سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
گل های حفاری در جنوب غربی ایران
نویسنده : - ساعت ٢:٢۸ ‎ق.ظ روز ۱۳٩۱/٩/٢۱
 

در جنوب غربی ایران طبقات زمین از نقطه نظر گلهای حفاری ممکن است به سه گروه اصلی تقسیم گردد

qLow Pressure Zoneیا منطقه کم فشار – که شامل طبقات آغاجاری و میشان و لایه بالائی طبقه گچساران که برای حفاری در آنها ممکن است از آب معمولی و یا آب نمک دار استفاده شود.
qHigh Pressure Zone    یا منطقه پر فشار  برای حفاری در شش لایه دیگر طبقه گچساران ازگل سنگین ( اشباع شده از نمک ) با PH پایین استفاده می­شود. (طبقه گچساران از لایه ساخته شده است).
qمنطقه نفتخیز –  شامل طبقات آسماری – ائوسن – و بنگستان و یا سایر لایه­های دیگر می­باشد.
qحفاری در این منطقه از گلهائی با وزن سبک یا متوسط استفاده می­شود که مواد جامد آنها کم باشد (Low Solid Mud
qدر این طبقات از گلهای روغنی مثل (Oil Emulsion Mud) نیز در موارد بخصوصی ممکن است استفاده شود.
qحفاری در Top Hole با آب معمولی شروع می­شود
qفقط در موقعی که طبقات آغاجاری و میشان گم شوند و یا اصلاً وجود نداشته باشند، و طبقه گچساران پیدا شود در این حالت حفاری را با آب دریا یا آب نمک اشباع شده آغاز می­کنند.
qوجود نمک در آب باعث جلوگیری از Sloughing می­شود.
qامروزه از هوا یا کف صابون Foaming Agent و یا Aerated Mud (کلی که در بین ذرات آن هوا هست ) برای حفاری در Top Hole نیز استفاده می­گردد.
qبعلت وجود فشارهای کم در منطقه، حفاری با آب امکان پذیر است
qدر بعضی مواقع گم شدگی گل (Loss) نیز وجود دارد، در این حالت برای پائین نگه داشتن وزن گل به حداقل ممکن با افزودن آب بطور دائم به سیستم گل می­توان آنرا کنترل کرد.
q و یا بکار انداختن دستگاههائی مثل دیساندر و  دیسلتر مقدار مواد جامد را کم کرد.
qرنگ شفاف مایعی که با آن حفاری می­کنیم دلیل بر عاری بودن آن از مواد جامد حفر شده (Cuttings) می­باشد در این حالت نیروی هیدروستاتیک کمتری خواهد داشت و در نتیجه مته سریعتر خواهد چرخید.

1-    گلهای مخصوص طبقات سطحی زمین Top Hole

qبرای پاک کردن سوراخ چاه باید (سرعت جداره­ای (Annular Velocity) آب یا آب نمک باید حدود 120 فوت در دقیقه باشد.
qگاهی اوقات مقداری بنتونایت برای افزایش گرانروی به گل اضافه میکنند تا بتواند بخوبی مواد حفر شده را با خود حمل نماید.
qدر چاه­های توسعه­ای (Development Wells) هنگامی­که عمق متوسط طبقات مشخص گردید حدود 500 فوت قبل از اینکه به هفتمین لایه گچساران ( اولین لایه از بالا ) برسیم و لوله جداره­ای سوار کنیم مقداری خاک رس به مایع حفاری اضافه می­کنیم.

در چاه­های اکتشافی بنا به تقاضای زمین شناس ممکن است همانند چاه­های توسعه­ای عمل شود.

q هنگامیکه مایع حفاری مورد استفاده محتوی نمک کمتر از 10000 ( قسمت در میلیون ) باشد می­توان با اضافه کردن مقداری بین 5 – 10 پوند بنتونایت و 1.4 تا 1.2 پوند کاستیکبرای هر بشکه گل خواص مورد نیاز را تامین کرد
qولی اگر شوری مایع حفاری از 10000 ( قسمت در میلیون ) بیشتر باشد بجای بنتونایت از سالت ژل  یا خاک رس نمکی  بمقدار 15 تا 25 پوند برای هر بشکه گل استفاده نمود زیرا سالت ژل در محیط نمکی خیلی بهتر از بنتونایت عمل می­کند.

1-    گلهای مخصوص طبقات سطحی زمین Top Hole

qدر بعضی اوقات مقداری (Detergent) یا (Surfactant) و یا مقداری روغن بمنظور بهبود مقداری نفوذپذیری (Penetration Rate) به مایع حفاری اضافه می­نمایند
qدر بعضی از مناطق، طبقات آغاجاری و میشان کم فشار و فوران آب کمتری دارند که با بالا رفتن مقدار شوری گل می­توان به وجود فوران آب پی برد.
q هنگامی­که به افزایش وزن احتیاج پیدا کنیم می­توانیم تا وزن 75 (pcf) از محلول نمک استفاده کنیم و برای تامین وزن بالاتر باید از باریت استفاده نمود.

گل مورد استفاده در طبقات گچساران :

Øدر این طبقه حفاری با گل­های سنگین صورت می­گیرد و پیدا شدن آب با حجم و فشار زیاد هنگام حفاری در این طبقه دلیل بر پیدا شدن لایه سنگ آهک می­باشد.
Øباید توجه داشت که پیدا شدن آب در این طبقه ممکن است فشارهای بی نهایت سنگین بهمراه داشته باشد، وجود یا محل این فشارها را نمی­توان پیش بینی کرد زیرا ممکن است، مشغول حفاری در لایه­ای با فشار کم باشیم که بلافاصله لایه­ای با فشار قوی پدیدار شود و موقعیت گل حفاری را تغییر دهد برای همین است که حفاری در این طبقه اشکال­های زیادی بهمراه دارد.
Ø علت این امر پخش نادرست فشارهائیکه از کره داخلی زمین به این طبقه وارد می­شود می­توان توجیه کرد.
Øحفاری در میان چنین لایه­های پر فشار که حالت پلاستیکی به لایه­ها می­دهند را به گلی محتاج می­کند که هیدروستاتیک آن بتواند با فشار مزبور برابری کند و یا از آن کمی بالاتر باشد
Øبکار بردن گل­های سنگین که نسبت مواد جامد زیادی دارند خود مشکلات زیادی بهمراه دارد.
Ø پس باید گفت بعلت داشتن فشار زیاد و مشکل Squeezing در این منطقه از گل­های سنگین استفاده خواهیم کرد.
Øدر جنوب ایران حفاری در طبقه گچساران بطور مثال برای حفاری در میان حفره­های پوشیده از آب باید از گلی که وزن آن 165 پوند بر فوت مکعب باشد استفاده کرد. فرمول ساختن این وزن گل بسیار ساده است.
Øنگهداری و مواظبت از گل­های سنگین اگر Flow مشخص باشد بسیار ساده و راحت خواهد بود.
Øحفاری در طبقه گچساران بوسیله گل­های سنگین انجام می­گیرد
Øاین طبقه همیشه در معرض فشاری سنگین و اجتناب ناپذیر قرار دارد.
Ø وجود این فشارها محل­های مشخصی ندارد چه بسا در یکی از لایه­های این طبقه فشار کم باشد و لایه بعدی فشار زیادی پیدا شود بهمین دلیل حفاری در این طبقه با مشکلات زیادی روبرو می­گردد.
Øبرای چگونگی و طرز ساخت گل­های سنگین با موقعیت­های مختلف در مناطق جنوب آزمایش­های بسیار بر روی آن انجام شده است بطور مثال در چند سال گذشته روی این گل­ها از نظر PH و مقدار مواد جامد و مواد شیمیائی تشکیل دهنده آن آزمایش­های زیادی در چاه­های مختلف انجام شده که نهایتاً به ساختن گل آب نمک اشباع منجر شد.
Ø گلی که فرمول آن از آب + نمک + نشاسته + باریت باشد فواید زیر را در بردارد :
Øگرانروی در مواقعی که PH حدود 5.10 – 9.5 باشد بالا نیست.
Øمعمولاً مواد حفر شده در PH بالا و همچنین در گل­های لیگنوسولفونیت نرم نمی­شوند.
Øمقدار کمی مواد شیمیائی لازم است که نتایج خوبی به ما بدهد.
Øاثر خوردگی با تباه کنندگی روی دستهای کسانی­ که دست اندرکار اینگونه مواد هستند خیلی کم است.
Øفقط سه ماده اصلی برای ساختن این گل بکار می­رود، از همه مهمتر نمک که مانع پراکندگی مواد حفر شده در گل می­گردد.
Ø بنابراین نگهداری و مواظبت روزانه از این گل موقعی مقرون بصرفه است که مقدار مواد جامد گل به حداقل ممکن نگهداشته شود.
Øمی­توان با بکار انداختن دستگاهی به نام Clayjector مقدار مواد جامد را به حداقل ممکن برسانیم.
Øاگر حفاری در لایه مارل باشد این مسئله بسیار مهم خواهد بود زیرا پدیده­های مارل دیرتر از آنهیدرات وژیپسم ( سولفات کلسیم آبدار ) پراکنده می­شود. مگر اینکه گل قبل از ورود به لایه مارل مطلقاً پاک بوده است.
Øبطور کلی با بکار انداختن Clayjectors در هر ساعتی که لازم باشد بهترین راه مبارزه موثر خواهد بود.
Øبطور مثال ترکیب یک نوع گل سنگین با وزن 145 پوند / فوت مکعب بشرح زیر است

مقیاس سر چاهی

(پوند بر بشکه )

مقیاس آزمایشگاهی

(کرم بر350 سی سی آب )

ترکیبات 

350

350

آب

120

120

نمک

8

8

نشاسته

880

880

باریت

Øهمچنین مقداری کاستیک باندازه مورد احتیاج به مقادیر فوق اضافه می­کنیم.
Øدر مواقعی که دستگاه Clayjectors کار می­کند معمولاً با وارد شدن آب معمولی به دستگاه بمنظور جدا کردن و شستن ذرات مواد جامد مقدار نشاسته و نمک گل مرتباً کاهش می­یابد که می­باید این مقدار از دست رفته را جبران کرد.
Øعامل مهم و مورد نظر در گل­های سنگین گرانروی با ویسکوزیتی آن می­باشد که آنهم تابع بالا بودن پلاستیک ویسکوزیتی است،
Ø از آنجائیکه بالا بودن پلاستیک ویسکوزیتی نشانگر بالا بودن مقدار مواد جامد در گل می­باشد وجود غلظت بیش از حد ذرات جامد در گل باعث قوی­تر شدن نیروی الکتریکی بین ذرات جامد می­گردد که در نتیجه نقطه واروی گل (Yield Point) نیز بالا خواهد رفت.
Øاگر نقطه واروی گل بالا و پلاستیک ویسکوزیتی بحالت نرمال باشد دلیل بر آلودگی گل به مایعات ناشی از طبقات زمین می­باشد.
Ø برای رفع این مشکل می­توان با اضافه کردن مقداری تینر Thinners ( لیگنوسولفونیت ) آنرا برطرف نمود.
Øقبل از افزودن ماده مزبور به گل باید تمام مشخصات لازم آن را آزمایش کرد.
Øدر بعضی از مواقع وضعیت گل نشان می­دهد که دیگر نشاسته نمی­توان اضافه کرد زیرا اضافه کردن آن باعث افزایش گرانروی گل می­گردد.
Øبهتر است یک گل تازه­ای بسازیم که کم کم بعداً از هر یک چرخش کامل گل به سیستم اضافه می­نمائیم.

- 3 علت اصلی استفاده از پودر سنگ آهک در آسماری

در سنگ­های محتوی نفت ، خلل و فرجی بنام (Porosity) وجود دارد که نفت در آنها قرار خواهد گرفت و همچنین راه­های ارتباطی به نام Permeability بین این خلل و فرج وجود دارد که قطرات نفت را بهم پیوند می­دهند و جریان پیدا می­کنند پس هرچه راههای ارتباطی بیشتر باشد نفت بهتری از سنگ مخزن خارج می­شود از این رو لازم می­شود که حفاری در این نوع طبقات باید طوری باشد که مواد جامد موجود در گل حفاری نباید این خلل و فرج را پر سازد و موانعی برای استخراج نفت ایجاد نماید.

 لذا بهترین وسیله برای حفاری در این طبقه همان پودر سنگ آهک است که در اسید کلریدریک بخوبی حل می­شود از این جهت می­توان پس از اتمام حفاری پودر سنگ آهک که در میان خلل و فرج باقی مانده است بوسیله اسید حل کرد و از بین برد بنابراین باید توجه داشت که نباید از باریت برای افزایش وزن استفاده نمود زیرا در هیچ اسیدی حل نمی­شود و باعث پر شدن راههای خروجی نفت می­گردد.

جدول زیر نشان دهنده خلل و فرج و نفوذپذیری بعضی از مواد می­باشد

ترکیبات

تخلخل

نفوذ پذیری

مارل

زیاد

صفر

گچ

کم

ندارد

سنگ آهک

زیاد

خوب

نمک

زیاد

کم

با توجه به جدول فوق کاملاً روشن خواهد شد که جریان آب در هر طبقه معرف وجود سنگ آهک است.

توجه: در آسماری بهیچوجه نباید با خاک رس نمکی Salt Gel یا خاک رس Bentonite حفاری کرد. زیرا حالت نفوذپذیری موجود در این طبقه را گرفته و مانع خروج نفت می­گردد.

طرز ساختن گل برای حفاری در طبقه آسماری چنین است:

q  مقدار معینی آب معمولی را در تانکی ریخته و سپس بمیزان 3 پوند برای هر بشکه مایع گچ اضافه کنید.
q   سپس ثعلب پرلزجیت بمقدار مورد نیاز بتدریج اضافه نمائید تا گرانروی مورد نیاز را تولید کند.
q   اگر از وزن 4.62 پوند / فوت مکعب ( وزن آب معمولی ) بیشتر احتیاج داشته باشیم برای افزایش وزن از پودر سنگ آهک استفاده نمائید.
q   ولی اگر بخواهیم گل را از 4.62 کمتر کنیم با افزودن گازوئیل به آب، مقدار مورد نیاز میتوان وزن گل را کاهش داد.

مایع تکمیلی حفاری

.1برای حفاری در پائین تاقدیس (CAP ROCK) موقعی که فشار اجازه دهد از آبیکه حدود (80000 ppm) نمک داشته باشد استفاده می­کنیم
.2بکار بردن نمک دو فایده دارد یکی برای جلوگیری از Swelling ( باد کردن ) و Sloughing می­باشد و دیگری بهنگام راندن یک Induction Logs در طبقاتی که محتوی 200000 ppm    نمک باشد مقدار تصحیح قابل قبول را بحداقل می­رساند.
.3در مواقعی که به گلی با وزن سنگین تر احتیاج داشته باشیم می­توانیم با افزودن نمک به آب وزن آن را به 75 پوند / فوت مکعب برسانیم و از آن به بعد از لایمستون پودر استفاده می­کنیم.
.4مصرف نشاسته یا ثعلب پرلزجت (C.M.C- HV) باعث می­شودکه ذرات پودر سنگ آهک  در آب به حالت معلق درآ یند .
qبا آب معمولی یا آب نمک می­توان بسادگی بریده­های حفاری را بالا آورد و بدون هیچ کوششی گرانروی گل بخودی خود بالا خواهد رفت.
q در چنین گلی نمی­توان آب از دست دادگی آنرا کنترل کرد مگر اینکه مقداری کیک روی دیواره چاه گرفته باشد.
qدر مواقع نمونه­گیری از طبقات زمین (Core) در این منطقه باید از گل­های روغنی استفاده کرد زیرا که نمونه مزبور بوسیله زمین شناس از نظر بافت شناسی تجزیه و تحلیل می­شود که موقعیت حفاری را مشخص می­نماید
qولی اگر با آب حفاری کنیم نمونه­ها با جذب مقداری از مواد موجود در آب نمی­توان به تشخیص واقعی جنس طبقات پی برد.
q ولی اگر از گل­های روغنی جذب نمونه­ها شود هیچ اشکالی پیش نخواهد آمد.

وسائل جدا کننده مواد جامد اضافی در گل­های سبک

         1- دیساندر  Desander

         2- دیسیلتر     Desilter

Øدر هر دکل حفاری این دو دستگاه باید وجود داشته باشند زیرا اضافه شدن مقدار مواد جامد باعث ساییدن تمام دستگاههای حفاری می­شود و آن خود باعث ضررهای جبران ناپذیری می­گردد.
Ø دستگاه Desander برای جدا کردن ذرات یا بریده­های درشت بکار می­رود ولی Desilters برای جدا کردن ذرات بسیار ریز بکار گرفته می­شود.
Øالبته هر دو دستگاه هیچوقت اثر جداکنندگی صد در صد ندارند بلکه فقط مقداری از ذرات اضافی موجود را جدا می­کنند.
ØShaker از دو لایه تورسیمی (Mesh) ساخته شده لایه پایین تورسیمی می­تواند ذراتیکه  بزرگتر از 175 میکرون باشند جدا کند.
Øگاهی اوقات هر دو دستگاه با هم کار می­کنند بطوری که گل اول از دیساندر عبور می­دهند تا ذرات درشت مواد جامد جدا شود و سپس از Desilter عبور داده تا مقداری از ذرات ریز مواد جامد جدا شود.

توجه: باید توجه داشت که این دو دستگاه فقط برای گل­های حفاری مورد استفاده در Top Hole بکار برده می­شوند و هیچ وجه برای گل­های سنگین بکار نمیروند زیرا در گل­های سنگین گرانروی گل بسیار بالا است و قادر نیستند ذرات مواد جامد اضافی را از گل جدا نمایند.

دستگاههای جدا کننده مواد جامد اضافی در گل­های سنگین

    1-  الک لرزان با توری ریز  Fine Mesh, Shale Shaker   : 

Øجدا کننده ذرات Shale از گل می­باشد.
Øاین دستگاه از دو لایه تور سیمی ساخته شده، لایه بالایی آن (Mesh) 50-30 است و لایه پائین آن (Mesh) 80 می­باشد،
Ø گاهی از چند تور سیمی (Mesh) 80 که روی هم قرار دارند استفاده می­شود.
Øبه هر حال تور سیمی (Mesh) 30 قادر است که ذراتی که قطر آنها بیشتر از 595 میلیمتر باشد جدا نماید
Øتور سیمی (Mesh) 80 قادر است ذراتی که قطر آنها بالاتر از 177 میلیمتر باشد جدا سازد.

گر این دستگاه وجود نداشته باشد برای پائین آوردن نسبت مواد جامد آن چکار باید کرد؟

 با ساختن مقداری گل تازه با مشخصات اولیه و افزودن آن به گل موجود می­توان نسبت مواد جامد را کمتر کرد تا هم وزن گل ثابت بماند و هم گرانروی گل اولیه پائین بیاید.

2-   جدا کننده ذرات رسی از گل Clayjector

qهنوز در جهان هیچ دستگاهی وجود ندارد که بتواند ذرات مواد جامد اضافی را بخوبی جدا کند.
q کار اصلی این دستگاه از بین بردن مواد جامد بسیار سبک و ذرات بسیار ریز باریت است.
qدر موقع حفاری با گل­های سنگین بدون این دستگاه نمی­توان بکار حفاری ادامه داد زیرا نسبت مواد جامد بالا خواهد رفت و با مشکلات زیادی مواجه خواهیم شد. 

طرز کار دستگاه گریز از مرکز

.1در اثر نیروی گریز از مرکز و جرم، مواد سنگین بطرف خارج پرتاب می­کند و مواد سبک در وسط محفظه باقی میمانند.
.2در اثر چرخیدن، ذرات سنگین بر اثر برخورد با دیواره دستگاه بطرف پائین Flow حرکت می­کنند و ذرات سبک از وسط بطرف بالای Flow حرکت خواهند کرد و وارد سیستم می­شوند.
.3 اصولاً نیروی گریز از مرکز روی ذرات باریت و بریده­های حفاری اثر دارد و اگر هموزن باشند مسلماً با هم خارج خواهند شد و نخواهیم توانست ذرات باریت را از بریده­های حفاری جدا سازیم و این خود مشکل بزرگی است.

عواملی که باعث شکستگی در طبقات می­شوند عبارتند از:

.1گرانروی وزن بیش از حد گل:

وزن گل باید تا حداقل ممکن پائین نگهداشت زیرا باعث کندتر شدن مقدار نفوذپذیری عصاره گل در طبقات زمین می­شود و همچنین حالت شکستگی در مناطق کم مقاومت­تر کاهش می­یابد.

با اولین نشانه که دلیل برگیر کردن لوله پدیدار شود در وحله اول وزن گل را نباید بالا برد در این حالت با روانه کردن 5 بشکه گل در هر ساعت بدرون چاه بهتر است تا اینکه بوسیله گل بسیار سنگین کنترل شود.

Tight Hole: موقعی که عملیات حفاری بطور کلی متوقف است و بخواهند لوله­های درون چاه را بطرف بالا بکشند ممکن است لوله­ها در اثر برخورد با طبقات گیر بیافتد و مانع بیرون آمدن آن بشود البته باید گفت که این نوع گیر با کمی Flow همراه است که این مسئله را می­توان با بالا بردن هیدروستاتیک کنترل کرد.

 

2- کشیدن سریع و ناگهانی لوله­ها بطرف بالا:

موقعی که لوله­های درون چاه با سرعت بطرف بالا کشیده می­شوند.

3- بکار انداختن پمپها بطور ناگهانی و فرستادن گل بدرون چاه خود ممکن است باعث ترک خوردگی­هائی در طبقات زمین بشود.

4- چاهائیکه آنالس کوچکی داشته باشند.

5- حرکت سریع لوله­ها که باعث از این سو به آن سو رفتن آنها در سوراخ چاه می­شود.

1- هرزروی گل حفاری Lost Circulation  :

این مسئله یکی از مشکلات اصلی و مهم در عملیات حفاری است

دانستن نوع تلف شدگی گل (Loss) و فاکتورهای موثر برای جلوگیری از تلف شدن گل ضروری است، عملیات زیر ممکن است باعث کمتر مهاجرت کردن گل بسوی طبقات زمین و یا ممکن است بطور کلی آنرا قطع کند.

مهاجرت گل در طبقات سطحی زمین

•فرار گل در طبقه آغاجاری بعلت شکستگی یا پیدا شدن شکاف در لایه­های ماسه سنگی یا سنگ – آهکی ماسه­ای می­باشد و همچنین در طبقه میشان که لایه­هائی از سنگ آهک در آن وجود دارد احتمال پیدا شدن شکاف و ترک خوردگی بسیار زیاد است.
• پس بنابراین در این مناطق احتمال مهاجرت و گم شدن گل در طبقات زمین بسیار زیاد است و اگر مواد شکاف پر کن Plugging Materials مثل پولک­های میکا و پوست گرد و یا الیاف کنف به مقادیر مورد نیاز به گل اضافه شوند معمولاً از فرار گل در شکاف­های موجود در طبقات جلوگیری می­نماید.

البته فقط در حالت­های استثنائی که تلف شدگی های سنگین (Loss) و ممتد داشته باشیم باید ازplug Solid Squeez استفاده کرد

مهاجرت گل در طبقه گچساران

فرار گل در طبقه گچساران بیشتر در رگه­های کم قطر سنگ آهک و یا لایه­های ضعیف میانی اتفاق می­افتد زیرا در این لایه­ها در اثر عوامل مختلف ممکن است ترک خوردگی ایجاد شود و موجب گم شدن مقداری یا همه گل بدرون آنها می­گردد.

حفاری در این طبقه با گل­های سنگین صورت می­گیرد تا اگر با توده مارل چسبنده و یا نمک روبرو شویم بتوان با آنها مقابله کرد و اثر نفوذپذیری آنها را بدرون سوراخ چاه خنثی نمود.

گاهی اوقات وزن گلی که با آن در میان منطقه­ای پوشیده از آب حفاری می­کنیم از فشار طبقات بالائی (Over Burden Pressure) بیشتر است، چنانچه اگر خواص گل بدقت کنترل نشود لایه های نسبتاً کم قطر و ضعیف آسیب خواهند دید و در آنها ترک خوردگی و شکاف ایجاد می­شود که این خود روی قسمتی از عملیات مبارزه با مهاجرت گل اثر خواهد گذاشت.

ذیلاً چند عامل که باعث شکستگی طبقات می­شوند ذکر می­کنیم:

•وزن بیش از حد  گل
•وقتی که بطور سریع لوله­های داخلی چاه را بطرف بالا می­کشیم.
•گرانروی بیش از حد گل
•فشار بیش از حد پمپ­ها
•چاه­هائی که آنالس کوچکی دارند.

چطور می­توان از مهاجرت گل جلوگیری بعمل آورد :

qاگر بهنگام حفاری، مقدار کمی از گل بدرون ترک خوردگی طبقات زمین فرار کند ممکن است قطعات حفر شده توسط مته حفاری باعث مسدود شدن ترک خوردگی­ها بشوند و از مهاجرت بیشتر گل جلوگیری بعمل آورند
qولی اگر از این کار نتیجه­ای حاصل نشد باید فوراً پیل­هائی مثل پیل خاک رس نمکی یا پیل پوسته دیاتمه­ها (Dylite) بهمراه مواد شکاف پر کن مثل میکا یا پوست گردو آماده کرد و بدرون چاه فرستاد.
qاگر پس از اینعمل باز هم مهاجرت گل ادامه پیدا کند بدون اتلاف وقت می­توان از (Solid Plug) استفاده کرد که این عمل ممکن است به سیمانکاری منطقه ترک خورده منتهی شود.
qدو پیل فوق موقعی بکار می­روند که مایع حفاری از میان مته عبور نماید ولی هنگامیکه بخواهند پیل را از قست تحتانی باز لوله عبور دهند باید غلظت پیل باندازه­ای افزایش یابد که به یک گل در حالت سکون و قابلیت پمپ شدن را داشته، شبیه باشد.
qتا همین اواخر خاک رس نمکی بجای پوسته دیاتمه­ها در پیل­ها بکار می­برند ولی فواید پوسته دیاتمه­ها بیشتر از خاک رس نمکی است زیرا پوست دیاتمه­ها در مجاورت آب ذرات آن حجم زیادی پیدا می­کنند و بکندی آب خود را از دست می­دهند و با بیشتر مواد شکاف پر کن شکل خوبی بخود می­گیرند.

 

Squeezing Formation

که خود به سه نوع تقسیم می­شود:

1- Squeezing Marl & Salt: در طبقه گچساران مارلهای خاکستری و نمک وجود دارد که گاهی تحت تاثیر فشارهای سنگین بالائی قرار می­گیرند و حالت پلاستیکی بخود می­گیرند و بداخل سوراخ چاه حرکت می­کنند اگر این حرکت ادامه پیدا کند فقط موقعی می­توان از آن جلوگیری کرد که فشار هیدروستاتیک با فشارهای طبقات بالائی (Over Burden Pressure) بحال تعدل درآوریم. یکی از نشانه­های این مشکل بشرح زیر یادآور می­شویم:  

Bit Balling: گاهی اتفاق می­افتد که روی سر مته مقداری از گل حفاری با ژل زیاد همراه با بریده­های حفاری میچسبد و در نتیجه سر مته حجم زیادی پیدا می­کند و شبیه به یک پیستونی که در داخل یک سیلندر حرکت کند در می­آید و موجب کم شدن فشار در مته می­گردد و در هنگام بالا کشیدن مته ایجاد مکش می­نماید و خلاء تولید می­کند که در صورت وجود آب در درون طبقات کمک بدخول آن در سوراخ چاه می­شود و باعث فوران می­گردد.

پس هنگامیکه فشار طبقات بالائی از فشار هیدروستاتیک بیشتر باشد طبقات بطرف چاه فشار آورده و باعث گیر انداختن مته می­گردند و این عمل بیشتر در طبقاتی که حالت پلاستیکی دارند اتفاق می­افتد.

2- Sloughing Shale: این پدیده یا اثر طبیعی هنوز بدرستی روشی نیست برای مثال چرا یک نوع معینی از شیل این حالت را بوجود می­آورد. ولی اگر چند فوت عمیق­تر برویم و به یک قسمت دیگری از شیل برسیم با وجود اینکه با همان گل حفاری می­کنیم خواهیم دید که کاملاً ثابت و استوار مانده و Sloughing ایجاد نمی­شود.

بطور کلی مشکل فوق ممکن است در اثر سه عامل بوجود آید:

   الف) متورم شدن ذرات رس

ب ) وسیع شدن شکافهای سخت و شکننده شیل­ها، بسته به موقعیت فشارها در هنگام حفاری که باعث وسیع­تر شدن شکاف­ها و ترک خوردگی­ها می­گردد و در نتیجه کلوخه­های استفاده از یک گل فاقد Inhibitor اجازه می­دهد فاز مایع بوسیله ذرات رس جذب شود و با تانی نرم و متورم شوند. البته اعمال فشارهای مثبت و منفی روی طبقات زمین بوسیله Pressure Surges (فشارهای متراکم مثل فشارهوائی که در اثر حرکت پیستون فشرده شود) به وسیع شدن شکاف­ها کمک کرده و شکاف­های جدیدی نیز تولید می­گردد.

2- Sloughing Shale:

ج) حرکت Drill String که حرکت آن شبیه به حرکت شلاق است (Whipping) باعث شکستن تیکه­هائی از شیل می­گردد پس با بکار بردن گل آب نمک اشباع برای حفاری در میان طبقه­ایکه محتوی شیل باشد می­توان این مشکل را جبران کرد.

باید توجه داشت که PH گل مورد نظر باید از 8.5 پائین­تر باشد زیرا بالاتر از این مقدار خود باعث نرم شدن شیل­ها می­گردد در PHهای بالا بعلت افزونی یون (OH) در محیط ایجاد فعل و انفعال­هائی می­نماید.

متعلقات دیگر +Bit‌+ Drill Pipe + Drill Colar = Drill String

2- Sloughing Shale:

ج) حرکت Drill String  

Differential Wall Sticking :

گاهی اوقات Drill String مخصوصاً Drill Colars در مقابل یک منطقه از طبقات زمین با قدرت نفوذپذیری زیاد قرار بگیرد و در این حالت با توجه به سرعت نفوذ عصاره آب گل در این طبقه کیک ضخیمی بوجود می­آید که میان Collars و دیواره چاه را اشغال می­کند.

اگر در این منطقه فشار ستون هیدروستاتیک از فشار طبقات بیشتر باشد این فشار باعث می­شود که لوله بدیواره چاه می­چسبد و در همان موقع اگر گل در حال حرکت نباشد مقدار زیادی کیک بوجود می­آید و باعث بیشتر گیر کردن لوله می­گردد.

در موقعی که Dynamic Fluid Loss داشته باشیم ضخامت کیک عملاً ثابت است اما بمحض اینکه حرکت گل در درون چاه متوقف شود کیک سازی آغاز می­شود بطوریکه در عرض چند دقیقه Drill Collars در میان ورقه­ای ضخیم از کیک که بر روی دیوار چاه تولید شده محاصره می­شود.

گاهی اوقات از Drill Colarحلزونی یا مربع شکل برای کاهش منطقه برخورد یا تماس بین Collars و کیک بکار می­برند

ولی بهترین راه برای جلوگیری از این مشکل در طبقاتی که خاصیت نفوذپذیری آنها زیاد باشد باید عصاره گل را تا حداقل ممکن کاهش داد.

چاره و علاج این مشکل را می­توان با باز کردن یک مجرا (تونل) در میان منطقه کیک دار آغاز کنیم بدین معنی که ابتدا یک پیل Pipe Lax ( یک گالن Lax برای هر بارل مایع ) ساخته و باطراف محل گیر لوله روانه می­کنیم تا اندک اندک مایع مذکور باعث ایجاد ترک و شکاف در کیک منطقه بنماید تا نیروی اصطکاک موجود در بین لوله و کیک کاهش یابد و از این طریق بتوانیم با کمی  تلاش لوله را بطرف بالا بکشیم.

بهنگام مشاهده گیر کردن لوله به دیواره چاه بطریق زیر باید عمل کرد:

با سرعت کم پمپ­ها را برای به حرکت درآوردن سیستم گل باید بیدرنگ آغاز کرد.

برای کشیدن لوله درون چاه بطرف بالا از حداکثر کشش مجاز استفاده نمائید.

یک پیل از Pipe Lax با سرعت هرچه تمامتر به اطراف منطقه گیر روانه کنید و در هر 10 دقیقه یک بشکه از این پیل اضافه کنید و لوله درون چاه را با یک کشش ثابت بطرف بالا بکشید.

Dog leg Sticking

گاهی اتفاق می­افتد که حفاری بصورت عمود انجام نپذیرد و مثل پای سگ گچی پیدا کند لذا ممکن است که لوله درون چاه در یکی از برآمدگی­ها برای خود جا بازکرده و نفوذ نماید، در این حالت موقعی که بخواهیم لوله­ها را بطرف بالا بکشیم چون قطر Collars و مته بزرگتر است باعث گیر در میان راه می­شوند و عملیات بیرون کشیدن لوله را مشکل سازند البته در این حالت سیستم گل در حال گردش است و برای آزاد کردن لوله باید از زیر محل انحنا (Dog leg) بریده شود و سپس اقدام بکشیدن بطرف بالا میکنیم.

مهاجرت گل در طبقات آسماری

qمهاجرت گل در طبقات زمین بخصوص در طبقه آسماری بعلت وجود شکاف­ها و ترک خوردگی­ها می­باشد
q وزن گل که برای حفاری در قسمت بالائی طبقه آسماری بکار می­رود طوری محاسبه شود که فشار هیدورستاتیک آن حدود 200 PSI از حالت تعادل بیشتر باشد این Over Balance با بیشتر شدن عمق افزایش می­یابد و بستگی به اختلاف بین وزن گل و Gradient طبقات دارد.
q در چاههای تعمیراتی موقعی که Loss سابقه داشته باشد، بکار بردن مقدار کافی از مواد شکاف پر کن در گل تا حدیکه لوله را بتوان برای Completion بالا کشید، می­تواند مهاجرت گل را متوقف کند.
qدر بعضی از چاههای بخصوص هنگامی که به عمق حقیقی دست قبل از عملیات تکمیلی ممکن است با بکار بردن پیل مواد شکاف پر کن بهمراه ثعلب بر گرانروی از مهاجرت گل جلوگیری بعمل آورد.
qالبته فقط در حالت­های استثنائی ممکن است دستور سیمانکاری منطقه ترک خورده را بدهند.

پیدایش آب با فشار زیاد

qیکی از دلایل اصلی که ما در طبقه گچساران با گلهای سنگین حفاری می­کنیم وجود همین آب­های پر فشار طبقاتی در لایه­های سنگ آهک است.
qگاهی اوقات این طبقات در میان طبقات دیگر مذفون شده­اند و در اثر فشارهای Tectonic (فشارهای داخلی زمین) متراکم و بهم فشرده می­شوند، از این رو فشار آبیکه در این طبقه وجود  دارد از فشار Over Burden Pressure بیشتر خواهد بود.
qبهترین نشانه برای شناختن این طبقه ورود آب از آن سوراخ چاه می­باشد، زیرا حتی مقدار بسیار کمی از این آب باعث افزایش مقدار کلسیم در گل می­گردد. دومین علامت این است که مقدار گل در تانکی­های گل افزایش یافته باعث کاهش وزن گل می­شود.
qبه هر حال مجموع حجم گل موجود در حوضچه­های گل باید همیشه در مدنظر داشت زیرا افزایش یا کاهش در حجم آنها زنگ خطری خواهد بود که گل شناس باید فوراً از آن باخبر شود و به رفع و اصلاح آن اقدام نماید.
qدر این حال قابل بخشش نیست اگر بیدرنگ چاره و علاجی سریع پیدا نشود زیرا تا موقعی که تمام گل بسادگی آلوده نشده باشد باید چاره­ای اندیشید. ولی اگر بعلت طولانی شدن راه حل یکمرتبه ستون گل سبک شود دیگر راه علاجی جز تلف کردن وقت نیست.

چاره جوئی

به هنگام مواجه شدن با جریان آب سازندی همراه با فشار زیاد باید لوله را از ته چاه بالا کشید و Hydrill را ببندید و Drill Pipe را بوسیله گلی که بوزن دلخواه رسیده باشد آن را بخوبی Displace کنید البته از روی فشار Drill Pipe می­توان وزن گل مورد نیاز برای کنترل محاسبه کرد. به فرمول زیر توجه کنید:

فشار دریل پایپ/ 0.00659*عمق=افزایش وزن بر حسب (PCF)  

این محاسبات را بعنوان یک عامل مطمئن نمی­توان حساب کرد.

شروع کردن به افزایش وزن گل با نگهداشتن Back Pressure به مقدار کافی برای فراهم کردن هیدروستاتیک مورد نیاز، Circulating را ادامه دهید تا Annulus بطور کامل از گل مورد نیاز پر شود Chocke Pressure باید Varied شده باشد تا افزایش هیدروستاتیکی که موجب ازدیاد وزن گل می­شود جبران نماید. این مسئله با بکار بردن یک Choke اتوماتیک حل خواهد شد.

مشکلات و راه حل آنها

در طبقه میشان، در مناطق سنگی معمولاً Flow با فشار و حجم کم همراه است که عموماً بدون اطلاع قبلی پیش می­آیند.

افزایش تدریجی یا سریع در مقدار نمک آب معمولی که با آن حفاری می­کنیم بهترین دلیل بر Flow کردن چاه است که باید فوری از آن جلوگیری نمود.

 البته باید بدانیم که تا وزن 75 پوند بر فوت مکعب از نمک و آب بعنوان گل حفاری استفاده و بالاتر از این وزن باید به مایع مزبور مقداری باریت اضافه کرد.

کنترل عصاره گل

در موقع حفاری عصاره گل مرتب به داخل طبقات زمین نفوذ می­کند بطوریکه اگر در طبقات شنی یا ماسه­ای حفاری کنیم تمام آب گل در این طبقات فرار خواهد کرد، و باعث ریزش جداره داخلی چاه می­گردد و گل را از حالت سیال بودن خارج می­کند و بسختی پمپ خواهد شد.بنابراین باید از این پیش آمد جلوگیری نمود. برای این کار باید یک مایع کلوئیدی که فاز جامد در فاز مایع آن کاملاً پخش شده باشد بعنوان گل حفاری استفاده کرد تا مانع نفوذ آب بدرون طبقات شود، چنین گلی جداره متخلخل چاه را از یک قشر بسیار نازک بنام کیک می­پوشاند و از نفوذ گل حفاری بدرون طبقات ممانعت می­کند.

اگر آب از دست دادگی یک گلی زیاد باشد چه اتفاقی می­افتد؟

کیک جداره چاه ضخیم­تر می­گردد و باعث تنگ شدن سوراخ چاه می­گردد و همچنین سبب گیر کردن لوله­های حفاری و مته در داخل چاه می­گردد.

حفاری با این گل در طبقات محتوی شیل باعث ریزش مرتب طبقات می­شود.

مطالعات الکتریکی (Logging) را مشکل می­سازد.

حفاری با این گل در طبقات آسماری (مولد نفت) اشکال در عملیات تکمیلی چاه برای بهره­برداری خواهد گذاشت.

خصوصیات عمومی آبهای سطح الارضی در جنوب ایران

1 ) آنیون­های SO4 -- &    HCO3-

آبهای سطح الارض در جنوب ایران مقدار بسیار کمی سولفات و بی کربنات دارند و بطور طبیعی در حدود 600 میلی­گرم در لیتر سولفات و 6 میلی گرم در لیتر بی کربنات در آنها یافت می­شود اگر از میلی گرم در لیتر مقادیر رادیکال­های فوق از حد معمول ذکر شده تجاوز نماید دلیل بر آلودگی آب به مواد خارجی است.

2) پی اچ

پی اچ نرمال آبهای سطح الارض بین 6.5 تا 7 می­باشد و اگر از این مقدار تجاوز نماید نشانه آلودگی آب مزبور به سولفات و بی کربنات است در ضمن اگر پی اچ آب از 6.5 پائین تر باشد آلودگی اسیدی را به ما نشان خواهد داد.

3) کلسیم و منیزیم

وجود کاتیون­های کلسیم و منیزیم در آب نشان دهنده منبع و سرچشمه آن آب می­باشد.

آبهای آسماری

آبی که در این منطقه وجود دارد محتوی کمتر از 12000 میلی گرم در لیتر کلسیم است و مقدار منیزیم آن نیز از 2000 میلی گرم در لیتر پائین تر است.

آبهای طبقات پیش آسماری یا بنگستان

مقدار کلسیم آب آن ممکن است از 20000 میلی گرم در لیتر تجاوز نماید ولی مقدار منیزیم آن شبیه آسماری است.

آبهای طبقات پس آسماری یا طاقدیش (Cap Rock)

آب در این منطقه محتوی کلسیم و منیزیم زیاد می­باشد و بطور طبیعی مقدار آنها از 200000 میلی گرم در لیتر تجاوز می­کند.

نتیجه کلی

مقدار منیزیم موجود در آب مهمترین فاکتوری است که منشاء این کاتیون را معین می­سازد بطوری که اگر مقدار آن از 300 میلی گرم در لیتر بیشتر باشد در این حالت آلودگی بوسیله آبهای طبقه پس آسماری Post Asmari صورت گرفته است.

اما مقدار کلسیم بطور نرمال درعمق 9000 فوت بالاتر از سطح دریا از 2000 میلی گرم در لیتر کمتر است.

جدول ترکیب تقریبی آبهای سطح الارضی

Mg (PPM)

کلسیم (PPM)

مجموع کلسیم و منیزیم (PPM)

نمک طعام (PPM)

وزن مخصوص

طبقات

7500

1600

2100

30000

9700

13000

37500

11300

15100

280000

200000

251000

23/ 1-18/1

17/ 1- 12/1

2/1-1/1

پس آسماری

آسماری

پیش آسماری


 
 
علت استفاده اب در گل روغنی
نویسنده : - ساعت ٢:٠۸ ‎ق.ظ روز ۱۳٩۱/٩/٢۱
 

علت استفاده اب در گل روغنی برای پایین اوردن ES وکنترول نقطه اشتعال است

زیرا در عمق های پایین حرارت سازند بالا بوده و روغن یا گازوییل سریع گرم شده

وبا کوچک ترین جرقه اتش میگیرد در ضمن DRILL GEL یا ویسکوزیته فایرها چون از جنس

رسهای عالی هستند در اب ویسکوزیته میگیرند وبرای اینکه فاز روغن قدرت حمل کنده ها را ندارد اب این نقش را ایفا میکند ES گل روغنی بین 500 - 800 خوب است در هنگام حفاری

مقداری از اب گل ما تبخیر میشود پس با ید روزانه به گل اب اضا فه شود .