل بایستی به گل ذرات جامد افزود آنگاه نیز بیاد خواهید آورد که گفتیم برای کاهش آن باید غلظت این ذرات را یا بوسیله dilution و یا بوسیله دستگاههای تصفیه گل کاهش داد. در آنجا همچنین گفتیم که اگر لازم شود که YP یک گل حفاری آبی را افزایش دهیم، با افزودن ذرات جامد فعال مثل بنتونایت، و یا با افزودن الکترولیت‌ها می‌توانیم این کار را انجام دهیم. بنابراین برای کاهش YP بهتر است از یک تینر مناسب آن گل استفاده کرد.

ویسکاسیتی دوغابهای آب- رسی، ناشی از دو عامل: نیروهای جاذبه بین ذرات گل و تبلور کانیهای رسی در آب است چنین تصور می‌شود که تأثیر عمده‌ای که تینرها یا مواد شیمیایی کاهش دهنده ویسکاسیتی، روی ویسکاسیتی گل میگذارند عبارت باشد از خنثی کردن باقیمانده ظرفیت‌های پیوندهای شکسته موجود در گل. بعبارت دیگر، مکانیزم این تأثیر عمده منحصر به کاهش نیروی جاذبه بین ذرات رس است وگرنه این مواد روی ویسکاسیتی ناشی از تبلور کانی‌های رسی محسوساً اثری نمی‌گذارند. تینرها بر روی لبه‌های ذرات سینی شکل رسadsorb می‌شوند تا ظرفیت‌های پیوندهای شکسته را خنثی کنند. اینadsorption  موازنه نیروهای موجود روی ذرات رس را بهم زده و آنها را از «جاذبه» به «دافعه» تبدیل می‌کند. در نتیجه، ذرات بعوض اینکه به یکدیگر بچسبند، همدیگر را دفع می‌کنند و یا دست کم از چسبیدن به هم پرهیز می‌کنند. کاهش نیروهای بین ذره‌ای(یا interparticle forces) توسط تینرها، همچنین باعث کاهش GS گل می‌شوند.

بنابراین هرچند ورود پیوسته و دائمی کنده‌ها و ذرات جامد ناخواسته بگل ما را ناچار به کاهش AV گل از طریق رقیق کردن آن بوسیله آب می‌نمایند با اینهمه، تینرها بدون آنکه ما را نیازمند بکار بردن آب زیاد جهت رقیق کردن گل و کاهش AV آن بکنند، خود مستقلاً می‌توانند AV گل را کاهش دهند. از اینجا می‌توان فهمید که برای داشتن خواصrheoloqis  رضایتبخش در گل، بین مقدار آب لازم به مقدار تینر مناسب باید یک optimization برقرار کرد.

تاکنون مواد گوناگونی بعنوان chemical thinner (یا تینر شیمیایی) در گل‌های حفاری مصرف شده که درجه موفقیت آنها بسته به نوعشان، فرق داشته است. رایجترین تینرهایی که امروزه در گل‌های حفاری آبی مورد استفاده قرار می‌گیرند به دو دسته تقسیم می‌شوند: تینرهای معدنی و تینرهای آلی. هر دسته برای خود کاربردها و محدودیتهایی دارد. این مواد، yp گل‌های حفاری را از طریق یک یا چند مکانیزم از مکانیزم‌های زیر پایین می‌آورند:

1-                       جدا کردن زیانه‌ها از طریق راسب‌ کردن آنها

2-                       کاهش تأثیرات زیانه‌ها روی خواص گل

3-    جانشین کردن یونهای مساعد بجای یونهای نامساعد روی ذرات رس

4-                       ایجاد یک غشاء محافظ در اطراف ذرات رس.

تینرهای معدنی

 معروفترین تینرهای معدنی، فسفاتهای کمپلکس هستند. این مواد معمولاً در گلهای بنتونایتی بکار می‌روند و با غلظت‌های اندک، فوق‌العاده مؤثر هستند. فیفتها خود بتنهائی FL گل را کنترل نمی‌کنند لیکن dispersive action (یا اثر پخش کنندگی) آنها روی aggregate های رس- بویژه در حضور اندکی hardness - سبب کاهش rate of filtration می‌شود.

چهار نوع فسفات کمپلکس در گلشناسی حفاری مورد استفاده وسیع داشته‌اند:

1- SAPPیا         Sodium Acid Pyrophosphate (Na2H2P2O7)       PH=4.8

2- SHMPیا        Sodium Hexameta phosphate (NaPO3)6           PH=6.8

3- STPیا  Sodium Tetra phosphate (Na6P4O13)                PH=8.0

4- TSPPیا Tetra Sodium Pyrophosphate (Na4P2O7.10H2O)         PH=10.0

 از میان این چهار نوع فسفات، SAPP و STP بیشتر از دو نوع دیگر مصرف می‌شوند و STP بدلیل داشتن یک PH متعادل هنوز بر SAPP مزیت دارد.

SAPP و STP پراکنده گرهای پرقدرتی هستند که مقدار بسیار اندک آنها می‌تواند حداکثر کاهش را در ویسکاسیتی بوجود آورد. در موارد معمولی درمان، میزان مصرفشان بندرت از 0.2 PPB تجاوز می‌کند. این بدان معنی است که برای حداکثر درمان یک سیستم گل به حجم 1000 بشکه، فقط 200 PPT از هر یک از این مواد کافی خواهد بود. فسفاتها را می‌توان مستقیماً از طریق mud hopper و یا با استفاده از chemical barrel به سیستم افزود. چنانچه آنها را از طریق chemical barrel به سیستم می‌افزائید، تقریباً 50 پاوند فسفات را با یک بشکه آب mix کرده و محلول حاصله را در عرض یک circulation کامل، بطور یکنواخت، مستقیماً به گل بیفزائید.

فسفاتها که اصولاً به گلهای low PH افزوده می‌شوند، می‌توانند vis را به دو روش کاهش دهند:

روش اول: خنثی کردن نیروهای جاذبه بین ذرات جامد گل از طریق adsorb شدن بر سطوح آنها.

روش دوم: sequester کردن کلسیم و منیزیم(*)

*) Sequestration یعنی ایجاد یک کمپلکس پایدار از Ca, Mg, Fe از طریق افزودن فسفاتهای کمک کننده به آن، گلی که محتوی این یونهاست.

فسفاتها به دلیل توانائی‌شان در جدا کردن کلسیم، بعنوان داروئی عالی در معالجه و درمان گلهای آلوده به سیمان بسیار مفید و قابل استفاده هستند. در معالجات گل، فسفاتها بندرت بتنهائی بکار برده می‌شوند. معمولاً سود سوز آور و یک تینر آلی را بمنظور افزایش سطح کارائی‌شان همراه آنها می‌کنند. اگر SAPP بتنهائی و به شکلی مستمر بکار برده شود، گل حالت اسیدی پیدا می‌کند و این از دو نظر بد است: یکی اینکه میزان corrosion دستگاههای انتقال گل زیاد می‌شود و دیگر اینکه viscosity گل افزایش پیدا می‌کند. لیکن STP (با نام تجاری Magcophos ساخت ماگوبار) همانگونه که ذکر شد، بدلیل داشتن یک PH متعادل، از بقیه فسفاتها بیشتر کاربرد دارد.

استفاده از فسفاتها در معالجات گل، محدودیت‌هایی نیز دارد: فسفاتها تحمل درجه حرارت‌های زیاد را ندارند. اگر دمای گل ازF ْ175 زیاد تجاوز کند، فسفاتها تبدیل می‌شوند به اورتوفسفاتها و در این مقام دیگر نه تنها dispersant نیستند بلکه flocculant هم می‌شوند. البته مادام که هدف از استفاده از فسفاتها، sequestration یا جدا کردن کلسیم باشد، این تغییر کیفیت اشکالی ایجاد نمی‌کند زیرا اورتوفسفاتها هم مثل فسفاتها توانائی sequester کردن کلسیم را دارند لیکن از نقطه نظر کاهش دادن به viscosity ، کمجاثرند. فسفاتها همچنین، در غلظت‌های زیاد نمک کارائی خوبی ندارند. اگر آلودگی گل به نمک زیاد باشد (بیش از 5000ppm  cl)، فسفاتها دیگر تینرهای خوبی نخواهند بود و این بدلیل اثر flocculating شدید نمک است. اگر آلودگی گل از نوع hardness باشد(یعنی گل آلوده به یونهای Mq , Ca یا هر دو شده باشد)  آنگاه ترکیبات پیچیده‌ای از پلی فسفاتهای یونهای فلزی فوق و یا اورتوفسفاتهای نامحلول آنها تشکیل خواهد شد. این ترکیبات اگرچه یونهای آلوده کننده را دفع خواهند کرد لیکن کارائی فسفاتها را بعنوان تینر نیز محدود می‌کنند.

قبلاً گفتیم که viscosity یک گل آب رسی تابع PH گل است(صفحه50). در مورد گلهای حفاری فسفاته، محدوده مناسب برای PH یک گل، 8 تا 5/9 است. اگر PH گل در اثر استفاده پیوسته از فسفاتهای اسیدی، به کمتر از 8 کاهش یابد، آنگاه گل thick  خواهد شد و در صورتیکه PH گل در اثر استفاده از مواد قلیائی، بیشتر از 10 شود آنونت فسفاتهائی که بعنوان تینر در گل مصرف شده‌اند بازدهی خوبی نخواهند داشت. همانگونه که ذکر شد، فسفاتهائی که بعنوان تینر بطور پیوسته در گل مصرف می‌شوند ممکن است روی aggregate های رس اثر پراکنده‌تری داشته باشند در این صورت باید متوجه بود که آنها(یعنی فسفاتها) پس از آنکه یک کاهش ابتدائی در vis گل بوجود خواهند آورد سبب افزایش بعدی آن نیز می‌شوند بعلت پایین آوردن PH گل

تینرهای آلی

تینرهای معدنی فسفاته بعلت محدودیت‌هائی که دارند منحصراً در گلهای بنتونایتی (آب شیرین) قابل استفاده‌اند و اینگونه گلها را تنها در چاههای کم عمق و نیمه عمیق که BHT  آنها کم است می‌توان بکار برد و حال آنکه تینرهای آلی در مقاک مقایسه با فسفاتها، این محدودیت‌ها را نداشته و میدان کاربردشان وسیع‌تر است. تینرهای آلی به سه گروه تقسیم می‌شوند: tanninهای گیاهی، ligninهای اسید هیومیک و lignosul fonate ها.

چهار شرکت بزرگ و معروف سازنده مواد شیمیایی گلهای حفاری- ماگوبار، ایمکو، باروید و میلک- هر کدام چندین نمونه تینر ساخته‌اند که نامهای آنها و بعضاً عمق ساختن آنها نیز ویژه خود شرکتهاست. اگرچه این محصولات مشابه غالباً دارای ماده خام و اولیه واحدی هستند لیکن چون از منابع مختلف تهیه می‌شوند و processing آنها با هم اندکی فرق میکند در نتیجه از نظر کیفیت نیز- بویژه در عمل- تفاوتهایی در آنها دیده شده است. مهمترین این تینرها را در جدول زیر آورده‌ایم:

 

 

میلکم

باروید

ایمکو

ماگوبار

تینر آلی

TANCO

-

DESCO

Quebracho(90-10)

TANNEX

DESCO

IMC QBT

-

DESCO

MC-Quebracho

-

DESCO

Tannins

LIGCO

-

LIGCO

CARBONOX

-

CC-16

IMC LIG

-

IMC THIN

Tann A Thin

Emulsitc

Xp-20

Lignins

-

UNICAL

LIGNOX

Q-Broxin

IMCCAL

IMC VC-10

IMC RD-iii

Kembreak

Spersene

 

 

lignosulfonates

 

TANNINهای گیاهی

TANNIN هائی که در صنعت گل حفاری بکار می‌روند شیره درخت Quebracho هستند که این درخت عمدتاً در آرژانتین می‌روید. روش تهیه Tannin خام شبیه روش تهیه سلولز از از چوب برای تهیه کاغذ در صنعت کاغذسازی است. این شیره در شکل نیمه تصفیه شده‌اش جزء نخستین تینرهای آلی بود که بمنظور کنترل خواص rheologic گلهای حفاری، در آنها مصرف شد. از نظر شیمیایی، شیره Tannin جزء ترکیبات اسید digallic است مهمترین محصولی که از این شیره ساخته شده است MC Quebracho نام دارد. کوبراچوی خالص hygroscopic است یعنی در هوا که قرار گیرد بخار آب موجود در آنرا جذب می‌کند و بعد از آسیاب شدن بصورت جسمی سخت و بهم پیوسته در می‌آید. برای جلوگیری از caking و کلوخه کلوخه شدن آن در کیسه، باروید مقدار کمی رس به آن افزوده است. کوبراچو یک ماده اسیدی است(PH=3.8) و باید با مقدار کافی کاستیک سودا همراه شود تا هم خاصیت اسیدیش خنثی شود و هم حلالیتش در گل افزایش یابد. در سر چاه معمولاً این نسبت رعایت می‌شود:

 

یعنی اینکه به 100 پاوند کوبراچو بین 25 تا 100 پاوند کاستیک سودا میزنند و مقدار مصرفی کاستیک سودا به نوع گل فرق می‌کند کوبراچو را می‌توان از طریق mud hopper و یا از طریق chemical barrel به سیستم افزود. کارآئی کوبراچو بعنوان dispersant در گلهای high PH بسیار خوب و در گلهای آهکی بسیار عالیست. در گلهای low PH هم می‌توان از آن استفاده کرد لیکن با کارآئی کمتر گلهائی که با کوبراچو درمان شده‌اند دیواره چاه را به بهترین صورت اندود می‌کنند: اندودی نازک و بسیار محکم. کوبراچو همچنین در کاهش vis گلهای low PH که آلوده به سیمان شده‌اند مفید است. غلظت‌های زیاد نمک در گل سبب بی اثر شدن کوبراچو در کاهش vis گل می‌شود. نمک نه تنها حلالیت کوبراچو را کم می‌کند بلکه به علت flocculating effect شدید خود مانع dispersion و پخش floc های رس توسط کوبراچو می‌شود. کوبراچو همچنین در برابر یونهای کلسیم و منیزیم حساس است. این یونها حلالیت کوبراچو را کاهش داده وتوانائی آنرا در پایین آوردن vis و GS گل محدود میکنند. بهمین دلیل کوبراچو را بندرت در گلهای شور، در گلهای گچی و در گلهای T-8 بکار میبرند.

TANNEX- محصولی است از شرکت باروید این تینر مخلوطی از Quebracho و Lignite tannex ، خواص filtration control خوب lignilc وتوانائی موثر و مفید کوبراچو را در thinning گلهای حفاری یکجا در خود جمع دارد و در گلهای آب و سی شیرین با PH متوسط تا زیاد و نیز در گلهای آهکی بکار می‌رود. ماده السیت اسیدی بنابراین لازم است که یک ماده قلیایی قوی مثل کاستیک سودا همراه آن شود تا PH گلی را که در آن شرکت کند در حدود مطلوب نگهدارد. چون Tannex مخلوطی است از کوبراچو و لیگنایت، بنابراین محدودیت‌های آنهم طبیعتاً عبارت خواهد بود از مجموعه محدودیت‌های این مواد.

 

DESCO

 Desco یک Tannin اصلاح شده است که بوسیله یک ماده قلیایی قوی مثل کاستیک سودا خنثی شده تا PH آن به 9 تا 5/9 برسد. براحتی در آب شیرین و شور حل می‌شود و بعنوان mud conditioner در هم گلهای حفاری آب پایه ودر یک range وسیع از PH قابل استفاده است. در غلظت‌های کم فوق‌العاده موثر بوده و vis و GS گلهای شیرین را بمیزان قابل ملاحظه‌ای کاهش میدهد. میزان مصرف آن از 0.1 PPB برای گلهای جامد تا 4 PPB برای گلهای سنگین متغیر است.

LIGNIN ها

ترکیبات lignin بنام اسیدهای هیرمیک معروفند و متشکل از مواد گیاهی تجزیه شده می‌باشند. یکی از انواع خوب این ماده lignite است که از معدن استخراج می‌شود وطی مراحل ساده‌ای برای استفاده در گلهای حفاری آماده می‌گردد. بدین ترتیب از lignite یک ماده شیمیایی ارزان قیمت که جهت کنترل و تثبیت FL, GS, YP, AV گلهای حفاری بکارد می‌رود ساخته می‌شود. Ligninها بواسطه مقاومتشان در برابر گرمای زیاد، در چاههائی که BHT آنها زیاد است مطلوب می‌باشند. Ligninها را معمولاً از طریق mud hopper به سیستم گل می‌زنند. مهمترین تینرهای ساخته شده از ligninها عبارتند از:

Tann A Thin :

Tann A Thin یک ماده اسیدی است (PH=3.2) که برای کنترل وتثبیت vis گلهای آبی بکار میرود و برای بازدهی بهتر باید آنرا همراه کاستیک سودا نمود. در سر چاه معمولاً نسبت زیر رعایت می‌شود:

 

این ماده در low PH بهترین کارائی را دارد لیکن در PHهای دیگر هم خوب کار می‌کند. Tann A Thin علاوه بر آنکه یک dispersant مؤثر است، باعث بهبود وتقویت emulsionهای مکانیکی هم می‌شود.

Emulsite

Emulsite که عمدتاً در گلهای low PH بکار میرود یک lignite «قبلاً با سود عمل شده» است وبه همین دلیل خواص قلیایی دارد و بهتر از lignin در آب حل می‌شود. بنابراین مؤثرتر از آن نیز می‌باشد. Emulsite را میتوان از طریق mud hopper ویا از طریقchemical barrel  به سیستم زد. این ماده نیز مثل Tann A Thin باعث بهبود وتقویتemulsion های مکانیکی می‌شود.

 

 

XP-20

XP-20 یا (pre- reacted chrome lignite) با PH=10 است. XP-20 عموماً به همراه spersene و جهت تکمیل کارایی آن در سیستم گل (XP-20/spersene) که ساخت شرکت ماگوباز است و بعنوان بخش لازمی از این سیستم بکار میرود وعلاوه بر تثبیت گل و کاهش FL آن، وظیفه emulsifying و بهبود خواص inhibitive گل را نیز انجام می‌دهد. کاربرد XP-20 فقط محدود به سیستم فوق نمیشود بلکه می‌توان آنرا در گلهای آب شیرین low PH نیز بکار برد.

PH=4.5 (processed lignite) imco lig

تینری است مناسب برای گلهای آب شیرین.باعث پایداری emulsion نفت در آب و بهبود ROF گل می‌شود. در مقابل حرارت مقاوم بوده و محدوده PH مطلوب برای آن 5/8 تا 5/9 است لیکن بویژه در گلهای امولسیونی low PH مؤثر می‌باشد. بهمراه کوبراچودر گلهای آهکی نیز بکار رفته است.  میزان مصرف:

بعنوان تینر در گلهای آب شیرین:           1.5      3 PPB

بعنوان پایدار کننده امولسیونها:          1.5      2 PPB

بعنوان کمک کننده به مواد کنترل کنندهFL:  2      10 PPB

 

 

PH=10.2 (processed lignite) imco Tnin

نسبت  در این ماده برابر 6/1 است. در مقایسه با lignite حلالیت بیشتری دارد. *** فایری است عالی و FL , vis گل را نیز کاهش می‌دهد.

CARBONOX

CARBONOX یک lignite تقریباً تصفیه شده است که در گلهای رسی آب شیرین بمنظور کنترل FL و کاهش vis (و نیز emulsify کردن نفت در آنها بوقت ضرورت)  بکار میرود و چون در مقابل حرارت مقاون است در چاههائی که BHT آنها بیش ازF 45ْ بوده است نیز بکار رفته است. Carbonox یک اسید آلی است بهمین دلیل معمولاً یک ماده قلیایی قوی مثل کاستیک سودا را باید همراه آن کرد تا PH گل حداقل به 8 برسد Carbonox یک تینر آلی ارزان قیمت است که در بسیاری موارد کاربردی مؤثر دارد.کارائی Carbonox در گلهای شور کم است زیرا حلالیت آن در حضور مقادیر زیاد نمک محدود است. نمک، همانگونه که ذکر شد، اثر شدید flocculating روی گل میگذارد. Carbonox ظرفیت تعویض (یا base exchange capacity) دارد یعنی می‌تواند کاتیونی را جانشین کاتیون دیگری بکند بهمین دلیل کاربرد این ماده در حضور کاتیونهای دوظرفیتی مثل Ca2+ و Mg2+ محدود میشود زیرا در چنین محیط‌هائی، این یونها بجای یون سدیم روی Carbonox در بعضی شرایط بصورت کولوئیدی عمل می‌کند و اگر غلظتش در گل از حد معینی تجاوز کند بجای کاهش vis آنرا افزایش می‌دهد.

CC-16 (یا لیگنایت اصلاح شده)

این تینر مرکب از یکقسمت کاستیک سودا و شش قسمت لیگنایت است که تحت شرایط ویژه‌ای عمل آمده است. در آب یا گل براحتی و بهتر از lignin و بدون نیاز به افزودن کاستیک سودا حل شده و مؤثرتر از آن عمل می‌کند. Buffered PH حاصله از کاربرد cc-16 سبب جلوگیری از زیانهای ناشی از افزایش ناگهانی سود خام بگل میشود. محدودیتهای cc-16 از نظر کاربرد شبیه محدودیتهای Carbonox است در غلظت‌های زیاد نمک و در حضور hardness اثرش کاسته میشود.

LIGNOSUL FONATES

Lignosul fonatesها را از خمیر چوب استخراج می‌کنند. روش استخراج bisulfite process است که جهت استخراج سلولز بکار می‌رود. Lignosul fonatesها با انواع کاتیونها ترکیب شده و گونه‌های متعددی از تینرهای خوب تجاری را بوجود می‌آورند. تینرهای لیکنوسالفوناته نسبت به ligninها و tanninهای نیمه تصفیه شده گرانتر است. در شرایطی که تینرهای اخیر نتوانند بخوبی انجام وظیفه کنند، تینرهای لیگنوسالفوناته براحتی از عهده کار بر می‌آیند. مهمترین این مواد عبارتند از:

Kembreak ( = a Ca lignosul fonate ) , PH = 7

کاربرد Kembreak محدود به کنترل سیستم گلهای آهکی و گلهای T-8 میباشد لیکن در این نوع سیستمها بعنوان امولسی فایر نیز بکار میرود. آنرا عموماً از طریق mud hopper به گل می‌افزایند.

Imc CAL ( = a Ca lignosul fonate ) , PH = 7

حداکثر بازدهی را در (Ca treated muds) با PH بیش از 10 دارد. در گلهای کلسیم کلرایدی (یا SCR muds) و گلهای آهکی عمدتاً بعنوان dispersant مصرف میشود. امولسی فایبر خوبی است. کاربردش در گلهای آهکی سبب کاهش **********************************

Lignox ( = a Ca lignosul fonate )

Lignox بهترین بازدهی را در حضور مقداری Ca++ و نیز در گلهای high PH دارد. بهمین دلیل هم عمدتاً برای کنترل vis و GS گلهای آهکی بکار می‌رود. تا حدودی هم در گلهای شور و گلهای کنترل shale بکار رفته است. لیکن در گلهای آب شیرین low PH ، تینرهای دیگر، هم مؤثرتر از Lignox هستند و هم ارزانتر از آن.

Spersene

Spersene تینری است که در همه نوع گلهای آبی بکار می‌رود و خواص متعدد دارد: نه تنها GS , vis را کاهش می‌دهد، بلکه اگر بمقدار کافی مصرف شود می‌تواند FL گل را هم کنترل کرده و محیطی inhibitive بوجود آورد. کارائی آن در همه PHهای قلیایی خوب است و می‌توان آنرا در همه غلظت‌های نمک(تا اشباع) و همه غلظت‌های کلیبم معمول در گلهای حفاری نیز بکار برد. Spersene باید همراه کاستیک سودا بکار برده شود. مقدار کاستیک لازم بستگی دارد به نوع گلی که رانده می‌شود. در سر چاه معمولاً نسبت  رعایت می‌شود. Spersene را معمولاً از طریقmud hopper  به سیستم گل می‌افزایند.

IMC  VC-10 ( = a modified Na-Fe-Cr  lignosul fonate ) , PH = 4

این تینر در گلهای آب شیرین، در گلهای کلسیمی(SCR , lime , gyp) و در گلهای شور(از شور معمولی تا شور اشباع) بکار می‌رود و بسیار مؤثر است و FL این قبیل گلها را نیز کنترل می‌کند. در PHهای مختلف و در درمان آلودگی‌های ناشی از
 salt , anhydrite , CMT , gyp  عالی است. در غلظت‌های زیاد بعنوان یک گل نهی کننده (یا inhibitive mud) بکار می‌رود بدون آنکه نیازی به نمکهای کلسیم یا مواد کنترل کننده FL داشته باشد(در این موارد PH را بوسیله کاستیک سودا در حدود 9 تا 5/9 نگه می‌دارند) با همه مواد افزودنی به گلهای حفاری آبی سازگار است و توانائی emulsify کردن نفت در آب را نیز بخوبی داراست. میزان مصرف نرمال:

بعنوان تینر در گلهای آهکی:           1      3 PPB     

بعنوان دارو برای درمان آلودگی‌های ناشی از CMT, salt, gyp:  2      4 PPB

بعنوان تینر در گلهای آهکی:           2      5 PPB     

بعنوان تینر در گلهای گچی:         3      6 PPB     

بعنوان تینر در گلهای شور:         2      6 PPB     

بعنوان تینر در گلهای آب دریا:     4      10 PPB     

بعنوان کنترل کننده FL:        4      10 PPB     

بعنوان مقاوم کننده گل در برابر حرارتهای بیش از   F300ْ:   8      10 PPB     

بعنوان inhibitive  در گلهای لیگنوسالفوناته:      6      10 PPB

Q- BROXIN ( = a  Fe-Cr  lignosul fonate )

Q-BROXIN تینری است همه کاره و در هر نوع گلهای آبی بکار می‌رود: در گلهای آب شیرین low & high PH در گلهای گچی، آهکی، شور، آب دریا و بالاخره در گلهای کنترل shle بازدهی خوبی داشته است. در حضور مقادیر زیاد hardness و نمک با راندمان خوب عمل کرده است و می‌توان آنرا برای درمان بسیاری از انواع آلودگی‌های رسی که در حین عملیات حفاری ممکن است با آنها برخورد شود بکار برد. حداکثر تا   Fْ400 پایدار است و می‌توان آنرا هم برای FC گل بکار برد و هم برای thinning آن. در گلهایی که Q-BROXIN  دارنند، نفت، بدون آنکه نیازی به امولسی فایرهای دیگری داشته باشد بخوبی emulsify می‌شود. Q-BROXIN بعنوان یک ماده کنترل کننده FL و همچنین بعنوان یک تینر در فاصله  بازدهی بهتری دارد و در غلظت‌های کم نمک بهتر از غلظت‌های زیان آن (یعنی اشباع) کار می‌کند. درمان بیش از حد گل توسط تینرها اثرات زیانباری رویtheology  گل دارد لیکن Q-BROXIN از این قاعده خارج است.

IMC  RD-III ؛ (مخلوطی از ترکیبات لیگنوسالفوناته)PH=7.2

RD-III یک mud condihoner همه کاره است: در همه گلهای آبی بعنوان dispersant ، inhibitor ، emulsifier و کنترل کننده FL بکار می‌رود و تحمل درجه حرارت‌های زیاد (بیش از F 375ْ) را دارد و در محدودهPH های 8 تا 13 قابل استفاده است. RD-III بویژه در گلهای آب دریا تینری است بسیار مؤثر و عالی. میزان مصرف نرمال و ایده‌آل:

بعنوان تینر در گلهای آب شیرین:       1      3 PPB     

بعنوان تینر در گلهای شور:         3      6PPB     

بعنوان inhibitor در سیستم گلهای inhibitive شرکت ایمکو: 6      10PPB       (در آب شیرین یا شور)

بعنوان مقاوم کننده گل در برابر حرارت‌های بیش از F 350ْْ : 10      12PPB       

موارد استفاده تینرها

شکل 26، تغییرات FV , AV یک گل را وقتیکه YP , PV آن تغییر کند بصورت گرافیک نشان می‌دهد. با افزودن مواد گوناگونی به گل می‌توان YP , PV آنرا تغییر داد و این تغییرات را بوسیله VG meter اندازه‌گیری نمود. با تجزیه و تحلیل اطلاعاتی که به این ترتیب حاصل می‌شود می‌توان اثر این تغییرات را روی FV , AV گل بررسی و تعیین نمود. AV چه بوسیله قیف مارش و برحسب sec/gt اندازه‌گیری شود و چه بوسیله VG meter و برحسب cp، در هر صورت از دو متغیر تشکیل شده است:

1-                       درصد ذرات جامد گل و طبیعت آنها

2-                       نیروی جاذبه الکتروشیمیایی بین آنها

ویسکاسیتی معمولاً در اثر ورود زیانه‌ها به گل و یا تغییر درصد ذرات جامد آن تغییر می‌کند. اگر FV زیاد شود AV هم باید زیاد شود و بالعکس، اگر FV کم شود، AV هم باید کم شود. اندازه‌گیری FV , AV برای کنترل گل بتنهایی کافی نیست عوامل مهم در کنترل گل PV و YP هستند. اینک شکل 26 را مطالعه می‌کنیم:

A) با افزودن PPB2/1 سیمان به گل، گل آلوده به زیانه یون کلسیم می‌شود و نیروی جاذبه بین ذرات جامد آن بشدت افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه، گل flocculate شده و YP آن افزایش زیادی می‌یابد. همانطوریکه از روی شکل نیز پیداست، بدنبال بالا رفتن AV,FV , YP هم که تابع آن هستند افزایش پیدا می‌کنند در حالیکه افزایش PV صفر یا بسیار ناچیز است چرا که PV عمدتاً بستگی به درصد ذرات جامد گل دارد نه به نیروی جاذبه بین آنها.

B) برای آنکه ثابت شود آب نمی‌تواند YP را بطور مؤثر کاهش دهد و یون کلسیم را که مسبب flocculation گل و بوجود آورنده نیروهای بزرگ جاذبه است از میان بردارد، ده درصد حجمی گل، آب به گل اضافه می‌کنیم. ملاحظه می‌شود که آب تنها کاری که می‌تواند بکند اینست که فاصله ذرات را زیاد کند وگرنه YP را محسوساً کاهش نمی‌دهد.

C) افزودن یک تینر (مثل Magcophos) به گل مقدار 1 PPB کاهش شدیدی را در YP و بدنیال آن در AV , FV بوجود می‌آورد زیرا فسفات با بسته‌بندی کردن یونهای کلسیم، اثر آنها را در ایجاد نیروی جاذبه خنثی کرده و ذارات رسی را در گل پراکنده می‌سازد و بدین ترتیب باعث کاهش YP می‌شود درحالیکه روی کاهش PV محسوساً اثری ندارد.

D) با افزودن 200 PPB از یک وزن افزای inert (مثل باریت)، گل را سنگین می‌کنیم. FV,AV برای مرتبه دوم افزایش می‌یابند لیکن دلیل این افزایش، بکلی متفاوت است از دلیلی که در قسمت A) برای افزایش FV,AV آوردیم. مجدداً به قسمت A) نگاه کنید. علت افزایش FV,AV در آنجا بالا رفتن YP بود(که خود ناشی از آلوده شدن گل به یون Ca++ بود) لیکن در اینجا علت افزایش FV,AV ورود ذرات جامد جدید به گل است که موجب افزایش surface area شده و نیروی اصطکاک بین ذرات را افزایش داده است. افزایش نیروی اصطکاک بین ذرات باعث افزایش PV شده است. لاجرم FV,AV که گفتیم تابع PV هستند نیز افزایش یافته‌اند. توجه به منحنی YP نیز آموزنده است: در قسمت A با آنکه فقط 0.5 PPB سیمان به گل افزودیم، افزایش شدیدی در YP گل حاصل شد و این نبود مگر بخاطر آنکه سیمان باعث افزایش نیروهای الکتروشیمیایی درون گل شده بود در حالیکه در اینجا که 200PPB از یک جسم غیر فعال(یعنی باریت) به گل افزوده‌ایم YP در مقام مقایسه با قسمت A افزایش اندکی را حاصل کرده است.

 

شکل26- اصول درمانهای شیمیایی گل

گل پایه

 

            Cps on ip/100 sg. Ft     

                               
   

1/2 PPB CMT

 
 
   

ده درصد آب

 
 
   

1 PPB Magcophos

 
 
 

200 PPB barite

 
 
   

1/4 PPB Magcophos

 
 
   

ده درصد آب

 
 
   

1/4 PPB CMT  &

10 PPB CLAY

 
 
   

1/4 PPB Magcophos

 
 
   

ده درصد آب

 
     

seconds

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


این افزایش بواسطه نزدیک شدن ذرات بیکدیگر، نیروهای جاذبه قبلی بین آنها را (بهمان نسبت که بهم نزدیک شده‌اند) افزایش می‌دهد. داروی چنین گلی که فقط PV آن زیاد شده است آب می‌باشد.

E) برای آنکه ثابت شود با کاهش YP، PV فقط اندکی کاهش پیدا کند و نیز برای نشان دادن اینکه در این حالت، مواد شیمیایی تنها قادر نیستند AV را بمقدار قابل ملاحظه‌ای کاهش دهند، 1/4 PPB فسفات به گل اضافه می‌کنیم می‌بینیم که vis همچنان بالا می‌ماند.

F) داروی مناسب جهت کاهش PV ، افزودن آب به گل است کما اینکه با اضافه کرده ده درصد حجمی آب به گل فوق، PV و بدنبال آن FV,AV که تابع آن هستند کاهش می‌یابد. کاهش اندکی نیز که در YP حاصل شده است بخاطر دورتر شدن ذرات جامد از یکدیگر و ضعیف شدن نیروی جاذبه بین آنها می‌باشد.

G) برای بار سوم AV,FV را افزایش می‌دهیم و برای این منظور این مرتبه هر دو متغیر یعنی YP,PV را با هم زیاد می‌کنیم. 1/4 PPB سیمان و 10 PPB خاک رس این وظیفه را انجام می‌دهد: سیمان YP را بهمان دلیل که در قسمت A ذکر شد افزایش می‌دهد- یعنی با قوی‌تر کردن نیروی جاذبه الکتروشیمیایی بین ذرات جامد گل- لیکن خاک رس، PV را بدلیلی کاملاً متفاوت از آنچه که در قسمت D بیان شد زیاد می‌کند. در قسمت D ، افزایش PV در اثر افزایش نیروی اصطکاک ناشی از زیاد شدن surface area بود در حالیکه در اینجا ذرات جامد، ذرات رس هستند و این ذرات وقتیکه حتی بمقدار کم وارد گی شوند بخاطر طبیعتشان بخشی از آب گل را جذب کرده و باد می‌کنند در نتیجه، آب آزاد گل کم شده و اصطکاک بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. بخاطر داشته باشید که با حجمهای مساوی
 hydra table solids (یا جامدات تبلورپذیر) همواره vis را بیشتر از inter solids افزایش می‌دهد. داروی مناسب برای این گل، آب و یک تینر شیمیایی است: آب برای کاهش PV و تینر برای کاهش YP .

H) افزودن 1/4 PPB فسفات (Magcoplios) به گل، FV,AV را بهمان دلیل که در قسمت C بیان شد کاهش می‌دهد.

I) افزودن آب به گل بمیزان ده درصد حجمی آن FV,AV را بهمان دلیل که در قسمت F بیان شد کاهش می‌دهد.

از این آزمایش می‌توان قاعده کلی زیر را برای کنترل اقتصادی خواص rheologic گلهای حفاری و ایجاد شرایط optimum در آنها می‌باشد، نتیجه گرفت:

الف- اگر YP گل افزایش می‌یابد لیکن تغییرات PV اندک یا صفر است، YP را بکمک مواد شیمیایی کاهش داده و کنترل کنید.

ب) اگر PV گل افزایش بیاید لیکن تغییرات YP اندک یا صفر است، PV را بکمک آب یا بکمک دستگاههای مکانیکی تصفیه گل کاهش داده و کنترل کنید.

پ) اگر PV,YP هر دو بمیزان زیادی افزایش می‌یابند برای کاهش و کنترل آنها هم از مواد شیمیایی استفاده کنید، هم از آب و هم از دستگاههای مکانیکی گل.


 
 
کاربرد و وظایف گل حفاری و خصوصیات مواد سیال حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:٠٩ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

گل حفاری
Drilling Mud

 

فرمول اصلی کنترل فشار طبقات

 

 

  • Pressure = MW X Depth

 

 تعریف گل حفاری :

 

     ( Drilling Mud is a Suspension )

 

 

  • •1- فاز مایع گل حفاری

     2- فاز جامد گل حفاری

 

 

  • •پس می توان گفت : گل حفاری آب و یا روغنی است ( فاز مایعات ) که خواص آن با اضافه کردن مواد جامد ( فاز جامد ) قابلیت تغییر پذیری را دارا بوده و بتواند مواد جامد را بصورت معلق در خود نگاه دارد.
  • •فاز مایع که در عملیات گل حفاری استفاده می شود آب است ، آب بعضی مواد را بصورت محلول و بعضی مواد را بصورت معلق در خود نگه می دارد ،

 

آبی که در ساختن گل حفاری مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است یکی از انواع زیر باشد.

 

  • 1- آب شیرین : (  Fresh Water )
  • •آبی است که میزان کلرورسدیم آنها کمتر از  ppm 10000 و سختی کل آنها ( یعنی نمکهای محلول کلسیم و منیزیم ) کمتر از ppm 120 باشد.
  • 2- آب شور  یا  ( Salt Water )
  • •که بسته به میزان شوری و نمکهای محلول در آن به سه دسته تقسیم می شوند.
  • •الف – آب دریا    ( Sea Water  )  : میزان کلرورسدیم آن ppm 35000  سختی کل آن ( ppm  2500-1500 ) در نظر گرفته می شود.
  • ب آب شور  ( Brackish Water  )  : شوری این آب با شوری آب دریا فرق داردمیزان کلرورسدیم آن                                ppm  20000-10000 در نظر گرفته می شود.
  • •پ - شوراب سیر یا آب نمک اشباع شده   ( Saturated Salt Water )  :  میزان کلرورسدیم آن ppm  285000 می باشد.یک محلول را در یک دمای معین وقتی از یک نمک حل شدنی ، سیر شده می خوانند که محلول درآن دما با زیادی آن نمک در حالت تعادل باشد.
  • 3- آب سخت یا  (  Hard Water )
  • •آب سخت آبی است که محتوی مقادیر قابل ملاحظه ای نمک های محلول کلسیم و منیزیم است . آبهای سخت را به آسانی           می توان شناخت . در این گونه آبها صابون بخوبی کف نمی کند و پارچه کاملا تمیز نمی شود.
  • 4- آب نرم  ( Soft Water  )
  • •آبهایی هستند که بر اثر جوشانیدن به روش شیمیایی بتوان یونهای ++Ca و ++ Na را رسوب داد.

 

 

  • •معمولا حفاری با آب معمولی شروع می شود. آب به تنهای در بسیاری از موارد ، بویژه در حفاری سازنده های کم فشار و   بی دردسر به عنوان یک گل حفاری مطلوب بکار برده می شود . زمانیکه با آب شروع به حفاری کردیم کم ککم مواد جامدیکه توسط مته حفر و کنده می شوند به آن اضافه شده و باعث افزایش گرانروی آب می گردند . بطور کلی به مخلوط ذرات آب و خاک حفر شده اصطلاحا" گل طبیعی یا Natural Mud  می گویند . لیکن در مواردی که آب نتواند به تنهایی وظایف یک گل حفاری خوب را انجام دهد ، باید افزودنی های بخصوصی به آن اضافه شود تا توانایی آن در انجام وظایفش افزایش یابد برخی ازاین افزودنی ها را قبل از شروع حفاری و برخی دیگر را ضمن کار حفاری به آب اضافه می کنند بهترین نوع آب برای ساختن گل های حفاری آبی ، آبی است که فاقد گل و نمک و یونهای کلسیم و منیزیم بوده .و نیز عاری از زیانه های مشابهی باشد که روی جامدات فعال گل ، آثار نا مطلوب شیمیایی گذاشته و خواص فیزیکی گل را خراب کند . هر چه آلودگی شیمیایی آب کمتر باشد  با حداقل مصرف مواد ، بیشترین راندمان را می توان داشت

 

  • •کاربرد و وظایف گل حفاری
  • •Functions of Drilling Mud

 

1-   خنک کردن مته و روانکاری لوله‏های حفاری:

       در اثر چرخش مته و لوله‏های حفاری که با انرژی مکانیکی انجام می‏‏گیرد و نیز تماسی که این قطعات با سازند ایجاد می‏‏کنند، حرارت ایجاد می‏‏شود سازندهای حفاری قادر  به‏ اتتقال گرما  به‏ جای دیگری دور از مته و لوله‏های حفاری نیستند لذا سیال حفاری  به‏ صورت واسطه گرمای ایجاد شده در اثر اصطکاک را جذب فاز مایع خود کرده و با گردش خود آن را در هوا آزاد می‏‏سازد و نیز با ایجاد لایه‏های لزج کم مقاومت بین لوله‏های حفاری و دیواره چاه عمل روان­کاری را انجام می‏‏دهد

 

2-    تمیز کردن ته چاه و انتقال کنده‏های حفاری  به‏ سطح زمین:

       مکانیزم عمل توسط گل حفاری بدین گونه است که گل با عبور از نازل‏های مته حفاری و فوران شدیدی که ایجاد می‏‏کند سبب تمیزی چاه شده و با گردش و بالا آمدن در فضای حلقوی بریده‏های حفاری را  به‏ بیرون انتقال می‏‏دهد در غیر این صورت این ذرات در اثر وزن اعمال شده روی مته خرد و ریز گشته و با جمع شدن دور مته از عمر آن می‏‏کاهند میزان حمل مواد به‏ بیرون به‏ عوامل زیر بستگی دارد:

 

میزان حمل مواد به‏ بیرون به‏ عوامل زیر بستگی دارد:

 

–سرعت فضای حلقوی.

– گرانروی پلاستیکی.

– نقطه واروی.

– سرعت لغزش کننده‏های حفاری.

– سرعت در فضای حلقوی.

– وزن مخصوص بریده‏های حفاری

      -     خروجی پمپ  

     -  ظرفیت پمپ‏های گل

 

برای حمل کننده‏های حفاری باید سرعت در فضای حلقوی بیشتر از سرعت سقوط ذرات باشد

 

 

3 - کنترل فشارهای زیرزمینی:

 

        ایجاد فشار هایدرواستاتیک برای مقابله با فشارهای داخلی سازند که ممکن است ناشی از جریان‏های آب شور وجود مواد هیدروکربوری و... باشد وظیفه گل حفاری می‏‏باشد. مقدار این فشار گل  به‏ وزن گل و عمق چاه دارد. اختلاف فشار موجود بین فشار ستون گل و نیز فشار سازند را فشار تفاضلی گویند. اگر این اختلاف:

 

اگر این اختلاف:

  • • over balance باشد، معمولاً عمل هرز روی گل و نیز شکست سازند اتفاق می‏‏افتند.
  • • Under balance معمولاً عمل فوران یا Kick اتفاق می‏‏افتد.

همیشه سعی می‏‏شود این اختلاف مثبت باشد.

         

عمق چاه × وزن گل = (psi) فشار هیدرواستاتیک

 

          (ft) عمق × (PPG) وزن گل × 052/0 (psi) = فشار هیدرواستاتیک

 

 شیب فشار طبیعی برابر psi / 1000ft of  depth 465/0 است.

  • •-وزن گل را با دستگاهی  به‏ نام ترازروی گل یا Mud balance اندازه‏گیری می‏‏کنند که چهار واحد پوند بر گالن (PPG)، پوند بر فوت مکعب pcf، وزن مخصوص SG و شیب فشار psi / 1000ft عمق مشاهده می‏‏شود.

رابطه بین واحدهای وزن         

 

4 - اندود کردن دیواره چاه و جلوگیری از ریزش آن: گل خوب آن است که بتواند  به‏ هنگام چرخش دیواره چاه راحتی اگر بافتی سست داشته باشد  به‏ وسیله لایه نازک و نیز غیرقابل نفوذ طوری اندود کند که از ریزش دیداره و از ورود فاز مایع  به‏ سازند جلوگیری نماید. با افزودن مواد شیمیائی و پلیمری می‏‏توان اندود صافی ایجاد کرده و از افت صافی جلوگیری نمود

 

5-   معلق نگه داشتن کنده‏ها و مواد وزن افزا  به‏ هنگام خاموشی پمپ‏ها: اگر گل خاصیت تیکسوتراپیک و ژلاتینی مساعدهی داشته باشد می‏‏تواند  به‏ وظیفه فوق عمل نماید با افزودن مواد شیمیائی و تغییر درصد ذرات کلوئیدی می‏‏توان نیروهای جاذبه در گل را کم و یا زیاد نموده و تیکسوتراپی را درمان نمود

 

6-    انتقال توان هیدرولیکی پمپ‏ها  به‏ سر مته: گل  به‏ صورت محیط پیوسته توان تولید شده پمپ‏ها را  به‏ مته انتقال می‏‏دهد. هرچند مقداری از آن اتلاف می‏‏شود

 

 7-   کمک  به‏ نگه­داری لوله‏های سنگین وزن حفاری: با افزایش عمق چاه  به‏ مقدار لوله‏های حفاری افزوده می‏‏شود. این لوله‏های سنگین با قرار گرفتن در درون گل حفاری مطابق قانون ارشمیدس از وزن آن­ها کاسته شده لذا کمک شایانی  به‏ دستگاه‏های نگهدارنده آنها می‏‏شود زیرا از طرف گل حفاری برخلاف نیروی ارشمیدس نیروئی  به‏ سمت بالا  به‏ لوله‏های حفاری اعمال می‏‏شود.

 

 

8-   کاهش صدمات و خوردگی  به‏ دستگاه‏های حفاری:

    با افزودن مواد شیمیائی  به‏ گل می‏‏توان از خوردگی ناشی از H2S و باکتری‏ها و... درون سازند جلوگیری کرد.

9­  کمک  به‏ ارزیابی و تعبیر و تفسیر نمودارها:

      وقتی Log  به‏ درون چاه رانده می‏‏شود چاه پر از گل بوده و می‏‏توان توسط آن از وجود هیدروکربون‏های موجود مطلع شد، لذا گل حفاری باید از چنان توانایی برخوردار باشد که بهترین نتیجه را در تعیین و تفسیر نمودارها ارائه نماید

 

10 -   ترخیص کننده‏های حفاری و شن‏ها روی الک لرزان: گل حفاری پس از برگشت از درون چاه روی الک لرزان ریخته شده و کنده‏های حفاری روی آنها جدا می‏‏شوند و سپس  به‏ درون چاه بر می‏‏گردد؟ یعنی  به‏ صورت سیکل بسته عمل می‏‏نماید. ترخیص شن‏ها در روی الک بسیار مهم می‏‏باشد. زیرا آن­ها فوق‏العاده فرساینده بوده و در صورت برگشت  به‏ درون چاه مجدداً وارد پمپ شده و سبب فرسودگی سریع آن­ها خواهد شد.

 می‏‏توان میزان درصد شن را در لوله خرجی چاه discharge flowline و مکش پمپ Pump Suction اندازه‏گیری کرد.

خواص فیزیکی و رئولوژیکی گل حفاری پایه آبی

  • •گرانروی پلاستیکی (PV): از خاصیت مطلق جریان سیال بوده و منعکس کننده رفتار کلوئیدی و فعالیت سطحی ذرات جامد موجود در گل حفاری می‏‏باشد و اندازه گیری آن در تعیین علت غیرطبیعی بودن گرانروی بسیار مفید است. سهمی که PV در ایجاد مقاومت در برابر جریان حرکت گل دارد ناشی از اصطکاک مکانیکی (mechanical friction) است

 

 این اصطکاک ممکن است:

  • •بین خود ذرات گل  به‏ وجود آید.
  • •بین ذرات جامد و فاز مایعی که در اطراف آن­ها وجود دارد ایجاد شود.
  • •در اثر عمل shearing خود  به‏ وجود آید.
  • •می‏‏توان گفت این خاصیت گل مقدار Shear stress وارده از یک لایه  به‏ لایه دیگر را کنترل می‏‏کند با استفاده از دستگاه ویسکومتر Fann می‏‏توان میزان آن را اندازه‏گیری نمود:
  • در گل‏های سنگین حفاری (ذرات جامد) بخش بزرگی از حجم سیستم را تشکیل می‏‏دهند. اصطکاک بین ذرات زیاد لذا PV افزایش می‏‏یابد. خرد شدن ذرات جامد به‏ ذرات ریز در اثر grinding مته باعث افزایش این خاصیت گل می‏‏شود.

 

 روش‏های کاهش PV:

  • • رقیق سازی و ستفاده از آب در گل، غلظت ذرات کاهش و به‏ دنبال آن اصطکاک بین آن­ها کمتر شده و PV و AV کاهش می‏‏یابد.
  • • الک لرزان: جدا سازی ذرات بزرگ گل و نیز پرهیز از استفاده از آب در روی توزیع‏ها که سبب شستن ذرات ریز و واریز آن­ها  به‏ سیستم گل می‏‏شود.
  • • سانتریفیوژ: با عمل مکانیکی ذرات جامد گل را برحسب اندازه آن­ها جدا می‏‏کند.
  • •شن زدا (desander - desiter) با جدا سازی شن غلظت آن­ها را  به‏ حداقل می‏‏رساند. PV تابعی از گرانروی فاز مایع (آب) می‏‏باشد که با افزایش دما میزان آن کاهش می‏‏یابد.

 

نقطه واروی یا نقطه تسلیم (YP):

 

  • •میزان نیروی جاذبه بین ذرات گل براثر وجود بارهای مثبت و منفی روی سطح ذرات در اثر حرکت را yield point گویند.

 

این خاصیت مستقیماً  به‏ قدرت حمل بریده‏های حفاری تأثیر گذار است.

 

عواملی که YP را تغییر می‏‏دهند:

 

  • •بارهای مثبت و منفی روی سطح ذرات جامد گل.
  • • غلظت یون‏های موجود در تعلیق گل حفاری.
  • • وجود الکترولیت‏های مختلف در سیستم حفاری.
  • • محیط شیمیایی که در تعلیق ایجاد می‏‏شود.
  • • بارهای مثبت و منفی روی سطوح ذرات خیلی ریزتر.
  • • غلظت حجمی ذرات جامد گل و خصوصیات سطحی آنها.

 

عواملی که گرانروی و نقطه واروی را افزایش می‏‏دهند:

 

  • •حفاری سازندهای تورم‏پذیر hydratable که سبب افزایش مقدار شارژهای الکتریکی و نیز تنگی چاه و نزدیکی ذرات  به‏ همدیگر می‏‏شود.
  • •ورود زیانه‏های محلول مانند نمک، سیمان، گچ، که بارهای منفی رس را خنثی نموده و سبب کلوخه‏ای شدن آنها و نیز بالا رفتن YP می‏‏شود.
  • • ورود جامدات غیرفعال  به‏ محیط گل (نیروی جاذبه ذرات در اثر نزدیکی بیشتر می‏‏شود).
  • • درمان‏های ناقص با مواد شیمیایی که سبب باقی ماندن بخشی از نیروی‏های جاذبه می‏‏شود.
  • •خرد شدن سطوح ذرات جامد در اثر مته حفاری

 

درمان افزایش YP:

 

  • •اگر افزایش YP در اثر ورود یون‏های Ca++ و Mg++ باشد می‏‏توان با رسوب دادن این یون‏ها توسط مواد شیمیایی مانند بیکربنات سدیم و کربنات سدیم از محیط خارج و نیروی جاذبه آنها را کاهش داد.
  • • استفاده از آب  به‏ شرطی که غلظت مواد جامد زیاد باشد.
  • • ظرفیت‏های پیوندهای شکسته شده در اثر آسیاب مته را می‏‏توان با جذب بعضی از یون‏های منفی بر لبه ذرات ریز رس خنثی نمود با استفاده از تینرهای شیمیایی آلی و معدنی

 

اندازه‏گیری YP با استفاده از ویسکومتر Fann:

           

 

استحکام ژله‏ای (GS):

 

  • •برخلاف نقطه واروی عبارت است از اندازه‏گیری نیروهای جاذبه درون سیستم گل وقتی که سیستم در حال سکون است. توانایی گل جهت آشکار کردن و باقی نگهداشتن ساختمان ژله‏ای گل را gelstrengh گویند.

 

خاصیت تیکسوتراپی گل در حالت سکون آن را گویند. هر عاملی که YP را بالا ببرد می‏‏تواند روی استحکام ژله‏ای نیز تأثیرگذار باشد

 

اندازه‏گیری gel strength:

 

  • •معمولاً در 2 نوبت می‏‏توان با استفاده از ویسکومتر اندازه‏گیری نمود. در 10 ثانیه اول و در 10 دقیقه بعد

 

      با قراردادن لیوان گل زیر ویسکومتر و خواندن انحراف عقربه در دور 3 بعد از گذشت 10 ثانیه یا 10 دقیقه

    واحد آن نیز همانند نقطه واردی 1b / 100ft2 می‏‏باشد.

 

  • طبقه بندی استحکام ژله‏ای:

 

 

–GS ضعیف یا شکننده: مقدارش ابتدا کمی زیاد بوده و با گذشت زمان چندان افزایش در آن مشاهده نمی‏شود.

 

– GS قوی یا تصاعدی: مقدارش ابتدا کم ولی با گذشت زمان  به‏ صورت پیوسته و تصاعدی افزایش می‏‏یابد و بسیار محکم و سخت می‏‏شود. برای شکستن آن نیاز  به‏ فشار زیاد پمپ می‏‏باشد. علت ایجاد چنین استحکام ژله‏ای معمولاً غلظت زیاد ذرات گل می‏‏باشد.

 

مشکلاتی که در اثر بالا رفتن گرانروی و GS بروز می‏‏کنند عبارتند:

  • •به‏ جریان در آوردن گل از حالت سکون و حفظ گردش آن نیاز  به‏ فشار پمپ بسیار زیاد دارد.
  • •در اثر Pressure surge گل گم می‏‏شود.
  • •در اثر Swabbing گاز آب شور و...  به‏ داخل چاه راه می‏‏یابند.
  • •در اثر ورود هوا و... فشار هیدرواستاتیک کاهش و حادثه فوران روی می‏‏دهد.
  • •حمل بیش از حد شن و ماسه باعث فرسایش قطعات دستگاه می‏‏گردد.
  • • فرستادن ابزارهای logging  به‏ ته چاه با اشکال صورت می‏‏گیرد.

 

مواد افزودنی  به‏ سیالات حفاری پایه آبی:

 

  • •از آنجائیکه قبلاً متذکر شدیم گل حفاری پایه آبی از فاز مایع (آب) و فاز جامد (سازند و بنتونیت و خاک رس نمکی بسته  به‏ میزان نمک سیستم) تشکیل می‏‏یابد که افزایش عمق چاه و تغییر شرایط با استفاده از ترکیبات فوق نمی‏توان انتظار داشت که گل حفاری تمامی وظایفی که قبلاً  به‏ آنها اشاره شد انجام دهد لذا وجود افزودنی‏های فراوان  به‏ سیستم ضروری می‏‏باشد:

 

 گرانروی سازها (Viscosifirs):

 این مواد برای ایجاد گرانروی بهبود خواص رئولوژیکی  به‏ سیستم اضافه می‏‏شوند

بنتونیت:

از معروف‏ترین و مهم­ترین ماده معدنی در ایجاد گرانروی و نیز کنترل افت صافی  به‏ سیستم اضافه می‏‏شود و از طریق آماس ذرات و نیز جذب آب در درون لایه‏ها خواص گل را بهبود می‏‏بخشد و بیشتر در آب‏هایی که میزان نمک آنها کمتر از 4 درصد باشد مورد استفاده قرار می‏‏گیرد.

 

 

  • خاک رس نمکی:

       دارای ساختمان سوزنی شکل بوده و این ذرات دور هم جمع شده و در آب‏های شور ایجاد گرانروی کرده ولی  به‏ خوبی بنتونیت قادر  به‏ کنترل افت صافی نیست.

  • • آزبست:

       ماده‏ای است معدنی که هم در آب‏های شور و هم در آب‏های شیرین ایجاد گرانروی می‏‏کند. از آنجائی که در استفاده از آن دقت کافی لازم است و عارضه ریوی در کارگران ایجاد می‏‏کند استفاده از آن در حداقل ممکن قرار دارد.

  • •­ مواد پلیمری:

      این مواد از به هم پیوستن مولکول‏های طولانی و نیز با وزن مولکولی متفاونی در گل حفاری استفاده می‏‏شوند و اخیراً پلیمرهای مختلفی در صنعت حفاری  به‏ کار گرفته می‏‏شود با استفاده از این مواد ذرات جامد گل افزایش جزئی یافته و سیستم انعطاف‏پذیری ایجاد کرده  به‏ طوری که  به‏ راحتی از منافذ و جت‏های مته عبور می‏‏نمایند

 

  • •CMC-HV: که همان کربوکسی متیل سلولز یا گرانروی بالا بوده و تا  ایجاد گرانروی کرده و نوع کم گرانروی آن افت صافی را کنترل می‏‏کند. بیشتر در گل‏های لیگوسولفونایتی استفاده می‏‏شود/
  • • Xc-Polymer: این ماده پلی ساکاروید با وزن مولکولی بالا به‏ عنوان افزاینده گرانروی در سیستم آب‏های شور و شیرینی به­کار می‏‏رود. به‏ منظور جلوگیری از تخمیر شدن آن استفاده از جلوگیری ساز ضروری بوده و تا  کارآیی لازم را حفظ می‏‏کند.
  • • PHPA: نوع پلی‎‏مر جدیدی است که در صنعت حفاری ما وارد شده است. علاوه بر ایجاد گرانروی به‏ عنوان کنترل کننده شیل کاربرد دارد.
  • •PAC: یا پلی آنیویک سلولز با ایجاد گرانروی افت صافی را نیز کنترل می‏‏نماید و محدودیت استفاده از آن تا 300 می‏‏باشد. معمولاً به‏ دو صورت به‏ صنعت عرضه می‏‏شود.

 

  • •HEC : همان هیدراکسی اتیل سلولز بوده و وظیفه اصلی آن کنترل افت صافی و نهایتاً در ایجاد گرانروی نیز بی‏تأثیر نمی‏باشد تا 250 کارآیی خود را حفظ می‏‏نماید. در سیالات تکمیلی  به‏ کار می‏‏رود لذا در گل‏های سنگین وزن استفاده از آن توصیه نمی‏شود آن را می‏‏توان  به‏ همراه سایر پلیمرها در ایجاد گرانروی آب‏های شور  به‏ کار برد.
  • • BEN-Ex: یا همان Vinyl Acctate Maleic Anhydrate می‏‏باشد و برای افزایش گرانروی بنتونیت و نهایتاً Yield آن  به‏ کار می‏‏رود.

 

 کاهنده‏های افت صافی Fluid Loss Reducers:

  • •کنترل افت صافی (صافاب) سیالات حفاری و  به‏ حداقل رساندن آن به‏ منظور جلوگیری از مشکلات متابعه از وظایف اصلی گل‏شناس می‏‏باشد مواد زیادی به‏ همین منظور در داخل و خارج از کشور ساخته و به‏ بازار صنعت حفاری ارائه شده‏اند.
  • •بنتونیت
  • • نشاسته: از دانه ذرت، سیب‏زمینی، یا گندم تهیه و یا افزودن اسید هیدرکلریک در مجاورت حرارت به‏ آن خاصیت ژلاتینی می‏‏دهند. جرم مولکولی آن تا 100000 بوده و  به‏ منظور کنترل افت صافی به‏ سیستم گل حفاری پایه آبی افزوده مـی‏‏شود. تنها معایب ایـن مـاده تخمیر شدن آن در حرارت‏های بالاتر از 180 می‏‏باشد که کاربرد آن را محدود ساخته است. از آن گل‏های آب نمک اشباع و PH بالا استفاده می‏‏کند.
  • •Cmc-LV: نوعی از کربوکسی متیل سلولز با گرانروی پائین می‏‏باشد. به‏ صورت وسیع در آب کلوئیدی بوده و پخش می‏‏شود. محدودیت آن این است که سریعاً در حضور یون‏های کلسیم راسب شده و حداکثر در محدوده ppm50000 یون کلراید بکار گرفته شود.
  • • Dris pac که قبلاً  به‏ آن پرداخته شد.

 
 
مشکلات سیالات حفاری وروشهای درمان سیال
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:٠٦ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

گل های  پایه آبی :

 در حفاری با آب و نمک ( در  سازند آسماری ) چاه به راحتی  تمیز می شود  و کنترل ویسکوزیته  چندان ضرورتی ندارد  و در صورت  عدم  اطمینان  از تمیز شدن  چاه می توان  از پیل کربوکسی  متیل  سلولز  ویسکوزیته  بالا  است فاده نمود  این پیل با افزودن 1 تا 2 پوند  در بشکه  به آب  در مخزن  مجهز  به هم زن  تهیه می شود PH گل در سازند  آسماری باید  با آهک  با PH  در حدود 5/8 تا 5/9 کنترل شود . PH  بالاتر سبب  نرم شدن  شیل های  سازند می شود .

 برای کنرتل شیل های  سازند  از پتاسیم کلرایدKCL به میزان 10 تا 15 پوند  در بشکه  یا (پودری آسفالتی ) به میزان 5 تا 10 پوند  در بشکه استفاده می شود .

 در سازندهای  نفت زا چنانچه  برای افزایش  وزن گل ، مواد افزایش دهنده  وزن  مورد نیاز باشد ، از پودر آهک  می توان استفاده نمود که هنگام  تکمیل چاه  در اسید  کلریدریک حل شده و سبب  انسداد خلل و فرج  سازند  نمی شود .

2-4) اساس گل حفاری پایه آبی :

 گل حفاری از دو فاز مایع ( فاز پیوسته گل  پایه آبی ) و جامد (فاز ناپیوسته گل ) تشکیل می شود :

3-4)  فاز مایع ممکن است  یکی از انواع آب های زیر باشد :

1-3-4)                       آب شیرین :

 آب شیرین به آبی گفته می شود  که نمک  آن کمتر از 10000PPM  و یون های  کلسیم  و منگنز یا سختی  آن کمتر  از 120ppm باشد .

2-3-4)                  آب شور :

 آب شور  به سه دسته تقسیم می شود :

الف) آب در یا : نمک آب دریا35000ppm و سختی آن 1500-2000ppm می باشد .

ب) آب شور سطحی : نمک این آب 10000-20000ppm می باشد

ج) آب اشباع از نمک :  که با افزودن نمک به آب تهیه می شود .

 میزان حلالیت  نمک در آب  به درجه  حرارت بستگی دارد :

 100 میلی  لیتر  آب در دمای 0 درجه سانتی گراد  با مقدار 7/35 گرم نمک اشباع می شود  وNaCI  آن به 263000PPM  می رسد . 100میلی لیتر آب در دمای 200C با مقدار 36 گرم نمک اشباع می شود  و NaCI  آن به 265000ppm می رسد  . 100 میلی لیتر  آب در دمای 1000C با مقدار 8/39 گرم  نمک ا شباع می شود  و NaCI آن به 285000PPM می رسد .

 مقدار نمکی  که در دمای  بالا در آب حل  شده باشد ، پس  از سرد شدن  آب مقداری  از آن  به صورت کریستال  از محلول جدا می شود . همچنین موقعی  که گل حفاری  ساخته می شود ، چون معمولا آب دارای دمای  پایین مورد استفاده قرار می گیرد  و پس از شروع حفاری  و انجام چند  گردش گل دمای  آن به تدریج افزایش می یابد ، می توان به تدریج نمک  خشک به سیستم اضافه نمود تا آب گل بیشتری  از نمک اشباع شود .

3-3-4) آب سخت :

 یون های کلیسیم  و منیزیم  در این آب ها زیاد است . در صو رت  استفاده از این آب  باید ابتدا یون های کلیسیم و منیزیم آن را با استفاده از کربنات سدیم  رسوب داد .

 4-3-4) آب نرم : 

آبی است که یون های کلیسیم  و منزیم  آن را با جوشاندن یا به روش شیمیایی رسوب داده باشند . بهترین آب برای استفاده در گل حفاری آبی است که املاح نمک ، کلیسیم  و منیزیم کمتری داشته باشد . زیرا در این  آب موادی  که برای ایجاد ویسکوزیته  یا کنترل آب از دست دادگی  مورد استفاده قرار می گیرند بازده بیشتری  خواهند داشت .

4-4) فاز جامد :

1-4-4) جامدات فعال : 

جامداتی هستند  که بر خواص  گل حفاری  تاثیر می گذارند . مانند رس ها (آلومینو سیلیکات های متبلور ) و بنتونا یت  که بر ویسکوزیته ، خاصیت ژلاتینی ، نقطه  تسلیم ، هرزروی آب  و تیکسوتروپی  گل اثر  دارند(تیکسوتروپی  حالت ماسیدگی  و ژله ای شدن گل  است ). همچنین تشکیل  کیک و اندود دیواره  چاه توسط آنها صورت می گیرد  با مواد جامد  معلق  نظیر رس می توان حداکثر  به گلی با وزن 86pcf  دست یافت  که در این وزن  نسبتا پائین ، ویسکوزیته گل بسیار بالاست .

2-4-4)جامدات غیر فعال

 این جامدات که از نظر شیمیایی بی اثر هستند یا توسط گل شناس  به گل اضافه می شوند ( برای افزایش وزن گل ) یا کنده هایی هستند که در حین حفاری به گل واردمیشوند.

:  4-1نمایی از گل حفاری پایه آبی

(4-4-3مواد وزن افزا

یکی از وظایف  گل حفاری  کنترل فشارهای  زیر زمینی است . ستون گل  در هر  نقطه از چاه ، با وزن خود فشاری بر سازند وارد می کند که مقدار نسبت مستقیم با عمق آن نقطه  و وزن مخصوص گل دارد . این فشار  را فشار هیدرواستاتیکی می گویند . یک ستون آب  شیرین  به بلندی  یک  فوت  و سطح مقطع یک اینچ مربع ، وزنی  معادل 0.4335 پوند دارد . چون یک فوت مکعب اب 62/4 پوند وزن دارد و قاعده  فوت مربع است (اینچ مربع 144 = فوت مربع) بنابراین فشار هیدرواستاتیکی  حاصل از آن برابر است با :

 مواد وزن افزا  ممکن است  در آب محلول  یا نا محلول  باشند . این مواد معمولا شامل باریت ، هماتیت ، سولفور  سرب ، کربنات کلسیم (سنگ آهک) و نمک های محلول در آب باشند .

 ( 4-4-4مواد محلول

مواد جامد محلول  معمولا نمک های  شیمیایی مانند کلرید  سدیم NaCI کلرید کلسیم (CaCI)، کلرید پتا سیم (KCL) و برومید کلسیم(2BrCI) هستند.

سیالات  حفاری ای  که با کمک مواد  وزن افزای  محلول در آب  تهیه می شوند ، چون فاقد  جامد هستند  می توانند  به عنوان یال  تعمیر  و تکمیل  مورد استفاده قرار گیرند.

حداکثر وزنی  که از مواد  وزن افزای  محلول در آب می توان بدست آورد  عبارتند از :

 الف) پودر نمک (NaCI)تا 75pcf

ب) پودر کلرید کلسیم(CaCI2)86-90pcf

ج) برومید کلسیم(محلول) تا 106pcf

 هنگام ترکیب شدن  کلرید کلسیم در آب ، حرارت زیادی  تولید می شود  و کلرید کلسیم تا وزن90pcf  در آب حل می شود و به درجه  اشباع می رسد  ولی چنانچه  در حین ح فاری  درجه حرارت  گل کاهش یابد ، مقداری  کلرید کلسیم  به صو رت  کریستال  در می آید ، بنابراین بهتر است از مصرف  کلرید کلسیم  تا این درجه خودداری شود .

 توصیه می شود خصوصا در فصل زمستان  که هوا خیلی سرد است و سیستم سطحی گل حفاری به سرعت سرد می شود از کلرید کلسیم  تا وزن حداکثر 86pcf استفاده شود . مصرف بیشتر به طور حتم باعث کریستال شدن محلول در مخازن  گل می شود .

مواد وزن افزای  نامحلول در آب عبارتند از :

 ( 1پودر سنگ آهک (Ca CI2) با وزن مخصوص 7/2:

 چون کربنات کلسیم  در ا سید  کلریدریک  حل می شود  بیشتر  در طبقات  نفت زا  به کار می رود . حداکثر وزن  گلی که با کمک  این ماده می توان  بد ست آورد  در گل پایه آبی 90pcf  و در گل پایه روغنی 86pcf  دست یافت .

2) پودر باریت (Br CI2) با وزن مخصوص 2/4:

چون این ماده در ا سید کلردریک  حل نمی شود ، در طبقات نفت زا حتی  الامکان از آن استفاده نمی شود . با استفاده از باریت  می توان حداکثر  به وزن 135-140pcf د ست یافت .

 کیفیت پودر  باریت  تحت کنترل  دقیق و مستمر  قرار می گیرد  تا فاقد  رس  یا بنتونایت  باشد زیرا ،  وجود رس  و بنتونایت  در آن باعث  افزایش yp  و خاصیت ژلاتینی  گل و تغییر  سایر  خواص گل می شود ، خصوصا  در گل های سنگین  وزن ، از وزن باریت  نامرغوب  نمی توان استفاده کرد .

3) فروبار  با وزن مخصوص ±۵:

در گل های سنگین  وزن (135-140pcf) همراه پودر  باریت ( معمولا نسبت  3  باریت  و 1 فروبار ) مورد استفاده قرار می گیرد ، یعنی  با باریت ، وزن گل  را به  135-140pcfافزایش داده  و سپس از فروبار  استفاده می کنند  تا به وزن بالاتر  از 140pcf برسند (تا 165Pcf) برای وزن های بالاتر ، از سولفور  سرب (pbS) که گالنا  نیز نامیده می شود استفاده می کنند .

در سیستمی  که از این  مخلو ط  استفاده می شود ، گل دارای درصد جامدات کمتری خواهد بود و خوا ص  بهتری از گل مشاهده می شود .

 نشاسته

نشاسته پلیمری طبیعی است که ایزومر سلولز می باشد و از دو بخش  آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است . آمیلوز خش خظی پلیمر و آمیلوپکتین بخش زنجیره ای آن می باشد .

آمیلوز وقتی پخته می شود به صورت ژله در می آید و وقتی سرد می شود لخته می گردد آمیلوپکتین  به خاطر شاخه های متعددی که دارد بعد از پخته شدن به همان صورت  باقی می ماند و نمی بندد بافت های  فسفری  روی پلیمر نشاسته وجود دارد که سبب می شود خاصیت  آنیونی جذب آب  بالاتر رود .  نشاسته به دو صورت  استفاده می شود . در این دو نوع نشاسته  درصد آمیلوز  و امیلوپکتین یکسان است  و فقط به خاطر  وجود باندهای فسفری  تفاوت دارند .

1)                نشاسته  غلات (ذرت و گندم) :

این نوع نشاسته در اعماق  کم به کار می رود چون پس از پخته شدن  وقتی سرد می گردد  سریع می بندد و برای اعماق  پایین چاه مناسب  نیست .

2)                نشاسته غده ای (سیب زمینی ):

این نشاسته در اعماق  زیاد به کار می رود  چون باریت ومواد  وزن افزا  به گل اضافه  می شوند باید نشاسته  روان باشد و نبندد لذا از نشاسته سیب زمینی که روی سطح آن  فسفات  وجود دارد استفاده می شود .

در سال های اخیر  شیمی دان ها موفق شده اند  با روش های شیمیایی ، فسفات ها را روی سطح  ذرت  بنشانند  و خاصیت آنیونیک  به آن دهند  تا بتوان  آن را در اعماق  کم  به کار رود .

 نکته :  ماده شیمیایی نشاسته حفاری  تحمل حرارتی  تا 300 درجه  فارنهایت  را دارد و در دمای  بیش از آن تبخیر می گردد  و خاصیت آن از دست می رود  در درجه حرارت های بیش از 200 درجه فارنهایت  به جای نشاسته از ماده شیمیایی  دیگری بنام کربوکسی  متیل سلولز  ویسکوزیته پایین استفاده می گردد .

 در جدول زیرجهت آشنائی بیشتر با بعضی از افزایه های گل حفاری ، چند نوع از  این افزایه ها آمده است .

 

چگالی

ماده

وزن مخصوص(SG)

PPg

Lbm/bbl

آتاپولجایت

89/2

1/24

1011

آب

1

33/8

350

دیزل

86/0

2/7

300

بنتونایت

6/2

7/21

910

ماسه

63/2

9/21

920

متوسط جامدات حفاری

6/2

7/21

910

باریت

2/4

35

1470

کلرید کلسیم

96/1

3/16

686

کلرید سدیم

16/2

18

756

 

5-4)  انواع گل های پایه آبی :

1-5-4)                 آب شیرین :

آب در لایه های ابتدایی چاه  که فشار طبقات زیر زمینی  پایین است  مورد استفاده  قرار می گیرد  چون جرم مخصوص آن بالاست . در لایه های  کم مقاوم  شیلی  یارسی که یا جذب  آب متورم  می شوند  از سیالات  دیگر استفاده  می شود .

2-5-4)                 گل های فسفاته :

 فسفات ها  که اصولا   به گال های با Ph  پایین افزوده می شوند ، می توانند ویسکوزیته  گل را کاهش  دهند . اغلب  تا اعماق  کمتر از 2000 متر  و دمای 175 درجه  فارنهایت  به گل های طبیعی افزو ده می شوند .

3-5-4)                 گل های طبیعی :

 این گل ها از مخلوط  اب و ذرات  رس  حفاری شده  در محل ،  حاصل می گردند . وقتی طبقات مورد حفاری  دارای لایه های  رس مطلوبی  جهت گل سازی  باشند ، این  گل ها مورد استفاده قرار می گیرند .

4-5-4)                 گل های بهسازی شده با موادشیمیایی :

 با افزایش  عمق چاه ، درجه حرارت بالا می رود  و فسفات ها  از ذرات جدا می شوند  و غلظت  گل بیشتر می شود . بنابراین ، لیگنوسولفونات ها یا سود سوز  که در برابر حرارت  پایداری بیشتری از فسفات ها دارند به گل افزوده می شوند .

5-5-4)گل های سیلیکاتی :

گل سیلیکاتی  یک نوع گل پایه آبی است که در آن از نمک های  سیلیکاتی  به عنوان عامل بازدارنده  در شیل های  فعال ، شیل های ورقه ای ، سازندهای گچی  و رسی استفاده می شود . مطالعات نشان  داده است که گل پایه سیلیکاتی  از لحاظ کاربردی  قابل مقایسه  با گل روغنی  می باشد .

·     مزایای استفاده از گل سیلیکاتی :

الف ) اقتصادی بودن و در دسترس  بودن آن ،  سازگاری با پلیمر  و روان سازها

ب) آلودگی زیست محیطی کمتر ، جامدات کمتر  نسبت  به گل های روغنی

ج)  بازدارنده شیل ( در ا ثر تشکیل  غشایی از سیلیکات  سدیم  یا پتاسیم  روی شیل  و کاهش جریان صافی  گل )

د) پایداری خصوصیات  جریانی در دما  و فشار بالا و پیوند  بهتر  سیمان با چاه

ه) بهینه سازی  در کیفیت پوشش دیواره  چاه ( با ترکیب  آنیون های  سیلیکات  و ژل سیلیسی کلوئیدی )

و)  روان کاوی  لوله حفاری ، جلوگیری  از خوردگی  رشته  حفاری  و گلی شدن  سر مته

ز) کاهش هرزروی  آب در گل حفاری  به علت  خواص درزگیری  خوب شکستگی های  ریز

ح) کاهش احتمال  چسبندگی لوله ح فاری  و جلوگیری از گیر  تفاضلی

ط) کاهش میزان گشتاور  و سرعت حفاری    بهتر (ROP)

6-4) مکانیزم عملکرد  سیال سیلیکاتی  در چاه :

1)کاهش جریان صافی گل

2) افزایش ویسکوزیته صافی گل

3) کاهش نفوذپذیری شیل و بازداشتن  کنده های حفاری

 4) تنظیم اختلا ف  فشار گل و آب سازند

5) تلفیق عوامل بالا

6) مکانیزم عملکرد اسمز (تشکیل  یک لایه سیلیسی روی شیل و عمل کردن به عنوان یک غشای  اسمزی )

7)الکترولیت

7-4) خصوصیات گل های حفاری سیلیکاتی :

1-7-4) شیمی سیلیکات:

سیلیکات های محلول با ذوب سیلیس به همراه کربنات سدیم یا پتاسیم در دمای 110-1200C  تهیه می شوند . شیشه حاصل  همراه بخار آب دارای  فشار بالا برای تشکیل  یک سیال  شفاف  و کمی چسبناک حل می شود . مهم ترین  خا صیت سیلیکات های  محلول ،نسبت وزن سیلیس  بهK2O یا Na2O  است که در محدوده  مختلفی  از این نسبت ها تولید می شوند .

1) غلظت : امروزه از غلظت های سیلیکات کمتر استفاده شده  و NaCI وKCL در کنترل شیل شرکت می کنند

2) تغییرات PH: یک خصوصیت لازم  برای کنترل مقدار  و نوع پلی سیلیکات هایی  که تشکیل می شوند ،PH بالا است  که با افزودن NaOHو KOHبه گل و محلول  سیلیکات  منا سب کنترل می شود

3) تغییر خواص شیمیایی : سیلیکات های سدیم  یا پتاسیم  متحمل چهار نوع واکنش  شیمیایی متمایز  می شوند که عبارتند از :

الف) هیدراسیون : هیدراته  شدن  درون آب  در PH  بالاتر  بهتر صورت می گیرد .

ب) ژلاتینی شدن / پلیمریزاسیون : در PH پایین  تشکیل  مونومری  می دهد  که ایجاد مشکل می کند .

ج) رسوب : واکنش  با کاتیون فلزی منیزیم  و کلسیم

د) تغییر بار سطحی

6-5-4) گل های گلایکولی:

الف)  از هید راته شدن شیل جلوگیری می کند  و سبب پایداری دیواره  در برابر شیل می گردد.

ب) با محیط زیست  سازگار است

ج) کنده ها را بصورت تجمع  یافته در می آورد .

د) با افزودن  درصدهای  متفاوتی  از کلرید پتاسیم  یا نمک کربنات  در قسمت های مختلف مسیر گردش  گل ، می توان حلالیت  آن را تغییر داد .

گلایکول  در دمای خاصی که از آن به نقطه ابری شدن  اطلاق می شود  در آب  حل می گردد و در بالای  این نقطه ، حلالیت ناپذیر است .  از همین خاصیت نقطه ابری شدن استفاده  می شود  تا بهترین بازده حاصل گردد . گلایکول  زیر مته باید  حلالیت نا پذیر باشد ولی در خطوط  جریان  و اتصالات  باید حلالیت پذیر  باشد  تا در اتصالات  گیر نکند .

7-5-4) گل PHPA-KCL :

گل پلی آکریلامید  نوعی گل پایه آبی است  که در آن مولکولهای  آمید و آکریلات بصورت جزئی یونی هستند .

·     مزایای استفاده  از این گل :

1)    کنده هنا یا شیل  توسط  لایه روغنی  پوشش داده  می شوند  و تورم نمی کنند .

2)     مته  را روان  و چرب می کند  به طوری کنده ها  به آن نچسبند .

3)     از تغییرات نامطلوی  روی کنده ها ، سازند  و خواص  سیال  جلوگیری می کند .

4)     در این گل ، چون پتاسیم جایگزین  سدیم می گردد ، کنده ها  به شکل توده ای  به هم می چسبند .

8-5-4) گل های بهسازی شده با کلسیم :

 در طبقات حاوی نمک ،ژیپس و انیدریت  که حاوی یون  کلسیم هستند ، این یون موجب  به هم پیوستن  و جمع شدن  ذرات منفرد  رس به یکدیگر  می گردد  و در  نتیجه باعث  به هدر رفتن آب  گل حفاری ، افزایش  بیش از نیا ز گرانروی  و ضخیم شدن  بیش از حد  گل می شود .  اگر مقدار کلسیم  موجود در گل کم باشد  آن را با استفاده  از کربنات سدیم  یا جوش شیرین  از سیستم خارج می سازند . در غیر اینصورت (اگر مقدار یون  کلسیم موجود  زیاد باشد) از نظر اقتصادی  مقرون  به صر فه است  که کلسیم در گل  باقی بماند  و به سیستم گل حفاری  کلسیم اضافه شود .  این گونه گل دارای  گرانروی مورد نیاز  و خا صیت ژله ای  کافی است .

1-8-5-4) گل های آهکی :

 در این نوع گل ، آهک به عنوان  منبع تامین  کلسیم است . افزودن آهک  به گل  به دلا یل زیر است :

الف) مواد گل حفاری  در محیط های  شیمیایی قلیایی کارایی بهتری دارند .

ب) پایداری امولسیون  را در برابر حرارت افزایش می دهند .

ج) کنترل آلکانیتی گل با آهک ، هم یک معرف  است و هم میزانی  برای جلوگیری  از آلودگی  در تهیه این گل ، معمولا سود سوز ، نشاسته  یا CMC به کار می رود .

2-8-5-4) گل های کلرید سدیم :

 این گل ها که دارای ویسکوزیته و استحکام بندش  پایینی هستند جهت حفاری  لایه های شیلی  و رسی  و حفر  لایه های  ضخیمی  از نمک و انیدریت  به کار می روند

3-8-5-4) گل های گچی :

 این گل ها که قادرند  درجه حرارت بالایی  را تحمل  کنند جهت حفاری  لایه های  شیلی  و حفر  لایه های ضخیم  انیدریتی  به کار می روند .

9-5-4) گل های آب شور :

 آب نمک  نسبت  به آب خالص  مزیت دارد . این امر  به دلیل وجود نمک  در آب و داشتن وزن  مخصوص  بالاتر  و ایجاد  فشار هیدرواستاتیکی  بیشتر  نسبت به آب است . هنگام  حفاری  در طبقات  نمکی ، از گلی  استفاده می شود که از محلول نمک  اشباع شده باشد . در غیر این صورت  مقداری از نمک لایه در آب حل  می شود و حفره نسبتا  بزرگی  در مجاورت چاه پایدار  می شود . برای ساختن  این نوع گل ها  از رس  آتاپولجایت  استفاده می شود .

افزایش نمک باعث  کاهش PH گل ، افزایش یون کلسیم  و وزن گل می شود .

در جدول های زیر  برخی از آلوده کننده های  گل پایه آبی ، علائم  و راه های  مقابله  با آنها ذکر گردیده است .

6-4) برخی از آلوده کننده های گل پایه آبی :

8-4) سیمان 

علائم:

1)افزایش میزان کلسیم گل

2)افزایش خصوصیات رئولوژیکی  و صافی گل

3)افزایش PH گل

1-8-4) راه های مقابله با این آلوده کننده ها:

1)افزودن سودا اش یا کربنات سدیم

2)بهینه کردن وسایل کنترل جامدات

3) درمان با تینرها

9-4) کربنات ها/ دی اکسید کربن

علائم:

1)    حضور بی کربنات ها  یا کربنات ها

2)    افزایش خصوصیات رئولوژیکی  وصافی گل

3)    افزایش در Pfو Mf

4)    خاصیت چسبندگی بالا

1-9-4) راه های مقابله  با این آلوده کننده ها:

1)                       بستن چاه

2)                 کشتن چاه

10-4) ژیپس /انیدریت

علائم:

1)افزایش میزان کلسیم گل

2) افزایش خصوصیات رئولوژیکی و صافی گل

3)تشکیل کیک ضخیم/ اسفنجی  روی دیواره

1-10-4) راه های مقابله  با این آلوده کننده ها:

1) افزودن سوداش  یا کربنات  سدیم

11-4) جریان آب نمک  

  علائم:

1)     افزایش غلظت کلرید

2)     افزایش حجم کل

3)     کاهش سریع خاصیت  بازی گل

4)     تغییر در چگالی گل

5)     کیک گل ضخیم/ اسفنجی

6)     افزایش خصوصیات  رئولوژیکی

7)     افزایش  صافاب

8) جریان چاه پس از خاموشی  پمپ ها

1-11-4) راه های مقابله  با این آلوده کننده ها:

1) افزایش چگالی  گل برای کنترل جریان آب

12-4) جامدات  با گراویته  پایین

علائم:

1)                       افزایش خصوصیات رئولوژیکی  و صافی گل

2)                       افزایش بنتونایت گل

3)                       افزایش جامدات  با گراویته پایین

1-12-4) راه های مقابله  با این آلوده کننده ها:

1) بهینه کردن  دستگاه کنترل جامدات

2) رقیق کردن گل

13-4) سازندهای نمکی

علائم:

1)                       افزایش سریع غلظت کلرید

2)                       افزایش وزن گل

3)                       کاهش سریع خاصیت  بازی گل

4)                       افزایش صافاب

5)                        کیک گل ضخیم / اسفنجی

6) افزایش خصوصیات رئولوژیکی

1-13-4) راه های مقابله  با این آلوده کننده ها:

1)                       تبدیل سیستم گل به آب نمک اشباع

2) جابجایی گل با یک گل پایه روغنی

در ادامه برخی از مشکلاتی  که هنگام کار  با گل پایه آبی  به وجود می آید ، علائم وراه های مقابله با آن ها ارائه می گردد .

·                       برخی از مشکلات  حفاری و علائم آنها با گل  پایه آبی:

Gas Influx( 4-14  :

1) افزایش حجم گل

2)                       مشاهده گل گاز زده

3)                        عدم جریان  چاه پس از  خاموش شدن پمپ

4)                        کاهش وزن گل  در خط جریان

1-14-4) راههای مقابله با آن :

1)                       افزایش وزن گل

2)                        به کارگیری گاز زدا

15-4) جریان از سازند به چاه:

1) افزایش حجم گل

2) جریان داشتن چاه  پس از خاموش شدن پمپ

3) افزایش دبی  برگشتی  گل

4) کاهش فشار پمپ و افزایش تعداد ضربه پمپ

1-15-4) راههای مقابله با آن :

1)  بالا آمدن  از ته چاه

2) خاموش کردن پمپ ها

3) بررسی جریان و ثبت فشارها

4) بستن چاه

5) کشتن چاه

16-4) کف کردن :

1)  کاهش وزن گل

2)  مشاهده کف در  گل برگشتی

3) کاهش فشار پمپ

4) چکش زدن پمپ

1-16-4) راههای مقا بله با آن :

1) افزودن یک ماده کف زدا به گل

2) افزودن یک ژل پایه آبی به نمک یا گل دارای  جامدات کم

3) افشاندن  آب روی سطح گل

17-4)گیر اختلاف  فشاری :

1)گردش جزئی  یا کامل دیگر

2) برخورد رشته حفاری به ناحیه متخلخل

3) عدم ایجاد حفره جاکلیدی

4) هرزروی  بالای گل  همراه  با درصد بالایی از جامدات گل

5) عدم چرخش لوله ها یا بالا و پایین کردن آنها

1-17-4) راههای مقابله  با آنها :

1)                       کاهش وزن گل  تا آنجا که ممکن است

2)     نگه داشتن  مایع روغنی  در چاه جهت  ایجاد پوشش اطراف  رشته حفاری در محل گیر

3)                        به حداقل رساندن رشد کیک گل

18-4)شیل های ریزشی :

1)                مشاهده مقدار زیادی  روی الک  لرزان

2)                 افزایش فشار پمپ

3)                 تنگی چاه در اتصالات

4)                 تنگی چاه هنگام  لوله بالا

5)                 بریده شدن گل بر اثر  گاز

1-18-4) راههای مقابله با آن :

1)                       افزایش وزن گل ، اگر ممکن است

2)                        به حداقل رساندن  هرزروی

3)                        افزایش ویسکوزیته گل ، اگر ممکن باشد

اگر حفاری از میان شیل های بنتونایتی  صورت می پذیرد ، افزایش  ویسکوزیته گل لازم نیست .

4)                       استفاده از مواد بازدارنده  شیل

5)     کاهش امواج فشاری بر سازند  و این سو و آن سو شدن لوله ها

19- 4) گلی شدن مته :

1) مکش در هنگام  لوله بالا  یا اتصال  لوله ها

2) مته و رشته حفاری  گلی شده

3) کاهش در میزان پیشرفت  حفاری

1-19-4) راههای مقابله با آن :

1) حفظ ویسکوزیته  و خاصیت  چسبندگی GS  مناسب جهت تمیز کردن ابزار درون چاهی

2) بهینه کردن نیروی هیدرولیک گل

20-4) خوردگی :

1) وجود گودی در سطح داخلی یا خارجی لوله های حفاری

2) فروریختن دیواره و گشادی حفره

3) رد شدن لوله های حفاری  در اتصالات

 1-20-4) راه های مقابله با آن :

1)    افزایش PH  گل  به 11 تا 5/11 در برخی  موارد  از آهک استفاده می شود

2)                       افزودن مواد بازدارنده

21-4) حفره جاکلیدی :

1) لوله ها  دوران  می کنند ، ولی لوله بیش از یک اتصال  بالا و پایین نمی شود .

2) برگشت جزئی  یا کامل

3) ایجاد سگ دست  در چاه

1-21-4) راه های مقا بله با آن :

1)                 باز کردن لوله های گیر افتاده در چاه

2)                 پاک کردن  حفره جاکلیدی

22-4) تجزیه باکتری :

1) افزایش خا صیت بازی کرنات

2) کاهش خاصیت بازی هیدروکسیل

3) افزایش خصوصیات رئولوژیکی  و صافی گل

1-22-4)راه های مقابله با آن :

1)                       افزودن آهک

2)                        افزودن مواد کنترل کننده هرزروی

3)                        افزودن مواد جلوگیری کننده  از تجزیه باکتری

23-4) هرزروی گل  حفاری در چاه :

1) کاهش میزان  گل در مخازن

2)کاهش برگشتی

3) کاهش فشار  گردش گل

4)هرز رفت کلی  گل

1-23-4) راه های مقابله با آن :

1)                کاهش دادن سرعت پمپ

2)                افزودن مواد کاهش دهنده  هرزروی

3)                کاهش وزن گل

24-4) گیر مکانیکی :

1) عدم چرخش  یا رفت  و برگشت لوله حفاری

2) کاهش  یا عدم گردش  گل

3)گیر لوله مته  در اثر ریزش خرده سنگ ها

1-24-4) راه های مقابله با آنها :

1)پس گرداندن لوله ها

2)دور شوئی

3) بهبود تمیز سازی  حفره

25-4) به تله افتادن هوا :

1) کاهش وزن گل

2) افزایش ویسکوزیته پلاستیک  گل

3) وجود حباب هوا در گل

4)چکش زدن پمپ

 1-25-4) راه های مقابله با آنها :

1)                       افزودن یک سیال (درمان شیمیایی با آب )

2)                       به حداقل رساندن به تله افتادن هوای سطحی

 26-4 ) بررسی رئولوژی گلهای حفاری پایه آبی

مواد تشکیل دهنده  گلی بررسی قرار می گیرد  شامل آب نمک اشباع ، استارچ، باریت ، فروبار  و لایحه می باشد  و البته  لازم به ذکر است  که علت ا صلی  استفاده نمک طعام  در گلها (بخصوص در گلهای آبی ) وجود نمک  در طبقات  زمین است  زیر به هنگام  حفاری در  چنین طبقاتی  اگر گل  مورد استفاده محتوی نمک نباشد ، نمک طبقات در گل  حل شده  و احتمال  ریزش طبقات  به درون چاه صد در صد خواهد شد ، پس باید توجه داشت  که در موقع حفاری  در طبقات نمکی  مقدار نمک گل را به  حد اشباع رساند تا هیچگونه نگرانی  وجود نداشته  باشد .

 شایان به ذکر است  که وزن گل  بستگی مستقیم  به فشار طبقاتی  زمین دارد و از این نظر در هر طبقه از  زمین  با وزن معینی حفاری می شود  و مثلا  در طبقات گچساران  که فشار طبقاتی  آن فوق العاده  زیاد است وزن گل حفاری گاهی  از 155 پوند  بر فوت  مکعب تجاوز می کند .

 هم اکنون  به بررسی  برخی  پارامترهای  مورد اندازه گیری  گل حفاری  می پردازیم :

 1-26-4) گرانروی  

گرانروی را می توان  به وسیله  قیف مارش یا ویسکومتر الکتریکی  اندازه گیری کرد . در اینجا  به بررسی نوع گرانروی  که بوسیله  ویسکومتر الکتریکی اندازه گیری می شود می پردازیم :

 

2-26-4) پلاستیک ویسکوزیتی (pv)

این نوع گرانروی  که بر حسب  سانتی پویز  گزارش می شود  به ما نشان می دهد  که مقدار  سطوح مواد جامد موجود در گل چقدر است ؟ بدین معنی  که اگر مقدار  آن زیاد باشد  نشانه تقسیم شدن  ذرات  مواد جامد  به ذرات  کوچکتر می باشد  که در نتیجه  سطح بیشتری  تولید می گردد . یا به عبارت  دیگر پلاستیک ویسکوزیتی نمایانگر  سطوح ذرات جامد در گل می باشد و با غلظت  مواد جامد گل نسبت  مستقیم دارد . به طور کلی  می توان گفت  که این نوع  گرانروی  یک نوع مقاومت  در مقابل  جریان است  که بوسیله اصطکاک میکانیکی صورت می گیرد . 

3-26-4) یلدپونیت (yp)

 عبارت از نیروی کششی موجود بین ذرات مواد جامد  است ، این نیروها  در نتیجه شارژهای الکتریکی  منفی یا مثبت  است که در نزدیک  یا روی  سطوح ذرات به وجود می آید .

4-26-4) گرانروی ظاهری

 این نوع گرانروی  با استفاده  از ویسکومتر  الکتریکی ( ) و یا به وسیله قیف اندازه گیری می شود ویکای آن  در صورت استفاده  از ویسکومتر سانتی پویز و در صورت استفاده از قیف مارش کورت  بر ثانیه (946cc =کورت) خواهد بود . البته نباید فراموش  کرد که مقدار  گرانروی  ظاهری  هر گل  تقریبا نصف  وزن آن گل است .

5-26-4) ژل اولیه و ثانویه :

 عبارت است از اندازه گیری نیوری الکتروشیمیایی موجود  در بی ذرات  جامد  با جامد ، جامد  با مایع ، و یا جامد  با مواد شیمیایی در شرایطی که گل  در حال سکون  باشد . ژل اولیه  را پس از 10 ثانیه  و ژل  ثانویه پس از 10 دقیقه  اندازه گیری می کنند و بر حسب پوند  بر 100 فوت مربع گزارش می شود .

6-26-4) حالت آب از دست دادن گل :

تا هنگامی که گل در چاه  وجود دارد . چه در هنگام سکون  و چه در حال  حرکت مقداری  از مایع  درون گل  به سوی  طبقات مهاجرت می کند، در حالیکه  یک گل مطلوب باید  بتواند  یک کیک  نازک و غیر قابل نفوذ  در دیواره چاه  باقی بگذارد  تا از این مهاجرت  جلوگیری نماید . در حالت  مطلوب  ضخامت  کیک  نباید  از 1/32 پنچ تجاوز کند  و این پارامتر  گل در آزمایشگاه  توسط  دستگاه  فیلتر پرس ( در دمای  محیط  و فشار 100psi) مورد اندازه گیری قرار می گیرد) .

همانطور که گفته شد  مواد مورد استفاده در گل های  سنگین P.C.F  عبارتند از : آب نمک اشباع ، استارچ (نشاسته)، باریت ، فروبار  و آهک .

 در تمام گل های  سنگین 150P.C.F  مقدار آب نمک اشباع  ثابت  و برابر 350 می باشد  همچنین مقدار استارچ نیز برای تمام گل های سنگین  مذکور 14gr  می باشد . ما مقدار  باریت و فروبار  با توجه  به نسبت  مورد ن ظر  می باشد . آهک نیز  برای بالا بردن PH گل  به کار می رود (در اثر  ایونیزاسیون  آهک  در آب ، یون های Ca2+ و 20H-تشکیل شده  که وجود یون های OH- باعث بالا رفتن PH می گردند  و با توجه   به PH  مورد نظر وبسته به مقدار باریت  و فروبار موجود در گل  در مقادیر متفاوت مصرف می شود  و در صورت  مصرف زیاد آهک PH گل از حد  موردنظر تجاوز کرده  و یا حتی  موجب بالا رفتن PH  گل تا حدی  می شود که گل خواص خود را از  دست دهد از PH 5/11-11 به بالا نشاسته  تخمیر  شده و باعث  از دست رفتن خواص گل می شود . به عبارت دیگر باریت  و فروبار  ته نشین شده ، نشاسته خاصیت کنترل فلولاس خود را از دست می دهد و به تبع  خواص  ریالوئژی  گل نیز از دست می رود  و به عبارت بهتر گل  غیر قابل استفاده می شود. برای جلوگیری  از این امر برای جلوگیری  از این امر ، برای  بالا بردن  پی اچ گل هایی با نسبت های مختلف  بهترین راه  این است  که آهک را در  مقادیر بسیار کم  اضافه کرده  تا به PH  مورد نظر برسیم . به همین دلیل  همانطور  که در جدول  مشاهده  می شود  برای هر گل با نسبت مشخص  بعد از افزایش هر مقدار  آهک 5 دقیقه Mixing  صورت گرفته پیچ اچ اندازه گیری شده  و در صورت کم بودن  آن مقدار دیگری آهک اضافه شده و به همین ترتیب تا رسیدن به پی اچ مورد نظر.

 برای اینکه بدانیم گلهای حفاری در چه نسبتی مطلوبترین ویژگیهای مورد نظر در حفاری را دارا می باشند به  انجام تست های شرح داده شده در ذیل می پردازیم :همانگونه که در عنوان ذکر شده است پایه گل های مورد نظر ، آب نمک اشباع می باشد . نحوه عمل به این ترتیب است که با استفاده از استوانه مدرج  حجم 350ml آب نمک اشباع را اندازه گرفته و به طور کامل  درون لیوان میکسر می ریزیم ، لیوان محتوی  را به دستگاه میکسر متصل نموده و اکنون 14gr  نشاسته  سیب زمینی  را که قبلا  توزین شده است  به آرامی  و به صورت پیوسته  به آن می افزائیم . آهسته انجام گرفتن  این عمل  به سبب پلیمری  بودن نشاسته می باشد ، زیرا چنانچه استارچ  به سرعت  به آب نمک اشباع اضافه شود ذرات آن به حالت مولکوله  در آمده  و به خوبی  در محلول پراکنده  نمی گردند . کاربرد اصلی  نشاسته در گل های پایه آبی ، کنترل آب در ساختمان  گل می باشد .

 پس از پایان عمل  اضافه کردن نشاسته ، لیوان مذکور  را از دستگاه Mixer جدا نموده و با استفاده از یک کاردک تمامی  ذرات پودر نشاسته  را که به  دیواره  لویان چسبیده اند  به درون  محلول حاصله  می فرستیم . این عمل  باید با سرعت تمام انجام گیرد  تا مبادا  در به هم زدن  محلول توسط دستگاه  وقفه چشمگیری  ایجاد کند . البته پس از افزایش  هر ماده به محتوای  لیوان  باید این عمل صورت گرفته تا اینکه  ماده مورد نظر کاملا  وارد گل شده ، در نتیجه هیچگونه اتلاف ماده ، تغییر وزن  و اشکالات دیگر اتفاق نیافتد . سپس نوبت به افزایش  باریت و فروبار  که نقش مواد وزن افزا  در این گل دارند ، میرسد .   در تمام گل های  سنگین  که از باریت  و فروبار  در آنها استفاده می شود  به استثنای گل باریت خالص و فروبار  توما استفاده  می شود مقدار باریت  و فروبار  با توجه  به نسبت  تعیین شده  آنها در گل ، دانسیته آنها، وزن گل  و از طریق فرمول افزایش که در زیر نوشته شده است تعیین می گردد :

D : دانسیته ماده وزن افزای  مورد استفاده در گل

W2 : وزن ثانویه

W1 : وزن اولیه

350: حجم برداشتی  آب نمک

4/62: وزن مخصوص آب مقطر

 وزن گلی که هم اکنون مورد  بررسی قرار خواهیم داد (گل باریت خالص ) از ابتدا (75 پی .سی. ف وزن آب  نمک اشباع ) تا 150P.C.F  فقط توسط باریت افزایش پیدا می کند  و بدین شیوه می توان تاثیر  باریت  تنها و همچنین تاثیر عدم  وجود فروبار  و به طور کلی تاثیر این ئنوع نسبت را بر روی گل سنگین  پایه آب  نمکی اشباع مشاده کرد .

جهت محاسبه مقدار باریت از فرمول فوق و به صورت  زیر عمل می نمائیم . (دانسیته باریت مورد استفاده  در تمامی تست های انجام شده در این مرحله 4/24  بوده است .)

 

به محض تمام  مدت  زمان Mixing نشاسته در آب نمک اشباع (20 دقیقه) مقدار 971/4 گرم باریت را که قبلا توزین شده است  به محتویات لیوان ا ضافه و 15 دقیقه mix می نمائیم . پس از این مدت  زمان وزن گل تهیه شده  در جهت اطمینان  به وسیله  ترازوی گل (Mud balance) اندازه میگیریم . البته ناگفته نماند  که گل تهیه شده دارای مقداری کف می باشد  که مقدار این کف  به مرغوبیت  نشاسته مورد استفاده بستگی دارد یعنی هرچه نشاسته  مورد نظر مرغوبتر باشد میزان این کف نیز کمتر خواهد بود . بنابراین قبل از تعیین وزن گل ، باید آن را کاملا کف زدائی  کرد  تا مبادا کف  مذکور  سبب ایجاد وزن کاذب در گل گردد . در صورت صحیح بودن  وزن گل ، آن را مجددا در لیوان هم زن ریخته و چند ثانیه به دستگاه Mixer متصل می نمائیم  تا گل موجود  در لیوان کاملا مخلوط شده و حالت یکنواخت پیدا کند سپس با استفاده از دستگاه PH متر PH گل تهیه شده را اندازه گرفته تا بتوان میزان PH گل بدون آهک را بدست آورد و از این طریق  حدود آهک افزودنی را جهت کنترا و نگه داشتن پی اچ گل در رنج 9-9/5 تخمین زد . زیرا در این رنج استارچ کارایی بهتری از خود نشان می دهد . چون در این قسمت ، هدف از انجام آزمایشات تعیین بهترین نسبت باریت  و فروبار  برای گل های سنگین پایه آب نمکی اشباع است باید تمامی مواد مورد استفاده در حالت استاندارد  نگه داشته شوند و تنها نسبت باریت و فروبار مورد بررسی قرار می گیرد .

پودر آهک توزین شده را به محتویات در حال Mix لیوان می افزائیم ، گل مذکور  به مدت 5 دقیقه  توسط همزن  برقی مخلوط می گردد سرانجام ph آن اندازه گیری می شود . برای اینکه پی چ گل از حد مورد نظر  تجاوز نکند این عمل (افزایش آهک) با دقت و گاهی طی مرحلی انجام می گرد . لیوان محتوی گل را  به مدت 3 دقیقه (این مدت زمان برای تمامی تستها یکسان می باشد ) به دستگاه Mixer متصل نموده  و سپس گل حاصله را در بمب می ریزیم و بعد از زیستن درب آن ، بمب را به مدت 4 ساعت در  دمای 200Oc در دستگاه rolling oven قرار می دهیم (نشاسته در دمای بالاتر  از 200Oc تخمیر می شود  در خاصیت فلولاس کنترل خود را از دست می دهد ) علا اینکه گل را درون  بمب ریخته ودرون rolling oven قرار می دهیم  تا دمای آن بالا رفته  و  همزمان گردش کند  این است که گل درون چاه تحت حرارت  و گردش است به همین دلیل شرایط مذکور  را در آزمایشگاه  ایجاد کرده و گل را با اعمال این شرایط آزمایش می کنیم  تا مشاهده شود  که آیا گل ساخته شده در این شرایط آزمایش می کنیم  تا مشاهده شود که آیا گل ساخته شده  در این شرایط   می تواند فاکتورها و خواص مورد نظر  را تامین کند ؟ پس از گذشت این مدت بمبم را از دستگاه مذکور خارج کرده و محتویات آن را در لیوان مخصوص دستگاه همزن برقی ریخته و به Mixer متصل می کنیم  تا علاوه بر مخلوط شدن محتویات لیوان  دمای گل نیز سریع تر پایین آید . با توجه به اینکه  ریالوژی گل دقیقا  در دمای 140Of اندازه گیری می شود (زیر متوسط دمای گل حفاری  در چاه 140o F  می باشد )دمای موجود در لیوان  هنگام جدا کردن از دستگاه Mixer باید  کمی بالاتر  از 140o F باشد زیرا در مدتی که گل لیوان به سل مخصوص دستگاه ویسکومتر (VG-meter) انتقال داده  می شود دا اندکی  افت می کند .

 همانطور که در بخش  مقدمه توضیح داده  شد از دستگاه  ویسکومتر  برای اندازه گیری  گرا نروی گل  استفاده می شود  مطابق با توضیحات  قبل گرا نروی یکی از عوامل  مهم خواص فیزیکی گل می باشد که این خاصی دارای نوع :300و600fann وpv وyp وغیره است  و هر یک از این پارامترها  در عملیات حفاری  رنج مشخصی دارند . از طریق ساختن گل های سنگین  با نسبتهای  مختلف می توان  دریافت کدام یک از گل های  ساخته شده از نظر خواص ریالوژی  در رنج استاندارد قرار می گیرند .

27-4 )ویژگیهای مطلوب

مقدار واترلاس  حداقل بوده  ته نشینی  در گل اتفاق نیافتد  حداکثر مقدار y-p  برابر با وزن گل (150P.C.F) باشد همچنین مقدار ژل  اولیه و ثانویه تفاوت زیادی نداشته باشند . زیرا در غیر اینصورت پمپاژگل دچار اشکال می شود . در صو رت وجود  اختلاف زیاد بین مقدار ژل  اولیه و ثانویه  بعد از هر  توقف در عملیات  حفاری گرانروی  گل افزایش  یافته  و پمپاژ اشکال پیدا خواهد کرد ).

گل مذکور را تا سر حد  خط نشان موجود  در سل درون  آن می ریزیم  با توجه  به  اینکه  رئولوژی  گل  در دمای 140of اندازه گیری می شود   با ید با استفاده  از دماسنج  مراقب  بود  تا مبادا  دمای گل  از این حد  پایین تر بیاید  اکنون مقدار  تا  گل تهیه شده  را توسط  دستگاه  ویسکومتر  در دمای   140of اندازه گیری کرده  و آن را مجددا  به لیوان  mixer انتقال می دهیم  و به مدت  چند ثانیه توسط  دستگاه mixer مخلوط کرده  و  phآن را تعیین می نمائیم . در این مرحله ph گل بعد  از اینکه  به مدت 4  ساعت  تحت حرارت  در  rolling oven گردش کرده است ، اندازه گیری می شود  تا مشاهده  گردد که گرد ش و حرارت  چه تاثیری  بر ph گل گذاشته اند . هدف ما از انجام این تست  این است که در یابیم phگلی که در چاه تحت  حرارت گردش می کند  در اثر  این شرایط  چه تغییری می کند زیرا گل در ph مشخص  خواص و فاکتورهای  مورد نظر را تامین می کند . بنابراین خواص گلی  را که در چاه  در حال گردش  است را پس از اینکه خارج شد مرتبا بررسی کرده تا آنها  را در رنج  مورد نظر  حفظ کنند . مثلا اگر  فاکتورphرا در ن ظر بگیریم  پس زا خارج شدن گل  از چاه  در عملیات حفاریph آن را اندازه گیری  می کنند  و چون  در اثر  حرارت  و وجود اکسیژن استارچ که ماده آلی  است تولید  دی اکسید کربن می نماید . این دی اکسید کربن

(Co2) با یون های OH- حاصل از یونیز اسیون  آهک  واکنش داده  و طی دو مرحله تولید CaCo3و H2Co3 می کند  در نتیجه یون های OH آهک که خا صیت قلیایی (ph) گل را بالا می برند  مصرف شده وقلیائیت گل دچار افت می شود .

 برای بالا بردن ph و رساندن به محدوده  مورد نظر مجددا  به گل قبل از اینکه  وارد چاه شود آهک ا ضافه می شودبعد از اندازه گیری ph مقدار فلولاس  یا واترلاس (فلولاس  مقدار مایع خارج شده از  گل در ا ثر عوامل  مختلف مخی باشد  که در گل های سنگین  و دیگر گل های  پا یه آبی  که مایع موجود  در آنها آب  نمک می باشد  به جای واژه  فلولاس  از وتر لاس استفاده می شود .)گل توسط دستگاه  فیلتر پرس  همانطور  که در بخش شرح  دستگاه ها  توضیح داده شد  اندازه گیری می شود  تا بتوان در آزمایشگاه  مقدار عصاره  خروجی از گل  را در شرایط چاه تخمین زد.زیرا گلی که در چاه  در حال گردش  است  تحت فشار می باشد  و فشار وارده  بر سطح گل  باعث خروج  وترلاس از گل می شود . اکنون محتویات  لیوان را برای  مدت  3 دقیقه  مخلوط نموده (این مدت برای تمامی  تستها یکسان می باشد ) و آن را درون ظرف  مخصوص د ستگاه  فیلتر پرس  می ریزیم  و به مدت 5/0 ساعت آن  را در دمای  محیط  و تحت فشار  100PSI  قرار داده و در پایان  حجم عصاره  خروجی  از گل  را در این شرایط  می خوانیم .

 1-27-4) توضیحات PV :

 مقدار PV   با سطوح و تعداد  ذرات جامد  موجود در  گل نسبت  مستقیم دارد  و به عبارت دیگر  هر چه تعداد ذرات  جامد بیشتر شود PV نیز افزایش می یابد (PV مقاومتی است  که در اثر اصطکاک  بین ذرات  جامد موجود در گل به وجود می آید ) با توجه به جدول5-2 مقدار PV  گل  ساخته شده از  باریت  تنها ، دارای حداکثر  مقدار  و PV  گل  ساخته شده  از فروبار تنها  دارای حداقل  مقدار می باشد  ، حال آنکه در گل های  ساخته شده  با نسبت های  مختلف  از هر دو ماده  هر چه نسبت  باریت  به فرو بار  بیشتر باشد  با توجه به کمتر  بودن  دانسیته  باریت از فروبار  مقدار جامد  بیشتری  در گل به کار  رفته در نتیجه  میزان سطوح  و ذرات جامد  و نهایتا PV بیشتر  خواهد بود . 

2-27-4)نقطه واروی

جامدات به دو گروه فعال  و غیر فعال تقسیم بندی می شوند  که باریت و فروبار  جز جامدات  غیر فعال می باشند . البته باریت  به مقدار ناچیزی فعالیت  داشته  ایجاد پیوندهای  ضع یف شیمیایی  می نماید  و این در حالتی است  که فروبار از نوعی  اکسید آهن  تشکیل شده که فاقد الکترون  فعال است  زیرا در غیر اینصوت  فعالیت شیمیایی داشته و  باعث  به وجودآمدن  پیوندهای بین مولکولی  قوی شده  و گل خواص  مطلوب  و مورد نظر  خود را نخواهد  داشت . از آنچائی که Y.P  ناشی از نیروهای  جاذبه بین مولکولی  در حال حرکت است  و پیوند بین مولکول ها  توسط باریت ایجاد می گردند هر چه مقدار باریت مصرفی  در گل بیشتر با شد Y.P هم افزایش می یابد  و چون منحنی B  از گل باریتی  شروع  و به گل  فروباری  ختم می شود  دارای مسیر  نزولی  خواهد بود .

 

5-27-4) ژل

  به گل در حالت گردش  نیرو ی برشی وارد می شود که این نیروها ، نیروهای  جاذبه بین مواد  موجود در گل  را در حالت حرکت (Y.P) می شکنند  حال  با گذ شت 10 دقیقه  از تعیین Y.P نوبت  به اندازه گیری  ژل  اولیه می رسد  و این در حالتی است  که برای اندازه کیری ژل  ثانویه 10  دقیقه  صبر می کنیم . در این مدت که گل  ساکن می باشد  پیوندهای موجود  بین ذرات  ترمیم شده  و با توجه به اینکه  ژل اولیه  و ثانویه  نیروهای  مقاوم در برابر سایش  و لغزندگی  ذرات در حالت سکون هستند  در ابتدا ی  حرکت نیروهای  زیادی برای  شکستن  پیوند لازم است . بنابراین  مقدار ژل زیاد است  ولی بعد از شکسته شدن  این پیوندها  ژل پایین آمده  و ثابت می شود .

6-27-6)واتر لاس

واتر لاس  گل هایی که تنها از باریت  ساخته می شوند معمولا  به دلیل شکل ذرات  باریت  که به صورت  ورقه  روی هم قرار گرفته اند . از واتر لاس  گل هایی که تنها  از فرو بار  ساخته شده اند  کمتر بوده  زیرا شکل  ذرات فرو بار  موجود  به صورت  تقریبا  کروی است  و بر روی هم  می لغزند . نشاسته که یک ماده  پلیمری است در فواصل بین  ذرات باریت  قرار گرفته  و تشکیل  یک لایه نسبتا غیر قابل  نفوذ میدهد که در دستگاه فیلتر  پرس فشار  100PSI  بر این لایه  وارد شده  و آن را کمتر  می کند  و به این ترتیب  تا حدود زیادی  از عبور  واترلاس  جلوگیری خواهد کرد . در صسورتی که گل  ساخته شده  از فروبار  نشاسته  به مقدار کمتری  در  فوا صل  این ذرات ( به علت کروی  بودن  فرو بار ) قرار می گیرد  و در نتیجه  کانالهای  عبوری  توسط فلوئ ید  در گل ایجاد شده  و مقدار  واترلاس بیشتری  از گل  خارج می گردد .

شایان به ذکر است  که مطالب گفته شده  تئوری بوده  و در هنگام  انجام آزمایش  به علت مختلف بودن شرایط و مواد  مورد  عمل  امکان تما یز نتایج  وجود دارد  از جمله  مشاهده می شود  که تئوری بالا در مورد  گل های ساخته شده  از باریت  تنها  و فروبار تنها ،در جدول 5-2 صدق نمی کند  برای مثال  در صورت ریز بودن  بیش از حد  ذرات فروبار  در هنگام سوختن  گل نشاسته  با ایجاد  فیلم در فواصل  و اطراف  ذرات  فروبار  باعث تشکیل  لایه ی تقریبا  نفوذ شده  و علیرغم  مطالب  مذکور  و اترلاس  گل تهیه شده  از فروبار کمتر از گل ساخته شده  از باریت  می باشد .

 اکنون  در مورد میزان واترلاس  گلهایی که در آنها از باریت  و فروبار  مشترکا  با نسبتهای  مختلف  استفاده می شود   به بررسی می پردازیم :

 با استناد  به تئوری فوق  به علت شکل ذرات  باریت هر  چه مقدار  باریت در گل  تهیه شده  بیشتر باشد  مقدار واتر لاس  آن باید کمتر باشد  بسته به چگونگی  قرار گرفتن  ذرات باریت  و فروبار  در کنار هم و میزان  پراکندگی  آنها در ککی روی کاغذ  صافی  مقدار  واترلاس  متفاوت خواهد بود . مثلا در گل ساخته شده  به نسبت 3 به 1  به علت  بیشتر بودن مقدار باریت  از فروبار  واترلاس  باید کم باشد ما در بعضی  مواقع مانند جدول5-2 گل 3 به 1 از این فرضیه ت بعیت نمی کند  امکان دارد دلیل این پدیده  پراکندگی  نا منظم  ذرات  فروبار در میان  ذرات  باریت  بوده  و فواصل  زیادی  بین ذرات  باریت  ایجاد کرده  و در نتیجه  فلوئید  همراه  با 100PSI  فشار دستگاه  فیلتر پرس  کانالهای  عبوری  به وجود می آورد  و علیرغم  دور از ذهن  بودن مقدار فلولاس  زیاد می شود . سایر گلهای موجود  در جدول از فرضیه  بالا پیروی می کند  و با کاهش  مقدار باریت  فروبار  مقدار واترلاس افزایش می یابد.

 

نکته : عدم وجود اختلاف  چشم گیر در مقدار باریت  و فروبار موجود  در گل های 1 به 1 و تا 135P.C.F  باریت  و از 135تا 150P.C.F تنها فروبار مقدار واترلاس آنها در حدود  هم می باشد  و اختلاف  آنها قابل  اغماض است . نحوه تهیه گل ها با  نسبت های  مختلف همانند  روش ساخت گل  باریت میباشد به همین دلیل  فقط به بررسی  محا سبات برای بدست آوردن  مقدار  مواد وزن افزای مصرفی  و نکات لازم  برای هر گل می پردازیم 

شناخت و نحوه کاربرد عملی مواد شیمیایی در گل های حفاری 

موادی که در ساخت گل بکار میرود٬ عبارتند از: 
1-
نمک ( کلرید سدیم)
نمک با فرمول شیمیایی NACL ٬ ماده ای است معدنی که تا مرز اشباع ٬ به دلایل زیر استفاده میشود: الف) جهت جلوگیری از حل شدن نمک موجود در طبقات زمین در گل حفاری و پیشگیری از ریزش جداره چاه استفاده میشود. ب) جهت جلوگیری از خمیره شدن و باد کردن لایه های رسی بکار میرود. 

2-
باریت (سولفات باریم) 
ماده ای است معدنی با فرمول شیمیایی BASO4٬ که در ایران به وفور یافت شده و وزن مخصوص آن 4.4-4.2 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد.این ماده در اسید حل نمیشود و فقط برای افزایش وزن گل از آن استفاده میشود. 

3-
ثعلب (کربواکسیدمتیل سلولز) 
ماده ای است آلی که بنام CMC در ساخت گل بکار میرود.این ماده در آب به خوبی حل شده و در دو نوع HIGH VIS CMC (با گرانروی بالا) و CMC LOW VIS (با گرانروی پایین) وجود دارد. از CMC HVبرای افزایش غلظت گل تا مرز 250-200 ثانیه استفاده میشود و تا حدودی نیز صافاب گل را کنترل میکند.در آب شیرین با مصرف دو گرم ٬ غلظت بالایی ایجاد میکند. اما در آب نمک مصرف آن بالا بوده و تاثیر کمتری دارد.لازم به ذکر است که CMC HV در محیطهای قلیایی بخوبی عمل میکند. از CMC LV در آب نمک و آب شیرین جهت کنترل فلوئیدلاس استفاده میشود. همچنین بعلت داشتن حالت کلوئیدی میتواند مواد وزن افزا را در سیال حفاری بصورت معلق نگهدارد و در محیطهای قلیایی پایدار است

.
 4- پوست گردو(بادام) 
در صنعت حفاری آن را بنام WALNUT SHELL می شناسند.این ماده به سه نوع دسته بندی ریز٬ متوسط و درشت طبقه بندی شده است. پوست گردو(بادام) ماده جلوگیری کننده از هرزروی است. 


5-
پودر سنگ آهک ( لایمستون پودر)

نام شیمیایی آن کربنات کلسیم ((CACO3 بوده که بصورت پودر از آن استفاده میشود.این ماده در آب نامحلول بوده و برای افزایش وزن گل های پایه آبی تا وزن PCF 110و گلهای روغنی تا وزن PCF100 از آن استفاده میشود. وزن مخصوص لایمستون پودر٬ 2.7 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده وچون به خوبی در اسید حل میشود٬ در مخازن نفتی و گازی بعنوان ماده وزن افزا از آن استفاده میشود.از نوع دانه بندی شده آن -LIMESTON CHIPS- جهت پر کردن ترک خوردگی های سازند ها استفاده میشود

. 6- کاستیک سودا (سود سوزآور) کاستیک سودا با فرمول شیمیایی NAOH ٬ ماده ایست که بخوبی در آب حل شده و PH محیط را تا 14 بالا میبرد. این ماده از لحاظ درجه ریسک پذیری خطرناک است . همچنین بعلت گران بودن این ماده بهتر است فقط در گل های بنتونایتی از آن استفاده شود و برای باقی گل ها از اهک استفاده گردد

. 7- سودا اش (SODA ASH) نام شیمیایی این ماده کربنات سدیم با فرمول شیمیایی Na2Co3 است. این ماده میتواند PH محیط را تا 11.5 بالا ببرد. از سودااش میتوان جهت رسوب دادن یونهای کلسیم در گلهای آبی و سولفات باریم در گلهایی با PH پایین استفاده کرد.

CaSo4 + Na2Co3  Na2So4 + CaCo3

از سودااش میتوان برای مقابله با آلودگی های سیمان استفاده کرد.


Ca(OH)2 + Na2Co3 
 CaCo3  + 2NaOH

8- بی کربنات سدیم 

بی کربنات سدیم یا جوش شیرین با فرمول شیمیایی NaHCo3 و PH=8.5٬ جهت رسوب دادن یونهای کلسیم ناشی از آلودگیهای سیمان از ان استفاده میشود.قابل ذکر است که PH گل های آلوده به سیمان اغلب بالاتر از 11 میباشد.فرمولهای زیر نحوه واکنش بی کربنات سدیم را بر آلودگیهای سیمان ٬ نشان میدهد:


Ca(OH)2 + NaHCo3  CaCo3  + NaOH + H2O


NaOH + NaHCo3 
 Na2Co3 + H2O

لازم به ذکر است استفاده بیش از حد از بی کربنات سدیم باعث آلودگی بیشتر گل میباشد.

9-
فروبار
ماده ای به است رنگ قرمز آلبالویی با فرمول شیمیایی Fe2o3 که وزن مخصوص آن 4.7 بوده ومولکولهای بصورت گرد و مدور است. مدور بودن مولکولهای فروبار باعث میشود که این ماده بخوبی توسط همزن ها معلق شود که این امر برای باریت با مولکولهای مسطح امکان پذیر نمی باشد. به همین علت رسوبات باریت به سختی از کف مخزن جدا میشود. فروبار ماده ایست غیر فعال که فقط جهت افزایش وزن گل از PCF 75 به بالا استفاده میشود. البته با وجود غیر فعال بودن ٬ این ماده در محیطهای گازی حاوی هیدروژن سولفوره ٬ فعال میگردد. این نکته را نیز باید متذکر شد که علاوه بر مشکل تهیه آن ٬ میتوان به گران بودن فروبار اشاره کرد. پس بهتر است حدالامکان از باریت استفاده شود.

10- کلرور کلسیم

این ماده با فرمول شیمیایی CacL2 ٬ ماده ای است که بصورن فلس یا دانه دانه عرضه میشود که بسیار جاذب رطوبت بوده و نباید در مجاورت هوای ازاد قرار گیرد. موارد استفاده از کلرورکلسیم بشرح زیر استالف) در گل های بدون مواد جامد با 90 درصد خلوص کلسیم کلراید ٬ تا وزن PCF 82 ٬ از این ماده استفاده میشودب) در گل های روغنی ٬ جهت جلوگیری از باد کردن رس ها و ریزش SHALE استفاده میشودج) در سیمانکاری بعنوان کاهش دهنده زمان بندش استفاده میشود.

11-
مایکا
این ماده که بنام سنگ طلق نامیده میشود ٬ به لحاظ شکل ظاهری ٬ بصورت ورقه هایی شیشه ای ٬که روی هم قرارگرفته اند٬ به نظر میرسد .مایکا در طبیعت یافت میشود ٬ از لحاظ رنگ به دوصورت استالف) مسکویت ها که سفید رنگ هستندب) بیولایت ها که بعلت داشتن مواد معدنی دیگر ٬ عموماً تیره رنگ هستندلازم به ذکر است که وزن مخصوص مایکا ٬ 3 - 2.8 میباشد

12-
فایبرلاک ماده ای است متشکل از مواد کنفی ٬ پوست شلتوک و در مواردی ذرات دانه بندی شده پوست شکلات ٬ که جهت جلوگیری از هرزروی گل حفاری از آن استفاده میشود

. 13-
صدف آهکی (OYSTER SHELL or SHELL FISH) این ماده که از پوست صدفهای دریایی یا مواد مشابه آن ساخته میشود ٬ ماده ای است که جهت جلوگیری از هرزروی از آن استفاده میشود و چون در اسید حل میشود ٬ بیشتر در مخازن نفتی و گازی به هنگام هرزروی از آن استفاده میشود
. 14
-
آهک ( LIME ) لایم همان آهک آبدیده است که نام شیمیایی آن هیدروکسیدکلسیم با فرمول Ca(OH)2 میباشداز آهک جهت اهداف زیر در گل استفاده میشودالف) برای افزایش PH در گل های آبی تا مرز 12 ب) برای ساختن گل های آهکی ( از این گل در ایران استفاده نمیشود. ) ج) جهت تعیین PF و PM در گل های پایه آبید) جهت رسوب دادن یونهای کلسیم و منیزیم در آب ها بخصوص آب دریا ه) بالا بردن اکتیویته گل های پایه روغنی و خنثی کردن هیدروژن سولفوره و 

CO2 15-
استارچ استارچ همان نشاسته با فرمول شیمیایی C12H22O11 میباشد. این ماده ممکن است از سیب زمینی ٬ ذرت ٬ گندم و یا سایر گیاهان نشاسته ای دیگر تهیه شود.این ماده در آب نمک اشباع که PPM نمک آن PPM 320000-280000باشد بخوبی عمل کرده و تا دمای 225 درجه فارنهایت ٬ مقاومت دارد.استارچ در آب های شیرینی که PH آنها از 9.5 بیشتر باشد به خوبی جواب میدهد.از استارچ در گل های سنگین برای کنترل صافاب در محدوده 2 - 0.5 استفاده میشود

. 16-
بنتونایت بنتونایت نوعی رس است که در مجاورت آب خاصیت شکل پذیری دارد. ساختمان مولکولی آن بصورت لایه های متناوب از سیلیکات SiO2) ) و آلومین Al2o3)) تشکیل شده که در میان این لایه ها و سطح رویی آنها کاتیون هایی نظیر سدیم و کلسیم وجود دارد. بنابراین میتوان گفت بنتونایت های مصرفی در گل حفاری بر دو نوع استالف) سدیم بنتونایت ب ) کلسیم بنتونایت سدیم بنتونایت یا (مونت موری لونایت ) مرغوبترین نوع بنتونایت است ولی نوع دوم یعنی کلسیم بنتونایت ٬ بلحاظ دو ظرفیتی بودن ٬ از مرغوبیت کمتری برخوردار است
خواص بنتونایت
1-
در گل های پایه آبی سبک وزن و در آبهای شیرین تولید ویسکاسیتی می نماید
. 2-
برای استفاده در آب نمک ٬ ابتدا باید آنرا در آب شیرین حل کرده و سپس برای استفاده بهینه به آب نمک اضافه نمود
3-
بنتونایت خاصیت تعویض یونی دارد. یعنی بخوبی قادر است یونهای موجود در محیط اطراف را با یونهای سطح خود تعویض کند.
4-
خاصیت ژلاتینی دارد. یعنی ذرات آن با جذب آب ٬ متورم شده و پس از مدتی میترکد. این عمل باعث ایجاد خاصیت پلاستیکی در گل میگردد.
موارد استفاده از بنتونایت:
1-
افزایش گرانروی در گل های پایه آبی.
2-
کنترل صافاب گل.
3-
مقومت در حرارت های بالاتر از 300 درجه فارنهایت
4-
خاصیت هیدراته و پراکنده شدن.
5-
استفاده در سیمان کاری جهت سبک کردن وزن سیمان.
6-
استفاده از آن بعنوان پیل جهت جلوگیری کردن از هرزروی

. 17-
کف صابون ( FOAMAL AGENT) مایعی است که در صورت مخلوط شدن با آب ٬ ایجاد کف کرده و گل صابونی با وزنی کمتر از آب بوجود می آورد.

18- D.M.E 
نام کامل این ماده DRILLING MUD EMULSIFIER است که جهت امولسیون کردن روغن در آب استفاده میشود.
19-
امولسی فایر اولیه ماده ای است که از اسیدهای آلی و آمینه تهیه شده است و جهت پایه اصلی امولسیون گل های روغنی ( INVERT) بکار میرود
20-
امولسی فایر ثانویه ماده ای است که بعنوان پایدار کننده حالت امولسیونی معکوس در گلهای روغنی از آن استفاده میشود.
21- F.L.C 
ماده ای است که فلوئید لاس گل های روغنی ( INVERT) را کنترل میکند. این ماده از مواد نفتی مانند قیر و پاره ای افزودنی ها به وجود می آید
22-
ماده غلظت دهنده گلهای روغنی این ماده که پایه اصلی آن نوعی رس بنام ارگانوفلیک گلی است طوری ساخته شده که در گازوئیل حل شده و ایجاد غلظت میکند.
23- BIT LUBE 
ماده ای است که برای روانکاری مته و لوله های حفاری و کم کردن حالت پیچشی ( Torque ) از آن استفاده میشود.
24- PIPE LAX 
ماده ای است که برای روان کردن لوله ها و آزاد کردن گیر لوله ها از آن استفاده میشود.

مشکلات گل حفاری ، علائم و راههای حل آن 

1- گرانروی قیف مارش ، گرانروی پلاستیکی وYP و ژل گل بالا رفته ، درصد جامدات نیز افزایش یافته است

. طریقه رفع مشکل:
از دستگاه رسوب زدا – CLAYJECTOR – استفاده کرده و اگر PH زیر 9 باشد ٬ تا مرز 10 آن را افزایش میدهیم.

2- گرانروی پلاستیکی ٬ گرانروی قیف مارش و میزان SOLID بالا رفته ولی در سایر مشخصات تغییری مشاهده نمیشود. 

طریقه رفع مشکل: از دستگاه جداکننده رس استفاده کرده و PH را بین 10- 9 نگه میداریم.
3- عصاره گل بالا رفته ولی درسایر مشخصات گل تغییری حاصل نشده است. 

طریقه رفع مشکل: در این حالت برای کنترلFluid loss به آرامی به سیستم استارچ اضافه میکنیم.
4- عصاره گل ٬ YP ٬ پلاستیک ویسکاسیتی و گرانروی بالاست.

طریقه رفع مشکل: در این مرحله که نمیتوان از استارچ خشک استفاده کرد باید یک تا دو BATCH گل تازه با استارچ بیشتر ساخت و به آرامی به سیستم اضافه نمود.
5- میزان کلسیم در گل بالا رفته و حجم گل زیاد شده است. 

طریقه رفع مشکل: در این حالت وزن گل را افزایش داده و برای رسوب دادن کلسیم از سودااش استفاده میکنیم. 
6- مشاهده گم شدن گل و کاهش حجم سیستم

طریقه رفع مشکل: الف: در صورت امکان وزن گل را کاهش میدهیم. ب:دور پمپهای گل را کم میکنیم. ج: از پیل L.C.M استفاده میکنیم.
7- گل حالت نامرغوب و ناپایدار بوده و باریت در آن رسوب میکند. 

طریقه رفع مشکل: در این حالت با استفاده از مواد کلوئیدی گرانروی را افزایش میدهیم. 
8- روی مخازن کف مشاهده میشود و وزن گل کاهش یافته است.
طریقه رفع مشکل: مقداری گازوییل روی مخازن پاشیده و وزن گل را با مواد وزن افزا بالا میبریم.
9- تنگی چاه – TIGHT HOLE - مشاهده میشود.

طریقه رفع مشکل: در این حالت وزن گل را افزایش داده و چندین مرتبه محل تنگی چاه را شستشو میدهیم.
10- صافاب٬ پلاستیک ویسکاسیتی٬YP ٬ گرانروی و ژل گل بالاست.

طریقه رفع مشکل: با استفاده از آب نمک و ثابت نگهداشتن وزن گل ( توسط باریت)شارژهای ایجاد شده را از بین برده و گل را از حالت لخته بودن خارج میکنیم. 
11- کلیه خواص گل به غیر از وزن آن بالا رفته ٬ گل ژله ای شده و PH پایین آمده است.

طریقه رفع مشکل: برای شکستن حالت ژله ای و افزایش PH ٬ از آهک استفاده میکنیم.

 


 
 
اصول کنترول چاه
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱٠:٥٦ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

اصول کنترل چاه

 

به طور کلی Kick را می توان به دلیل غلبه فشار سازند بر فشار هیدروستاتیک که به دلیل غلبه فشار سازند بر فشار هیدروستاتیک گل حفاری رخ میدهد. در این صورت فشار سازندی بزرگتر، سیالات سازند را وادار به حرکت به سمت چاه می کند. این به جریان افتادن سیالات سازندی به چاه را Kick می گویند. اگر این جریان سیال با موفقیت کنترل شود، Kick کشته شده است. در غیر این صورت، فوران (Blow out) نتیجه یک Kick کنترل نشده است.

در این فصل ابتدا تعریف Kick و انواع کنترل چاه، بیان شده است. سپس دلایل و نشانه های Kick بررسی شده است. در بخش بعدی روشهای استاندارد کنترل چاه، مزایا و معایب هر کدام بررسی می شوند.

2-2) تعریف Kick ]6[

هر گونه جریان سیال سازند، Kick نمی باشد. ممکن است مقادیر کمی گاز، نفت و یا آب نمک در حین حفاری یا تریپ در سازندهای تنگ و محکم (Tight) به درون چاه نفوذ کند. یک جریان پیوسته از افقهای تراوا می تواند به صورت ایمن به وسیله ابزار و روشهای حفاری زیر تعادلی (UBD) به درون چاه هدایت شود. همچنین جریان دادن چاه در یک تست DST، برای تعیین کردن قابلیت تولید یک مخزن، Kick نمی باشد.

هر ورود سیال سازند به چاه که پدید آورنده یک موقعیت اضطراری کنترل چاه باشد، به عنوان Kick تعریف می شود. این بدان معناست که پس از تشخیص چنین موقعیتی بلافاصله با استفاده از فورانگیرها چاه را ببندیم و به وسیله یک کاهنده بر روی فضای حلقوی هم سیال را از چاه خارج کنیم وهم با نگه داشتن پس فشار کافی از ورود بیشتر سیال جلوگیری کنیم.

3-2) کنترل چاه

کنترل چاه بدین معناست که از پدید آمدن Kick جلوگیری کنیم و در صورت رخ دادن این پدیده آنرا به شکل ایمن از چاه خارج و چاه را به وضعیت نرمال برگردانیم. عملیات کنترل چاه را می توانیم به طور قراردادی به دو دسته طبقه بندی کرد.

1-3-2) کنترل اولیه

فرایند نگه داشتن فشار هیدروستاتیک سیال حفاری بیشتر از فشار سیال سازند و کمتر از فشار شکست سازند را کنترل اولیه می گویند. مقدار این اختلاف فشار فراتعادلی راTrip Margin  می گویند. با این اضافه فشارمی توانیم از ورود سیال سازند به درون چاه جلوگیری کنیم.

2-3-2) کنترل ثانویه

اگر به هر دلیلی فشار هیدروستاتیک سیال حفاری کمتر از فشار سیال سازند شود، سیال سازند ناخواسته  به درون چاه جریان پیدا می کند که به اصطلاح می گوییم Kick  رخ داده است. در این صورت باید به سرعت مجموعه فورانگیر را ببندیم تا از خارج شدن سیال حفاری از چاه ودر نتیجه  ورود بیستر سیال سازند به چاه جلوگیری کنیم. حالا با به کار بردن یکی از روشهای کنترل چاه Kick  را به صورت کنترل شده از چاه خارج می کنیم و به کنترل اولیه برمی گردیم.

4-2) شدت و اندازهKick

شدت یکKick  به دو عامل توانایی سازند برای جریان دادن سیال (تخلخل و تراوایی سازند) و میزان اختلاف فشار فروتعادلی بین سازند و چاه بستگی دارد. مجموع این دو عامل باعث یکKick  شدید خواهد شد.]7[

کمینه کردن اندازهKick  یک فاکتور اساسی برای افزایش ایمنی عملیات کنترل چاه می باشد.Kick  های کوچکتر، فشار آنالوس و فشار کاهنده کمتری را هم در زمان بستن چاه و هم در زمان بیرون راندنKick  ایجاد می کنند. اندازهKick  به پارامترهایی بستگی دارد که همه آنها مربوط به قابلیت تولید چاه می باشند ولی تعدادی از آنها را می توانیم کنترل کنیم. این پارامترها را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد:]5[

پارامترهای قابل کنترل :

پارامتر

عامل تاثیر گذار

 

اختلاف فشار فرو تعادلی

وزن گل

 

طول حفاری شده از مخزن

سرعت حفاری + زمان تشخیص Kick  

 

مدت زمان فرو تعادلی بودن چاه

زمان تشخیصKick  و بستن چاه

 

قطر چاه

اندازه حفره

 

پارامترهایی که قابل کنترل نیستند :

  • تراوایی سازند
  • نوع و قابلیت حرکت سیال سازند
  • اثر پوسته ای

5-2) دلایلKick

در عملیات حفاری سعی می کنیم تا فشار هیدروستاتیک گل حفاری را بیشتر از فشار سازند نگه داریم. ولی گاهی اوقات به دلایل مختلفی فشار سازند بر فشار گل غلبه می کند و kick اتفاق می افتد. دلایل اصلی Kick  ها عبارتند از:

  • پر نکردن چاه موقع لوله بالا
  • Swabbing & Surging
  • وزن کم گل
  • فشار فرا عادی سازند(Abnormal Pressure)
  • هرزروی گل
  • گاز کم عمق
  • سرعت حفاری زیاد در سازندهای گازدار

بررسی ها در گذشته نشان می دهد که بخش اعظمی از مشکلات کنترل چاه در زمان عملیات Trip پیش آمده است. کاهش فشار ته چاه اغلب به دلایل زیر پدید می آید:]1[

  • نداشتن ECD در زمان خاموش کردن پمپها
  • کاهش سطح گل به دلیل پر نکردن چاه در زمان لوله بالا
  • مکش (Swabbing  )

1-5-2) پر نکردن چاه موقع لوله بالا

یکی از دلایل معمول Kick  می باشد. اگر سطح گل داخل چاه بیافتد، به دلیل کم شدن ارتفاع ستون گل فشار ته چاه کاهش می یابد. به محض بیرون کشیدن لوله های حفاری و وزنه از چاه، باید حجمی از گل معادل با حجم فلز جابجا شده اضافه کنیم تا چاه پر بماند. در غیر این صورت اگر فشار ته چاه کمتر از فشار سازند شود، از هر نقطه بدون جداری ممکن است Kick  رخ دهد.

اگر حجم گل مورد نیاز برای پر کردن چاه کمتر از حجم فلز جابجا شده باشد، آنگاه:

  • سیال سازند باید وارد چاه شده باشد.
  • گاز وارد شده به چاه منبسط می شود.

حجم فلز در طول مشخصی از لوله های وزنه تقریبا پنج تا ده برابر حجم فلز در همان طول از لوله های حفاری است. در نتیجه حجم گل بیشتری برای جابجا کردن لوله های وزنه لازم است. همچنین اگر چاه پر نشود، سطح گل خیلی بیشتر از حالت لوله های حفاری می افتد.

دو سیستم را می توانیم به منظور پر کردن چاه به کارببریم:

  • لاین Fill up  گل با شمارنده استروک
  • تریپ تانک با چرخش پیوسته گل

 

 

شکل 1-2) تریپ تانک با چرخش پیوسته گل

عملیات لوله بالا ممکن است به دو صورت Tripping Dry و Tripping Wet انجام شود. در حالتDry سطح گل، به ازاء خروج واحد حجمی لوله هم داخل آنالوس و هم داخل لوله حفاری می افتد. در حالت Wet سطح گل، به ازاء خروج واحد جابجایی فلز و واحد حجمی لوله فقط در آنالوس می افتد. در نتیجه در حالت Wet با بیرون کشیدن تعداد شاخه کمتری همان افت فشار در حالت Dry پدید می آید.

در زیر فرمولهایی برای محاسبه افت فشار حاصل از بیرون کشیدن هر فوت از لوله ها بیان شده است.]1[

 

2-5-2) Swabbing and Surging

در اثر بیرون کشیدن رشته حفاری، فشار ته چاه به زیر فشار سازند کاهش می یابد و در نتیجه سیالات سازند به درون چاه جریان می یابد. به این پدیده Swabbing یا مکش گفته می شود. به دلیل اصطکاک بین گل و رشته حفاری در حال بیرون کشیدن، یک افت فشار در آنالوس بوجود می آید که باعث کاهش فشار هیدروستاتیکی ستون گل می شود. مکش همچنین می تواند به علت هم قطر بودن ابزار ته چاهی (مته، تراشنده، تثبیت کننده، مغزه گیر و... ) با خود چاه بوجود آید که به آن Balled up شدن می گویند. وقتی این ابزار از داخل گل کشیده می شوند یک اثر پیستون مانند بوجود می آید. یک حجم گوچکی از سیال سازند ممکن است از قسمت بدون جداری به درون چاه جریان یابد. مجموع کاهش در هیدروستاتیک مربوط به این سیال با دانسیته پایین می باشد. اگر سیال سازند گاز باشد حتما به سمت بالا مهاجرت می کند و منبسط می شود. این انبساط ممکن است وقتی اتفاق بیافتد که تعداد کمی لوله در چاه مانده باشد یا هیچ لوله ای در چاه نباشد. پدیده مکش چه مقدارش بزرگ باشد یا کوچک، یک خطر شناخته شده می باشد.

در اثر راندن سریع لوله های حفاری به داخل چاه، فشار ته چاه افزایش می یابد. اگر از فشار شکست سازند تجاوز کند ممکن است هرزروی کامل گل اتفاق بیافتد. به این پدیده Surging گفته می شود.

 

شکل 2-2) پدیده های Swabbing & Surging

عوامل موثر بر مکش عبارتند از:

  • سرعت بیرون کشیدن لوله از چاه
  • وضعیت گل حفاری
  • وضعیت هندسی چاه
  • Balled up بودن ابزار ته چاهی

سرعت بیرون کشیدن لوله از چاه: این اثرپیستونی با سریع بالا کشیدن لوله ها افزایش می یابد. ناظر عملیات باید اطمینان حاصل کند که لوله ها به آرامی از ته چاه بالا کشیده می شوند. در نمودار زیر برای وزن گل برابر با ppg 9/16 سرعت بالا کشیدن لوله برای عمقهای مختلف پیشنهاد شده است. 

شکل 3-2) سرعتهای پیشنهادی بیرون کشیدن لوله با وزن گل ppg 9/16 ]2[

وضعیت گل حفاری: اگر گل دارای گرانروی و مقاومت ژل بالایی باشد، در این صورت تمایل دارد در حین بالا و پایین رفتن لوله به آن بچسبد. در نتیجه مکش و هرزروی کامل اتفاق می افتد. پس کنترل رئولوژی گل مهم می باشد. همچنین هرزروی آب را باید کنترل کرد تا از ایجاد یک کیک گل ضخیم که باعث کاهش قطر چاه می گردد، جلوگیری شود. مقدار Overbalance نیز باید به گونه ای باشد تا بتواند افت فشار ناشی از مکش را جبران کند.

وضعیت هندسی چاه: چاههای با Hole Clearness پایین و چاههای Slim Hole به دلیل فضای حلقوی کوچک باعث بیشتر شدن مکش می شوند. همچنین سازندهای متورم شونده، قطر چاه و فاصله مته یا تثبیت کننده ها تا دیواره چاه را کاهش می دهند.

Balled up بودن ابزار ته چاهی: چون لوله در زمان بیرون کشده شدن از چاه مانند یک پیستون عمل می کند، اگر مته یا سایر ابزار ته چاهی Balled up باشند، اثر مکش بیشتر خواهد شد. آنگاه با بالا کشیدن گل به سمت بالا، مستقیما هد هیدروستاتیکی گل بر روی سازند را کاهش می دهد. حالا اگر فشار چاه تقریبا بافشار سازند بالانس باشد، حتی چند فوت مکش می تواند منجر به Kick یا فوران شود.

3-5-2) وزن کم گل

این عامل، خود به تنهایی در چاههای توسعه ای که فشار سازند مشخص است دلیل Kick می باشد. در یک چاه اکتشافی که فشار سازند تا حدودی نامشخص است، خطر وزن کم گل خیلی بیشتر می باشد.

در یک زون تراوا، وقتی فشار هیدروستاتیک گل کمتر از فشار سازند شود، سیالات سازند وارد چاه می شوند. این اتفاق ممکن است ناشی از علتهای زیر باشد:

  • حفاری یک زون دارای فشار فراعادی
  • رقیق شدن سیال حفاری
  • کم شدن دانسیته سیال حفاری به علت ورود سیالات سازند به ویژه گاز
  • ته نشین شدن مواد وزن افزا
  • پمپ کردن یک ستون طولانی از سیال حایل سبک وزن در زمان سیمانکاری
  • بعد از سیمانکاری، وقتی سیمان شروع به بندش می کند فشار هیدروستاتیکی خود را از دست می دهد.

ذکر این نکته حایز اهمیت است که مقدار اضافه فشار گل نسبت به سازند، در صورت ثابت ماندن گرادیان فشار سازند، با زیاد شدن عمق افزایش می یابد.

4-5-2) فشار فراعادی سازند

برخورد تصادفی با زونهای تراوا با فشار فراعادی در حین حفاری، دلیل دیگری می باشد. به این خاطر که از نشانه های هشدار دهنده ای که در تشخیص فشار فراعادی به ما کمک می کنند، چشم پوشی کرده بودیم. افزایش سرعت حفاری، افزایش گاززدگی گل، کاهش دانسیته شیل، افزایش اندازه کنده ها، افزایش دما در مسیر برگشتی گل و غیره، تعدادی از این نشانه ها می باشند.

هر فشار سازندی که بیشتر از فشار هیدروستاتیک ستون آب اشغال کننده فضاهای خالی تا سطح باشد، به عنوان فشار فراعادی سازند تعریف می شود.

دلایل به وجود آورنده فشارهای فراعادی سازندی مربوط به ترکیبی از فرآیند های زمین شناسی، فیزیکی، ژئو شیمیایی و مکانیکی می باشند.

طبق تعریف، مقدار فشار فراعادی سازند باید بیشتر از فشار هیدروستاتیک نرمال و حتی به بزرگی فشار Overburden باشد. بنابراین گرادیان فشارهای فراعادی بین گرادیان هیدروستاتیک نرمال (0.433-0.465 psi/ft) و گرادیان Overburden (1.0 psi/ft) می باشد. در سازندهای با فشار نرمال، این مقدار مربوط به آب نمک با درجه شوری حدودا 100000 ppm می باشد.

5-5-2) هرزروی گل

وقتی هرزروی اتفاق می افتد، به سرعت فاکتور اضافه فشار فرا تعادلی از بین می رود و کنترل اولیه را از دست می دهیم. هرزروی ممکن است در نتیجه عوامل طبیعی و یا القایی باشد. عوامل طبیعی شامل وجود سازندهای شکافدار، حفره ای، تخلیه فشار شده و با فشار زیر نرمال می باشد. هرزروی القایی می تواند نتیجه شکستن مکانیکی سازند متاثر از عوامل زیر باشد:

  • وزن گل خیلی زیاد
  • فشار چرخشی خیلی زیاد ناشی از اصطکاک در آنالوس
  • قشار Surge ناشی از سریع راندن رشته حفاری به داخل چاه
  • بسته شدن مسیر برگشت گل در آنالوس هنگام چرخش (Packing off)
  • Breaking Circulation

شکل 4-2) نمونه ای از هرزروی گل

6-5-2) گاز کم عمق

یکی از خطرناک ترین موقعیت هایی که ممکن است با آن مواجه شویم حفاری بسته های گازی موجود در عمق کم می باشد. در چاههای اکتشافی بیشتر بسته های گازی کم عمق پیدا می شوند ولی در چاههای توسعه ای بیشتر ماسه های کم عمقی که با گاز شارژ شده اند، وجود دارند. در این مورد، سازندهای کم عمق با گاز فشار بالایی شارژ شده اند که از زونهای عمیق تر چاههای مجاور در اثر یک خرابی یا عیب در آن چاه مهاجرت کرده است. سیمانکاری ضعیف، خرابی لوله جداری، متروکه سازی ناقص چاه، فورانهای درون چاهی و عملیات چاههای تزریقی، همگی دلایل احتمالی هستند.

 

هر انباشتگی گازی که در حین حفاری در عمقی بالاتر از نقطه نشاندن اولین رشته جداری با آن مواجه می شویم، به عنوان گاز کم عمق در نظر گرفته می شود. گاز کم عمق معمولا به شکل انباشتگی هایی در سازندهای رسوبی کم عمق با تخلخل و تراوایی بالا دیده می شود. این سازندها عموما به عنوان سازندهای کم فشار در نظر گرفته می شوند. در حفاری چنین سازندهای گازداری به علت مشکل بودن تشخیص زود هنگام ورود گاز باید خیلی احتیاط کنیم. به خاطر کم عمق بودن چاه گاز به محض ورود منبسط شده و با هشدار ناچیزی به سطح می رسد. در چنین چاهی، یک رشته جداری سطحی کوتاه در سازندی ضعیف نشانده شده است. به خاطر ریسک بالای شکست سازند در کفشک جداری و بالا آمدن گاز در اطراف چاه، لازم است که جریان را منحرف کنیم نه اینکه چاه را ببندیم.

7-5-2) سرعت حفاری زیاد در سازندهای گازدار

وقتی که یک سازند گازذار حفاری می شود، به خاطر آزاد شدن گاز از کنده ها در حین چرخش، گل گاززده می شود. مقدار گاز به حجم گاز داخل سازند، تراوایی سازند، سرعت حفاری و مدت زمانی که کنده ها در داخل چاه هستند که معادل مدت زمان بالا آمدن کنده هاست، بستگی دارد.

گاز داخل چاه در معرض فشار هیدروستاتیک نرمال قرار دارد. همراه با بالا آمدن گاز توسط گل، فشار کم شده و گاز منبسط می شود. مقادیر کمی گاز می تواند باعث کاهش زیادی در وزن گل برگشتی در سطح شود. با وجود اینکه تاثیرات سطحی زیاد به نظر می رسد، مجموع کاهش هد هیدروستاتیک داخل چاه خیلی کم می باشد. با یک گاز زدا (De-gasser) می توانیم قبل از اینکه گل دوباره وارد چاه شود، گاز را از آن جدا کنیم. در غیر اینصورت درصد گاز داخل گل زیاد شده و به طور صعودی کاهش بیشتری در هد هیدروستاتیک رخ می دهد.

اگر در یک سازند گازدار سریع حفاری کنیم، درصد گاز داخل گل به همان شکل زیاد می شود و مشکلاتی به وجود می آورد. انبساط سریع گاز نزدیک سطح باعث می شود تا در Bell nipple گاز به شدت از گل جدا شود و مقداری گل از چاه بیرون بریزد. این پدیده ادامه پیدا می کند و آنقدر گل از دست می رود تا فشار هیدروستاتیک به زیر فشار سازند می رسد و Kick به وجود می آید. این پروسه به محض شروع شدن به سرعت از کنترل خارج می شود.

6-2) تشخیص Kick

اگر به یک سازند تراوا که فشارش بیشتر از فشار هیدروستاتیک گل باشد نفوذ کنیم، کنترل اولیه از بین می رود و چاه Kick می کند. سیستمها و روشهای تشخیص Kick طوری طراحی شده اند که در زودترین زمان ممکن Kick تشخیص داده شود تا پرسنل حفاری سریع عکس العمل نشان داده و در نتیجه از شدت Kick کاسته شود.

نشانه های Kick را می توان به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول، آنهایی که هشدار می دهند Kick قریب الوقوع می باشد و یا حداقل احتمال Kick وجود دارد؛ لذا در صورت بی توجهی به این علایم هشدار دهنده ممکن است کنترل اولیه را از دست بدهیم. دسته دوم آنهایی که نشان می دهند Kick قطعا رخ داده است. یعنی کنترل اولیه را از دست داده ایم و باید کنترل ثانویه را به کار ببریم.

1-6-2) نشانه های هشدار دهنده Kick

هشیاری در فهمیدن این نشانه ها مهم ترین مساله در ایمنی چاه می باشد. رعایت این مساله و واکنش مناسب نسبت به آن،باعث می شود تا چاه تحت کنترل بماند. نشانه های مختلفی تحت این عنوان ثبت شده اند که در همه چاهها یکسان نیستند. در یک چاه ممکن است این نشانه ها به صورت تک و یا مجموعی از چند تا باشند. حتی ممکن است نشانه Kick نباشند ولی به خاطر اهمیت موضوع باید حتما بررسی شوند. این نشانه های هشدار دهنده عبارتند از:

  • افزایش سرعت حفاری (Drilling Break)
  • افزایش گشتاور چرخشی (Torque) و Drag
  • کاهش دانسیته شیل
  • افزایش اندازه کنده ها و شکل آنها
  • تغییر خواص گل
  • گاز موجود در گل برگشتی – گل گاز زده
  • افزایش دمای گل برگشتی
  • کاهش D-exponent

در حین حفاری، با ثابت ماندن پارامترهای حفاری چون مته فرسایش می یابد؛ سرعت حفاری یک روند کاهشی پیدا می کند. افزایش ناگهانی سرعت حفاری می تواند بیانگر وارد شدن به یک سازند نرم باشد و این نشانه Kick نیست. در عین حال اگر اختلاف فشار بین هیدروستاتیک گل و سازند کم شود؛ سرعت حفاری افزایش می یابد. یک افزایش سریع در سرعت حفاری می تواند بیانگر این باشد که وارد یک سازند با فشار فراعادی شده ایم و حالت زیر تعادلی به وجود آمده است. البته کاهش ناگهانی سرعت حفاری می تواند بیانگر ورود به سنگ پوش (Cap Rock) باشد و ممکن است فشار زیادی در زیر آن باشد.

افزایش گشتاور و Drag اغلب زمان حفاری بازه های شیلی در حالت زیر تعادلی پیش می آید. شیل منبسط می شود، کنده ها بزرگتر شده و فضای آنالوس را محدود کرده و در نهایت شاید باعث گیر لوله ها شوند. این نشانه، اگر به همراه نشانه های دیگر به کار رود؛ می تواند یک بیانگر خوب برای فشار فرا تعادلی باشد.

دانسیته شیل با افزایش عمق، زیاد می شود ولی اگر یک زون با فشار فراعاذی حفاری شود؛ کاهش می یابد. دانسیته کنده ها را می توان در سطح اندازه گیری کرد و نمودار آن را بر حسب عمق کشید. این نمودار باید روندی نرمال داشته باشد. هر انحرافی در نمودار می تواند بیانگر تغییر سیال سازند و فشار فراعادی باشد.

اندازه و حجم کنده های شیلی که در شرایط زیر تعادلی حفاری می شوند بیشتر از شراط نرمال است. شکل زاویه دار و تیزی دارند. این اثر به این دلیل است که سیالی که در فشار بالا در فضاهای خالی محبوس شده وقتی با فشار هیدروستاتیک کمتر حفاری می شوند منبسط می شود. در نتیجه با انبساط شیل، سرعت حفاری و اندازه حفره زیاد می شود و حجم شیل بر روی شیکر زیاد می شود. خود شیل دارای تخلخل بالا و تراوایی کم می باشد و Kick به وجود نمی آورد. پس مشاهده دقیق شیل بر روی شیکر به همراه نشانه های دیگر می تواند بیانگر شراط زیر تعادلی مناسب برای Kick هنگام حفاری سازند بعدی باشد.

گل های با پایه آب شیرین،در صورت ورود سیال سازند میزان کلرید (در بعضی مواقع کلسیم) آنها افزایش می یابد. این نشانه در گلهای با پایه آب شور یا کلهای با میزان نمک بالا قابل رویت نمی باشد. در برخی انواع مشخص گل با واردشدن آب نمک به چاه دچار پدیده کلوخه شدن (Flocculation) می شوند. ذرات جامد پخش شده در گل به صورت کلوخه در می آیند و در نتیجه گرانروی گل بالا می رود. در گلهای اشباع با آب نمک با PH پایین، گرانروی کاهش می یابد. در گلهای روغنی آب وارد شذه به گل، به عنوان ذره جامد عمل نموده و گرانروی را افزایش می دهد. حضور گاز در گل تاثیر چندانی بر خواص شیمیایی وجریانی گل نمی گذارد. در سطح، گل کف می کند و دانسیته سطحی کاهش و در برخی موارد گرانروی افزایش پیدا می کند.

ورود گاز به گل به چند دلیل رخ می دهد. در حالت اول، به دلیل حفاری یک سازند گازدار متخلخل حتی در شرایط فرا تعادلی می باشد که Drilled Gas نامیده می شود. گاز از طریق کنده ها وارد گل می شود و در سطح در لاین برگشت گل قابل مشاهده است.در حالت دوم، به دلیل کاهش موقتی فشار هیدروستاتیک گل توسط پدیده مکش یا خاموش کردن پمپ هنگام اتصال لوله ها می باشد که Connection Gas نامیده می شود. این حالت نشان دهنده نزدیک تعادل شدن می باشد وباید وزن گل را افزایش دهیم. در حالت سوم، ورود گاز به دلیل بیشتر بودن فشار سازند تراوای مورد حفر از فشار گل می باشد.

گل گاز زده تاثیر خیلی کمی روی فشار ته چاه می گذارد و به تنهایی نشانه Kick نیست. ممکن است از طریق کنده ها وارد گل شده باشد. با این وجود به عنوان یکی از نشانه های احتمالی Kick با آن برخورد می کنیم. اگر گل به میزان زیادی گاز زده شده بود، باید افزایش سطح گل مخازن را بررسی کرد.

گرادیان دما در زونهای با فشار فرا عادی بیشتر از حالت نرمال است. این افزایش گرادیان دما قبل از رسیدن به زون با فشار فرا عادی رخ می دهد. بنابراین می تواند یک نشانه زودهنگام برای فشار فرا عادی باشد. محدودیت این نشانه در اندازه گیری آن در سطح می باشد که سرعت چرخش گل، زمان تریپ، حجم گل و تاثیرات محیطی روی آن اثر می گذارند. افزایش دمای گل در لاین برگشتی وقتی با نشانه های دیگر به کار رود؛ می تواند نشانه خوبی برای رسیدن به سر یک سازند با فشار فرا عادی باشد.

در سال 1966 "جردن و شرلی" از روی اطلاعات جمع آوری شده خلیج مکزیک رابطه ای برای سرعت حفاری نرمال شده به دست آوردند.]9[

 

R: سرعت حفاری (ft/hr)

N: سرعت چرخش (rpm)

W: وزن روی مته (lbs)

D: قطر مته (inch)

این پارامتر با تغییرات وزن گل و یا ECD به شکل زیر تصحیح می شود:

 

در بخشهای شیلی، نمودار  بر حسب عمق برای پیش بینی فشار فراعادی با یک موفقیت نسبی، مورد استفاده قرار می گرفت. روند d-exponent به صورت طبیعی با افزایش عمق افزایش پیدا می کند ولی در منطقه پر فشار مقدارش کمتر از مقدار مورد انتظار می شود.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که هیچ کدام از این نشانه های هشدار دهنده به طور مجزا نشان دهنده فشار فرا عادی نمی باشند ولی اگر به صورت گروهی به کار روند؛ ابزاری ارزشمند برای تشخیص به موقع Kick خواهند بود.

2-6-2) نشانه های قطعی Kick

یک Kick وقتی رخ می دهد که فشار ستون گل کمتر از فشار سازند شود. خود Kick نشانه قطعی این می باشد که سیالات سازند وارد چاه شده اند و باید کنترل ثانویه را به کار ببریم. تشخیص Kick در زمان حفاری و تریپ متفاوت می باشد.

در زمان حفاری، جریان سیال به چاه منجر به دو تغییر در سیستم چرخش گل می شود.

  • حجم سیستم گل فعال افزایش می یابد.
  • جریان گل برگشتی بیشتر از جریان گل ورودی می شود.

در زمان تریپ، جریان سیال به چاه باعث می شود که چاه درست پر نشود. در صورت مشاهده، باید وجود جریان به وسیله عملیات Flow check بررسی شود. در صورت مثبت بودن، چاه باید بسته شود. در غیر این صورت، رشته حفاری به ته چاه برگردد و گل ته چاه با چرخش بالا آورده شود. استفاده از Trip tank مناسب ترین روش بررسی حجم گل در زمان تریپ می باشد. در زمان لوله بالا استفاده از سیستم پر کردن پیوسته چاه پیشنهاد می گردد. در زمان لوله پایین استفاده از Trip tank برای اطمینان از جابجایی درست گل پیشنهاد می شود.

در زمان عملیات حفاری موقعیت هایی پیش می آید که اثرات و نشانه های Kick را می توانند بپوشانند. تنظیم وزن گل در زمان حفاری، انتقال گل در زمان حفاری، هرزروی جزئی گل، تجهیزات کنترل ذرات جامد گل، گل گاز زدایی شده، نشتی تجهیزات سطحی و روشن و خاموش شدن پمپ گل این موقعیت ها را به وجود می آورند.

7-2) رفتار Kick

به منظور بررسی رفتار Kick فرض می کنیم سیال وارد شده به چاه گاز باشد.به دلیل پیچیدگی رفتار گاز نسبت به سیالات دیگری مثل آب نمک و هیدروکربن و همچنین خطر بالای آن، Kick گازی به عنوان خطرناک ترین و بدترین حالت Kick در نظر گرفته می شود. اگر بخواهیم روش کنترل کردن یک Kick گازی را به طور ساده بیان کنیم؛ باید بگوییم که وقتی گاز در یک چاه بالا می آید، با اجازه انبساط به آن، فشارش را کاهش می دهیم.

یک نشانه اولیه Kick افزایش حجم مخازن گل (Pit gain) می باشد. اگر سیال سازند در گل حل نشود؛ حجم سیال ورودی در شرایط ته چاه نزدیک به افزایش حجم مشاهده شده در سطح می باشد. ولی اگر حل شدنی باشد؛ افزایش حجم مخازن گل کمتر خواهد بود. در این حالت، آن گاز حل شده تاحدی در گل پنهان می شود و تشخیص آن نسبت به گازی که در حالت آزاد می ماند، مشکلتر می باشد.

رفتار گاز در گل پایه آبی و روغنی به خاطر قابلیت حل شدن آن در سیال حفاری متفاوت است. گاز هیدروکربنی تا یک میزانی در هر سیال حفاری حل می شود ولی از حل شدن آن در گلهای پایه آبی صرفنظر می کنیم. انحلال پذیری گاز در مایعات تابعی از ترکیب گاز و مایع، فشار و دما می باشد. به طور کلی انحلال پذیری با افزایش فشار، کاهش دما و افزایش تشابه مولکولی بین اجزای گاز و مایع، افزایش می یابد. در این رابطه باید به مفهوم فشار نقطه حباب نیز توجه کنیم. فشار نقطه حباب به فشاری گفته می شود که در آن اولین حباب گاز از حالت محلول آزاد می شود. گاز محلول در گل موقع بالا آمدن در یک عمقی تقریباً نزدیک سطح به فشار نقطه حباب خود می رسد. به خاطر آزاد شدن گاز از گل، احتمالاً همه گل بالای این عمق، از چاه خارج می شوند. اعتنا نکردن به افت فشار هیدروستاتیک گل حتی در اثر یک اتفاق و فوران گل و گاز به روی فلور یا کف سکو، باعث به خطر انداختن پرسنل می شود. به همین دلیل استفاده از Rotating Head در حین حفاری با گلهای پایه روغنی لازم می باشد.

در گلهای پایه روغنی با افزایش وزن گل ناشی از میزان ذرات جامد بالا، انحلال پذیری کاهش می یابد.


 
 
تعادل فشار و روشهای کشتن چاه وتعادل چاه
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱٠:٥٥ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/۸/٢۳
 

تعادل فشار

وقتی سیلان اتفاق می افتد و متعاقب آن دهانه چاه مسدود می گردد در حقیقت تعادل فشار در جاه برهم خورده است تعادل فشاری که در شرایط حفاری توسط ستون سیال حفاری ایجاد می شد اکنون قسمتی از آن توسط اعمال فشار از سطح که همان فشار بسته چاه در رشته حفاری و لوله های جداری است تامین می شود.

برای بدست آوردن دانسیته سیال حفاری لازم برای برای کشتن چاه از فشار تثبیت شده رشته حفاری در سطح پس از بستن دهانه چاه استفاده می شود. با این فرض که رشته حفاری بطور کامل از سیال حفاری پرشده و این سیال حفاری با دانسیته مشخص یک فشار هیدرواستاتیکی به کف چاه وارد می کند،در مقابل سیال سازندی یک فشار به سیال حفاری وارد کرده که قادر است ضمن جبران فشار سیال حفاری ، فشار اضافی نیز در سطح ایجاد نماید.

SIDPP فشار رشته حفاری در دهانه چاه بسته شده+فشار هیدرواستاتیکی ستون سیال حفاری در رشته حفاری = فشار سیال سازندی

از آنجاییکه سیال درون رشته حفاری و لوله های جداری در تبادل هستند می توانیم رشته حفاری و لوله های جداری را به مثابه دو پایه یک لوله U شکل در نظر بگیریم از آنجاییکه فشار در دو پایه می بایست مساوی و معادل فشار سیال سازندی باشد لذا تعادل فشار در بخش لوله های جداری به صورت زیر خواهد بود.

فشار بسته لوله های جداری در سطح + فشار هیدرواستاتیکی سیال سیلان کرده + فشار هیدرواستاتیک سیال حفاری = فشار سیال سازندی

با توجه به مخلوط بودن سیال سازندی و سیال حفاری در دالیز لوله های جداری ، امکان بدست آوردن فشار سیال سازندی از روی فشار بسته لوله های جداری در سطح وجود ندارد. حال آنکه رشته حفاری یک دست از سیال حفاری پرشده است، به همین دلیل با استفاده از فشار بسته رشته حفاری در سطح می توان فشار سیال سازندی را بدست آورد.

برای کنترل چاه ما نیاز داریم که با توجه به عمق چاه ، سیال حفاری بسازیم که فشاری معادل و یا کمی بیشتر از فشار سازندی در کف چاه ایجاد نماید، با توجه به فشار سازندی محاسبه شده از فشار بسته رشته حفاری در دهانه چاه و دانسیته گل حفاری موجود در چاه و عمق چاه می توانیم شیب فشار سازند را محاسبه و دانسیته سیال حفاری کشتن چاه را بدست آوریم.

دانسیته کشتن چاه باید به اندازه ای بیشتر از دانسیته گل موجود در چاه باشد که با توجه به عمق چاه ، بتواند فشار رشته حفاری در دهانه چاه بسته را جبران کند.

SIDPP(PSI)             + دانسیته سیال حفاری PPG = دانسیته گل کشتن چاه PPG

(ft)x 0.052 عمق چاه

با داشتن فشار سازند دانسیته گل کشتن چاه را می توان از رابطه زیر بدست آورد.

(psi) فشار سازند            = دانسیته گل کشتن چاه PPG

(ft)x 0.052 عمق چاه

کشتن چاه به روش فشار ثابت در ته چاه.

در حال حاضر سه روش کشتن چاه بر پایه فشار ثابت در ته چاه به عبارت زیر وجود دارد.

- روش حفار

- روش وزن و انتظار

- روش تلفیقی

این سه روش در اصول مشابه هستند و تنها از نقطه نظر زمان پمپ کردن گل کشتن با هم متفاوت هستند.

در روش حفار، فرآیند کشتن چاه شامل دو چرخشی  کامل سیال حفاری درون چاه می باشد. در چرخش اول بدون اضافه کردن دانسیته، سیال حفاری را پمپ می کنند تا ته چاه بالا بیاید. انتظار می رود با پمپ کردن سیال حفاری و بالا آمدن ته چاه ، سیال سازندی که سیلان کرده است از چاه خارج میشود. قبل از شروع چرخش دوم دانسیته سیال حفاری را بالا برده تا به وزن لازم برای کشتن چاه برسد، در این چرخش گل کشتن چاه را پمپ می کنند تا ته چاه بالا آید و تعادل فشار در چاه برقرار شود.

در روش وزن و انتظار : گل کشتن چاه را از همان ابتدا پمپ می کنند، با چرخش کامل سیال و بالاآمدن ته چاه ، هم سیال سازندی و سیلان کرده از چاه خارج می شود و هم با استقرار سیال سنگین تر تعادل فشار در چاه برقرار می شود. در واقع دو عمل در یک چرخش سیال حفاری به انجام می رسد.

در روش تلفیقی ، سیال سازندی سیلان کرده را از چاه در شرایطی خارج می کنند که سیال پمپ شده به درون چاه در شرایطی خارج می کنند که سیال پمپ شده به درون چاه به صورت مرحله ای افزایش دانسیته داده می شود تا به دانسیته گل کشتن چاه محاسبه شده برسد. این روش در حقیقت تلفیقی از دو روش فوق است ، نه مانند روش وزن و انتظار منتظر ساختن سیال کشتن چاه می شویم و نه مانند روش حفار سیال موجود پمپ می شود.

روش حفار

در روش حفار سیال موجود ابتدا پمپ می شود تا ته چاه بالا آید و سیال حفاری سیلان کرده از چاه خارج شود. سپس وزن سیال حفاری را بالا برده تا به دانسیته گل کشتن چاه برسد. گل جدید را در گردش دوم پمپ کرده تا ته چاه بالا آید. در گردش کامل دور دوم و استقرار گل گشتن ، فشار چاه متعادل شده و فشار در سطح چاه بسته صفر می شود.

در این روش لازم است ، حداقل دو بار  سیال حفاری بطور کامل از درون لوله های حفاری پمپ و از دهانه لوله های جداری خارج شود. بنابراین در گردش اول سیال سازندی سیلان کرده از چاه خارج می شود و در چرخش دوم گل کشتن چاه پمپ شده و فشار چاه متعادل می شود، این ساده ترین روش کشتن چاه است که نیاز به محاسبات طولانی ندارد. اما در این روش چاه برای مدت طولانی تحت فشار عملیات کشتن چاه قرار می گیرد . مدت زمان عملیات کشتن چاه از دو روش دیگر بیشتر بوده و امکان بروز مشکل در چوک وجود دارد. همچنین فشار در لوله های جداری در گردش اول بیشتر از دو روش دیگر است.

توجه : از آنجاییکه فشار لوله های جداری در این روش حین خارج شدن گاز سیلان کرده از دهانه چاه بسیار بالا خواهد رفت ، لازم است فشار در لوه های جداری در دهانه چاه بسته توسط چوک بگونه ای کنترل شود ، که فشار در این لوله های بیشتر از فشار قابل تحمل آنها نشود.

از این روش اغلب در دستگاه های حفاری کوچک خشکی استفاده می شود ، که تجهیزات و نفرات زیادی در اختیار حفار نیست ، همچنین از این روش در کشتن چاه های جهت دار و افقی استفاده می شود که احتمالا سیلان ناشی از مکش اتفاق افتاده باشد.

به اضافه این روش برای کشتن چاه هایی مفید است که اطلاعات کمی از وضعیت چاه در دسترس باشد.

خلاصه :

در چرخش اول ، سیال موجود پمپ می شود تا از ته چاه بالا آمده و سیال سازند سیلان کرده از چاه خارج شود.

چرخش اول سیال حفاری

1.چاه بسته شده اطلاعات ثبت می شوند.

2.در صورت انتخاب گردش آرام سیال حفاری از روی فشار مربوط به گردش آرام سیال حفاری PCSR فشار لازم برای شروع پمپاژ درون رشته را از رابطه زیر بدست آورید. فشار در دهالنه رشته حفاری چاه بسته + فشار گردش آرام سیال حفاری = فشار شروع پمپاژ  درون رشته

ICP = PCSR + SIDPP

3.چوک را به اندازه یک چهارم باز کرده ، پمپاژ سیال حفاری به درون رشته را به آرامی شروع کرده و کم کم سرعت پمپاژ برای کشتن چاه برسانید.

4.با افزایش پمپاژ و رساندن آن به سرعت کشتن چاه توسط حفار ، شخص مستقر بر روی چوک بایستی با توجه به فشار لوله جداری در سطح ، چوک را به اندازه ای باز کند که فشار روی لوله  جداری در حد فشار بسته چاه ثبت شده ، قبل از شروع پمپاژ باقی بماند.

5.زمانیکه پمپاژ به سرعت کشتن چاه رسید، شخص مستقر بر روی چوک می بایست توجه خود را معطوف فشار رشته حفاری کند ، چوک را به اندازه ای باز کند که فشار روی لو له های حفاری در حد فشار اولیه چرخش سیال حفاری باقی بماند.

6.در گردش بار اول سیال حفاری درچاه لازم است، فشار روی لوله های حفاری توسط چوک ، در حد فشار اولیه چرخش سیال ،ثابت نگه داشته شود ، تا تمام سیال سازندی سیلان کرده از چاه خارج شود. سرعت پمپاژ سیال حفاری نیز بایستی در حد سرعت کشتن چاه ثابت نگه داشته شود.

7.زمانیکه سیال سازندی سیلان کرده از چاه بیرون ریخته شد ،چاه را مسدود کرده و گل کشتن چاه را بسازید.

             SIDPP   +  PPG وزن گل اولیه = وزن گل کشتن چاه

T.V.Dx0.052

گردش دوم سیال حفاری

با پرشدن لوله های حفاری از گل گشتن چاه ، فشارپمپاژ گل کم می شود. در عمل اگر سیال سازندی سیلان کرده در گردش نخست سیال حفاری از چاه خارج شده باشد ، برای ثابت نگه داشتن فشار لوله جداری ، پس از رسیدن سرعت پمپاژ سیال حفاری به سرعت کشتن چاه ، درگردش دوم که گل کشتن چاه در حال پمپ شدن است ، نیازی به تغییر دادن چوک نیست.

تعیین فشار شروع چرخش سیال حفاری

چنانچه چرخش آرام سیال حفاری اتخاذ نشود. فشار شروع چرخش را می توان با استفاده از فرآیند شروع چرخش در روش کشتن چاه به شیوه حفار تعیین کرد.

پس از اینکه سرعت پمپاژ به مقدار ثابت لازم برای کشتن چاه رسید پمپ روی فشار اولیه چرخش سیال حفاری ثابت خواهد ماند، زمانیکه فشار روی لوله های جداری ثابت،نگه داشته شود.

هشدار: وجود یک سرعت پمپاژ کشتن چاه از پیش تعیین شده یک عقیده اشتباه است، نباید به پرسنل گفته شود که یک سیلان منحصرا با یک سرعت خاص کنترل شود.

فرایند کشتن چاه شامل موارد زیر است :

1.نگه داشتن فشار روی لوله های جداری

2.تنظیم پمپ گل روی سرعت پمپاژ کشتن چاه ، تنظیم چوک به شکلی که فشار روی لوله های جداری روی مقدار مشخص شده ثابت بماند.

3.به محض تنظیم سرعت پمپاژ توسط حفار روی فشار جدید، باید جدید پمپاژ مد نظر قرار می گیرد ، لازم بذکر است که فشار پمپاژ تابعی از سرعت پمپاژ و دانسیته سیال حفاری می باشد.

4.اندازه روزنه چوک با سرعت پمپاژ کشتن چاه تنظیم شود.

روش وزن و انتظار

به روش وزن و انتظار ، روش مهندسی و یا روش یک چرخشی نیز گفته می شود. چرا که از نظر تئوری چاه را با یک چرخش سیال حفاری می کشند.

زمانیکه دهانه چاه مسدود شد و فشار در دهانه چاه تثبیت شد. از فشار تثبیت شده لوله های حفاری در دهانه چاه برای محاسبه دانسیته گل کشتن چاه استفاده منی شود. گل کشتن چاه در مخزن ذخیر ساخته شده ، سپس درون لوله های حفاری پمپ می شود. در ابتدای پمپاژ گل کشتن چاه، فشار را باید در حدی افزایش داد که ضمن تامین فشار لازم برای چرخش گل، بر فشار لوله های حفاری در حال چاه بسته نیز غلبه کند. با پایین رفتن گل کشتن چاه و پر شدن لوله های حفاری تا رسیدن گل به مته ، فشار پمپاژ بصورت پیوسته کاهش می یابد. زمانیکه گل کشتن چاه به مته رسید، پمپاژ با فشار لازم برای چرخش سیال حفاری در چاه برابر می شود.

چوک را باید به گونه ای تنظیم کرد که فشار پمپاژ با پایین رفتن گل کشتن چاه از درون لوله های حفاری طبق نمودار تغییرات فشار کاهش یابد. با رسیدن گل کشتن چاه به مته ، فشار هیدرواستاتیکی ستون گل در رشته حفاری ، با فشار سازندی برابر می شود. در ادامه چرخش گل کشتن چاه ، حین بالا آمدن از دالیز چاه سیال سازندی سیلان کرده را با خود به سطح می آورد ، در این مرحله لازم است روزنه چوک را به گونه ای تنظیم کنیم که فشار پمپاژ در حد فشار چرخش نهایی سیال حفاری باقی بماند.

فرآیند اجرای روش وزن وانتظار

برای محاسبه دانسیته گل کشتن چاه در این روش از همان روش محاسبه گفه شده در روش حفار استفاده می شود.

 

SIDPP               + PPG  ون گل اولیه = وزن گل کشتن چاه

T.V.Dx0.052

وزن گل کشتن چاه به PPG و فشار اولیه لوله های حفاری در دهانه بسته چاه (SIDPP) به PSI و عمق واقعی چاه ( T.V.D) به فوت می باشد.

زمانیکه گل کشتن چاه آماده شده ، طبق روش گفته شده در فرآیند قبلی شروع به پمپاژ آن درون رشته حفاری می کنیم.

روزنه چوک را بازنموده و سرعت پمپاژ را به آرامی افزایش می دهیم تا به سرعت پمپاژ کشتن چاه برسد.

در زمانیکه حفار تلاش می کند تا سرعت پمپاژ را به سرعت کشتن چاه برساند،

نفردیگر روی چوک باید تلاش کند تا روزنه چوک را به اندازه ای بازکند که فشار لوله

جداری در حد فشار تثبیت شده زمان بستن دهانه چاه به SICP باقی بماند

زمانیکه سرعت پمپاژ به سرعت کشتن چاه و پرشدن رشته حفاری از بالا، فشار در لوله

های حفاری طبق نمودار رسم شده در شکل 3.5 با تنظیم  روزنه چوک فشار پمپاژ گل

کشتن چاه با پرشدن لوله های حفاری از بالا، متناسب با نمودار رسم شده در شکل 3.5

کم می شود.

تنها با مهاجرت گاز سیلان کرده به دهانه چاه به مته ، فشار پمپاژ بدون تغییر و در حد

فشار چرخش نهایی PCF تا رسیدن گل پمپ شده از طریق دالیز به سطح باقی می ماند.

مانند کشتن چاه به روش حفار ، فشار پمپاژ چرخش نهایی PCF تا زمانیکه سرعت

پمپاژ، تغییر نکند،ثابت خواهد ماند. در صورتیکه سرعت پمپاژ به هر دلیلی اشتباه

انتخاب شده باشد،طبق روشی که قبلا گفته شد، می توان

سرعت پمپاژ را تغییر داد . اما در صورت امکان از تغییر سرعت پمپاژ

صرفنظر کنید.

درفاز دوم که گل کشتن چاه شروع به بالاآمدن  از دالیز چاه می کند و سیال سازندی

سیلان کرده را با خود بالا می آورد، با تنظیم روزنه چوک فشار روی استند پایپ را

ثابت و در حد PCF نگه می دارند، ولی با بالا آمدن سیال سازندی اندک اندک فشار در

لوله جداری در سحطح افزایش یافته و با انبساط گاز در سطح این فشار به حداکثر خود

می رسد، ولی با خروج تدریحی گاز از روزنه چوک و خارج شدن سیال سازندی سیلان

کرده از چاه فشار لوله جداری کم شده ، در نهایت با رسیدن گل کشتن چاه به سطح فشار

لوله جداری در سطح به صفر می رسد، این پایان فرآیند کشتن چاه به روش وزن و

انتظار می باشد.

 5.5 کشتن چاه به روش حجم سنجی

کشتن چاه به روش حجم سنجی اغلب در چاههای تعمیراتی و یا تحت بهره برداری مورد

استفاده قرار می گیرد. در این روش به گاز اجازه نفوذ به سطح تحت کنترل شده ، داده

می شود. گاز با سرعتی در حدود 1000ft در ساعت به بالا حرکت می کند ، برای

 اینکه به حباب های گاز اجازه انبساط دهند، فشار لوله جداری را به گونه ای تنظیم می

کنند ، که حجم مشخصی از سیال موجود در دالیز چاه اجازه سرریز شدن را پیدا کند.

بمنظور حصول اطمینان از ثابت بودن فشار وارده از سوی ستون سیال موجود در دالیز

به ته چاه فشار لوله جداری در سطح را کنترل می کند.

5.5.1 چه موقع از کشتن چاه به روش حجم سنجی استفاده می شود

-در مواقعی که گاز سیلان کرده ، در حال بالا آمدن باشد مسیر پمپاژ را از درون رشته

مسدود و تنها امکان خواندن فشار روی لوله جداری ، درسطح وجود داشته باشد .

-درمواقعی که رشته حفاری در چاه نباشد ، توپک نشت کرده باشد، نمودارگیری توسط

سیم در جریان باشد گاز ناشی از مکش به سطح مهاجرت کرده باشد.

-در زمانی که فاصله مته از کف چاه زیاد باشد

برای محاسبه حاشیه امن فشار کاری در کشتن چاه به روش حجم سنجی از رابطه زیر

استفاده می شود. 


 
 
شناخت‌ها سازند‌های نفتی و گازی ایران
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:۳٢ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٥/٥/٢۸
 


به مجموعه‌ی رسوبات سنگ شده‌ای گفته می شود که برخی از ویژگی‌های آن‌ها مانند سن، نوع فسیل، جنس، پیوستگی(قطع شدگی در آن دیده نشود و گسلی آن را قطع نکرده باشد)، ضخامت، رنگ و .... تا حدودی مشترک است. در این میان سن و نوع فسیل سازند از اهمیت بیشتری برخوردار است. ممکن است برخی از این ویژگی‌ها در یک سازند مشترک نباشد. به طور مثال سازند آسماری در میدان اهواز و مارون دارای ضخامت‌های متفاوتی است. اما به دلیل آن که سایر ویژگی‌های سازند همچنان در میدان‌های مختلف یکسان است، آن را یک سازند واحد می‌شناسند.
یک سازند ممکن است از یک یا چند لایه‌ی رسوبی تشکیل شده باشد. البته لایه‌های یک سازند کاملاً به هم پیوسته هستند.

برون زد(out crops):
بخشی از سازند که به سطح زمین رسیده و بدون حفاری امکان دسترسی مستقیم به آن وجود دارد.
نمونه گیری یا مقطع گیری(type section):
بهترین محلی که می‌توان برون زد یک سازند را مورد مطالعه قرار داد، به طوری که نمونه‌ بدست آمده تقریباً می‌تواند تمامی خصوصیات آن سازند را نشان دهد.


مخزن:
به بخش‌هایی از یک سازند که دارای نفت یا گاز باشد و تغییرات فشار قابل توجهی نداشته باشند، مخزن نفت یا گاز گفته می‌شود. بنابراین ممکن است یک سازند دارای چندین مخزن باشد.
سیستم نفتی:
به مجموعه‌ی سنگ‌ منشأ، سنگ مخزن و پوش‌سنگ یک سیستم نفتی می‌گویند.
میدان:
به مجموعه‌ی یک یا چند مخزن نفت که دارای ساختار (ساختار تله نفتی) مشابهی باشند، یک میدان نفتی می‌گویند.
حوضه:
به مجموعه‌ی یک یا چند میدان نفتی که خصوصیات چینه شناسی یکسانی داشته باشند، حوضه نفتی می‌گویند. هر حوضه شامل چند سیستم نفتی است.

سن‌های زمین‌شناسی
سن‌های زمین‌شناسی شامل 5 دوره است که به ترتیب از قدیم به جوان عبارتند از:
1- پری کابرین :  بیش از 560 میلیون سال پیش
2- پالئوزوئیک : 245-560 میلیون سال پیش
3- مزوزوئیک : 65-245 میلیون سال پیش
4 - سنوزوئیک  که شامل 2 دوره است:
4 -1: ترشیاری: 2-65 میلیون سال پیش
4 -2: کواترنری: از 2 میلیون سال پیش تا کنون

زمین شناسی نفت ایران
*********


   در ایران سه منطقه نفتی برای مطالعه سازندهای نفتی وجود دارد که شامل منطقه زاگرس منطقه ایران مرکزی و منطقه کَُپه داغ است. منطقه یا حوضه زاگرس در ایران از شمال غربی تا جنوب شرقی امتداد دارد و در واقع جهت‌ کشیدگی رشته کوه زاگرس است. حوضه ایران مرکزی ، فارس و شمال بندرعباس و حوالی‌ آن را شامل می‌شود و حوضه ایران شمالی یا همان حوضه کُپه داغ ، شامل شرق گرگان و شمال شرق ایران است. (البته این نکته‌ را باید یاد آور شد که در این مقاله تنها سازندهای مهم نفتی معرفی می‌شوند)
نکته‌ی مهم دیگری که می‌تواند مورد توجه کارشناسان و خبرنگاران علاقه‌مند قرار گیرد، ترتیب قرارگیری و سن سازند‌هاست. ترتیب قرارگیری و معرفی سازند‌ها در این مقاله ازسازند‌های مسن تر و عمیق‌تر به سازند‌های جدیدتر است.

حوضه‌ی زاگرس و ایران مرکزی

سازند های مخزنی حوضه‌ی زاگرس و ایران مرکزی

سازند فراقون:
این سازند در جنوب ایران، در زردکوه و کوه دنا ، با 2 نوع جنس ماسه سنگی در قسمت پایین آن و کربناته در قسمت بالایی دیده می شود. محل مقطع‌گیری (نمونه‌گیری) (Type section) آن کوه فراقون در شمال بندرعباس است که محل برون زد این سازند است. این سازند مخزنی در میدان‌های گازی پارس(شمالی و جنوبی) دیده می‌شود.

سازند دالان:
این سازند در «چاه دالان -1» حدود 110 کیلومتری جنوب و جنوب غرب شیراز مورد مطالعه قرار گرفته است و شامل سه بخش است که جنس بخش‌های بالایی و پایینی آن کربناته و بخش میانی آن از رسوبات حاصل از تبخیر (تبخیری) است. در حال حاضر گاز مخزن دالان در میادین پارس، نار، کنگان، آغار و سمند مورد بهره برداری قرار می‌گیرد.

سازند کنگان:
ضخامت این سازند در برون زد جنوب فارس 140 متر است. جنس این سازند از آهک دولومیتی است. در حال حاضر از گاز این سازند مخزنی در میادین پارس و کوه موند بهره‌برداری می‌شود.

سازند سورمه:
سازند سورمه در استان فارس، شمال خوزستان و شمال شرق لرستان گسترش داشته است و بهترین برون زد آن در استان فارس است. جنس این سازند از سنگ آهک ودولومیت است. از نفت و گاز این سازندها در میادین سرو (جزیره قشم) و کوه موند برداشت می‌شود.

سازند فهلیان:
محل نمونه‌گیری این سازند در استان فارس است. جنس آن سنگ آهک است. این سازند مخزن میادین نزدیک جزیره خارک را تشکیل می‌دهد که این میادین شامل: درود (نزدیک خارک)، سروش (غرب خارک) و دارخوین (نزدیک آبادان) است.

سازند گرو:
جنس این سازند از آهک و شیل تشکیل شده است. این سازند در میدان امام حسن مخزن کوچک گازی را ایجاد کرده است.
توجه: شیل به رسوبات ریزدانه‌ای گفته می‌شود که به صورت لایه‌های بسیار نازک روی هم قرار گرفته‌اند. تخلخل این نوع سنگ بالاست، اما دارای تراوایی کمی‌است. از این رو شیل‌ها از خاصیت مخزنی سنگ می‌کاهند و عمدتاً کارکرد سنگ منشأ یا سنگ پوش را دارند.

سازند داریان:
مقطع نمونه گیری این سازند در استان فارس است و جنس بخش اعظم آن سنگ آهک است. این سازند در تمام جنوب و غرب کشور به غیر از جنوب لرستان گسترش یافته است و در میدان کوه ریگ دارای ظرفیت مخزنی محدودی است.

سازند سروک:
محل الگوی سازند سروک در گروه بنگستان در شمال خوزستان است. جنس این سازند آهکی است و دارای تخلخل عمده ای از نوع شکستگی است. میدان مهم گازی این مخزن شامل میادین بی‌بی حکیمه، دال پری و کوه موند است و میدان های مهم نفتی این مخزن شامل میادین: اهواز، بی‌بی حکیمه، کیلورکریم، سروستان و سیاه مکان است.

سازند ایلام:
محل الگوی این سازند در ایلام است. جنس آن آهکی و شیلی است و تخلخل مفید و مهم این سازند از نو شکستگی است. این سازند دارای ذخایر فرعی و کوچک نفتی در میادین آب تیمور، اهواز، امام حسن، منصوری و دارخوین و هم‌چنین دارای ذخایر گاز در میدان هلوش است.

سازند آسماری:
سازند آسماری غنی‌ترین مخزن نفتی ایران و خاورمیانه و یکی از غنی‌ترین مخازن کربناته جهان است. این سنگ مخزن ذخایر نفتی و گازی 62 میدان نفتی را تامین می‌کند که از میان آنها 14 ابرمیدان و 12 میدان عظیم در رده بندی جهانی طبقه‌بندی شده‌اند.این سازند به سمت جنوب غربی و به طرف دهانه خلیج فارس، کمی ماسه‌ای می‌شود که به آن ماسه‌های اهواز گویند؛ به طوری که در میادینی مانند پازنان، اهواز، مارون، منصوری و ... بخش ماسه‌ای اهواز حدود یک سوم تا یک چهارم ضخامت کل سازند را در بر می‌گیرد. بخش ماسه سنگی اهواز در مخازن آسماری موجب افزایش کیفیت مخزن و ضریب بازیافت می‌شود. این مخزن در شمال غرب لرستان از بخش رسوبات تبخیری کلهر تشکیل شده است. بخش اعظم تخلخل و تراوایی این سازند مربوط به تخلخل حاصل از شکستگی است.

سنگ منشا های حوضه زاگرس و ایران مرکزی

نفت مخازن نفتی در حوضه‌ی زاگرس و ایران مرکزی از سنگ منشأهایی تامین می‌شود که در ادامه به ترتیب سنی به آن ها اشاره می‌شود:

سازند پابده:
جنس این سازند عمدتا از جلبک‌های دریایی تشکیل شده است. این سازند در لرستان و خوزستان به پختگی لازم برای تشکیل نفت گاز نرسیده است و تنها قسمت‌های شمال شرقی فروافتادگی دزفول(یک فروافتادگی است که در قسمت شمال غرب گسل قطر – کازرون قرار دارد) به تولید نفت رسیده است.

سازند گورپی:
محل الگوی این سازند در لرستان است و جنس آن مارل و آهک شیلی است. این سازند در لرستان شامل 2 بخش از جنس کربناته شامل سنگ آهک امام حسن (که دارای خواص سنگ مخزن است) و سنگ آهک لوفا است. این سازند تنها در شمال فارس و شمال شرقی فروافتادگی دزفول، مشارکت مختصری در تشکیل نفت دارد.

سازند کژدمی(مهم‌ترین سازند سنگ منشأ):
جنس سازند کژدمی از مارل و آهک رسی و شیلی است. این سازند دارای قابلیت تولید نفت به مقدار قابل توجهی در لرستان و خوزستان بوده و تحقیقات نشان می‌دهد نفت بیشتر مخازن این مناطق از این سنگ منشأ تامین شده است و مهمترین سنگ منشا ایران است.

سازند گرو:
مقطع الگوی این سازند در تنگ گَرو در کبیرکوه لرستان است که از جنس آهک و شیل و رسوبات ریزدانه تشکیل شده است. این سازند تا شمال فارس ادامه دارد. سازند گرو در نفت آسماری و سازندهای گروه بنگستان (کژدمی، سروک، سورگاه، ایلام) مشارکت داشته است.

 
سازند سرگلو:
این سازند در شمال شرقی عراق، لرستان و خوزستان گسترش دارد. جنس این سازند از دولومیت و رسوبات تبخیری و کمی آهک تشکیل یافته است.

 
پوش سنگ های حوضه زاگرس و ایران مرکزی

هم‌چنین برای این‌که نفت درون مخازن نگه داشته شود نیاز به یک سد در مقابل حرکت دارد. سنگی که این عمل را انجام می‌دهد، پوش سنگ (Cap rock) یا (Seal Rock) می‌گویند. این پوش سنگ‌هاعبارتند از:

 
سازند دشتک:
جنس این سازند از درلومیت و شیل و رسوبات تبخیری است و روی سازندهای مخزنی دالان و کنگان قرار گرفته است.

 
سازند کنگان:
این سازند در میدان گازی کنگان از دولومیت و شیل تشکیل شده است و در جنوب ایران و خلیج فارس پوش سنگ مناسبی را ایجاد کرده است.

 
سازند هیث:
این سازند از دو لومیت و رسوبات تبخیری تشکیل شده است که مخازن گازی سورمه را می‌پوشاند.

سازند گدوان:
مقطع الگوی این سازند در استان فارس قرار دارد و جنس آن از آهک و مارل و شیل است و پوش سنگ میادین نفتی دورود و فروزان را تشکیل می‌دهد.

سازند گچساران(مهم‌ترین سازند پوش‌سنگ):
جنس این سازند بیشتر از رسوبات تبخیری است که بهترین گسترش آن در میدان نفتی گچساران است. مهم‌ترین اهمیت آن پوش سنگ بودن این سازند برای سنگ مخزن آسماری است به علت شکل‌پذیری خوب و تراوایی کم یک پوش سنگ بسیار خوب را به وجود آورده است.

حوضه‌ی کپه داغ

حوضه‌ی نفتی دیگر مورد مطالعه حوضه‌ی کپه‌داغ در شرق گرگان و شمال شرق ایران است که دارای سیستم‌های نفتی مختلفی شامل پوش سنگ ، سنگ مخزن و سنگ منشأ می‌باشد.

سنگ‌های منشأ نفت در حوضه‌ی کپه ‌داغ

سازند چمن بید:
این سازند در میدان عظیم گازی خانگیران، اصلی‌ترین سنگ منشأ است. جنس این سازند از آهک‌های سیاه تشکیل شده است و در شرق گرگان مهم‌ترین و اصلی‌ترین واحد منشأ نفت و گاز را تشکیل می‌دهد.

سازند سنگانه:
این سازند دارای ظرفیت نفت ‌زایی کمی در غرب کپه‌داغ است اما در شرق کپه‌داغ دارای ظرفیت نفت‌زایی خوبی بوده و از شیل‌های سیاه رنگ تشکیل شده است.

سازند سرچشمه:
جنس این سازند کربناته است. این سازند در غرب کپه‌داغ توانسته سنگ منشأ مخازن کوچک محلی باشد.

سازند باش کلاته:
جنس این سازند از شیل‌های خاکستری و سیاه است. این سازند ظرفیت نفت‌زایی قابل توجهی نداشته و می‌تواند به عنوان یک منبع فرعی وضمیمه به سازند چمن بید در نظر گرفته شود.

سازند شمشک:
در غرب کپه‌داغ از دومقطع شیل و ماسه سنگ تشکیل شده است. این سازند از جهت تشکیل ذغال بسیار مهم است و بخش اعظم ذغال سنگ ایران را تامین می‌کند البته قسمت شیلی این سازند ظرفیت نفت‌زایی لازم را داشته است.

سازند مبارک:
جنس این سازند از شیل‌های سیاه رنگ و شیل‌های آهکی است. این سازند به بلوغ تشکیل نفت رسیده و ‌توانسته است نفت تولید کند.

سنگ های مخزن و پوش سنگ ها در حوضه‌ی کپه داغ

ارزیابی سنگ‌های مخزن در حوضه‌ی کپه‌داغ بر اساس بررسی‌های دقیق دستگاهی تخلخل و تراوایی صورت نگرفته است، بلکه بر مبنای بررسی‌های صحرایی و مطالعه مقاطع نازک (مقاطع نازک در واقع نمونه گرفته شده از سنگ یک سازند است که آن را به مقاطع بسیار نازک تبدیل کرده تا در زیر میکروسکوپ قابل مطالعه باشند) استوار می‌باشد. سنگ‌های مخزن و پوش سنگ آن‌ها در منطقه به دو گروه سنگ مخزن‌های مربوط به دوران مزوزئیک (mesozoic) است که احتمالا در تمام حوضه کپه‌داغ گسترش و توسعه یافته‌اند و دیگری سنگ مخزن‌های دوران پالئوزویک (paleozoic) است که تنها در محدوده‌ی جنوب غرب کپه‌داغ شناسایی شده‌اند.

گروه اول (گروه مخزنی مزوزئیک و پوش سنگ‌های آن)

 
سازند شمشک:
جنس این سازند از شیل و ماسه است. طبقات ضخیم ماسه سنگی می‌تواند نقش مخزن را در این سازند ایفا کنند وطبقات شیلی نیز نقش پوش سنگ و سنگ منشأ را در این سازند بازی می‌کنند. این سازند در قسمت جنوب غربی حوضه کپه‌داغ دارای تخلخل بیشتری است.

 
سازند تیرگان:
جنس این سازند از آهک است و در صورت داشتن ضخامت کافی، از ظرفیت مخزنی مناسب برخوردار است. پوش سنگ این سازند، سازند سرچشمه است.

سازند شوریجه:
ماسه سنگ قسمت زیرین سازند شوریجه مخزن اصلی میدان گازی خانگیران را تشکیل می‌دهد و در حال حاضر در حال بهره‌دهی است. این سازند از بالا و پایین بین 2 لایه‌ی غیر قابل نفوذ قرمز رنگ قرار گرفته است.

 
سازند مزدوران:
سنگ مخزن اصلی در منطقه‌ی کپه‌داغ است. قسمت‌های مارل و شیلی و تبخیری شوریجه، پوشش مناسبی برای مخازن مزدوران در خانگیران فراهم کرده است.

 
گروه دوم (گروه مخزنی پالئوزویک و پوش سنگ‌های آن)

این سازند‌ها بر اساس شواهد صحرایی و سنگ‌شناسی از ظرفیت بالقوه‌ای جهت تشکیل مخازن هیدروکربوری برخوردار و برای ارزشیابی مناسبند و تنها در قسمت جنوب منطقه کپه‌داغ گسترش دارند.

 
سازند خوش ییلاق:
جنس این سازند از شیل و آهک است که بخش آهکی می‌تواند به عنوان سنگ مخزن عمل کند و بخش‌های شیلی هم به عنوان سنگ منشأ این مخازن عمل می‌کنند، لایه‌های شیلی قسمت زیرین سازند مبارک نیز پوش سنگ این مخازن است.  

سازند مبارک:
از نظر جنس بخش بالایی این سازند کربناته است و سنگ مخزن اصلی دوران پالئوزویک را تشکیل می‌دهد. شیل‌های قرمز رنگ که به سرخ شیل معروفند پوشش لازم برای این مخزن را فراهم می‌کنند.

 


 
 
توصیه های قبل از راه اندازی دستگاه سانتریفیوژ
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:۳٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٥/٥/٢۸
 

توصیه های قبل از راه اندازی دستگاه سانتریفیوژ:

 

1- قبل از اینکه اقدام به راه اندازی دستگاه بنمائید مطمئن شوید یک جسم خارجی درون آن نباشد.

 

2- سانتریفیوژ بایستی بدون وارد شدن گل به درون آن راه اندازی شود و پس از حداقل 2 دقیقه کار

 

اقدام به ارسال تغذیه به درون آن نمود. این امر باعث میشود که مواد رسوب یافته به درون آن به

 

بیرون از سانتریفیوژ هدایت شوند.

 

3- برای تمیز نمودن متعلقات داخلی دستگاه از سیال مناسب ( متناسب با نوع سیال مورد استفاده)

 

استفاده شود.

 

4- در هر راه اندازی مجدد توجه داشته  باشید که رسوبی باقی نمانده باشد.

 

5- راه اندازی دستگاه در تحت فشار و همراه با جریان اولیه گل نه تنها باعث خرابی دستگاه ومتعلقات

 

   داخلی آن خواهد شد بلکه برای کاربران بسیار خطرناک خواهد بود.

 

6- جهت جرخش "باول"سانتریفیوژ را بررسی کنید .

 

7- قبل از راه اندازی "  باول "  را با دست بچرخانید و مطمئن شوید که گیربگس آزاد است.

 

8- پس از بیست دقیقه که دستگاه را بحالت نرمال بحرکت در اوردید بخاطر اطمینان از آن

 

   میتوانید حداکثر سرعت را انتخاب ووضعیت آن را بررسی کنید.

 

9- توجه داشته باشید که پوشش های قسمت های متحرک در جای خود قرار دادشته  باشند .

 

10- چنانچه پس از راندن دستگاه با صدای عجیب و یا لرزش های غیر عادی روبرو شدید

 

    سریعا دستگاه را خاموش وعلت آن را بیابید.

توقف اضطراری دستگاه:

     

           برای استفاده از امکان ایست اضطراری دستگاه سانتریفیوژ کافیست از کلیدی که در برد

 

          الکتریکی که در نزدیکی کنترل پانل تعبیه شده است استفاده نمائید.

 

         با  استفاده از این روش برق کل دستگاه سریعا قطع خواهد شد و هیچکدام از اجزاء دستکاه

 

        کار نخواهند کرد.   توصیه میشود از این روش فقط در موارد مشروحه زیر استفاده نمائید.

 

          -  در مواقع احساس خطر و تکانها و صداهای بسیار شدید و موارد کاملا ضروری.

 

        کاربران دارای مسئولیت بایستی طرز استفاده ، مکان و موارد استفاده از کلید اضطراری را به

 

       افراد زیر دست وکارآموزان نشان دهد.

 

کارهای روزمره دستگاه :

 

        !- پس از 70 ساعت کارکرد باید پیچ ومهرهای لرزاننده دستگاه سانتریفیوژ بررسی شوند

 

   2-  پس  از 250 ساعت کارکرد دستگاه باید تسمه ها تعویض گردند.

 

3- پس از 4000 ساعت کارکرد دستگاه گریس گیربکس بایدکلا عوض شود.

 

4- پس  از 500 ساعت کارکرد دستگاه آگر دستگاه باید بررسی شود.

 

5- پس از 70 ساعت کارکرد دستگاه باید وضعیت کیک باقیمانده دردستگاه بررسی شود.

 

پلاگ بودن تعویض گردند.

 

7- پس از1000 ساعت کارکرد دستگاه روغن هیدرولیک دستگاه عوض شود.

 

8- پس از 24 ساعت کارکرد دستگاه همه قسمت های درگیر، گریسکاری شوند.

 

9- هر ماه پیچ ومهره های دستگاه محکم شوند.

 

اطلاعات عمومی دستگاه سانتیریفیوژ سی  دی 500

 

 

-  سرعت " باول"از صفر تا 3000 دور در دقیقه خواهدبود.

 

-  سی دی 500 میتواندبصورت اتوماتیک ویا بصورت دستی بکار گرفته شود.

 

- چهار گیج برای تعیین فشار " مین درایو " و " بک درایو"وجود دارد.

 

- منظور از " پی ال سی "   " پروگرام لوجیک کنترل "  میباشد.

 

-  وقتی سرعت  " باول" و " دیفرینشیال " تنظیم میشود دستگاه بطور اتوماتیک مقدار

 

    " بک درایو اسپید" را محاسبه میکندوراه اندازی میکند.

 

- سانتریفیوژ سی دی 500 با برق 440- 760 ولت کارمیکند.

 

- وزن دستگاه 6800 کیلوگرم ، طول 3819 میلی متر و عرض آن 2200 میلیمترمیباشد

 

- ایندستگاه برای کار در ارتفاعاتی کمتر از 1000 متر در نظر گرفته شده است.

 

-  ایندستگاه  فقط  برای محیطهایی با درجه حرارت بین -20 تا 50 درجه طراحی شده است

 

 

   .       -  ایمنی عمومی دستگاه قبل از راه اندازی:

 

1- تازمانیکه اطلاعات جامعی از دستگاه بدست نیاورده اید اقدام به راه اندازی دستگاه ننماید.

2- قبل از راه اندازی بررسی کنید که همه قطعات بدقت نصب شده باشند.

3- وقتی تصمیم میگیرید که برای یک مدت طولانی دستگاه را خاموش کنید سعی

کنید بعضی از مدارهای الکتریکی ان را غیر فعال کنید .

4- چنانچه پس از راه اندازی با صدا ویا لرزش های غیر عادی مواجه شدید سریعا

دستگاه را خاموش نمائید.

5- تا زمانیکه دستگاه را خاموش نکرده اید و برق انرا قطع نکرده اید اقدام به تعمیر

دستگاه سانتریفیوز را ننمائید.

6- دسته انتقال قدرت موجود بر روی کنترل پانل را تا نداشتن اطلاعات کافی از نحوه

راه اندازی دستگاه نچرخانید.

7-  کارآموزان بدون حضور کاربرانی که صلاحیت استفاده از دستگاه سانتریفیوژ رادارند ، از راندن دستگاه جدا خودداری ورزند.

8- در مواقع راندن دستگاه ، مواظب باشید افراد متفرقه در اطراف نباشند.

9- از دستگاه در حین روشن بودن بالا نروید و از پوشیدن لباسهای بلندی که ممکن

است  به داخل تدستگاه کشیده   شوند ممانعت بورزید.

10-  دست و بدن خود را در معرض قسمت های متحرک دستگاه قرار ندهید.

11- پس از هربار  روشن و خاموش کردن دسته اصلی قدرت را درحالت صفر قرار

دهید.

12- محل کار همیشه باید تمیز و دارای نور کافی باشد.

11- سطح روغن هیدرولیک را برروی دستگاه بررسی یلنگ نمائید.

 

12- بررسی کنید ولوها و شیلنگ ها وصل و نشتی نداشته باشند.

 

13- ولو های مربوطه مثل ولو های مخزن و ماینوپمپ باز باشند.

 

14- چنانچه بتازگی دستگاه را جابجا کرده اید مواظب باشید که "شیپ اینگ "

 

  لاک را خارج  کرده باشید.

 

 

 

                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

روش راه اندازی دستگاه سانتریفیوژ سی دی 500

 

 

الف)  دسته انتقال قدرت را که بر روی جعبه کنار پی ال سی ت قرار

 

داردچرخانده و ازحالت صفر به موقعیت یک قرار د.هید.

 

ب) سرعت دلخواه باول و مقدار دیفرانشیل را در جعبه پی ال سی تنظیم نمائید.

 

ت)دکمه روشن کانویور را بر روی جعبه کنترل پانل فشار داده و سپس موتور الکتریکی و انتقال حرارت را روشن کنید.

 

ث) دکمه "باتون اون" را بر روی جعبه کنترل فشار داده و " مین درایو" و بک درایو

 

   را روشن کنید.

 

‍ ج ) برای دودقیقه اجازه دهید تا سانتریفیوژ سرعت خود را پیدا کند.

 

ج) دکمه تغذیه گل را فشار دهید .

 

ح) ارام ، ارام تغذیه  گل را به سانتریفیوژ تا میزان دلخواه اضافه کنید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

طرز خاموش کردن دستگاه سانتریفیوژسی دی 500

 

 

 

الف ) ورودی گل را قطع کنید( پمپ تغذیه را خاموش کنید).

 

ب) پس از خارج شدن سالیدها و تمیز ، باول شیر آب ( یا در گل روغنی ،گازوئیل)

 

   را به داخل پمپ تخلیه باز کنید .

 

ت) تمیز کردن سانتریفیوژ را تا خارج شدن آب ویا گازوئیل تمیز ادامه دهید.

 

ث) دکمه خاموش کردن موتور سانتریفیوژ رادر جعبه کنترل پانل فشار دهید و تا

ا

نزدیک شدن سرعت باول تا صفر صبر کنید.سپس دکمه خاموش کردن موتور اصلی

 

را فشار داده و " کانویور" را نیز خاموش کنید.

 

ج) دسته انتقال قدرت را بر روی بریکر باکس" بحالت اولیه ( صفر ) برگردانید.

 

ح) اگر در جای خیلی تری بر روی سانتریفیوژ پوشش قرار دهیدو آبهایی که درون

 

  باول قرار دارند برای جلوگیری از یخ زدگی خارج  کنید.

 

خ) سعی کنید لاین ها را از سانتریفیوژجدا کنید تا گل در لاین ها ته نشین نشوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عیب یابی دستگاه سانتریفیوژ سی دی 500

 

1-  موتور الکتریکی کار نمیکند:

 

* میکروسویچ را بررسی کنید                                    

 

* بررسی کنید که کانویور " روشن باشد.                        

 

2- " کانویور "روشن نمیشود:

 

* میکروسویچ ها را بررس کنید.                              

 

*  حدود ترگ دستگاه را بررسی کنید.                       

 

* وضعیت ایست اضطراری را برر سی کنید               

 

*  کارت الکتریکی " بی 1" را در کنترل پانل بررسی کنید.

 

3-  فن خنک کننده کار نمیکند :

 

                     *  حرارت زیر 35 درجه است .      

 

                     * سنسور حرارت خراب است .و درجه صفر را نشان میدهد.

 

                     * درجه گرمائی آور لود یا تنظیم شده دستگاه را در نظر بگیرید. 

 

                     * کارت الکتریکی " بی 2 " را در کنترل پانل بررسی کنید.

 

4-  موتور هیدرولیک " مین درایو" بکار نمی افتد.

 

       * فشار را بر روی ال سی دی مانیتور بررسی کنید اگرفشار مین درایو 195 بار

 

        بار  است معنایش اینست که سنسور خراب است .ومین درایو کار نمیکند.

 

     * کارت الکتریکی "بی 3" را  پانل بررسی کنید.

 

     * کارت الکتریکی " ای بی 1" را تعویض کنید.

 

     * سلونوئید ولو رابررسی کنید.

 

 

5- " بک درایو " هیدرولیک کار نمیکند.

 

     * فشار دستگاه را در روی مانیتور بخوانید.اگرفشار بک  درایو 195 بار بود معناش

 

       اینست که سنسور خراب است و باید عوض شود.

 

   * کارت الکتریکی " بی 1 " را در کنترل پانل بررسی کنید.

 

     * کارت الکتریکی " ای بی 2 " را در کنترل پانل تعویض کنید.

 

     * موتورهیدرولیک بک درایو بیشتر از 500 دور در دقیقه است ویا بک درایو

 

      روشن نشده است.

 

     * سلونوئید ولو را بررسی کنید.

 

 

6- وقتی موتور الکتریکی دستگاه را روشن میکنید شتاب به حداکثرسرعتئ میرسد:   

 

    * در جعبه پی ال سی ازدیاد حرارت را بررسی کنید.

 

    * بررسی و تعویض ولو ایمنی.

 

 

 

 

7- مشاهده سرعت های غیر عادی در دستگاه[:

 

    * سنسور سرعت را بررسی کنید.اگر نیاز باشد دیسک را تمیز و یا سنسور راتعویض نمائید.

 

     * محل ، جایگاه و موقعیت سنسور را بررسی کنید.( سنسور باید حداکثریک میلی

 

       متر از کنترل المنت فاصله داشته باشد).

 

8- مشاهده صدای غیر عادی در دستگاه :

 

     * گریسکاری بلبیرینگها را بررسی کنید.

 

     * بررسی کنید که بلبرینگها خراب نشده باشند.


 
 
← صفحه بعد