سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
"سیمان و افزایه های شیمیائی مربوطه"
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

"سیمان و افزایه های شیمیائی مربوطه"

ردیف

نوع ماده شیمیایی

نام ماده شیمیایی

کاربرد ماده شیمیایی

مشخصات فیزیکی /شیمیایی ماده

1

Light Weight Additives

Bentonite

این ماده کاهنده وزن و افزاینده حجم دوغاب سیمان میباشد.

- پودری به رنگ زرد کمرنگ

S.G = 2.65 -

Bulk Density = 60 lb/ft3 -

Absolute Volume = 0.0453 gal/lb -

Dylite.Diacel

- پودری با رنگ قهوه ای کم رنگ

S.G=2.10 -

Bulk Density = 16.7 lb/ft3 -

Absolute Volume = 0.0572 gal/lb -

2

Accelerators

CaCl2

این ماده تسریع کننده زمان بندش دوغاب سیمان میباشد و نیز در غلظتهای پائین کاهنده ویسکوزیته و در غلظتهای بالا افزاینده ویسکوزیته میباشد.

-      پودر جامد سفید رنگ- بی بو

-      S.G = 1.96

-      Bulk Density = 51 lb/ft3

-      Absolute Volume = 0.0612 gal/lb

-      PH  = 10

NaCl

این ماده در غلظتهای پائین به عنوان تسریع کننده زمان بندش  کاربرد دارد( و در غلظتهای بالا به عنوان تند کننده زمان بندش دوغاب سیمان کاربرد دارد.)

- جامد سفید کریستالی – بی بو

-  قابلیت انحلال آن در 100 سی سی آب در دمای 20 درجه سانتیگراد ،7/35 گرم است.

S.G= 2.17 -

Bulk Density = 71 lb/ft3-

3

Dispersants

CD-31

این ماده کاهنده اصطکاک درونی و پائین آورنده گرانروی دوغاب میباشد

-      پودری با وزن ملکولی بالا

-      S.G = 1.35

-      Absolute Volume = 0.0889 gal/lb

CD-32

-      پودری با رنگ قهوه ای روشن – بوی ملایم

-      قابل انحلال در آب

-      S.G = 1.34

Absolute Volume = 0.0895 gal/lb

CD-1B

 

DIS-13

-      پودری به رنگ قرمز

-      قابل انحلال در آب

-      PH(1%Solution)  = 7 - 9

D-065

-      پودر قهوه ای رنگ – بوی خفیف

-      قابل انحلال در آب در دمای  F ْ68

-      S.G = 0.8(680f)

-      Bulk Density = 608 kg/m3

PH (@ 10 g/l & 680f  ) = 9 - 11 -

4

Retarders

CR-128

این ماده کند کننده زمان بندش دوغاب سیمان در دماهای بالا میباشد.(H.T.R)

 

R12-s

-      به شکل پودر

 Bulk Density = Approx  620 kg/m3+10 % -

-      Active Matter = Approx 97%

- PH(10 % Solution)  =Approx 7- 8.5

- Temperature Stability = max 2600C

R-5s

این ماده کند کننده  زمان بندش دوغاب سیمان از دمای کم تا متوسط میباشد.

-      پودر قهوه ای رنگ

-      قابل انحلال در آب

-      S.G =  1.28-1.36

D-013

این ماده کند کننده زمان بندش دوغاب سیمان در دماهای پائین میباشد.(L.T.R)

-      پودر قهوه ای رنگ- بوی خفیف

-      قابل انحلال در آب

-      S.G = 1.2

-      Bulk Density = 480 kg/m3

-      PH  = 8.6

5

Fluid Loss Controller

FL-3

این ماده کنترل کننده عصاره دوغاب در دماهای بالا میباشد.F.L.C(H.T)

-  پودری با دانه های نرم

Bulk Density = Approx 580 kg/m3 +10% -

-      PH (10 % Solution) =6. 5-8. 5

-      Active Matter = Min 92%

CFL-109

این ماده کنترل کننده عصاره دوغاب در آبهای شیرین میباشد.F.L.C(F.W)

-      پودری به رنگ کرم روشن

 

6

Cements

Cement class A

این سیمان جهت سیمانکاری لوله های جداری سطحی و تزریقی بصورت خالص یا همراه با افزایه از سطح زمین تا عمق 6000 فوت(1830 متری) و تا دمای

  F ْ170 بکار میرود.

-      S.G =3.16

-      Absolute Volume = 0.0051 ft 3/ lb

Cement class D

این سیمان جهت سیمانکاری لوله های جداری ،آستری و تزریقی از عمق6000 (1830 متری) تا عمق 10000 فوت(3050متری) بصورت خالص یا همراه با افزایه و تا دمای  F ْ230 بکار میرود.

-      S.G =3.15

-      Absolute Volume = 0.0051 ft 3/ lb

Cement class E

این سیمان جهت سیمانکاری لوله های جداری ،آستری و تزریقی از عمق6000 (1830 متری) تا عمق 14000 فوت(4270متری) و در شرایط حاد حرارت و فشار تا دمای  F ْ290 بکار میرود.

-      S.G = 3.16

-      Absolute Volume = 0.0051 ft 3/ lb

Cement class G

این سیمان جهت سیمانکاری لوله های جداری از سطح زمین تا عمق 8000 فوت(2440 متری) و تا دمای  F ْ200 بکار میرود.

-      S.G =3.18

-      Absolute Volume = 0.0051 ft 3/ lb

7

Gilsonite

-

این ماده کاهش دهنده وزن دوغاب و کنترل کننده گمشدگی دوغاب سیمان میباشد.

-      پودری جامد با دانه های ریز(نوعی هیدروکربن)

-      S.G =1.07

8

Heavy Weight

Additives

Hidense

این ماده به عنوان یک ماده وزن افزا در سیمانهای سنگین می باشد.

- پودری مایل به قرمز با دانه های بسیار نرم- بی بو

-  غیر قابل انحلال در آب

S.G=5.2 -

Bulk Density = 165 lb/ft3 -

Absolute Volume = 0.0231 gal/lb -

9

Magneset

-

از این ماده جهت نصب مجرابند در مخازن نفت و گاز استفاده می شود.

- پودری نرم به رنگ قهوه ای روشن مایل به زرد و خاکستری- بی بو

-  قابلیت انحلال کمتر از 1 درصد

S.G= 3 -

Bulk Density = 89.5 lb/ft3 -

Absolute Volume = 0.039968 gal/lb -

10

Magneset Retarder

-

این ماده کند کننده زمان بندش دوغاب مگنستی میباشد.

-      جامد سفید رنگ- بی بو

-      S.G =  1.7

-      Boil Point =  3200C

-      PH(5 % Solution)  = 9.3

11

magneset thinner

CD-1F

این ماده رقیق کننده دوغاب مگنستی میباشد.

 

-      مایع قهوه ای رنگ – بوی ملایم

-      قابل انحلال در آب

-      S.G =  1.21

-      Boil Point = 100 0C

Freezing Point = -4 0C –

- PH(2 % Solution)  =Approx 7.5

12

Silica Four

-

کنترل کننده استحکام سیمان در دمای بالاتر از  F ْ230 میباشد.

- به شکل پودر

- غیر قابل انحلال در آب

S.G=2.65 -

Bulk Density = 70 lb/ft3 -

Absolute Volume = 0.0456 gal/lb -

13

Boric Acid

-

این ماده هم به عنوان کند کننده زمان بندش دوغاب (Retarder) و هم به عنوان کاهنده اصطکاک درونی دوغاب(Dispersant) کاربرد دارد.

-      پودر جامد سفید رنگ

-      S.G = 1.730

-      Bulk Density = 52.50 lb/ft3

-      PH (3.89% Solution) = 9. 3

14

Spacers

Novosolve

در عملیات سیمانکاری از این ماده به عنوان حائل میان گل و سیمان استفادهمیشود.

-      مایع شفاف رنگ 

-      S.G@ 160C = 0.96-0.97

-      Vapour Pressure = 120 pa @ 250 C

-      Flash Point = 680 / Closed Cup

-      PH  =Approx  5

15

Anti Foam

FP-9L

این ماده از بین برنده کف موجود در دوغاب سیمان میباشد

-      مایع زرد کم رنگ

-      قابل انحلال در آب

-      S.G = Approx  0.86

-      Boil Point = Approx  2050C

-      Pour Point = Less than  50C

16

Gas Block Additive

CFL-386

این ماده از مهاجرت گاز از سازند به درون دوغاب جلوگیری مینماید

 

-      مایع سفید غیر شفاف

-      S.G = Approx  1.02

-      PH  = 7 - 9

-      Activity = 50% nominal


 
 
روشهای محاسبه زمان تاخیر (Lag Time Calculation Methods) 1- روش ساده و کاربردی ج
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥٦ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

روشهای محاسبه زمان تاخیر (Lag Time Calculation Methods)

 

1-    روش ساده و کاربردی جدول ضرایب و اندازه مته.

 

Lag Time (min) = K* Depth (m) / GPM

 

 

K

Bit Size

87

26"

36.8

17 1/2"

16.52

12 1/4"

6.376

8 1/2"

5.95

6 5/8"

5.8

6 1/2"

5.54

6 1/8"

5.4

6 3/32"

5.2

5 7/8"

جدول ضریب و اندازه مته

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-    روش محاسبه سرعت پرشدن حفره چاه  (Annular Velocity)

 

Annular Velocity (ft/min) = 24.5 Q/ [(Dh)2 – (Dp)2]

 

Q : GPMمیزان پمپاژ سیال حفاری توسط پمپ گل بر حسب

Dh : قطر حفره چاه بر حسب اینچ

Dp : قطر بیرونی رشته حفاری بر حسب اینچ

 

باید توجه داشت که در این فرمول میزان هرز روی و یا جریان چاه در نظر گرفته نشده است. همچنین برای هر بخش از حفره چاه که دارای قطر متفاوت با بخش دیگری است و یا هر بخش از رشته حفاری که دارای قطر بیرونی متفاوت با بخش های دیگر رشته حفاری است در تطبیق با قطر حفره چاه در همان بخش باید این فرمول محاسبه شود و در نهایت نتایج را با هم جمع کرد. در این صورت میتوان میزان هرززوی گل حفاری را نیز به حساب آورد.


 
 
Mud Equivalent Circulating Density
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥۳ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

 

 Mud Equivalent Circulating Density

 

 

Program: EQCIRDEN

Purpose : To determine the equivalent circulating density in the annulus for a depth of interest.                                          

Input       :   Mud Density:    (pound/ gallon)

                     Flow rate:Q (gallons/minute)

                     Pipe outside diameter: OD(inches)

                     Hole diameter: HD (inches)

                     Depth of interest: D (feet)

                   

Output     :  Equivalent circulating density: ECD (pound/gallon)

 

Equation   :   (1) For Fann rpm

                            

 
   

 

 

                           

                                                   

                           

                           

                       (2) For shear rate:

                            

                             (a) If RPM = >45

 

 

 

                              (b) If RPM < 45:

                  

                                    SR= (0.2634×RPM)

 

               (3) For pressure loss:

                                   

 

 

 

             (4) For equivalent circulating density:

          

 

                            

 

Variables:                         : Mud density (pound/gallon)

                                Q        : Flow rate(gallons/minute)

                                OD     : Pipe outside diameter (inches)

                                HD     : Hole diameter (inches)

                                D        : Depth of interest (feet)

                                RPM  : Fann rpm

                                SR      : Shear rate ( 1/second )

                                PL      : Pressure loss (psi)

                                ECD   : Equivalent circulating density (pound/gallon)

                               

Example :

 

   Equivalent Circulating Density           

                        

                    WHAT IS MUD DENSITY (LB/GAL) ?

                     ? 10

                     WHAT IS FLOW RATE (GAL/MIN) ?

                     ? 24

                    WHAT IS PIPE OUTSIDE DIAMETER?(INCHES)                      ? 6

                     WHAT IS HOLE DIAMETER ? (INCHES)

                          ? 8

                     WHAT IS DEPTH OF INTERES ? (INCHES)                               ?1000

                              

                      Equivalent Circulating Density

 

                      MUD DENSITY IS: 10 LB/GAL

                       FLOW RATE IS: 300 GAL/MIN

                       PIPE OUTSIDE DIAMETER IS: 6 INCHES

                       HOLE DIAMETER: 8 INCHES

                       DEPTH OF INTEREST IS: 1000 FEET

            

                       Equivalent Circulating Density IS: 10.989 LB/GAL

 

LISTING:

 

200 CLS:PRINT

210 PRINT "EQUIVALENT CIRCULATING DENSITY"

220 PRINT

230 PRINT "WHAT IS MUD DENSITY(LB/GAL)? "

240 INPUT

250 PRINT "WHAT IS FLOW RATE (GAL/MIN)?"

260 INPUT Q

270 PRINT "WHAT IS PIPE OUTSIDE DIAMETER (IN.) ?"

280 INPUT OD

290 PRINT "WHAT IS HOLE DIAMETER (IN.) ?"

300 INPUT HD

310 PRINT "WHAT IS DEPTH OF INTEREST (FEET) ?"

320 INPUT D

330 RPM=((24.5×Q)/((HD[2)-(OD[2)))×(1.61/HD-OD))

340 IF RPM => 45 THEN SR = (0.1225×RPM)+5:GO TO 360

350 IF RPM < 45 THEN SR = (0.2634×RPM)

360 PL=(SR×D)/(300×(HD - OD))

370 ECD =   +(PL/0.052×D))

380 CLS:PRINT

390 PRINT "EQUIVALENT CIRCULATING DENSITY"

400 PRINT

410 PRINT "MUD DENSITY IS:";  ; "LB/GAL"

420 PRINT "FLOW RATE IS:";Q; "GAL/MIN"

430 PRINT "PIPE OUTSIDE DIAMETER IS:";OD; "INCHES"

440 PRINT "HOLE DIAMETER IS:";HD; "INCHES"

450 PRINT "DEPTH OF INTEREST IS:"; D; "FEET"

460 PRINT

470 PRINT "EQUIVALENT CIRCULATING DENSITY IS:";ECD; "LB/GAL"


 
 
Drilling Fluid Viscosity Program: VISCOSDF Purpose : To determine shear rate
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥۱ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

Drilling Fluid Viscosity

 

 

Program: VISCOSDF

Purpose : To determine shear rate from data gathered from theFann rotational viscometer test.                                          

Input       :   Shear rate model to be used : A

                     First rotor speed : N1 (rpm)

                     First dial reading : D1

                     Second rotor speed : N2

                     Second dial reading : D2

                     Radius of interest : R (centimeters)

                     If A = 2( Power low model ):

                             Inner radius of rotor : R2 (centimeters)

                            Outer radius of bob : (centimeters)

Output     :  If A= 1 ( Bingham plastic model ) :

                            Plastic vicosity : PV ( centipoises )

                            Yield point : YP ( pounds/100 sq.feet )

                             Shear rate : SR ( 1/second )

                     If A = 2 ( Power low model )

                              Flow behavior index : n

                              Consistancy Index : K

                              Shear rate : SR ( 1/second )

Equation   :   (1) If =1 ( Bingham plastic model ) :

                             (a) For plastic viscostiy:

 

                           

                                                    

                           

                            (b) For yield point:

                            

 

 

 

                              (C) For shear rate :

 

 

 

 

                             (2) If A=2(power law model) :

                                    (a) For behavior index :

 

 

 

                               (b) For consistency index:

                              

 

 

                                (C) For shear rate :

 

 

 

Variables:              A   : Program flag for model type

                                N1 : First rotor speed

                                D1 : First dial reading

                                N2 : Second rotor speed

                                ND: Desired speed (rpm)

                                 R  : Radius of interest ( centimeters )

                                PV : Plastic viscosity ( centipoise ) 

                                YP : Yield point ( pound / 100 sq.ft )

                                SR : Shear rate ( 1/second )

                                R1 : Outer radius of bob ( centimeters )

                                R2 : Inner radius of bob ( centimeters )

                                n    : Flow behavior index

                                K   : Consistency index

 

 

 


 

Example :

 

Viscosity of Drilling Fluid             

  

                                SHEAR RATES CAN BE CALCULATED BY :

                                                <1> BINGHAM PLASTIC MODEL                                                        <2> POWER LAW MODEL

                                ENTER <1> OR <2> FOR DESIRED METHOD

                                ? 1

                              WHAT IS FIRST ROTOR SPEED (RPM) ?

                               ? 250

                              WHAT IS CORRESPONDING DIAL READING ?

                               ? 24

                              WHAT IS SECOND ROTOR SPEED (RPM) ?                                       ? 480

                              WHAT IS CORRESPONDING DIAL READING ?

                               ? 40

                               WHAT IS DESIRE RPM?

                               ? 250

                               WHAT IS RADIUS OF INTEREST(CM) ? 

                               ?1.7245

                                

                              FIRST ROTOR SPEED IS : 250

                              FIRST DAIL READING IS : 24

                              FIRST SECOND SPEED : 480 RPM

                              FIRST DAIL READING IS : 40

                              DESIRED RPM IS : 250

                              RADIUS OF INTEREST IS : 1.7245 CM

                              BINGHAM PLASTIC MODEL

                              PLASTIC VISCOSITY IS:20.8696 CENTIPOISES

                              YIELD POINT : 6.6087 LB-100-FT2

                              SHEAR RATE IS : 436.078 1/SEC

 

 

200 CLS:PRINT

210 PRINT "VISCOSITY OF DRILLING FLUID"

220 PRINT

230 PRINT "SHEAR RATE CAN BE CALCULATED BY"

240 PRINT "<1> BINGHAM PLASTIC MODEL"

250 PRINT "<2> POWER LAW MODEL"

260 PRINT "ENTER<1> OR <2> FOR DESIRED METHOD"

270 INPUT A

280 IF A<1 OR A>2 THEN GO TO 230

290 PRINT "WHAT IS FIRST ROTOR SPEED (RPM)? "

300 INPUT N1

310 PRINT "WHAT IS CORRESPOUNDING DIAL READING ?"

320 INPUT D1

330 PRINT "WHAT IS SECOND ROTOR SPEED (RPM) ?"

340 INPUT D2

370 PRINT "WHAT IS DESIEDRPM ?"

380 INPUT ND

390 PRINT "WHAT IS RADIUS OF INTEREST (CM) ?"

400 INPUT R

410 ON A GO TO 420,460

420 PV= ( 300/(N2-N1))×(D2-D1)

430 YP = D1-(PV×(N1/300))

440 G = ((5.066/R(2)×ND)+((479×YP/PV)× ((3.17/r[2)-1))

450 GO TO 450

460 PRINT "WHAT IS INNER RADIUS OF ROTOR (CM)?"

470 INPUT R2

480 PRINT "WHAT IS OUTER RADUIS OF BOB(CM) ?"

490 INPUT R1

500 n = LOG(D1/D2)/LOG(N1/N2)

510 K = (520×D1)/((1.703×N1)[n)

520 G=(0.2094×ND×((R{2))[((1/n)))/(n×(((1/R1[2))[(1/n))-((1/R2[2))[1/n))))

540 CLS: PRINT

550 PRINT "FIRST ROTOR SPEED IS:";N1;"RPM"

560 PRINT "FIRST DIAL READING IS: ";D1

570 PRINT "SECOND ROTOR SPEED IS:";N2;"RPM"

580 PRINT "SECOND DIAL READING IS: ";D2

590 PRINT "DESIRE RPM IS: ";ND

600 PRINT "RADIUS OF INTEREST IS: ";D2

610 PRINT

620 ON GO TO 630,680

630 PRINT "BINGHAM PLASTIC MODEL"

640 PRINT "PLASTIC VISCOSITY IS: ";PV;" CENTIPOISE"

650 PRINT "YIELD POINT IS: "; YP;" LB-100-FT2"

660 PRINT "SHEAR RATE IS: ";SR;"1/SEC"

670 GO TO 740

680 PRINT "POWER LAW MODEL"

690 PRINT " INNER RADIUS OF ROTOR IS: ";R2;"CM"

700 PRINT " OUTER RADIUS OF BOB IS: ";R1;"CM"

710 PRINT " FLOW BEHAVIOR INDEX IS: ";n

720 PRINT " CONSISTENCY INDEX IS: ";K

730 PRINT " SHEAR RATE IS: ";SR;"1/SEC"


 
 
خروج جامدات لخته شده توسط سانتی فیوژها : در محل دکل در صورت استفاده از فرآیند De
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

خروج جامدات لخته شده توسط سانتی فیوژها :

در محل دکل در صورت استفاده از فرآیند Dewatering همواره یک سانتری فیوژ مخصوص برای جدا سازی ذرات لخته شده از مایع وجود دارد. طبق شکل ... ( فصل 5 ) ، پس از ورود سیال به دلیل اختلاف سرعت بین کاسه و پره های نقاله ( ∆RPM ) ، جامدات از بخش بالایی سانتری فیوژ و مایعات از بخش پایینی خارج می شوند. البته سانتری فیوژها به طور معمولی در محل دکل یکی از تجهیزات کنترل جامدات استاندارد هستند. ولی در فرآیند Dewatering  میزان خارج سازی جامدات آنها به دلیل لخته شدگی بیشتر از حالت معمولی است. مرحله جداسازی ذرات در عملیاتDewatering ، توسط سانتری فیوژهای سر ریزی طولانی است و معمولاً حدود 99% زمان جداسازی در این بخش صورت می گیرد. به فرآیند جداسازی انواع سیالات توسط سانتری فیوژها در فصل دوم به طور کامل پرداخته شده است.

سیستم Dewatering و اجزای آن :

هدف کلی سیستم Dewatering پردازش پسماند حفاری است. کاربردهای مختلفی دارد :

(i)                کاهش حجم پسماند مایع تولیدی

(ii)              بازیافت سیال به سیستم فعال گل

(iii)            دفع بهینه

(iv)            رها سازی به روش ایمن و به صرفه تر در محیط زیست

هدف عمده کاهش هزینه های چاه است. بسته به فاکتورهایی چون حجم سیال درمانی، آب و هوا، حمل و نقل و نوع پلی مرهای مورد استفاده، طرحهای مختلفی از سیستم Dewatering وجود دارد.

به طور کلی هر واحدی Dewatering سه بخش اصلی دارد:

a)     سیستم اختلاط و ذخیره برای انعقاد و لخته کنندگی

b)    سیستم تحویل دهی برای افزودن مواد شیمیایی به سیال مورد پردازش

c)     سیستم جداسازی برای خارج کردن جامدات تجمع یافته از مایع ( شکل فصل 6 )

سیستم اختلاط :

این بخش دارای مخازن پیش مخلوط و مخلوط کن های مختلف است. سرعت اختلاط فرآیندهای انعقاد و لخته شدگی متفاوت است. یک انعقاد بهینه زمانی رخ می دهد، که واکنش سریع و در ثانیه و با ایجاد یک حالت آشفتگی باشد. در مقابل لخته شدگی، فرآیندی آرام است تا اجازه تجمع ذرات منعقد شد، کوچک را به توده های برارگستر دهد. یک فرآیند لخته کنندگی به انتخاب صحیح زمان بهینه اختلاط، شدت اختلاط بهینه و شکل مناسب مخزن برای اختلاط یکنواخت بستگی دارد. زمان ناکافی اختلاط باعث یک لخته شدگی ضعیف و زمان اختلاط اضافی باعث تجزیه توده ها می شود. یک آماده سازی نامناسب پلی مر روی دزوکارایی پلی مر مورد نیاز در فرآیند Dewatering تأثیر می گذارد و به موجب آن افزایش شدید هزینه استفاده از پلی مرها در پروژه را باعث می شود. معمولاً ممکن پیش از افزودن منعقد کننده ها و لخته کننده ها به سیال مورد نیاز پردازش یک پیش اختلاط انجام می دهند، که بیشتر برای پلی مرهای جامد انجام می شود. در این حالت برای مخلوط کردن پلی مر و آب، حداقل 30 دقیقه زمان هم زدن برای آب دهی مناسب و آزاد سازی زنجیره های آزاد لازم است.

فرآیند انحلال پس از پیش مخلوط باید یک آشفتگی مناسب داشته باشد برای :

-1 حفظ ذرات در سوسپانسیون، برای جلوگیری از ته نشینی درون لایه ژل مانند بدون حرکت روی کف مخزن ترکیب

-2 کمک به آزاد سازی زنجیره های پلی مری آزاد

-3 کاهش اندازه ذرات ژله ای شده به منظور افزایش میزان آزاد سازی زنجیره های آزاد.

به طور کلی اختلاط منغقد کننده ها در سرعت زیاد ( high shear rapid mixing ) و اختلاط لخته کننده ها در سرعت پایین ( low shear mixing ) صورت می گیرد.

سیستم تحویل دهی:

این سیستم به منظور تحویل مواد شیمیایی به درون سیال یا سیالات لخته شده به سمت تجهیزات جدایش به کار گیری می شود. کلیری شلنگ و پمپ های تصاعدی یا مونو پمپ است. این سیستم برای اطمینان از پلی مرها در نقطه بهینه لخته کنندگی و همچنین یک آشفتگی مناسب، پیش از ورود به سانتری فیوژ است.

این نقطه بهینه افزورن، بستگی به طراحی سانتری فیوژها و اینکه چطور عمل می کنند، و نوع سیال مورد پردازش دارد. این نقطه افزورن می تواند اگر سرعت سانتری فیوژ آرام، منطقه تغذیه پیش از سانتری فیوژ و اگر سرعت سانتری فیوژ بالا معمولاً در محفظه جدایش برای ورود به حوض به صورت جداگانه و مخلوط شدن خوراک باشد. این از آسیب به زنجیره های پلی مری و تجزیه توده ها جلوگیری می کند. پمپ های مورد استفاده در این سیستم باید از نوع جابجایی مثبت و غیر برش، برای جلوگیری از تجزیه پلی مر ها و ایجاد یک برش ثابت مستقل از هد سیال روی پمپ ها باشد. به هیچ وجه نباید از پمپ های سانتری فیوژی استفاده کرد. بیشتر از پمپ های کاویتی تصاعدی یا مونو پمپ ها استفاده می شود.

نقطه افزورن لخته کننده :

بسته به بازدهی فرآیند لخته کنندگی، نیازمند تغییر زمان بین افزورن پلی مر و جداسازی توده ها هستیم. اگر این زمان کافی نباشد، ساختار توده ها کامل نمی شود و یک لخته کنندگی ضعیف خواهیم داشت. این زمان توسط تست های پایلوت محاسبه می شود. معمولاً چندین نقطه افزورن لخته کننده برای تغییر زمان مناسب وجود دارد:

  • سمت مکش پمپ تغذیه سانتری فیوژ
  • سمت تخلیه پمپ تغذیه سانتری فیوژ
  • مستقیماً درون گلوگاه یا کاسه سانتری فیوژ
  • یک یا چند نقطه بین پمپ تغذیه و سانتری فیوژ

نقطه افزورن لخته کننده مرحله بسیار بحرانی است که باری اطمینان از موافقیت باید چک شود.               ( شکل ------ ) زمان توقف سیال درون پمپ در این شرایط، بسیار مهم است.

سیستم جدا سازی :

متداول ترین تجهیزات جداسازی ذرات کلوئیدی لخته شده، سانتری فیوژ سرریزی است. حدود 99% زمان عملیات Dewatering در این مرحله سپری می شود. معمولاً میزان دبی برای سانتری فیوژ          15 – 35 GPM  و در هر روز 500 – 1200 شبکه است. عوامل مختلفی بر روی عملکرد سانتری فیوژ  اثر می گذارد. از جمله می توان به دبی خوراک ورودی، سرعت چرخش عمق حوض، میزان منعقد کننده و لخته کننده مورد استفاده و حوض ذرات توده شده چون اندازه، مشکل دانسیته و ویسکوزیته سیال اشاره کرد.     ( شکل ها ---------- )

پساب خروجی از Dewatering :

سیال خروجی از سیستم  Dewatering می تواند :

  • به سیستم فعال گل برگردد
  • استفاده برای رقیق سازی و یا مخلوط کردن با گل جدید
  • استفاده مجدد در Dewatering به عنوان سیال رقیق سازی
  • درمان بیشتر برای رسیدن به استانداردهای تنظیمی استاندارد برای رها سازی در محیط زیست

کیفیت پساب خروجی کاملاً بستگی به موارد فوق دارد. اگر دوباره برای استفاده در گل یا Dewatering باز گردانده شود، نیازی به سیال تمیز نیست. در نتیجه هزینه درمان شو پتانسیل انتقال منعقد کننده و لخته کننده کاهش می یابد. اما اگر هدف تخلیه در محیط زیست باشد، نیازمند مطابقت با قوانین دولتی و درمان اضافی برای شفاف کردن، خارج کردن فلزات سنگین، از بین بردن کدریت و دیگر آلودگی هاست، که در نتیجه باعث افزایش هزینه های درمان می شود. ( مقادیر -------- )

مسائل اقتصادی در Dewatering :

اگر چه Dewatering می تواند یک صرفه جویی 40% در هزینه سیال داشته باشد، اما استفاده از آن در همه جا مقرون به صرفه نیست. به طور مثال اگر گل از زیست محیطی مخرب پایین داشته و ارزان قیمت باشد، استفاده از Dewatering مقرون به صرفه نیست و اقتصادی تر این است که گل را بدون درمان کردن دفع کنیم.

هزینه ها و آنچه باعث صرفه جویی احتمالی در هزینه ها می شود، بایستی به دقت مورد توجه قرار گیرند.

-1 صرفه جویی هزینه سیال حفاری: با دانستن و تخمین حجم سیال تولیدی در محل دکل، این امکان خواهد بود که صرفه جویی هزینه های موجود با dewatering را تخمین زد.

-2 هزینه دفع مایعات: صرفه جویی این هزینه ها از طریق کاهش حجم گل، یک تأثیر عمده و مستقیم بر روی هزینه های دفع خواهد داشت.

-3 هزینه دفع جامدات: ثابت شده در صورت استفاده از واحد Dewatering هزینه دفع جامدات کاهش می یابد. به طور کلی انتخاب و طراحی مناسب سیال با توجه به ویژگیهای زمین شناسی محل بر روی حجم جامدات تولیدی، پایداری دیواره چاه، کاهش Woshsut و کاهش اثرات برخورد چاه و گل تأثیر دارد.

-4 هزینه های تدارکات و حمل و نقل: هزینه های انتقال در نواحی دور دست و در جاهایی که       هزینه های حمل و نقل بالاست، محدودیت هایی روی مقدار آب موجود در دسترس ایجاد می کند. به همین خاطر در این گونه محل ها برای کاهش هزینه ها آب تا آنجا که امکان دارد بازیافت می شود.

-5 هزینه سیال تمیز خروجی ( Centrate ): اگر سیال خروجی از Dewatering دارای فرمول گرافی باشد ( مانند گلیکول و آب شور اشباع )، بازیافت مایع شدیداً مقرون به صرفه است.

-6 تجهیزات کنترل جامدات: بازدهی تجهیزات خروج جامدات کلی به طور قابل توجهی با استفاده از سیستم Dewatering افزایش می یابد.

-7 هزینه های محل چاه: استفاده از Dewatering به دلیل داشتن مخازن ذخیره کوچک برای ساختن، هزینه های کلی محل چاه را کاهش می دهد.

مقایسه هزینه برای Dewatering در برابر روش های نرمال :

برای تعیین میزان مقرون به صرفه بودن یک سیستم حلقه بسته Dewatering ، بایستی هزینه هایی را که در صورت استفاده نکردن از Dewatering به وجود می آیند، تحلیل کنیم.

(i)                     انتخاب تجهیزات کنترل جامدات که تعیین کننده هزینه هاست. بازدهی سراسری تجهیزات برای چگونگی خارج شدن بیشتر جامدات حفاری شده پیش بینی می شود.

(ii)                   محاسبه جامدات کل در هر فاصله ای که تولید می شوند. بایستی میزان جامدات جدا شده توسط تجهیزات کنترل جامدات و هزینه های دفع آنها تعیین شوند. جامدات تولید شده خشک نخواهند بود، زیرا که مقداری مایع بسته به نوع و اندازه جامدات به آنها متصل هستند. جامدات ریزتر به دلیل مساحت سطحی بیشتر دارای فاکتور مرطوبیت بیشتر و در حدود 50% حجمی مایع هستند.

(iii)            حجم های رقیق سازی شده مورد نیاز برای حفظ درصد جامدات حفاری شده در حد مطلوب محاسبه می شود. هزینه های سیستم Dewatering شامل تجهیزات، پرسنل و مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند لخته گذاری است. هزینه پرسنل و تجهیزات نسبتاً ثابت، ولی هزینه مواد شیمیایی مورد استفاده متغیر است این هزینه ها بسته به غلظت مواد شیمیایی و هزینه تولید آنها متفاوت است. افزایش درصد جامدات مخصوصاً در غلظت های بیش از 5% و همچنین نوع سیستم سیال حفاری باعث افزایش و تغییر غلظت لخته کننده های مورد استفاده می شود.

(iv)             میزان هزینه های دفع جامدات در صورت استفاده از سیستم Dewatering به آرامی افزایش    می یابد، چنانچه جامدات زیادی از گل خارج شوند.

(v)                    بازیافت یک پساب خروجی گران می تواند صرفه جویی اقتصادی داشته باشد. اگر سیستم سیال آب شیرین باشد، که ارزان و در دسترس است، نیازی به سیستم Dewatering نیست ولی پساب خروجی شامل نمک، گلیکل، یا پلی مرهای گران باشد، بازیافت مایع توسط واحد Dewatering می تواند بسیار اقتصادی باشد.

هزینه های نظارتی Dewatering و بازدهی :

این هزینه ها به صورت دلار ($) برای هر شبکه پردازش شده گل حساب می شود ( $/bbl )، فاکتورهایی در تعیین سودمندی هزینه کل شرکت دارند، عبارتند از a) هزینه تجهیزات Dewatering، مواد شیمیایی و پرسنل b) حجم مایع پردازش شده.

گاهی اوقات که حجم فرآیند و اندازه چاه کاهش می یابد، هزینه Dewatering افزایش می یابد. در بعضی مراحل کاملاً مشهود، که هزینه Dewatering از هزینه دفع خیلی بیشتر است. باید توجه داشت که هرچه فاصله یا عمق بیشتر می شود، سایز چاه کوچکتر می شود و در نتیجه گل گروئی پایین تر می آید. مثلاً در شکل ... ( شکل ------ ) نقطه ای که هزینه های Dewatering پایان حد فاصل 3 است. ادامه فرآیند گل در حد فاصل 4 سبب گرانی بیشتر نسبت به دفع مایع می شود. در این حالت دو نکته قابل تأمل است : 1) قطع و توقف عملیات Dewatering 2) قرار دادن واحد در حالت انتظار تا زمانی که حجم کافی تضمین کننده فرآیند  Dewateringجمع شود.

مقایسه هزینه های  Dewatering سیال پایه روغنی و پایه آبی :

در سیالات پایه آبی بیشترین هزینه ها مربوط به افراد و تجهیزات است و هزینه درمان شیمیایی نسبتاً پایین است. اما در سیالات پایه روغنی هزینه افراد و تجهیزات مانند گل های پایه آبی است، ولی هزینه درمان شیمیایی بالاست.

عملیات dewatering کارایی خود را به لحاظ اقتصادی در قاره اروپا با کاهش هزینه های دفع تا 80% نشان داده است. ( شکل PP ) {


 
 
دستور العمل های راجع به درمان Dewatering چند سیال حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٤٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

دستور العمل های راجع به درمان Dewatering چند سیال حفاری :

در یک تست چند نوع سیال حفاری را توسط منعقد کننده های آلی و معدنی و لخته کننده های پلی مری، طی فرآیند Dewatering مورد آزمایش قرار گرفتند که نتایج آن برای استفتده میدانی جالب توجه است.

در این آزمایش برای هر سیال از %80 آب رقیق سازی و %20 گل نمونه استفاده شد. غلظت منعقد کننده های معدنی %1 حدود 10 mg برای 1 ml بود، که غلظت نهایی آن در 20 ml گل نمونه 500 ppm یا 500  برای گل نمونه بود.

مواد شیمیایی مورد استفاده :

منعقد کننده های معدنی ( %1.0 )                               منعقدکننده های پلی مری ( %0.2 )

سولفات آلومینیوم                                                    پلی آمین

کلراید آلومینیوم                                                      پلی دی اکیل –  دی متیل – آمونیوم کلراید

کلراید آهن                                                           ( Poly DADMAC )

سولفات آهن

آهک

ژیپس ( سولفات کلسیم )

لخته کننده های پلی مری :

پلی مرهای آنیونی با چگالی بار -30، -10، -5 : AP(-30)، AP(-10) و AP(-5)

پلی مرهای کاتیونی با چگالی بار +10، +30، +60 و +80 : cp(+10)، cp(+30)، cp(+60)، cp(+80)

پلی مر غیر یونی : NP(0)

گل های آزمایش شده :

-1 گل بنتونایتی آب شیرین spud

-2 گل لیگنوسولفونایت پراکنده

-3 گل پلی مری KCL

-4 گل KCL PHPA

-5 گل ultradril آب شیرین

-6 گل Nacl اشباع

در جدول زیر خواص ابتدایی این سش گل آورده شده است.

     خواص گل

نوع گل

MW

(ppg)

T

(0F)

600

rpm

300

rpm

200

rpm

100

rpm

6

rpm

3

rpm

PV

(cp)

Yp

(lb/100ft2)

10

ثانیه

10

دقیقه

PH

صافاب

(ml)

Spud

9

120

30

19

15

10

2

2

11

8

4

12

8.5

15.8

لیگنوسولفونات

12

120

65

38

30

20

5

4

27

11

5

7

11.9

3.6

KCL

10.5

120

39

25

17

11

3

2

14

17

3

3

9.3

7.4

KCL PHPA

12

120

68

45

36

24

6

4

23

22

5

18

8.9

6

Ultradril

12

120

66

41

32

21

5

4

25

16

5

7

9.6

4.6

Nacl

12

120

58

38

30

20

6

4

20

18

5

10

10.6

5.8

 

نتایج Dewatering بدست آمده :

راهنمای جداول

شفافیت آب : ت = تیره، ش = شفاف، ک ت = کدر تیره،

اندازه توده های تشکیل شده : ک = کوچک، م = متوسط، ب = بزرگ، ح = حجیم

سرعت تشکیل توده ها / سرعت ته نشینی توده ها: آ = آرام، م = متوسط، س = سریع

-1 گل نبتونایتی نشاسته دار آب شرین

گل spud آب شیرین (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیل شده

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده

%1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی (ml)

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

ـــــــ

CP(+10)

ـــــــ

7

20

ح

س

س

ش

ـــــــ

CP(+60)

ـــــــ

8

20

ح

س

س

ش

ـــــــ

CP(+80)

ـــــــ

9

20

ح

س

س

ش

 

 

 

ادامه جدول صفحه قبل:

گل spud آب شیرین (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیل شده

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

پلی مر %2

پلی مر %2

پلی مر مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

پلی آمین

AP(-10)

3

1

20

ح

س

س

ش

پلی آمین

AP(-5)

3

2

20

ح

س

س

ش

پلی آمین

NP(0)

3

3

20

ح

س

س

ش

پلی آمین

CP(+10)

3

2

20

ب

س

س

ش

پلی آمین

CP(+30)

3

3

20

ح

س

س

ش

پلی آمین

CP(+80)

3

4

20

ح

س

س

ش

پلی DAPMA

AP(-10)

2

1

20

ح

س

س

ک ت

پلی DAPMA

AP(-5)

2

1

20

ح

س

س

ش

پلی DAPMA

NP(0)

2

2

20

ح

س

س

ش

پلی DAPMA

CP(+10)

2

1

20

ب

س

آ

ش

پلی DAPMA

CP(+10)

2

2

20

ب

س

آ

ش

پلی DAPMA

CP(+30)

2

2

20

ح

س

س

ش

  • منعقد کننده های پلی مری و معدنی به تنهایی کارایی ندارند.
  • پلی مرهای غیریونی و آنیونی به تنهایی کارایی ندارند.
  • پلی مرهای کاتیونی با چگالی بار +10، +60 و +80 به ترتیب با غلظت 700، 800 و 900 ppm کارایی خوبی دارند.
  • منعقد کننده های معدنی به همراه لخته کننده های پلی مری کارایی ندارند. ولی منعقد کننده های پلی مری و لخته کننده های پلی مری با یکدیگر عمل می کنند.
  • منعقد کننده های پلی آمینی با پلی مرهای آنیونی، غیر یونی و کاتیونی در 300، 100 و 400 ppm کار می کنند. اکثر پلی مرهای آنیونی غلظت های پایینی برای استفاده دارند. یک پلی مر آنیونی با چگالی بار    

-10 در 100 ppm کار می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2 گل لیگنوسولفونات پراکنده

سیال لیگنوسولفونات (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیلی

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده %1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

کلراید آهن

AP(-10)

6

2

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-5)

6

3

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-5)

6

2

20

ب

س

س

ش

کلراید آهن

NP(0)

6

1

20

ب

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+30)

6

2

20

ب

س

م

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-10)

8

1

20

ب

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

AP(-5)

8

1

20

ب

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

NP(0)

8

3

20

ب

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

CP(+10)

8

3

20

ب

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

8

3

20

ب

س

م

ت

  • منعقد کننده های پلی مری و معدنی و لخته کننده های آنیونی، غیر یونی و کاتیونی به تنهایی و ترکیب منعقد کننده های پلی مری و لخته کننده های پلی مری کارایی ندارند.
  • کلراید آهن و سولفات آلومینیوم در ترکیب با لخته کننده ها کار می کنند.
  • کلراید آهن نسبت به سولفات آلومینیوم کارایی بهتری دارد. بهترین کیفیت محصول با کلراید آهن و پلی مرهای آنیونی حاصل می شود.
  • بهترین نتایج در کلراید آهن 3000 ppm ( 300 mg/L ) و AP(-10)، 200 ppm است.

 

-3 گل پلی مری KCL غیرپراکنده :

گل پلی مری KCL  (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات افزوده شده به گل

گل مصرفی ml

توده تشکیلی

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده %1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

4

2

20

ک

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

ــــــ

12

ــــــ

20

ک

س

م

ش

کلراید آهن

CP(+30)

2

1

20

ب

س

س

ش

ــــــ

CP(+30)

ــــــ

7

20

ح

س

س

ک ت

کلراید آهن

ــــــ

6

ــــــ

20

ک

س

آ

ش

کلراید آهن

پلی آمین

2

2

20

ک

س

آ

ش

  • افزایش دادن PH تا 7 با HCL پس از افزودن منعقد کننده به منظور لخته کردن جامدات
  • منعقد کننده های پلی مری و معدنی و پلی مرهای آنیونی و غیریونی و پلی مری به تنهایی یا ترکیبی از منعقد کننده های پلی مری کارایی ندارند.
  • تنها منعقد کننده های موثر سولفات آلومینیوم و کلراید آهن و تنها لخته کننده موثر CP(+30) با کلراید آهن و سولفات آلومینیوم است.
  • ترکیبی از کلراید آهن و پلی آمین توده های کوچک و پساب شفافی می دهد.
  • CP(+30) به تنهایی در 700ppm توده حجیم ولی با پساب کدر تیره به دست می دهد.
  • کلراید آهن از سولفات آلومینیوم بهتر است و در غلظت های پایین تر با غلظت پایین CP(+30) تولید توده های بزرگ می کند.
  • بهترین نتیجه با کلراید آهن 1000 ppm ( 1000 mg/L ) و CP(+30) در 100 ppm بدست آمد.

-4 گل پلی مری KCL PHPA

گل KCL PHPA %5 (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیل شده

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده %1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

سولفات آلومینیوم

AP(-10)

4

1

20

ک تا م

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-10)

6

2

20

م

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-5)

4

1

20

ک تا م

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-5)

6

1

20

م

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-30)

2

3

20

م

م

س

ش

کلراید آهن

AP(-10)

2

2

20

م

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-5)

2

2

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+10)

2

1

20

م

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+30)

2

1

20

م

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+30)

3

2

20

ک تا م

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-30)

2

2

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-30)

2

1

20

م تا ب

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+10)

2

1

20

ب

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+30)

2

1

20

م

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+80)

2

1

20

ح

س

س

ش

  • منعقد کننده های پلی مری و معدنی، پلی مرهای آنیونی، غیریونی و کاتیونی به تنهایی و منعقد کننده های پلی مر با لخته کننده های پلی مری کارایی ندارند.
  • عملکرد کلراید آلومینیوم و کلراید آهن شبیه به هم هستند.
  • سولفات آلومینیوم و کلراید آهن با لخته کننده های آنیونی و کاتیونی در محدوده مختلف، تولید پساب شفافی می کند.
  • بهترین نتیجه با کلراید آلومینیوم 1000 ppm و پلی مر کاتیونی (+80) 100 ppm به دست می آید.

-5 گل Ultradril آب شیرین :

گل Ultradril (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیل شده

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده %1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

سولفات آلومینیوم

AP(-30)

9

2

20

ح

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-10)

9

1

20

ک تا م

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

AP(-5)

9

2

20

ک تا م

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

CP(+10)

9

1

20

ح

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

9

1

20

ح

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

8

1

20

ح

س

س

ک ت

سولفات آلومینیوم

CP(+60)

9

1

20

ح

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+90)

9

1

20

ک تا م

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-30)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-10)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-5)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

NP(0)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+10)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+30)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+60)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+90)

4

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-30)

6

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-10)

6

2

20

م

س

س

ک ت

کلراید آلومینیوم

AP(-5)

6

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+10)

6

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+30)

6

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+60)

6

1

20

ح

س

س

ش

ژیپس

CP(+30)

10

3

20

ح

س

س

ت

P-DADMAC

CP(+10)

3

3

20

ح

س

س

ک ت

  • منعقد کننده های معدنی و پلی مری و پلی مرهای کاتیونی، آنیونی و غیری یونی به تنهایی کارایی ندارند.
  • تنها ترکیب از منعقد کننده پلی مری 300 ppm  P-DADMAC با پلی مر کاتیونی 300 ppm(+10) تولید توده حجیم اما با پساب کدر تیره می کند.
  • سولفات آلومینیوم، کلراید آلومینیم و کلراید آهن نتایج جزئی با یک محدوده از لخته کننده ها می دهند.
  • لخته کننده های کاتیونی در این گل با غلظت ما بین 100 ppm کارایی بهتری از خود نشان می دهند.
  • بهترین نتایج با کلراید آهن 2000 ppm با انواع لخته کننده ها در غلظت 100 ppm بدست آمد.
  • سولفات کلسیم ( ژیپس ) در غلظت بالا، 5000 ppm، تولید توده های حجیم با پلی مر کاتیونی (+10) با یک پساب تیره می کند.

-6 گل Nacl اشباع :

گل Ultradril (رقیق سازی %80 )

عملکرد درمان

محصولات

گل مصرفی ml

توده تشکیل شده

سرعت ته نشینی توده

شفافیت آب

منعقد کننده %1

پلی مر %2

منعقد کننده مصرفی ml

پلی مر مصرفی ml

اندازه

سرعت

ــــــ

CP(+8)

ــــــ

4

20

ک

م تا س

م

ک ت

ــــــ

CP(+30)

ــــــ

4

20

ک

م

م

ک ت

کلراید آلومینیوم

AP(-30)

2

2

20

م

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-30)

3

2

20

خ ک

آ

آ

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-10)

2

2

20

خ ک

آ

آ

ک ت

کلراید آلومینیوم

AP(-10)

3

2

20

م

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-10)

4

2

20

ک

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-5)

2

2

20

خ ک

آ

آ

ک ت

کلراید آلومینیوم

AP(-5)

3

2

20

م تا ب

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

AP(-5)

4

2

20

م تا ب

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+10)

1

2

20

ک

م

م

ک ت

کلراید آلومینیوم

CP(+10)

2

2

20

ک

س

س

ش

کلراید آلومینیوم

CP(+30)

1

2

20

ک

م

م

ک ت

کلراید آلومینیوم

CP(+30)

2

2

20

ک

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-30)

2

2

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-30)

3

1

20

خ ک

آ

آ

ت

کلراید آهن

AP(-30)

1

2

20

خ ک

آ

آ

ت

کلراید آهن

AP(-10)

2

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

AP(-5)

2

1

20

ح

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+10)

1

2

20

ک

س

س

ک ت

کلراید آهن

CP(+10)

2

2

20

ک

س

س

ش

کلراید آهن

CP(+10)

3

2

20

ک

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-30)

2

2

20

ک

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-30)

3

3

20

ک

آ

آ

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-10)

4

2

20

ک

م

م

ش

سولفات آلومینیوم

AP(-5)

4

1

20

م

س

س

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+10)

3

1

20

ک

م

م

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+10)

4

2

20

ک

م

م

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

3

1

20

خ ک

م

م

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+30)

4

1

20

ک

م

م

ش

سولفات آلومینیوم

CP(+60)

1

2

20

ک

م

م

ک ت

سولفات آلومینیوم

CP(+60)

3

1

20

خ ک

آ

آ

ش

v    با سولفات آهن، سیال درمان شده دارای رنگ زرد متمایل به نارنجی است.

  • منعقد کننده های معدنی و پلی مری به تنهایی کارایی ندارند. تنها لخته کننده های پلی مری با چگالی بار +8 و +30 به تنهایی کارایی دارند که تولید یک توده کوچک با رنگی تیره می کنند.
  • تنها ترکیبی که توده های حجیم با ته نشینی بالا و پساب شفاف تولید می کنند، لخته کننده های آنیونی و کلراید آهن هستند. تا لخته کننده های کاتیونی توده های کوچک تشکیل می شوند.
  • کلراید و سولفات آلومینیوم پساب شفاف، اما با غلظتی بالا و توده های کوچک تولید می کنند.
  • بهترین نتیجه با کلراید آهن 1000 ppm و پلی مرهای آنیونی با چگالی بار -5 و -10 در غلظت 100 ppm بدست می آید.

 
 
نقش مواد در گل حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٤٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

 

کنترل وزن مخصوص: برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

مواد تغییر دهنده غلظت : به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.

کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری : ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.  

»» مواد معدنی مورد استفاده در حفاری

بنتونیت : به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.

میکا : برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.

گرافیت : هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.

باریت : برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.

گالن : به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.

آهک و دولومیت : جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.

ژیپس : برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.

آزبست : به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.

نمک : در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.

کربنات و بی‌کربنات سدیم : به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.

پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی : این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند.

 

»» انواع گل حفاری :

a) گلپایهآبی

b) گل هوا و کف : نوعیگلپایهآبیبودهکهدرطبقاتباشکستگیزیادمورداستفادهقرارمیگیرند.

c) گلپایهروغنی :بخشعمدهآنگازوئیل ( ۹۵٪ تا٩۸٪ ) وبقیهآنآبنمکودیگرافزودنیهامیباشد.بهچنددلیلدرحفاریهاازگلروغنیاستفادهمیشود :

1. دربخشهایمخزنیجهت جلوگیری از ریزش چاه

2. جلوگیریازریزششیل

3. عدمنفوذزیادگلبدرونسازند

 

الف ) گاهی نوع خاص از گل تزریق می شود به نام پیل  : کهباویسکوزیتهبیشتراستوهنگامیکهچاهساکناستبدرونچاهاضافهمیشودوجلوگیریازهرزرویکهیاازLCM (مواد کنترل کننده هرزروی) و یا از Hv  Pill  (پیلباویسکوزیتهزیادیاپیلغلیظ)استفادهمیشود.

ب  ) سلاگ  : باوزنحجمیبیشتریاستودرهنگاملولهلولهبالامورداستفاده قرارمیگیرد.

 

»» موادی که به گل اضافه می شود  :

1) کاستیک (Na OH) برای تغییر در PH و قلیائی نمودن گل

2) رس : جهتبالابردنویسکوزیتهآن

3) باریت  : (Ba SO4) : بمنظور بالا بردن وزن گل

4) CMC  Hv : جهت بالا بردن ویسکوزیته درپیل

5) کلسیم (Ca) : بالا بردن سختی گل حفاری

6) بنتونیتبهمنظوربالابردنویسکوزیته

7) LCM  (Loss Controller Material): افزودنیهائی مثل پوست گردو ، پوست شکلات میکا و . . . برای نفوذ در داخل خلل و فرج ( در هنگام هرزروی بالا استفاده می شود).

 

»» مشخصات گل حفاری :

صاف آب (WL : Water Loss): بر حسب cc.

پایه آبی : PH

Ca  برحسب ppm

ALK    : آلکالینیتی

پایه روغنی : ES : مربوطبهسالینیتی ( شوری ) وعدمدوفازشدنگل

HPHT  :مربوطبهصافآباست .

 

»» آنالیز گل حفاری

در بخش گل حفاری خواص سیال حفاری را مورد بررسی قرار می دهند و از آنجا که مثلاً بنتونیت Bentonite به تنهائی از پس کلیه وظایف گل حفاری بر نمی آید. یک سری افزودنی به گل اضافه می کنند که در این آزمایشگاه با انجام آزمایشهای مختلف ترکیب یک گل با خصوصیات مورد نظر بدست می آورند. مثلاً یکی از افزودنیها CMC می باشد که برای افزایش viscosity به گل اضافه است. از خواص دیگر گل می توان به موارد زیر اشاره کرد :

»» viscosity  (گرانروی ) کهدردورRPM  600 اندازهگیریمیشودبااستفادهازدستگاهRheometer  انجاممیگیرد. (یکیدیگرازخواصگلPlastic viscosity  است ) تعیینyieldpoint یکیدیگرازخواصگلحفاریاست.

»» هرچه yield point بالاتر باشد حمل قطعات وcuttings توسط گل راحت ترصورت می گیرد.

 

»» از خواص مهم گلmud filtrate است که با دستگاه API Standard filter press اندازهگیریمیشود. Mud filtrate مقدار آبی است که سیال حفاری در حین circulation از دست می دهد. در دستگاه مورد نظرگل را داخل یک محفظه می ریزند و مقدار آبی که در زمان 30 دقیقه تحت فشارpsi 100 از گل جدا می شود برحسب cc/30 min گزارش می گردد. همچنین دراین آزمایش ضخامت mud cake را نیز اندازه گیری می کنند. با افزودن یک سری مواد می توان ضخامت mudcake را کاهش داد.

»» از خصوصیات دیگر گل حفاری استحکام ژله ای گل است.

یکی دیگر از دستگاههایی که برای اندازه گیری هرز روی و بهینه کردن آن بکار می رود تا آن را به حداقل برساند bridging materialtester) BMT) می باشد. در این دستگاه برای هر نوع سازندی یک مدل اختیار می شود. مثلاً برای سازند ماسه سنگی یک مدل گلوله ای را در نظر می گیرند و میزان هرز روی گل را از داخل این مدل اندازه گیری می کنند.

در آزمایشگاه اسید زنی آزمایشات مربوط به اسیدکاری انجام می شود. می دانیم که پس از سیمان کاری به چاه اسید می زنند تا سیمان باقی مانده خارج شده و شسته شود. Acidizing Instrument در این واحد قرار دارد، قلب این دستگاه پمپآناست. درایندستگاهفشاروحرارتبررویسنگاعمالمیشود. درواقعاسیدبایکفشارمعینبهداخلcore تزریق می شود. در این دستگاه فشار و حرارت برروی سنگ اعمال می شود. بهاین وسیله کربناتهای داخل مغزه حل می شوند. پس از اسید زنی تراوایی را دوباره اندازه گیری می گیرند، خروجی این دستگاه بصورت print شدهتهیهشود.

 

خواص مکانیکی گل که باید در آزمایشگاه تعیین شوند عبارتند از :

1.Plastic viscosity)    PV)

2. Yield point)  YP)

3. Gel Strength)  gs)

4. Filtration Lost)  FL)

 

 

 

»» سیستم گردش گل

سیال حفاری اگر مایع باشد قسمت عمده آن آب است و گاهی نفت جزء اصلی آن است. از رس های مخصوصی برای شکل دادن به گل حفاری استفاده می شود و باریت برای افزایش وزن مخصوص گل بکار میرود. موادشیمیائی برای کنترل گرانروی (Viscosity) گل و افزایش توانائی ذرات جامد گل برای اندود نمودن دیواره چاه بکار می روند. ١٪تمامیچاههاینفتحفاریشدهازهوایمتراکمیاگازطبیعیبرایسیالحفاریبجایگلاستفادهکردهاند. مخازنگلدارایهمزنهائیهستند(Agitators) (پارو مانند) کهگلرابهمزدهومخلوطمیکنند.

 

»» گردش گل حفاری :

بخش های مختلف مسیر گردش گل به قرار زیر می باشند  :

 

1- مخازن گل  :     

                -1الف) مخزنذخیرهگل   ReserveTank

                  -2ب ) مخزنمکش        SuctionTank از آنها بدرون پمپها هدایت می شود.

                 -3ج ) مخزنشیکر         ShakerTank پس از خروج از چاه

                 -4د  ) مخزنمیانی        Middle Tank قبل از مخزن مکش قرار دارد.

 

*مخزن Trip  : درحینپرکردنوخالینمودنچاهدرشرایطیغیرازحفاری مثلا" لوله بالا مورد استفاده قرار می گیرد

2–   پمپهایگل :

3-    Mud Hose  :لولهایکهازپمپبهSwivel وارد می شود.

4-     شیلشیکر (ShaleShaker)

5-   Mud Cleaner : شامل ١ - Desander (ماسه زدا) و۲- Desilter (سیلتزدا)

6-   Degasser

7-   MudAggitator : شفتی است که با چرخش خود در مخزن ترکیبات گل را بایکدیگرمخلوطمیکندوازتهنشینیموادموجوددرگلجلوگیریمینماید. (دستگاهسانتریفوژرویSuctionTank) قرار دارد).

8-  Stand PipeManifold رویFloor حفاری قرار داشته با چهار مسیر بشرحزیر  :

1-8) Fill UpLine: هنگام پر کردن چاه از گل

2-8) JetCellar: مسیری است که باعث خالی شدن Cellar میگردد.

3-8) Bottom KillLine: به سمت Pipe Rams  پائینمیرود.

4-8) Top KillLine: که به سمت Pipe Rams بالائی می رود.

 

9- Mud Pit : حوضچه ای که زائده های داخل گل درون آن میریزد.

Over Balance= هرزروی گل در اثر فشار کم سازند

Under Balance= فشار سازند از گل بیشتر بوده و نتیجتا" فورانخواهیم داشت(Flow یا Kick ).


 
 
آشنایی با واژگان تخصصی نفت
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:۳٩ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

● زمین شناسی

▪ سن های زمین شناسی:

سن های زمین شناسی شامل 5 دوره است که به ترتیب از قدیم به جوان عبارتند از:

1) پری کامبرین : بیش از 560 میلیون سال پیش

2) پالیوزوییک : 245-560 میلیون سال پیش

3) مزوزوییک : 65-245 میلیون سال پیش

4) سنوزوییک که شامل 2 دوره است:

1-4) ترشیاری: 2-65 میلیون سال پیش

2-4) کواترنری: از 2 میلیون سال پیش تا کنون

▪ سازند:

به مجموعه ی رسوبات سنگ شده ای گفته می شود که برخی از ویژگی های آن ها 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 ویژگی ها در یک سازند مشترک نباشد. به طور مثال سازند آسماری در میدان اهواز و مارون دارای ضخامت های متفاوتی است. اما به دلیل آن که سایر ویژگی های سازند همچنان در میدان های مختلف یکسان است، آن را یک سازند واحد می شناسند. یک سازند ممکن است از یک یا چند لایه ی رسوبی تشکیل شده باشد. البته لایه های یک سازند کاملاً به هم پیوسته هستند.

▪ جنس سنگ( Lithology ):

به جنس سنگ، لیتولوژی سنگ گفته می شود بعنوان نمونه وقتی گفته می شود لیتولوژی سازند آسماری از نوع سنگ آهک است در واقع به این معنی است که جنس سنگ سازند آسماری از جنس آهک است.

▪ شیل (Shale):

سنگ شیلی به سنگی گفته می شود، که ذرات تشکیل دهنده ی آن بسیار ریز است و دارای لایه بندی های خیلی خیلی نازکی است که به آن ها تورق گویند از ویژگی های این نوع سنگ این است دارای تخلخل بسیار زیاد است اما این تخلخل ها بسیار ریز هستند و تراوایی این نوع سنگ بسیار پایین است و در نتیجه این نوع سنگ معمولا نمی تواند بعنوان سنگ مخزن عمل کند اما از آنجا که معمولا درون این نوع سنگ ها مواد آلی وجود دارد می تواند به عنوان سنگ منشاء عمل کند.

▪ گنبدهای نمکی (salt dome):

همیشه یک لایه در اعماق زیاد وجود دارد که از جنس نمک است از آن جا که نمک دارای چگالی کم است و همچنین خاصیت روان کنندگی (Lubricant) دارد لایه های دیگر براحتی روی آن می لغزند اما اگر نیرویی از اطراف این لایه را تحریک کند و به آن فشار آورد این لایه کم چگال، به سمت بالا شروع به حرکت می کند و در لایه های بالایی خود نفوذ می کند و به سمت سطح زمین روانه می شود و ممکن است این حرکت در اعماق زمین متوقف شود و یا اینکه این گنبد نمکی لایه های زمین را طی کند و به سطح زمین برسد و گنبد هایی از نمک ظاهر شود این گنبدهای نمکی به دلیل اینکه دارای ترآوایی کم و شکل پذیری خوبی هستند می توانند به عنوان یک پوش سنگ (Cap rock) خوب عمل کنند.

▪ برون زد(out crops):

بخشی از سازند که به سطح زمین رسیده و بدون حفاری امکان دسترسی مستقیم به آن وجود دارد.

▪ Type section :

بهترین محلی که می توان برون زد یک سازند را مورد مطالعه قرار داد، به طوری که نمونه بدست آمده تقریباً می تواند تمامی خصوصیات آن سازند را نشان دهد.

▪ سطح فرسایشی(Erosional surface):

سطحی که توسط عوامل فرسایشی(مانند آب،باد، و( ... فرسایش یافته است

▪ مخزن (Reservoir):

به بخش هایی از یک سازند که دارای نفت یا گاز باشد و تغییرات فشار قابل توجهی نداشته باشند، مخزن نفت یا گاز گفته می شود. بنابراین ممکن است یک سازند دارای چندین مخزن باشد.

▪ سنگ منشأ یا سنگ مادر (source rock) :

سنگی که نفت در آن پدید می آید. در واقع سنگ منشأ، محیط تشکیل نفت خام در میلیون ها سال پیش بوده است. نفت پس از تشکیل در این محیط به سمت سنگ مخزن حرکت می کند و در آن جا ذخیره می شود.

▪ پوش سنگ (seal rock) یا (Cap rock) :

سنگی که روی سنگ مخزن وجود داشته و دارای تراوایی بسیار پایینی است به نحوی که مانع از خروج نفت از سنگ مخزن شود.

▪ مهاجرت( Migration) :

به جریان حرکت نفت و یا گازاز سنگ مشأ به سنگ مخزن پدیده ی مهاجرت گفته می شود.

▪ سیستم نفتی(Oil System) :

به مجموعه ی سنگ منشأ، سنگ مخزن و پوش سنگ یک سیستم نفتی می گویند.

▪ میدان(Field) :

به مجموعه ی یک یا چند مخزن نفت که دارای ساختار (ساختار تله نفتی) مشابهی باشند، یک میدان نفتی می گویند.

▪ حوضه(Province) :

به مجموعه ی یک یا چند میدان نفتی که خصوصیات چینه شناسی یکسانی داشته باشند، حوضه نفتی می گویند. هر حوضه شامل چند سیستم نفتی است.

▪ کروژن(Kerogen) :

کروژن به مواد آلی درشت دانه ای گفته می شود که توانایی انحلال در اسیدهای آلی را ندارند.

▪ بلوغ مواد آلی (Maturation) :

مسیر تغییر و تحولات مواد آلی درون سنگ منشأ را " بلوغ (Maturation) مواد آلی" گویند.

● عملیات های اکتشاف

▪ روش های سطحی:

گاه مطالعه برخی از نشانه ها در سطح زمین می تواند راهنمای ما برای کشف مخازن احتمالی باشد. که این نشانه ها شامل : برونزد(outcrop)، چشمه های نفتی (oil spring)،حوضه ی رسوبی و... باشند.

▪ روش های ثقل سنجی و مغناطیسی سنجی:

این 2 روش برای شناسایی مخازن نفتی ای که ساختارهای مشخص و معینی (مثل طاقدیس) در اعماق کم دارند به کار می روند. البته با روش مغناطیس سنجی تلوریک (telluric) می توان مخازن تا حدی عمیق را نیز شناسایی کرد. در روش ثقل سنجی اساس کار این گونه است که تغییر شتاب جاذبه ثقل در نقاط مختلف را می توان به تغییر ماهیت سنگ یا تغییر ساختار، مخصوصا ساختارهای طاقدیس نسبت داد.

▪ ژیوشیمی:

علمی است که به مطالعه ی سنگ منشا و سنگ مخزن و ارتباط آن ها با هم می پردازد و در مطالعه ی سنگ منشا نقش بسزایی دارد و اطلاعاتی شامل نوع کروژن، مرحله ی بلوغ و ... در اختیار قرار می دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر اینجا را کلیک کنید

▪ مطالعه لرزه نگاری(seismic) :

در روش لرزه نگاری امواج لرزه ای در اثر انفجار به صورت موج های مکانیکی در لایه های درون زمین منتشر می شوند؛ برای این که بازتاب این امواج از لایه های مختلف، دریافت شود، گیرنده هایی (Geophone) بر روی زمین تعبیه شده اند که بازگشت این امواج را ثبت می کنند. منابعی که برای ایجاد این لرزه ها بکار می رود می تواندچاله هایی که از مواد منفجره پر شده است، یا دستگاه vibrosize باشد.این عملیات ها در ابعد مختلف :2 بعدی (2-Dimensional)، بعدی (3- Dimensional) و حتی به روش 4 بعدی ( 4- Dimensional) انجام می گیرند.

▪ چاه های اکتشافی:

تنها راه حل برای شناسایی مخزن و اثبات وجود سیال در درون آن ها،به صورت قطعی حفر چاه های اکتشافی است. روش های مطالعات سطحی،ثقل شنجی و مغناطیس سنجی،لرزه نگاری،ژیوشیمی و... اطلاعات اولیه را برای حفر اولین چاه در اختیار متخصصین اکتشاف قرار می دهند؛ این متخصصین برای دست یابی به دقت بیشتر در اطلاعات خود باید چاه های اکتشافی را در مخزن حفر کنند.

● خصوصیات سنگ و سیال

▪ تخلخل(porosity) :

بخشی از حجم سنگ که توسط بخش جامد اشغال نشده است؛ در واقع قسمت های خالی سنگ را تخلخل گویند. نفت خام، گاز و آب در درون تخلخل های سنگ وجود دارند. حجم این تخلخل ها از مقیاس میکرو تا مقیاس های بزرگ تغییر می کند.

▪ خمیره سنگ(matrix) :

مجموع قسمت های جامد تشکیل دهنده سنگ ها را به جز قسمت رسی آن گویند. علت این امر آن است که سنگ های رسی به دلیل تراوایی بسیار پایینی که دارند، تأثیری بسیارمنفی و نامطلوبی بر تراوایی و کیفیت کل مخزن می گذارند. بنابراین محاسبه ی درصد رس موجود در سنگ به عنوان یک عامل مجزا از خمیره از درجه اهمیت بالایی برخوردار است.

▪ درجه ی تخلخل(degree of porosity) :

نسبت حجم فضاهای خالی سنگ به حجم کل سنگ، درجه ی تخلخل گفته می شود.

▪ نفوذپذیری یا تراوایی ( Permeability) :

توانایی سنگ برای عبوردهی سیالی (با گران روی مشخص و در فشار مشخص) از درون خلل و فرج خود را Permeability می گویند. نفوذ پذیری مطلق تنها به خصوصیات سنگ بستگی دارد، اما نفوذپذیری نسبی علاوه برخصوصیات سنگ، به خصوصیات سیال و درصد اشباع(سنگ از سیال) نیز بستگی دارد.

ـ توضیح: منظور ازگران روی مقاومت سیال در برابر جریان و حرکت است.

▪ شکاف مصنوعی (Hydraulic Fracturing ):

از نقطه نظر مهندسی نفت و گاز و بهره برداری از مخازن هیدروکربوری، افزایش بهره دهی در چاه ها به ویژه در چاه هایی با نفوذ پذیری کم یا چاه های آسیب دیده یکی از مهمترین اهداف می باشد. تا به امروز روش های متفاوتی برای افزایش میزان بهره دهی چاه ها ارایه و انجام شده است که هر یک می تواند به طریقی موجب بهبود عملکرد چاه ها گردد. از مهمترین روش های بهبود بهره دهی چاه ها، اثر گذاشتن بر فیزیک سنگ مخزن می باشد که در آن سعی می شود تا ساختار فیزیکی سنگ مخزن بهبود یابد. از جمله مهم ترین این روش ها می توان به ایجاد شکستگی های مصنوعی در سنگ مخزن اشاره کرد.

▪ درجه اشباع(degree of saturation) :

درجه اشباع یک سیال، عبارت است از درصدی از حجم فضاهای خالی سازند که توسط آن سیال اشغال شده است.

▪ درجه شوری(salinity) :

میزان نمک محلول در آب سازندی را گویند

▪ کشش سطحی(IFT) :

نیرویی که بین سطح دو سیال(مانند نفت و آب، نفت و گاز، یا گاز و آب) ایجاد می شود.

▪ نقطه شبنم(Dew point) :

شرایط دما و فشاری که در آن اولین قطره مایع ایجاد می شود و تا قبل این نقطه فقط فاز گاز داریم.

▪ Cricondenterm :

حداکثر دمایی که در آن سیال به صورت دو فازی(گاز و مایع) است.

▪ نقطه ی بحرانی (Critical point):

حداکثر فشاری که در آن سیال به صورت دو فازی(گاز و مایع) است.

▪ Black oil :

نفت سنگین.

▪ Volatile oil :

نفت سبک.

▪ Gas Condensate :

گاز میعانی.

▪ Wet gas :

گاز تر.

▪ Dry gas :

گاز خشک.

▪ نقطه ی حباب یا شبنم (Bubble Point Pressure) :

با افت فشار مخزن، گاز محلول در نفت توانایی آن را پیدا می کند که از نفت خارج شود، فشارنقطه ی حباب یا (فشار اشباع) فشاری است که اولین حباب گاز از نفت جدا می شود. روشن است که در فشار های بالاتراز آن تنها یک فاز مایع و در فشار های پایین تر از آن دو فاز مایع و گاز وجود دارد.

در شکل زیر می توانید منحنی نقطه ی حباب، نقطه ی بحرانی و نقطه ی شبنم را برای یکی از انواع سیالات مشاهده کنید.

● چاه پیمایی

▪ چاه پیمایی یا لاگ (logging):

چاه پیمایی ابزاری است که اطلاعاتی درباره ی تغییرات خواص فیزیکی سازندهایی که چاه آن ها را قطع کرده و همچنین سیال (همچون نفت، گاز و آب) موجود در آن ها را در اختیار مهندسین نفت قرار می دهد. هر لاگ شعاع بررسی مشخصی دارد. انواع لاگ ها عبارتند از:

1) نگارهای الکتریکی

2) نگارهای هسته ای

3) نگارهای صوتی

4) نگارهای الکترومغناطیسی

5) نگار دماسنجی

6) نگار شیب سنجی

7) نگار تصویرساز

8) تکنیک های جدید چاه نگاری

▪ مقاومت ویژه الکتریکی(Resistivity):

میزان مقاومت مواد در برابر جریان الکتریسیته (حرکت الکترون) در درون آن است. با بدست آوردن مقاومت ویژه می توان برخی از این خواص را شناسایی کرد. مقاومت ویژه الکتریکی مبنای محاسبه میزان شوری سیال است. نوعی از مقاومت ویژه که در ادامه به آن پرداخته شده است، مبنای محاسبه تحرک پذیری سیال واقع می شود. همچنین تشخیص نوع و حجم سیال درون سازند و پارامتر های مهم دیگر از طریق محاسبه مقاومت ویژه امکان پذیر است.

▪ مقاومت الکتریکی ظاهری:

مقاومتی است که توسط لاگ اندازه گیری می شود، معمولاً با مقدار واقعی مقاومتی که قصد اندازه گری آن را داریم، متفاوت است. چرا که اثر لایه های مجاور، نازک بودن لایه، دقت اندازه گیری لاگ، خطا در انجام عملیات لاگ کیری و ... موجب می شود، مقاومت مورد نظر به درستی اندازه گیری نشود. به همین دلیل باید تصحیحات لازم روی داده های لاگ انجام شود تا بر دقت کار افزوده شود.

▪ Rt :

مقاومت الکتریکی ویژه زون دست نخورده

▪ Rmf :

مقاومت الکتریکی ویژه گل حفاری فیلتره شده داخل سازند

▪ Rw :

مقاومت الکتریکی ویژه آب درون سازندی

▪ Rxo :

مقاومت الکتریکی ویژه بخشی از سنگ که توسط گل حفاری فیلتره شده اشغال شده است. این مقاومت الکتریکی در بررسی توانایی تحرک نفت در درون سازند (Mobility) کاربرد دارد که با روشن شدن آن، می توان پارامتر های دیگری همچون حجم درجای نفت را محاسبه کرد.

▪ Rt :

مقاومت الکتریکی ویژه زون دست نخورده

ـ نکته:

هنگامی که هدف ما بررسی Rt است، باید توجه داشته باشیم، آنچه در واقع دستگاه اندازه گیری می کند، مقاومت الکتریکی ظاهری محیط بررسی است و برای رسیدن به هدف بررسی یعنی Rt باید اثر بقیه پارمترها مثل مقاومت الکتریکی ویژه گل حفاری ، قطرچاه واثر) Rs مقاومت الکتریکی لایه های مجاور لایه مورد مطالعه است)را حذف کنیم.

▪ Ro :

مقاومت الکتریکی ویژه سنگی که 100 درصد فضای خالی آن، ازآب اشباع شده است

▪ قدرت تفکیک قایم یا جداسازی قایم :

توانایی دستگاه در مشخص کردن مرز بین لایه هاست. هر چه قدرت جداسازی قایم بیشتر باشد، لایه های نازک بهتر قابل شناسایی هستند.

▪ بازه(AM) :

فاصله میان چشمه(فرستنده) و گیرنده را بازه گویند. هر چه این فاصله بیشتر باشد شعاع بررسی بزرگ تر، اما جداسازی قایم کم ترمی شود.

▪ اثر کامپتون :

هنگامی که پروتوی گاما به الکترونی برخورد می کند، مقداری از انرژی خود را صرف خارج کردن آن الکترون از اتمش می کند و بخش دیگر انرژی آن در امتداد دیگری منتشر می شود. به این پدیده اثر کامپتون می گویند.

پرتوهای گاما ذرات بدون جرمی هستند که با سرعت نور منتشر می شوند.

▪ زون رخنه(invaded zone) :

منطقه ای که توسط گل حفاری تحت تاثیر قرار گرفته است.

▪ زون دست نخورده(intact zone) :

منطقه ای که توسط گل حفاری تحت تاثیر قرار نگرفته است، یعنی هیچ یک از بخش های گل حفاری به آن جا نرسیده است.

▪ زون انتقالی(transition zone) :

منطقه ی بین زون آغشته و زون دست نخورده را گویند که در این منطقه شرایط زون آغشته کم کم به شرایط زون دست نخورده تبدیل می شود.

▪ گل کبره(mud cake) :

منطقه ای که توسط قسمت جامد گل حفاری تحت تاثیر قرار گرفته است(گل حفاری از دو قسمت تشکیل شده است 1 قسمت آن سیال است و قسمت دیگر ذرات جامد است که در سیال ، محلول یا بصورت معلق هستند) .

▪ گل کبره و فیلترای گل :

هنگامی که گل حفاری به درون سنگ وارد می شود، ابتدا قسمت جامد گل در خلل و فرج بخشی از سنگ گیر می کند. به این بخش از گل حفاری که در درون سنگ گیر افتاده گل کبره گویند. اما بخش محلول گل که بیشتر در سنگ نفوذ می کند و منطقه بیشتری از آن را تحت تأثیر خود قرار می دهد، فیلترای گل گویند.

▪ آب سازند :

آبی که به طور طبیعی از میلیون ها سال پیش در درون سازند باقی مانده است.

▪ شعاع بررسی :

شعاع بررسی یک لاگ مشخص می کند که دستگاه تا چه شعاعی پیرامون چاه می تواند خصوصیات سنگ و سیال را مشخص کند.

▪ توانایی تحرک نفت (Mobility) :

منظور توانایی تحرک نفت در درون سازند است که در یک فشار مشخص و در برابر فشار تزریق مشخص سیال دیگری محاسبه می شود.

▪ دبی (Rate) :

مقدار حجم سیالی که در واحد زمان (معمولا یک روز) از چاه تولید می شود. واحد آن متر مکعب در روز یا گالن در روز است.

▪ غلظت وزنی :

غلظت وزنی کانی پرتوزا مشخص می کند که از نظر وزنی، چه مقدار از سازند از کانی های پرتوزا تشکیل شده است.

▪ چگالی :

چگالی، نسبت جرم به حجم هر ماده است.

● مطالعات مخزن و واژگان مرتبط

▪ ازدیاد برداشت(Enhanced Oil Recovery : EOR) :

کلیه روش هایی که طی آن به مخازنی که تحت شرایط طبیعی خود قادر به تولید اقتصادی نیستند، از بیرون انرژی داده شده و یا موادی درآن ها تزریق شود، روش های ازدیاد برداشت گویند.

▪ چاه آزمایی(Well Testing):

به محض حفر یک چاه در درون مخزن و آغاز استخراج سیال درون آن، تغییراتی در پارامتر های مخزنی مانند فشار، حجم سیال درون مخزن، گرانروی سیال و... ایجاد می شود. تغییر پارامتر های مخزن باعث تغییر رفتار مخزن مانند چگونگی فاز های سیال(مایع و گاز) درون مخزن، در نتیجه چگونگی فازهای سیال استخراج شده، میزان دبی و... می شود.

بنابراین با گذشت زمان و ادامه ی برداشت از مخزن، رفتار مخزن تغییر می کند. در واقع پارامترهای مخزن به نوعی تابع زمان هستند. عملیات چاه آزمایی (Well Testing) تجزیه و تحلیل رفتار مخزن و چاه بر اساس زمان است؛ نتایج حاصل از آن می تواند تأثیر زیادی در تشخیص مقادیر واقعی پارامترهای مخزنی داشته باشد، از این رو چاه آزمایی یکی از مهم ترین ابزار های مهندسان برای شناخت مخزن نفت محسوب می شود. به دست آوردن مقدار واقعی این تغییرات نقش عمده ای در ایجاد یک مدل دقیق و به روز از مخزن دارد.

▪ زمان میان بر(Break through time):

هنگامی که از چاه نفتی در حال بهره برداری، آب زیادی برداشت کنیم، اصطلاحا گفته می شود که چاه به آب خورده است یا break through time اتفاق افتاده است و دیگر بهره برداری از آن چاه مقرون بصرفه نیست.

▪ Fingering :

سطح تماس بین 2 سیال معمولا یک صفحه کاملا صاف نیست و مقداری از سیالی که دارای قدرت تحرک بیشتری است به داخل مرز میان 2 سیال نفوذ می کند سطح تماس سیال ها ی داخل مخزن نفتی و گازی نیز به همین صورت است این پدیده یعنی Fingering مخصوصا در هنگام تزریق آب به مخزن به منظور برداشت نفت بیشتر،خود را بیشتر نشان می دهد از آن جا که آب دارای تحرک بیشتری است از سطح تماس آب تزریقی و نفت عبور کرده و سطح تماس این 2 سیال شکل انگشتان دست را به خود می گیرد به این علت این پدیده Fingering گویند و باعث می شود که آب تزریقی به داخل مخزن، سریع تر به چاه برداشتی برسد و اصطلاحا زودتر چاه ما به آب بخورد و پدیده break through time اتفاق بیافتد. با وقوع این حادثه و افزایش نسبت آب به نفت برداشتی ، دیگر برداشت از آن چاه مقرون بصرفه نیست.

▪ مهاجرت ماسه (Sand migration) :

درمخازن ماسه سنگی یا مخازنی که دارای مقداری ماسه هستند اگر ماسه شل (loose) باشد، هنگام برداشت نفت یا گاز از آن مخزن، این ذرات ماسه به داخل چاه وارد می شوند و باعث می شوند خلل و فرج (porosity)مسیرحرکت خود را پر کنند و کیفیت مخزن راکاهش دهند. هم چنین این ذرات ماسه باعث ایجاد خوردگی در تاسیسات سر چاه و لوله های جداری می شوند که باید تمهیدات لازم جهت ثابت کردن(stable) این ذرات ماسه اندیشیده شود ومانع از مهاجرت آن ها به سمت دهانه چاه شد.

▪ اثر مخروطی (Gas & water coning):

درهنگام برداشت نفت از چاه اگربه شیوه ی درستی از مخزن برداشت نشود، نفت به اطراف حرکت کرده و گاز و آب به ترتیب در بالا و پایین ستون نفتی به حالت مخروطی به داخل ستون نفت وارد می شوند، ارتفاع ستون نفت را در آن چاه کاهش می دهند و باعث کاهش برداشت نفت از آن چاه می شوند .

▪ آسفالتن (Asphalten):

بخش های سنگین نفت را که ظاهر آن همچون قیر است را آسفالتن می گویند. پدیده تشکیل آسفالتن نیز از پدیده هایی است که در بعضی از میادین ایران هنگامی رخ می دهد که بخش های سبک نفت به دلایل مختلف مانند water washing ، فعالیت میکروب ها(این میکروب ها می تواند به طور طبیعی در مخزن باشند یا هنگام تزریق آب به مخزن اگر ناخالصی های آب گرفته نشود (آب treat نشود) و حاوی این میکروب ها باشد وارد مخزن می شود)، از آن جدا شده و یک لایه آسفالتن در قسمت زیرین مخزن تشکیل می شود که باعث قطع ارتباط مخزن با قسمت آبران آن شده و انرژی لازم برای بالا آمدن نفت را از آن می گیرد.

▪ مخازن گاز میعانی(Gas Condensated Reservoir):

به مخازنی گفته می شود که گاز موجود در آن ها در شرایط دما و فشار سطحی به نفت تبدیل می شود و این نوع نفت بسیار سبک است و دارای API بالایی (در حدود 50 API )است.

▪ نسبت گاز به نفت[GOR) Gas oil ratio )] :

نسبت گاز به نفت را گویند. در واقع نسبت گاز به نفت را در شرایط دما و فشار سطح زمین را GOR گویند.

▪ فشار اشباع(Bubble Point Pressure) :

با افت فشار مخزن، گاز محلول در نفت توانایی آن را پیدا می کند که از نفت خارج شود، فشار اشباع فشاری است که اولین حباب گاز از نفت جدا می شود. روشن است که در فشار های بالاتراز آن تنها یک فاز مایع و در فشار های پایین تر از آن دو فاز مایع و گاز وجود دارد.

▪ PSI)Pound per square inch):

یک واحد فشار است که معمولا در صنعت نفت فشار را با این واحد معرفی می کنند.

هر یک PSI، معادل 6894/7پاسکال است. هر پاسکال 1 نیوتن بر متر مربع است. هر نیوتن تقریباً معادل یک دهم کیلوگرم است.

▪ API ) American petroleum Institution) :

در واقع معرف کیفیت نفت است و هر چه این عدد افزایش یابد نفت سبکتر می شود اگر این عدد خیلی زیاد شود( در حدود API 50) نفت به (Condensated oil) نفت میعانی تبدیل می شود و از این مقدار بالاتر برای گازها بکار می رود.

▪ Btu) British thermal unite) :

واحد گرمای بریتانیایی. یک واحد گرما است در واقع ارزش گرمایی سوخت را مشخص می کند.

▪ کلاهک گازی (Gas Cap) :

در صورتی که در یک مخزن نفتی هر سه سیال آب، نفت و گاز وجود داشته باشد، ترتیب قرار گرفتن سیالات درون مخزن به گونه ای است که از پایین به بالا ابتدا آب، بعد نفت و سپس گاز قرار می گیرد. به سازند ی که در آن گاز قرار دارد، سازند گازی و به سازندهای دیگر سازندهای نفتی و گازی می گویند.

به بخش بالایی مخزن که حدفاصل میان پوش سنگ و سطح تماس نفت و گاز است، کلاهک گازی مخزن نفتی می گویند. گفتنی است که برخی از مخازن فاقد کلاهک گازی، برخی دیگر فاقد بخش آب ده هستند و برخی فاقد هر دوی آن ها هستند.

▪ سفره آبی(Aquifer) :

سازند آبی ای که در پایین مخزن می تواند وجود داشته باشد.

▪ امتزاج پذیری (Miscibility) :

دومایع را وقتی امتزاج پذیر می گویند که کاملاً درهم حل شده و امولیسون نسازند.

▪ اوپک (OPEC) :

اوپک که شکل خلاصه شده ی (Organizations of Petroleum exporting Countries) یعنی سازمان کشورهای صادرکننده ی نفت است . این سازمان در 14-10 سپتامبر 1960 توسط 5 کشور ایران، عربستان، ونزویلا و کویت و عراق تشکیل شد که بعد از آن 9 کشور دیگر الجزایر، قطر، نیجریه، امارات، اندونزی، لیبی، الجزیره، اکوادور، آنگولا به آن ها اضافه شدند. هدف از تشکیل این سازمان کنترل سیاست های قیمتی نفت بود.

▪ Isothermalهم دما (دمای ثابت) :

معمولاً در مخزن دما تقریباً ثابت است و فرآیند های داخل مخزن را به صورت هم دما فرض می کنند.

▪ اثر پوسته ای (Skin Effect) :

این اثر باعث کاهش تماس سنگ مخزن با دهانه چاه می شود و مانند یک لایه ی نازک سطح سنگ که در تماس با چاه است را می پوشاند.

▪ تحریک چاه(Well Stimulation) :

هر فرایندی که طی آن بهره دهی چاه افزایش یابد و سیال با سرعت و انرژی بیشتری وارد چاه شود را تحریک چاه گویند مانند: اسید کاری، تزریق مواد شیمیایی و ...

▪ شاخص تولید( Productivity index) :

نسبت سیال تولید شده به سیال موجود در مخزن را گویند.

▪ اشباع بحرانی میعانات :

با رسیدن اشباع میعانات به این سقف، فاز مایع در قالب لایه ی مایع چسبیده به دیواره شروع به حرکت می کند.

▪ CVD)Constant Volume Depletion ) تخلیه با حجم ثابت :

در این آزمایش حجم ثابت گرفته می شود و با تغییر پارامتر فشار رفتار سیال را بررسی می کنند.

▪CCE)Constant Composition Expansion)انبساط با ترکیب ثابت :

در این آزمایش ترکیب سیال حفظ می شود، و هیچ ترکیبی از سیال خارج نمی شود.

▪ Positive coupling effect :

گاز در اثر حرکت سریع خود میعاناتی را که در سر راه خود دارد به درون چاه می آورد وباعث تخلیه ی میعانات می شود که یک اثر مثبت ایجاد می کند.

▪ پوسته :

فاصله نزدیک چاه که به دلیل عواملی، خواص فیزیکی خود را از دست داده باشد. این عوامل می تواند ورود آب از گل حفاری به داخل سازند یا عوارض حاصل از مشبک کاری (سوراخ کردن) و هم چنین آزادشدن گاز نزدیکی چاه، به دلیل افت فشار و هم چنین رسوب آسفالتین(نوعی نفت بسیار سنگین با گرانروی بسیار بالا) می تواند باشند. مقدار پوسته را با یک ضریب به اسم ضریب پوسته نشان می دهند.

● حفاری

▪ انواع حفاری:

برای بهره برداری از نفت و گاز مخازن، که هزاران متر زیر زمین هستند، باید تمام سازند ها و لایه های بالایی و خود سنگ مخزن مورد حفاری قرار گیرد.امروزه در صنعت نفت، صنعت حفاری حرف اول را می زند و ملاک قدرت شرکت های نفتی محسوب می شود.انواع روش های حفاری عبارتند از:

1) حفاری عمودی

2) حفاری جهت دار

3) حفاری زیرتعادلی

4) Multilateral

5) حفاری افقی

▪ ناحیه ی هدف:

ناحیه ای معین در عمقی از پیش تعیین شده که بر اساس طراحی انجام گرفته، چاه باید آن ناحیه را قطع کند.

▪ حفاری عمودی (vertical drilling)

در این روش حفاری بصورت عمودی نبست به سطح زمین انجام می شود اما در هر حفاری یک انحراف از مسیر (drift) وجود دارد که در روش عمودی این انحراف باید خیلی کم و در حد 1 درجه تا 2 درجه باشد.

▪ حفاری جهت دار (Directional Drilling):

حفاری جهت دار نوعی از حفاری است که در آن مسیر چاه بر اساس نقشه ای معین و از پیش طراحی شده، برای رسیدن به ناحیه هدف (Target Area) از حالت عمودی منحرف می شود. این نوع حفاری زمانی انجام می شود که بنابه دلایلی هدف نهایی از محلی که بر روی زمین شروع به حفاری می کنیم به صورت جانبی دارای فاصله باشد.

▪ حفاری زیر تعادلی ( UBD) :

در حفاری زیر تعادلی ( UBD) فشار سیال حفاری عملا کمتر از فشار روزنه های سیالات سازند نگه داشته می شود، در نتیجه در مواجهه با سازندهای نفوذپذیر، سیال سازند اجازه نفوذ به درون چاه در حال حفاری را پیدا می کند. در این روش تجهیزات و روش های خاصی برای کنترل جریان سازند در حفاری زیر تعادلی مورد نیاز است. اما این روش مزیت های قابل ملاحظه ای نسبت به حفاری معمولی دارد.

▪ Multi lateral Drilling :

این روش بیشتر در چاه هایی مورد استفاده قرار می گیرد که برروی دریا قرار دارند(offshore)یا همان سکوهای نفتی و گازی دریایی. به این ترتیب که از یک سکو در جهت های مختلف حفاری انجام می شود هم زمان می توان چندین نقطه در یک مخزن یا مخازن مختلف را حفاری کرد.

▪ حفاری افقی (Horizontal drilling) :

در این روش، حفاری با زاویه 90 درجه نبست به محور چاه انجام می شود. این نوع حفاری می تواند درسنگ مخزن بسیار بصرفه باشد چراکه سطح تماس مخزن را با چاه افزایش داده و در نتیجه باعث برداشت بیشتر و بهتر از مخزن می شود، اما این روش نیاز به تکنولوژی بالایی نیز دارد.

▪ Measured depth :

طول واقعی چاه از نقطه شروع حفاری تا هر نقطه دلخواه درمسیر آن.

▪ Build up :

قسمتی از چاه که زاویه شیب (inclination) افزایش می یابد.

▪ Build up Rate :

سرعت تغییر زاویه چاه (Build up Rate) را معمولاً به ازای هر 100فوت عمق اندازه گیری شده (Measured depth)، بر حسب درجه بیان می کنند.

▪ MWD) Measured While Drilling):

نوعی از دستگاه های موقعیت یاب و اندازه گیری که در انتهای رشته حفاری و بالای مته قرار می گیرند و این امکان را فراهم می آورند که درحین عملیات حفاری بتوان موقعیت دقیق چاه را تعیین کرد.

▪ موتور گل(Mud Motor) :

موتورهایی که نیروی محرکه خود را از گلی که با فشار به درون لوله ها پمپ می شود به دست می آورند.

▪ انحراف از مسیر اولیه (Side Track) :

عملیاتی که به منظور جهت دهی دوباره به مسیر چاه انجام می گیرد، این کار با حفاری مجدد از نقطه ای بالاتر از انتهای چاه آغاز می شود.

▪ Kelly :

یک لوله استوانه ای شکل است که مقطع آن مربع یا شش ضلعی منتظم است. این لوله ویژه ی روش حفاری با میزگردان است و در روش topdrive از آن استفاده نمی شود.

▪ رشته های حفاری (drilling pipe) یا (drilling string) :

رشته های حفاری، لوله های استوانه ای شکلی هستند که دارای طولی در حدود 30 فوت هستند. ابتدا 3 رشته حفاری به هم پیوند می خورند که به آن ها یک Stand گفته می شود و سپس stand ها به درون چاه فرستاده می شوند.

▪ Collar :

لوله ای استوانه ای شکل است که قطرو وزن آن نسبت به رشته های حفاری بیشتر است و از آن برای اعمال نیرو بر روی مته استفاده می شود، کاربرد دیگر آن شاقول کردن و یا در اصطلاح مرکز کردن(centralize) مته در داخل چاه است.

▪ مته (Bit) :

برای حفر سازندها از آن استفاده می شود و دارای انواع مختلفی است مانند کاج دار، الماس طبیعی و مصنوعی و غیره که هر کدام کاربردها ، مزیت ها و معایب خاص خود را دارند.

▪ موتور متحرک (draw work) :

موتوری است که سیم های نگهدارنده را دور قرقره که در داخل خود قرار دارد، جمع یا باز می کند.

▪ جعبه متحرک( traveling block ) :

این بخش نیز همانند تاج دکل جعبه ای ست که داخل آن چندین قرقره قرار می گیرد و فرق آن با Crown block در این است که Crown block ثابت است اما traveling block متحرک است.

▪ تاج دکل ( Crown block) :

در واقع جعبه ای است که داخل آن چندین قرقره ثابت قرار می گیرد.

▪ قرقره ذخیره (storage reel) :

قرقره ای است که سیم های نگهدارنده ذخیره، بدور آن جمع می شوند.

▪ سیم های نگهدارنده :

سیم هایی هستند که نیرو را از draw work به قسمت های دیگرمنتقل کرده و باعث بالا و پایین رفتن لوله ها داخل چاه می شوند.

▪ قلاب (hook) :

از این ابزار در سیستم های میزهای گردان استفاده می شود و برای آویزان کردن swivel به traveling block مورد استفاده قرار می گیرد.

▪ هرزگرد (swivel) :

این ابزار نیز در سیستم میزگردان مورد استفاده قرار می گیرد و در واقع هرزگردی است که باعث می شود kelly براحتی داخل swivel بچرخد.

▪ پمپ های گل (pumps) :

که گل را با فشار به داخل رشته های حفاری و از آنجا به درون چاه پمپ می کند.

▪ Stand pipe :

لوله ای عمودی که گل از آن به داخل Kelly hose منتقل می شود.

▪ Kelly hose :

شیلنگ مرتجعی است که گل حفاری را از stand pipe به Kelly منتقل می کند.

▪ Kelly و رشته های حفاری :

که گل از درون آنها به مته می رسد و سپس وارد فضای حلقوی بین رشته های حفاری و دیواره چاه می شود.

▪ فضای حلقوی (annulus) :

گل حفاری به همراه کنده های حفاری از داخل فضای حلقوی چاه به سطح می رسند. در واقع به فضای بین رشته های حفاری و دیواره چاه ، فضای حلقوی گویند.

▪ Shale shaker :

غربالی است با مِش های مختلف که هر کدام کنده های حفاری با سایز های مختلف (در حد بزرگ تر از ماسه و رس) را از گل جدا می کنند.

▪ Desilterو desander :

قسمت های ریز کنده های حفاری، در سایزهای رس و شن که توسط shale shaker قابل جدا شدن نیستند، را جدا می کنند.

▪ لوله های جداری (Casing) :

لوله های جداری وظایف مختلفی را برعهده دارند به عنوان مثال جدا کردن سازندهای مختلف از یکدیگر، جلوگیری از امتزاج سیالات سازندهای مختلف و غیره. این لوله های جداری توسط سیمان به دیواره چاه می چسبند و از بالا نیز نگه داشته می شوند.

▪ لوله هادی (Conductor pipe) :

که دکل حفاری روی آن سوار می شود

▪ لوله جداری سطحی ( surface casing) :

که مانع از امتزاج نفت و سیالات حفاری با سفره ی آب های زیرزمینی و آلوده شدن این آب ها می شود.

▪ لوله های جداری میانه (Intermediate) :

اگر خواستیم در مسیر حفاری ارتباط سازندی را از سازندهای دیگر جدا کنیم از آن استفاده می کنیم.

▪ لوله جداری تولیدی (production casing) :

که درقسمت مخزنی چاه نصب می شود و هنگام بهر ه برداری آن را سوراخ می کنند و از آن بهره برداری می کنند.

▪ آستری (Liner) :

این نوع لوله های جداری تا سطح کشیده نمی شوند بلکه تا پایین ترین قسمتی که لوله جداری قبلی گذاشته شده است ادامه دارد.

▪ فوران گیرها (BOP) (blow out preventor) :

فوران گیر ابزاری است که از یک بدنه اصلی و تعدادی شیر کنترل تشکیل شده است و طی عملیات حفاری روی سرآخرین لوله جداری که در چاه رانده شده بسته می شود. بخش های مختلف فوران گیر شامل شیرهای ورودی و خروجی گل، شیر ورودی سیمان، shear rams و Blind rams و annulus preventor است.

▪ Platform :

دکل های ثابتی هستند که بعد از حفاری دیگر کاربردی ندارند و نمی توان آن ها را حمل و منتقل کرد.

▪ Jack - up :

در این نوع ارتفاع platform (سکوی حفاری) قابل تنظیم است و می توان با توجه به ارتفاع موج های دریا که در منطقه ایجاد می شود، سطح سکوی حفاری را بالا یا پایین آورد.

▪ kick :

به شرایطی گفته می شود که به علت زیادبودن فشار سازندهای حفاری شده نسبت به فشار هیدرواستاتیک ستون گل، سیال سازند وارد چاه شود.

▪ فوران(Blow out) :

در صورتی که پس از پیدایی kick، این شرایط کنترل نشود و سیال پر فشار به سطح زمین برسد، باعث ایجاد فوران و در برخی مواقع آتش سوزی می شود.

▪ کشتن چاه (Well Killing) :

روش های جلوگیری از راه یافتن سیال سازند به سطح زمین و فوران را روش های کشتن چاه (Well Killing) می گویند.

▪ مانده (Fish) :

قطعاتی نظیر تکه های لوله حفاری، تکه های مته و یا ابزارهای دیگر که بنابه هر دلیل درون چاه سقوط کرده و یا در میانه چاه گیر کرده اند و ادامه عملیات حفاری را مختل می نمایند.


 
 
سیالات پایه آبی حفاری مشکلات و راه درمان
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:۳٢ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

رئولوژی سیالات حفاری

Reheology به معنای علم حرکت از دو کلمه یونانی Reho (جریان) و Logy (علم) تشکیل شده است برای آنکه حرکتی صورت گیرد باید نیرویی بر جسمی وارد شود، با وارد شدن این نیرو بر جسم تغییر شکل صورت می‌گیرد.

هرگاه این تغییر شکل برگشت ‌پذیر باشد به آن elastic (فنری)،  ولی چنانچه تغییر شکل برگشت‌ناپذیر باشد به آن plastic گویند، حال چنانچه نیروی وارده باعث جریان یافتن آن ماده شود به آن سیال گویند.

سیال:

اگر دو سطح روی هم داشته باشیم و ماده‌ای درون آنها قرار گرفته شده باشد، هرگاه سطح پایینی ثابت و سطح بالایی متحرک باشد وقتی صفحه فوقانی به مساحت A توسط نیروی F با سرعت یکنواخت مخالف صفر حرکت کند می‌توان گفت که ماده موجود بین دو صفحه یک سیال است.

در این صورت تنش برشی  بر ماده مورد نظر وارد می‌شود به عبارتی ماده‌ای که در اثر تنش برشی هر چند ناچیز بطور دائم تغییر شکل دهد سیال نامیده می‌شود. تنش برشی در یک نقطه حد نیروی برشی وارد بر سطح است وقتی که این سطح به قدر کافی کوچک و به یک نقطه تبدیل شود.

نیروی «F» با سطح «A» و سرعت V نسبت مستقیم و با ضخامت سیال نسبت معکوس دارد بنابراین خواهیم داشت:

 

با اضافه کردن ضریب  می‌توان نوشت:

 ضریب تناسب و نشان‌دهنده خاصیت لزجت سیال است.                                 

 

 

 

در این صورت تنش برشی متوسط عبارت است از حاصل تقسیم نیروی برشی بر سطح،

 پس خواهیم داشت:                                                                              تنش برشی       

                                                                                                                  

 

با توجه به رابطه‌های بالا می‌توان گفت تنش برشی تغییرات سرعت بر تغییرات مسافت می‌باشد که به این معادله قانون لزجت نیوتن گویند.

تعریف سیال مواد غیر سیال را در بر نمی‌گیرد مثلاً یک ماده پلاستیکی متناسب با مقدار نیروی وارد بر آن به میزان معینی تغییر شکل می‌دهد ولی این تغییر شکل با گذشت زمان پیوسته نیست در صورتی که در سیالات تغییر شکل با گذشت زمان پیوسته است اگر بین دو صفحه خلاء ایجاد کنیم میزان تغییر شکل در هر لحظه صعودی و یا اگر بین دو صفحه ماسه قرار دهیم بدلیل وجود اصطکاک به نیروی معینی برای ایجاد حرکت پیوسته نیاز خواهیم داشت لذا پلاستیک‌ها و جامداتی که خاصیت elastic دارند در طبقه‌بندی سیالات قرار نمی‌گیرند.

سیالات را می‌توان به دو گروه نیوتنی و غیرنیوتنی تقسیم کرد. در سیالات نیوتنی بین تنش برشی و سرعت تغییر شکل زاویه‌ای رابطه خطی وجود دارد اما در سیالات غیرنیوتنی رابطه میان تنش برشی متوسط و سرعت تغییر شکل زاویه‌ای غیرخطی است.

اگر به رابطه گرانروی نیوتن توجه شود در خواهیم یافت که گرانروی با تنش برشی نسبت مستقیم دارد گرانروی بنابر تعریف خاصیتی از سیال است که در مقابل حرکت و یا به عبارت دیگر تنش برشی مقاومت از خود نشان می‌دهد.

گرانروی گازها با افزایش درجه حرارت نسبت مستقیم ولی گرانروی مایعات با افزایش درجه حرارت نسبت عکس دارد به نظر می‌رسد علت اصلی گرانروی مایعات وجود جاذبه مولکولی باشد زیرا با افزایش دما جاذبه مولکولی کم شده و گرانروی پائین می‌آید.

 

- جریان سیالات:

ذرات جامدی که درون سیالات به حرکت در می‌آیند تحت تاثیر دو نیروی اصلی هستند:

1) نیروی ثقل

2) نیروی هیدرودینامیک

بطور کلی حرکت مواد در جریان سیال تابع قانون ثقل است این نیرو در جهت محیط ‌های پست‌تر اثر می‌کند یعنی همیشه تمایل به سقوط اجسام دارد. بطور مثال در یک چاه که مانند یک استوانه است سقوط ذرات به پائین را در پی دارد البته هیچ‌گاه حرکت سیال را نمی‌توان تابع مایع کامل دانست زیرا در مایع کامل غلظت همیشه تقریباً صفر است.

 نیروی دیگری که مدنظر است نیروی هیدرودینامیک می‌باشد. در چاه‌های حفاری عملاً این نیرو همان نیروی پمپها است که باعث شکست G.S شده و حرکت سیال را بوجود می‌آورد این نیرو در پائین از نوک مته باعث صعود ذرات جامد سیال می‌شود که همیشه مقدار این نیروی صعودی باید از نیروی ثقل بیشتر باشد و از آنجا که این نیروی هیدرودینامیک ایجاد سرعت می‌کند پس در جداره جاه این سرعت  (Annular velocity) بسیار مهم بوده و کنده‌های حفاری زمانی در سطح ظاهر می‌شوند که سرعت صعود آنها از سرعت سقوطشان بیشتر باشد در جریان سیال به جزء اثر غلظت باید از تاثیر سایشی جداره نیز صحبت کرد. در یک محیط بسته استوانه‌ای جریان سیال تحت تاثیر نیروی سایشی جداره قرار دارد. در قسمت نزدیک جداره نیرویی عکس جهت حرکت بر سیال وارد می‌شود. این نیرو بر سطوح نزدیک به جداره و تا حدی به قسمت‌های درونی منتقل شده و در نتیجه سرعت‌های مختلفی به نسبت فاصله از جداره در سیال پیدا می‌شود. بطوری که برای نشان دادن حرکت عمومی ذرات یک سیال در محیطی بسته نمی‌توان از یک سرعت بلکه باید از سرعت‌های مختلف گفتگو کرد مثلاً در چاه‌های حفاری از آنجا که لوله‌هایی با سایزهای مختلف داریم (D.P-D.C) همچنین لوله های جداری با سایزهای مختلف پس باید دانست که سرعت سیال در هر قسمت می‌تواند متفاوت باشد.

قابل ذکر است که برای حمل کنده‌ها توسط یک سیال به جزء سرعت صعود و غلظت، اندازه و شکل هندسی ذرات نیز مهم است.

بطور کلی دو نوع جریان سیال قابل بررسی می‌باشد.

1) جریان تیغه‌ای (آرام)            Flow Laminar

2) جریان آشفته (درهم)           Flow Turbulent

چنانچه سرعت سیال در هر مقطعی ثابت بماند یعنی نسبت به زمان تغییر نکند، جریان را آرام گویند که در آن ذرات بطور منظم حرکت می‌کنند ولی در جریان در هم ذرات سیال بطور نامنظم حرکت کرده و سرعت سیال نسبت به زمان تغییر می‌کند و موجب می‌شود که اندازه حرکت از یک بخش سیال به بخش دیگر انتقال یابد اگر سرعت یا دبی جریان زیاد باشد جریان آرام پایدار نبوده و تبدیل به جریان در هم خواهد شد.

جریان آرام به عنوان جریانی تعریف می‌شود که در آن سیال بصورت لایه لایه حرکت کرده و هر لایه به آرامی بر لایه مجاور خود (بدلیل تعادل مولکولی اندازه حرکت) می‌لغزد ولی در جریان متلاطم حرکت ذرات سیال درهم است و تبادل اندازه حرکت به دلیل حرکات متقاطع صورت می‌گیرد.

ماهیت جریان یا به عبارت دیگر آرام یا متلاطم بودن و موقعیت نسبی آن در یک مقیاس که نشان‌دهنده جریان درهم به جریان آرام است به وسیله عدد رینولدز نشان داده می‌شود.

- عدد رینولدز: رینولدز طبق آزمایشات و تحقیقات خود به این نتیجه رسید که نوع جریان به سرعت، جرم حجمی، گرانروی سیال و همچنین به اندازه قطر استوانه بستگی دارد و رابطه زیر را تعریف کرد.

 

جرم حجمی =

عدد رینولدز Re=

قطر استوانه= d

غلظت =

سرعت V=              

طبق این فرمول هرگاه گرانروی عدد بزرگی باشد جریان بصورت آرام (Laminar) و هرگاه نیروهای حرکتی (جرم و سرعت) عدد بزرگی باشند آنگاه عدد رینولدز بزرگ بوده و جریان بصورت درهم (turbulent) خواهد بود.

وقتی که گرانروی و نیروهای حرکتی (جرم و سرعت) یکسان باشند جریان ناپایدار و به اصطلاح یک حالت انتقالی خواهد داشت. عدد رینولدز بدون واحد و جریان‌ها براساس این عدد به شکل زیر تقسیم می‌شوند.

آرام                                                                                              Re<2100  Laminar

انتقالی                                                                Transitional 2100<Re<4100

متلاطم                                                                            Turbulent   Re>4100

 

 

 

 

 

 

 

 

- تعادل یونی آب و PH:

آب مقطر به مقدار کم یونیزه می‌شود و در آن تعادل یونی برقرار است.

 

در هر لیتر آب از یک مول آن فقط  مول به شکل فوق یونیزه بوده و می‌توان نوشت:                                                                                       

و چون رابطه یونی فوق‌ تعادلی است می‌توان قانون تعادلها را برای آن در نظر گرفت.

 

چون غلظت یونی آب یونیزه شده ثابت است و حاصلضرب  نیز عددی ثابت می‌شود آن را با  نشان می‌دهیم و می‌توانیم بنویسیم:

 

اگر عدد مربوط به  را در رابطه  قرار دهیم خواهیم داشت:

 

این رابطه درمورد تمامی محلولها صدق می‌کند از آنجا که در محلول‌های مختلف اسیدی و بازی تغییرات  بسیار وسیع است و از 1 الی  مول در لیتر تغییر می‌کند، حال می‌توان به جای این اعداد منفی، از لگاریتم آنها استفاده کرد که آن را PH می‌نامیم. PH نشان‌دهنده قدرت یا پتانسیل یون هیدروژن می‌باشد پس غلظت  در یک محلول را برحسب مقیاس PH بیان کرده و آن را به صورت زیر تعریف می‌کنیم:

 

به عبارت دیگر PH لگاریتم منفی غلظت یون هیدروژن است. پس اگر داشته باشیم:  آنگاه می‌توان نوشت:

 

بنابراین برای یک محلول خنثی خواهیم داشت:

 

باید به خاطر داشت که PH به نمای 10 مربوط است و بنابراین غلظت یون  محلولی دارای 1=PH صد برابر غلظت یون  در محلولی دارای 3=PH است و سه برابر آن نیست.

علاوه بر این چون PH به نمای منفی مربوط است هر اندازه مقدار PH پایین‌تر باشد غلظت یون  بیشتر است. در 7=PH محلول خنثی و محلول‌های دارای PH پائین‌تر از 7 اسیدی و محلولهای دارای PH بالاتر از 7 قلیائی‌اند.

با تعیین PH یک سیال حفاری می‌توان خواص رئولوژی آن سیال را در محیط‌ های اسیدی یا بازی مورد بررسی قرار داد و به گزینه مطلوب یک سیال جهت حفاری دست یافت. اصولاً سیالات حفاری در محیط‌ های بازی به بهترین خاصیت رئولوژی خود می‌رسند. علت این مسئله ساختار مواد جامد مفید مورد استفاده در این سیالات می‌باشد. همچنین PH بالای 7 یکی از عوامل مهم در جلوگیری از خوردگی فلزات است.

یون هیدروکسیل توانایی خنثی کردن یون  سولفید هیدروژن (H2S) را دارا می‌باشد و از شکنندگی فلزات توسط این گاز جلوگیری می‌نماید (اگر انتظار برخورد با گاز  در حین حفاری می‌رود باید PH را بالای 11 نگه داشت).

نکته: انحلال کلسیم با افزایش PH کم می‌شود و منیزیم موجود در آبهای رودخانه‌ای و دریا در محدوده PH=10 رسوب می‌کند.

PH بالا می‌تواند باعث کلوخه‌ای شدن ذرات جامد  موجود در گل شود و این همان مشکلی است که موقع آلودگی گل با سیمان اتفاق می‌افتد و باعث بالا رفتن Y.P ،  G.S، F.L می‌گردد این مشکلات بخاطر افزایش ناگهانی PH بوجود می‌آید و افزایش کلسیم در این نوع آلودگی، تاثیر چندانی در بوجود آمدن مشکلات بالا ندارد.

 

 

 

 

 

 

 

- آلکالینیتی (Alkalinity)

برای اینکه به بهترین کارآیی مواد در PH بالای 7 رسید توجه به آلکالینیتی بسیار مهم است. آلکالینیتی مشابه PH نیست، یک باز قوی مانند کاستیک سودا با اضافه شدن به آب خالص می‌تواند رابطه بین PH و آلکالینیتی را نشان دهد (جدول 1)

 اندازه‌گیری آلکالینیتی  (و دیگر مقادیر) برای محاسبه یونهای هیدروکسیل ()، بی‌کربنات () و کربناتها () مورد استفاده قرار می‌گیرد.

رابطه آلکالینیتی یک محلول با PH مانند رابطه ظرفیت گرمایی با دما می‌باشد.

آلکالیتینی قدرت تشکیل یک باز بوسیله یک اسید را به ما نشان می‌دهد، این فرآیند مقدار اسیدی را نشان می‌دهد که باید مقدار PH محلول را تا مقدار معینی کاهش دهد. محلولهای مختلف نیاز به مقدار اسیدهای مختلف جهت کاهش PH دارند درست مانند اجسام مختلف که نیاز به مقدار مختلف تخلیه حرارتی جهت کاهش دمای خود دارند.

دو نمونه آلکالینیتی که بطور معمول اندازه‌گیری می‌شوند عبارتند از :

آلکالینیتی  عبارت است از مقدار اسیدسولفوریک 0.02 نرمال به سی‌سی جهت کاهش PH یک سی‌سی عصاره گل تا 8.3 ، که تغییر رنگ معرف فنل فتالئین پایان آزمایش خواهد بود.

آلکالینیتی  عبارت است از مقداری از همان اسید که برای کاهش PH محیط تا 4.3 لازم است که تغییر رنگ معرف متیل اورنژ پایان آزمایش خواهد بود.

مفهوم تیتراسیون یا کاهش PH با مقادیر ذکر شده بخاطر حضور یونهای کربنات و بی‌کربنات در بسیاری از عصاره‌های گل می‌باشد. یون کربنات () با اسید واکنش داده و یون بی‌کربنات () را تشکیل می‌دهد. این رویداد زمانی انجام می‌پذیرد که PH محیط تا 8.3 کاهش یافته باشد. همچنین در این PH تمام یونهای هیدروکسیل باید خنثی شده باشند.

 به عنوان نتیجه آلکالینیتی () اندازه‌گیری خاصیت قلیایی مشترک یونهای هیدروکسیل و کربنات می‌باشد به محض پائین آوردن PH تا 4.3  اسید با یونهای بی‌کربنات واکنش داده تا آنها را به آب و  تبدیل کند از نتیجه این دو آلکالینیتی می‌توان مقدار یون‌های هیدروکسیل، کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های (اگر یون‌های مزاحم دیگری وجود نداشته باشند) درون محلول را محاسبه کرد.

متاسفانه در بسیاری از عصاره گلها، اسیدهای آلی و یونهای بافری مانند کرومات وجود داشته و در اندازه‌گیری آلکالینیتی  دخالت می‌کنند.

افزایش غلظت یونهای کربنات و بی‌کربنات درون یک گل باعث افزایش قدرت ژله‌ای گل می‌شود و این با افزایش مواد تینری قابل حل نخواهد بود. این مسئله باعث نیاز به رقیق سازی بیشتر جهت کنترل خواص رئولوژی گل داشته که متعاقباً باعث بالا رفتن هزینه گل خواهد شد.

 نشانه شروع این مشکل بالا رفتن  و کاهش PH می‌باشد. یکی از نشانه‌های پائین‌آمدن PH نیاز بیش از حد معمول به مواد افزاینده ، برای رسیدن به حد مطلوب PH خواهد بود. اگر این قضیه اتفاق بیفتد شاهد بالا رفتن ژل ده دقیقه‌ای خواهیم بود جهت درمان باید کلسیم اضافی به سیستم اضافه نمائیم (مانند آهک)، کلسیم با یون کربنات تشکیل رسوبی بنام  داده و منبع این مشکل را حذف می‌کند.

وقتی که PH گل در محدوده مناسب نگه داشته شود و غلظت یونهای کربنات و بی‌کربنات به پائین ترین حد ممکن برسد خواص رئولوژی گل ثابت بوده و گل به درمان شیمیائی احتمالی جواب می‌دهد.

علاوه بر آلکالینیتی عصاره گل یک آلکالینیتی دیگر نیز باید مشخص شود و آن آلکالینیتی خود گل می‌باشد () آزمایش این نوع آلکالینیتی مانند آزمایش فیلتریت بوده با این تفاوت که به جای عصاره از خود گل استفاده می‌شود.

هدف از این آزمایش تعیین نمودن ظرفیت و ذخیره آلکالینیتی گل می‌باشد.

مقدار یون هیدروکسیل () موجود در آب گل، مشابه یونهای موجود در عصاره گل می‌باشد اگر کسر حجمی آب گل که از دستگاه Ritort kit بدست می‌آید در  ضرب شود نتیجه باید مقدار آلکالینیتی فاز مایع را نشان دهد.

این عدد اگر از  کم شود آلکالینیتی حاصل از ذرات جامد را نشان می‌دهد و چنانچه این عدد در 0.26 ضرب شود سهم آلکالینیتی ذرات مواد جامد به عنوان معادل غلظت آهک آزاد درون گل به واحد  بدست خواهد آمد.

 

باید توجه داشت اگر نمک‌های آلی مانند لیگناتها و یا استات‌ها و یا اسیدهای آلی در محیط باشند نتیجه  برای شناسایی آلودگی بی‌کربناتها و کربناتها قابل اعتماد نخواهد بود که در آن صورت اندازه‌گیری  برای محاسبه مقدار کربنات و بی‌کربنات درون گل مورد استفاده قرار می‌گیرد و مقدار کمک خواهد کرد که آلودگی‌هایی نظیر کربنات و بی‌کربنات و دی‌اکسید کربن را تحت کنترل قرار دهید.

جدول 1: رابطه بین PH و Alkalinity برای آب خالص

 

(PPM)

 

( (cc 0.02N-

NaOH

(lb/bbl)

PH

0.0017

0.000005

0.0000014

7

0.017

0.00005

0.000014

8

0.17

0.0005

0.00014

9

1.7

0.005

0.0014

10

17

0.05

0.014

11

170

0.5

0.14

12

1700

5

1.4

13

17000

50

14

14

 

 

 

کنترل موادجامد گل حفاری:

یکی از وظایف گل حفاری بالا آوردن ذرات جامد حفاری شده است ولی باقی ماندن این ذرات جامد درون سیستم گل باعث بروز مشکلات عدیده‌ای می‌شود که از آن جمله می‌توان به تاثیر در خواص رئولوژی گل، کم شدن میزان حفاری، ایجاد Torque و  Drag، افزایش E.C.D  که نتیجه آن افزایش افت فشار سیستم و در نهایت افزایش هرز روی، افزایش گیر اختلاف فشار و ... اشاره کرد.

ذرات جامد درون سیستم گل یا مفید هستند یا غیر مفید، یا فعال هستند و یا از کمترین فعالیت درون سیستم گل برخوردارند. آنچه که در سیستم گل حفاری باید حذف و کنترل شود ذرات جامد غیرمفید چه فعال و یا غیر فعال می‌باشد.

حذف این ذرات یکی از موارد مهم کنترل خواص سیستم گل می‌باشد بر این اساس دانستن اندازه، قطر و وزن ذرات بسیار مهم است.

 

5

Hematite

4.2

Barite

2.6

Bentonite

0.85

Diesel oil

2.7-2.9

Limestone

2.6-2.7

Sand

1

Water (Fresh)

 

واحد اندازه‌گیری ذرات، میکرون () است و یک میکرون برابر 0.001 میلی‌متر و یا  اینچ است.

 

 

اندازه ذرات حفاری شده درون سیستم گل به دلایل زیر مهم است:

1) هرچه ذرات کوچکتر باشند اثر آنها بر روی خواص رئولوژی گل بیشتر است.

2) هرچه ذرات جامد درون گل کوچکتر و فعال‌تر باشند تصفیه و حذف آنها از درون سیستم گل مشکل‌تر است. (ذرات کلوئیدی بطور موثری خواص گل را تحت تاثیر قرار می‌دهند.)

حذف ذرات جامد از سیستم گل می‌تواند به روش‌های زیر صورت گیرد:

- اضافه نمودن آب به سیستم

- ته‌نشین کردن مواد جامد

- استفاده از الک لرزان

- استفاده از Hydrocyclones  و Centrifuges

- اضافه نمودن آب به سیستم:

می‌توان با اضافه شدن ذرات جامد در حین حفاری به گل و اضافه نمودن آب به سیستم و بیرون ریختن حجم معین، درصد ذرات جامد در گل را کنترل کرد.

این روش مخصوصاً در اوایل شروع حفاری و کمیتهای پائین کاربرد دارد. در این روش می‌توان از سیستم باز (یعنی اضافه نمودن آب از یک طرف و بیرون ریختن از سوی دیگر) و یا بصورت باز و بسته (یعنی اضافه نمودن آب و بیرون ریختن به اندازه آب اضافه شده) استفاده کرد.

این روش را می‌توان تا آنجا ادامه داد که حجم ذرات جامد بطور محسوسی افزایش یافته و برای تغییر در ساختار گل حفاری نیاز به مواد مفید دیگری احساس شود در این صورت باید گل موجود در سیستم را بیرون ریخته و مخازن جهت استفاده از سیال مناسب شسته شود.

- ته نشین کردن مواد جامد:

ته‌نشین کردن یکی از روش‌های متداول در حذف ذرات جامد معلق در سیالات می‌باشد.

ته‌نشینی به قطر، اندازه، وزن مخصوص و سرعت سیال بستگی دارد.

بطور معمول اگر مقدار ذرات جامد در گل کمتر از ده درصد باشد (گلهای سبک وزن) می‌توان جهت ته‌نشینی آنها در یک مخزن که حالت سکون در آن رعایت شود (بدون هم‌زن و تفنگی) اقدام کرد. در این حالت ذرات با اندازه‌های بالای 100 میکرون می‌توانند بصورت آزاد سقوط کرده و از سیستم خارج شوند.

اندازه توری

اندازه ذرات به میکرون

طبقه‌بندی ذرات

10

بیشتر از 2000

coarse

60

2000-250

Intermedia

200

250-74

medium

325

74-44

fine

-

44-20

ultrafine

-

2 میکرون یا کمتر از 2 میکرون

colloid

 

از جدول فوق می‌توان نتیجه گرفت که بیرون ریختن مواد کلوئیدی از سیستم گل بسیار مشکل و تا حدودی غیرممکن است.

- استفاده از الک لرزان:

در این روش با استفاده از ارتعاشی که به توریها (vibration Screen) داده می‌شود می‌توان در جهت تصفیه گل از ذرات جامد اقدام کرد. تعیین اندازه توری (Screen Mesh) براساس اندازه ذرات جامد در گل و سرعت حفاری امکان‌پذیر است هرچه ذرات بزرگتر باشند از توری‌هایی با سوراخ های درشت‌تر و هرچه ذرات کوچکتر باشند از توری‌هایی با سوراخ های ریزتر استفاده می‌شود.

امروزه الکهای لرزانی ساخته شده است که توانایی حجم ورودی زیادی از گل را دارند. از نقاط بسیار مثبت این نوع الکهای لرزان در به حداقل رساندن توجه به سرعت حفاری در انتخاب اندازه توری می‌باشد. الکهای لرزان فوق به شما این اجازه را می‌دهند که در هر سرعت حفاری با انتخاب ریزترین توری‌های ممکن در جهت حذف مواد غیرمفید با کمترین وقفه در عملیات حفاری اقدام کنید.

 

 

 

 

- استفاده از Centrifuges , Hydrocyclones:

Cyclone ظرف مخروطی شکلی است که قسمت انتهایی آن سوراخی جهت بیرون ریز مواد (UNDER Flow) تعبیه شده است.

تصفیه ذرات جامد بوسیله centrifuges و Hydrocyclone با استفاده از نیروی گریز از مرکز، میزان تصفیه گل را نسبت به روش ته‌نشینی (براساس وزن مخصوص خود ذرات) بیشتر می‌کند. این روش از قانون مشهور فیزیکی استوکس تبعیت می‌کند اگر گل در وضعیت متحرک قرار بگیرد ژل آن شکسته شده و ذرات به تبع قانون استوکس ته‌نشین می‌گردند. زمانی که ذره در آب با سرعت ثابتی رسوب کند این سرعت به نام سرعت سقوط نامیده می‌شود در چنین حالتی نیروی مقاومتی که از طرف آب بر ذره واد شده و از رسوبگذاری آن جلوگیری می‌کند با نیروی جاذبه که در جهت مخالف عمل می‌کند برابر است. بنابراین ذره از روی سرعت اولیه خود با سرعتی ثابت شروع به سقوط می‌کند.

در واقع سرعت سقوط یک ذره به قطر ذره، وزن مخصوص ذره و وزن مخصوص مایع بستگی دارد هرچه قطر ذره و وزن مخصوص آن زیاد باشد سرعت سقوط آن نیز بیشتر خواهد بود. فرمول ریاضی قانون استوکس به صورت زیر است:

 

وزن مخصوص ذرات جامد                         سرعت ته‌نشینی برحسب

وزن مخصوص مایع                      سرعت جاذبه برحسب    

گرانروی مایع (سانتی‌پوآز-cp) =H                                قطر ذرات جامد برحسب  

 

از این معادله می‌توان به نتایج زیر دست یافت:

هرچه اختلاف بین وزن ذرات جامد و وزن مایع () بیشتر باشد سرعت ته‌نشینی ذرات بیشتر خواهد بود.

هرچه قطر ذرات (ds) بیشتر باشد سرعت ته‌نشینی بیشتر است و هرچه گرانروی مایع کمتر باشد ته‌نشینی مواد سریعتر صورت می‌پذیرد همچنین اگر نیروی وارد بر ذرات (G نیروی جاذبه) بوسیله نیروی مکانیکی بیشتر شود به تناسب آن سرعت ته‌نشینی ذرات بیشتر می‌گردد.

مشاهدات عملیاتی تائید می‌کند که گل با غلظت کم وقتی که با جریان آرام همراه شود باعث تسریع در ته‌نشین شدن ذرات جامد بزرگتر و یا سنگین‌تر می گردد بنابراین حذف ذرات حفاری شده به روش ته‌نشین و یا نیروی گریز از مرکز کاربردی و به صرفه است.

ولی چنانچه گل حاوی ذرات باریت باشد این ماده نیز می‌تواند همراه با ذرات حفاری شده (silt , sand) ته‌نشین گردد. تنها راهی که می‌توان باریت را از بقیه ذرات جامد جدا کرد این است که ذرات باریت بصورت یکنواخت دارای اندازه متفاوتی با اندازه ذرات جامد دیگر داشته باشند.

قانون استوکس نشان‌دهنده آن است که ذرات با وزنهای مختلف و اندازه‌های متفاوت با حجم مشابه دارای میزان ته‌نشین ثابت هستند برای مثال یک ذره sand و یا silt با SG حدود 2.6 که نزدیک به 1.5 برابر بزرگتر از ذرات باریت با وزن مخصوص 4.2 باشد با سرعت مشابهی رسوب می‌کند.                   (3.9=2.6×1.5)

بدین دلیل این ته‌نشینی در مخازن و یا دستگاه‌های هیدروسکلون و سانترفیوژ بطور صحیح و کامل صورت نخواهد گرفت. به عبارت دیگر جدا کردن ذرات silt با قطر 60 میکرون از ذرات باریت با قطر 40 میکرون غیرممکن به نظر می‌رسد.

بنابراین در هنگام استفاده از روش‌های تصفیه فوق باید به اضافه نمودن مواد جامد مفید به سیستم توجه کرد.

اصولاً هر کدام از دستگاه‌های کنترل مواد جامد گل برای نگه داشتن مقدار ذرات جامد حفاری شده درون گل در حد مطلوب و سطح قابل قبول طراحی شده‌اند. این دستگاه‌ها برای جدا کردن ذرات با اندازه‌های معین ساخته شده و ترکیب کردن چند دستگاه کنترل مواد جامد متناسب با ذرات موجود در گل برای داشتن یک عملیات صحیح بسیار مهم است.

 

 

 

بطور معمول برای کنترل مناسب ذرات جامد گل باید مقدار هر یک از انواع مختلف ذرات جامدی که در گل وجود دارد را بدانیم.

مقدار تخمینی این ذرات جامد بوسیله آزمایش‌های معمولی که بر روی گل انجام می‌شود قابل شناسایی است.

اگر وزن مخصوص ذرات معلق در گل را به دو بخش سنگین وزن مانند باریت (2/4SG=) و ذرات سبک شامل ذرات حفاری شده و بنتونایت (SG=2.6) فرض کنیم برای محاسبه این مقادیر نیاز به وزن دقیق گل نتیجه Retort kit و تعیین مقدار کلراید گل داریم. معادله عمومی محاسبه درصد حجمی ذرات جامد با وزن کم (Low Gravity Solid) بصورت زیر می‌باشد (این ذرات مواد جامد حفر شده خواهند بود).

 

 = بصورت کسری از حجم                        وزن مخصوص آب =

= بصورت کسری از حجم                         وزن مخصوص روغن = So

وزن گل برحسب

اگر گل آب نمکی باشد وزن مخصوص واقعی آب نمک باید در معادله بالا قرار گیرد. وزن مخصوص نفت دیزل حدود 0.84 می‌باشد. اگر وزن مخصوص دقیق ذرات جامد مشخص باشد مقدار صحیح آنها باید در معادله بالا قرار داده شود برای مثال وزن مخصوص ذرات لایمستون حدود 2.8 است اگر ذرات جامد درون گل عمدتاً لایمستون باشد عدد 2.8 باید در معادله بالا به جای عدد 2.6 قرار گیرد.

اگر گل از آب شیرین تشکیل شده و حاوی هیچ‌گونه نفتی نباشد معادله بالا می‌تواند بصورت زیر ساده شود.

 

درصد بدست آمده از ریتورت را بصورت عدد صحیح می‌نویسیم = Solids

وزن برحسب  در این فرمول محاسبه می‌شود = M.W

برای تشخیص صحیح درصد مواد جامد درون گل باید مقدار نسبی نیتونایت و ذرات حفاری شده با کیفیت پائین (Low quality) که باعث تشکیل کسر L.GS می‌شود را بدانیم.

از آنجا که انواع مختلف ذرات جامد دارای ظرفیت کاتیونی مختلف هستند می‌توان فرق بین بنتونایت و دیگر ذرات با وزن حجمی پائین را بوسیله آزمایش متیلن بلو مشخص کرد. ظرفیت متیلن بلودرگل میانگین ظرفیت تعویض کاتیونی (CEC) ذرات جامد در گل را نشان می‌دهد اگر ما ظرفیت تعویض کاتیونی بنتونایت و دیگر ذرات جامد حفاری شده را بدانیم می‌توانیم محاسبه کنیم که از هر کدام چه مقدار در L.G.Fraction گل وجود دارد.

بطور میانگین اندازه ظرفیت تعویض کاتیونی ذرات شیل و یا رس (Low quality)  بنتونایت می‌باشد با این پیش فرض می‌توان بنتونایت را از معادله زیر بدست آورد.

 

 

 

در این فرمول %LGS شامل درصد مواد جامد حفر شده و بنتونایت می‌باشد.

درصد حجمی موادی که دارای وزن مخصوص 2.6 هستند را می‌توان با ضرب دو عدد 9.1 به پوندیر بشکه  تبدیل کرد.

درصد حجمی باریت که دارای وزن مخصوص 4.2 می‌باشد را می‌توان با ضرب دو عدد 14.875 به پوند بر بشکه  تبدیل کرد.

بوسیله منحنی‌های موجود می‌توان بصورت بصری این معادلات را حل کرد.

نمودار شماره 1 برای حل کردن معادلات ساده شده با پیش فرض آب شیرین و بدون نفت طراحی شده است.

اگر گل دارای آب نمک باشد درصد L.G.S مشخص شده بیش از مقدار واقعی موجود در گل می‌باشد. برای بدست آوردن این اختلاف و تصحیح آن می‌توان از نمودار شماره 2 استفاده کرد.

این نمودار مقدار درصد L.G.S که باید از مقدار مشخص شده در منحنی 1 کم شود را نشان می‌دهد.

اگر گل حاوی روغن باشد نمودار شماره 3 مقدار درصد L.G.S را که باید از مقدار واقعی کم شود تا جواب صحیح (با وجود روغن در گل ) بدست آید را نشان می‌دهد.

وقتی که مقدار L.G.S صحیح مشخص شد درصد بنتونایت نیز بصورت تخمینی از نمودار شماره 4 بدست می‌اید.

درصد کل جامدات معلق در گل با تفریق مقدار تصحیح شده درصد L.G.S از نمودار 3 و 4 و درصد مواد جامد از طریق Retort kit بدست می‌آید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در گلهای سبک که فقط حاوی L.G.S می‌باشند مشخص کردن درصد حجمی ذرات جامد بسیار ساده است زیرا فقط نیاز به وزن گل، شوری و مقدار نفت در گل دارد تا محاسبات انجام گیرد معادله زیر بطور کلی در گلهای سبک وزن کاربرد دارد.

 

 

این محاسبات می‌تواند تشخیص دقیق‌تری از درصد ذرات جامد در مقایسه با دستگاه Retort kit به ما بدهد تنها دلیل استفاده از Retort kit در گلهای سبک وزن می‌تواند بدست آوردن درصد نفت باشد.

اگر گل حاوی هیچ‌گونه نفت یا نمکی نباشد معادله کلی آن بصورت زیر است:

 

نمودار دیگری تهیه گردیده تا معادلات کلی گلهای سبک وزن را نشان دهد در این نمودار وزن مخصوص L.G.S برابر 2.6 و وزن مخصوص نفت 0.84 در نظر گرفته شده است.

برای استفاده از این نمودار باید تقاطع بین وزن گل و مقدار کلراید موجود در گل را پیدا کرده و درصد مواد جامد را از حاشیه سمت چپ آن قرائت کرد اگر گل حاوی روغن باشد نتیجه بدست آمده باید اصلاح گردد بر روی منحنی کوچک واقع در بالای صفحه تقاطع بین مقدار کلراید و درصد نفت را پیدا کرده و درصد اضافی ذرات جامد را در سمت چپ قرائت کنید این مقدار اضافی ذرات جامد باید به درصد ذرات جامد اصلی اضافه شود تا درصد کلی و تصحیح شده ذرات جامد بدست آید.

 

DRILING FLUIDS

تقسیم‌بندی‌های متفاوتی برای سیالات حفاری ذکر شده ولی شاید بتوان آنها را به سه گروه کلی بصورت زیر تقسیم کرد.

1) گلهای پایه آبی Water base fluids ….…………………………………..

2) گلهای پایه روغنی  Oil base fluids ……….……………………………….

3) گلهای هوازده Pneumotic fluids …..……………………………………    

سیالات پایه آبی بخش وسیعی از سیالات حفاری را تشکیل می‌دهند آنها بطور معمول به آسانی ساخته شده و با هزینه کم درمان می‌گردند، همچنین قابل تغییر برای مبارزه با بسیاری از مشکلات حفاری می‌باشند.

در این کتاب سعی ما بر آن است که توجه خود را معطوف به سیالات پایه آبی کنیم، پس در ابتدا بطور اجمالی سیالات هوازده و روغنی را مرور کرده و سپس به بخش گلهای پایه آبی بطور مفصل‌تری می‌پردازیم.

 

   سیالات هوازده :                                                                                                            )Pneumotic Fluids)      

در لایه‌هایی که پایداری آنها کم بوده و با جذب آب ریزش می‌کنند از گلهای هوازده استفاده می‌شود از مزایای این نوع گلها می‌توان به بالا بردن سرعت حفاری، زیاد شدن عمر مته، کم بودن فشار H.P افزایش بازده و نهایتاً پائین آمدن مخارج حفاری اشاره کرد.

این نوع حفاری مشکلاتی را نیز با خود به همراه دارد که می‌توان به، احتمال فوران بدلیل کم بودن فشار H.P، گیر کردن لوله‌ها در مواقع Trip (که بطور نسبی گردش گل هوازده قطع و کنده‌ها ته نشین می‌شوند) ، گشادگی چاه و خطر آتش سوزی را  نام برد.

 

گلهای هوازده به 4 دسته تقسیم می‌شوند.

 
   

 

 

انواع گلهای هوازده :

 

 

1) هوای خشک: اگر لایه های مورد حفاری کاملاً خشک و یا مقدار جریان آب کم باشد از جریان قوی و پرفشار هوا برای حفاری استفاده می‌شود که این حالت را حفاری خشک گویند.

در این حالت کنده‌ها بصورت گرد و خاک به سطح می‌رسند که در این وضعیت مناسب‌ترین سرعت حفر، حاصل می‌شود و این بهترین وضعیت اقتصادی را دارد.

2) هوای مرطوب: اگر لایه های مورد حفاری کاملاً خشک نبوده و جریان آب در آنها وجود داشته باشد به هوا، مخلوط آب و کف اضافه می‌کنند که آن را هوای مرطوب گویند.

در این حالت کنده‌ها بصورت مرطوب به سطح می‌رسند. در حفاری با هوای خشک معمولاً فشار PSI 200 بوده لیکن در حفاری با هوای مرطوب فشار PSI 350 و گاهی بیشتر لازم است. مخصوصاً در موقع Trip ممکن است آب زیادی در چاه جمع شود که برای خارج کردن آن از چاه فشاری بیش از PSI 1000 لازم است.

3) حفاری با کف غلیظ یا فشرده: کف فشرده امولسیونی است که هوا در آن بصورت یک عنصر پایدار همراه با مواد کف‌زا و پایدارکننده در آمده که شبیه خمیر ریش می‌باشد و بخاطر مصرف مواد پایدارکننده در فضای حلقوی تحت فشار و حرارت چاه، امولسیون آن شکسته نمی‌شود.

برای ساخت کف غلیظ یا فشرده از آب، بنتونایت، کربنات سدیم، کاستیک، دریسپاک و کف صابون استفاده می‌شود.

4) گل هوازده: در حفاری با گل هوازده هم هوا و هم گل مورد استفاده قرار می‌گیرد. اهداف اصلی از هوا زدن به گل را می‌توان تمیز کردن چاه ، سبک کردن وزن ستون گل بازگشتی در درون فضای حلقوی ( در جاهائی که گم شدن گل در لایه‌ها استفاده از گل را گران می‌کند ) دانست.

سیالات پایه روغنی :  "Oil Base Fluids"

اصولاً وقتی از گلهای روغنی صحبت می‌کنیم قصد امتزاج دو مایع غیرهمگن مانند آب و روغن را داریم این کار بسادگی امکان‌پذیر نیست مگر از ماده‌ای بنام امولسی فایر جهت پیوند این دو فاز غیرمتجانس استفاده کنیم.

آمولسی فایرها موادی صابونی یا اسیدهای چرب هستند که در زنجیره مولکولی آنها یک سر قطبی و یک سر غیرقطبی دارند و باعث اتصال بین دو فاز ناهمگن مانند روغن و آب می‌شوند (سرقطبی در آب و سر غیرقطبی در روغن)

اگر از امولسی فایری استفاده شود که حلالیت طرف قطبی آن بیشتر باشد ، باعث شده قطرات روغن به عنوان فاز پراکنده به راحتی در داخل فاز پیوسته قرار گیرد ، در این صورت به آن Emulsion Mud Oil گویند ولی چنانچه حلالیت طرف غیرقطبی آن بیشتر بوده در آن صورت روغن، فاز پیوسته و آب، فاز پراکنده خواهد بود و گلهای Invert Oil Mud را تشکیل می‌دهند.

این سیالات جهت مبارزه با مشکلات شیل ها و بهبود پایداری چاه استفاده می‌شوند همچنین کاربرد زیادی در چاههای خیلی کج دارند زیرا باعث روانکاری و قابلیت ممانعت از هیدراته شدن رسها می‌گردند این سیالات همچنین در شرایط خاص چاه مانند دما و فشار بالا جهت جلوگیری از صدمه به سازنده مورد استفاده قرار می گیرد.

دلیل دیگر برای استفاده از سیالات پایه روغنی مقاومت بالای آنها در برابر آلودگیهایی از قبیل انیدریت، نمک و گازهای  می‌باشد.

گران‌ شدن انرژی و بالا رفتن ارزش مواد هیدروکربنی مانند گازوئیل ساخت این سیالات را پر هزینه کرده است (یکی از دلایل جهت تجدیدنظر در استفاده از این گلها) اما از آنجا که گل روغنی قابل تصفیه و بازیابی است و در چاههای مختلف می‌توان از آن استفاده کرد. با وجود گرانی انرژی هنوز مقرون به صرفه است.

ولی امروزه به دلایل مسائل زیست محیطی که در اولویت بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته استفاده از این سیالات با ممنوعیت‌های شدیدی روبرو شده است. به همین دلیل شرکتهای نفتی در پی یافتن راه‌حلی وقت خود را صرف ساخت انواع گلهای پایه آبی کرده‌اند تا بتوانند با توجه به ارزان شدن ساخت گل، ضررهای زیست محیطی را به حداقل کاهش دهند.

آنها در پی ساختن گلهایی هستند که در مقابل سازنده‌های فعالی چون شیل ها و رسها و یا کج بودن چاه توانایی‌های لازم و کافی را داشته باشند. براین اساس این کتاب قصد دارد گلهای پایه آبی را در حد بضاعت خود توضیح داده و توانایی آنها را برای مبارزه با بسیاری از مشکلات حفاری شرح دهد.

 

Water Base Mud    سیالات پایه آبی :  

سیالات پایه آبی بخش وسیعی از سیالات حفاری را تشکیل می‌دهند آنها بطور معمول به آسانی ساخته شده و با هزینه کم درمان می‌گردند همچنین با افزودن موادی قابلیت مبارزه با بسیاری از مشکلات حفاری را می‌یابند برای بهتر فهمیدن سیالات پایه آبی آنها را به دو گروه اصلی تقسیم می‌کنند.

                                          سیالات غیر بازدارنده                       Non-Inhibitive

سیالات پایه آبی

            سیالات بازدارنده و پالیمری     Inhibitive & Polymer

 

سیالات غیر بازدارنده شامل سیالاتی هستند که توانایی مبارزه با سازندهای فعال را نداشته و اصولاً از آب با اضافه نمودن بنتونایت و موادی جهت افزایش PH همراه هستند.

آب، گل‌های طبیعی که در حین حفاری با کنده‌های حفره شده ساخته می‌شوند و گلهای بنتونایتی از این دسته می‌باشند.

اصولاً تا زمانی که خواص رئولوژی گل جهت حفاری زیاد مهم نبوده و پخش شدن مواد سازند، صدمه‌ای به ادامه حفاری و تجهیزات سطحی نمی‌زند می‌توان با Dilution به درمان این نوع گلها پرداخت.

رسیدن به Y.P مناسب یعنی بالاتر از 10 باعث کمترین صدمه به تجهیزات سطحی مخصوصاً پمپهای گل می‌شود در این بین نقش دستگاه‌های تصویه مانند desander، desilter،  centrifugeو shaker جهت تسویه و بهسازی گل را نباید فراموش کرد. تعیین اندازه های مناسب توری جهت الک لرزان برای تسویه گل از solids در تمام مراحل حفاری بسیار مهم می‌باشد. همچنین پمپ کردن pill بنتونایتی بطور متناوب جهت تمیز کردن چاه بسیار مهم و حیاتی است، هرچه متراژ حفاری در ساعت افزایش یابد به تعداد دفعات پمپاژ pill نیز باید افزوده شود.

- وظایف گل حفاری و موارد مهم انتخاب آن:

وظایف متعددی برای یک سیال حفاری در نظر گرفته شده است. کنترل فشارهای زیرزمینی، بالا آوردن کنده‌ها و پایداری چاه از مهمترین وظایف یک سیال حفاری می‌باشد.

از دیگر وظایف یک سیال حفاری می‌توان به روانکاری مته و رشته حفاری، انتقال نیروی هیدرولیک به مته، کمک به گرفتن اطلاعات زمین‌شناسی توسط کنده‌های انتقال یافته به سطح، خنک کردن مته، تحمل وزن لوله‌ها و کمک به عملیات نمودارگیری را نام برد.

ولی یک سیال مناسب به جزء وظایفی که دارد باید دارای مزایایی باشد تا بتوان جهت حفاری یک سازند از آن بهره‌مند شد از جمله مهمترین این مزایا می‌توان به کاهش صدمات وارده به سازند، کاهش خوردگی، به حداقل رساندن هرز روی، کاهش گیر لوله‌ها، کاهش افت فشار، بالا بردن میزان حفاری، کاهش صدمات زیست محیطی و بهبود ایمنی محیط کار اشاره کرد. با این مزایا می‌توان در انتخاب یک سیال جهت حفاری یک سازند مشخص،  براساس موارد زیر پرداخت:

الف) هزینه: هزینه ساخت، نگهداری و درمان سیال باید از لحاظ اقتصادی به صرفه باشد.

ب) کاربرد و انتخاب صحیح: یک سیال باید کاملاً کاربردی بوده و با عملکردی مناسب با کمترین هزینه، کمترین خسارت را به چاه وارد کند و همچنین انتخابی صحیح برای نوع سازند حفاری باشد.

ج) تدارکات و تامین مواد: تدارکات جهت ساخت سیال و تامین مواد آن به سهولت و آسانی انجام پذیرد.

د) حفظ محیط زیست و ایمنی: به حداقل رساندن ضررهای زیست‌محیطی در انتخاب یک سیال باید لحاظ شود. مواد نباید خطرات ایمنی جبران‌ناپذیر به بار آورند.

با توجه به موارد فوق می‌توان یک سیال مناسب، با صرفه اقتصادی که کمترین خسارت را به سازند حفره شده و محیط زیست بزند، انتخاب کرد.

 

«سیالات بازدارنده و پالیمری» "Inhibitive & Polymer Fluids"

سیالات بازدارنده، سیالاتی هستند که بطور قابل ملاحظه‌ای، آب‌گیری و تورم رسهای فعال و شیلها را بواسطه یونهایی که دارند کند می‌نمایند و با اضافه کردن پالیمرهای متفاوت می‌توان توان آنها را درمبارزه با رسها و شیلها چندین برابر کرده به شکلی که از آبگیری رسها و شیلها و پراکندگی و انتشار آنها جلوگیری کنند.

پلیمرها می‌توانند به عنوان مواد گرانروی زا، کنترل  آبدهی گل و و مواد ضد کلوخه‌ای ذرات و یا تشکیل پوشش بدور ذرات "encapsulate" استفاده شوند. مقاومت گلهای پالیمری در برابر حرارت تا محدوده  می‌تواند عمل کند.

 ذرات سالید یکی از بزرگترین عواملی است که از اجرای یک سیستم گل پالیمری به صرفه جلوگیری می‌کند.

سیالات باز دارنده بواسطه یونی که در آنها بکار رفته به سه گروه تقسیم می‌شوند:

الف) سیالات پایه سدیمی                            Salt Based Mods

ب) سیالات پایه کلسیمی                     Calcium Based Muds

ج) سیالات پایه پتاسیمی                  Potassium Based Muds

سیالات بازدارنده نمکی از سدیم کلراید جهت رسیدن به یون مورد لزومشان استفاده می‌کنند.

سیالات بازدارنده پایه کلسیمی ازCa(OH)2 یا ژیپس و سیالات بازدارنده پایه پتاسیمی از  و یا دیگر مواد پایه پتاسیمی استفاده می‌کنند.

 

گلهای پایه نمکی :  "Salt Base Muds"

 

گلهای پایه آبی غیر نمکی معمولأ تا بالای سازندهای نمکی برای حفاری مورد استفاده قرار میگیرند. پیش از آنکه وارد سازند نمکی شویم، تغییر سیستم سیال به نمکی ضروری میباشد.

ولی قبل از بیان سیالات نمکی تذکر دو مطلب لازم است:

1)     هرجا صحبت از نمک شود منظور نمک طعام یا همان کلراید سدیم می باشد ، مگر غیر از آن عنوان شود.

2)     یکی از اصطلاحاتی که ما را به اشتباه می اندازد، بحث  PPM (قسمت در میلیون) و Mg/Lit (میلی گرم بر لیتر) است.

PPM نمایانگر یک نوع اندازه گیری نسبت وزنی بوده در صورتیکه میلی گرم بر لیتر مشخص کننده نسبت وزن بر حجم میباشد. در حقیقت میلی گرم بر لیتر همان Salinity (شوراب) بوده در صورتیکه PPM غلظت و یا همان وزن ماده حل شده بر وزن محلول میباشد، و چنانچه Salinity را بر S.G شوراب تقسیم کنیم، PPM  بدست می آید.

لازم بذکر است که آزمایشات متداول بر روی سیالات حفاری بر اساس وزن بر حجم بوده و به این دلیل باید از میلی گرم بر لیتر در گزارشات استفاده کرد.

گلهای پایه نمکی سیالاتی هستند که حاوی مقادیر مختلف کلراید سدیم بوده و از محدوده mg/Lit 10000 شروع شده و تا حد اشباع محدوده mg/Lit 315000 ادامه می‌یابد. براین اساس این نوع گلها را می‌توان به سه دسته به قرار زیر تقسیم‌بندی کرد.

1) Brackish – water muds  (10000-25000 mg/Lit NaCl)

2) Salt water muds         (25000-315000 mg/Lit NaCl)

3) Saturated salt muds  (315000 mg/Lit NaCl)

 

سیالات Saturated جهت جلوگیری از گشادی چاه زمانی که با سازندهای نمکی روبرو هستیم مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمک به دلیل inhibitive بودن توانایی جلوگیری از فعالیت (آبگیری)  رسها و شیلها را دارا می‌باشد بنابراین این نوع سیال می‌تواند تا حدودی از پراکندگی ذرات جلوگیری کند.

همچنین نمک قابلیت تأمین افزایش وزنی تقریبأ برابر با  pcf 12  را داراست که بدلیل وفور این ماده در کشورمان، این افزایش وزن از نظر هزینه بسیار به صرفه است. اصولأ با کنترل مقدار درصد حجمی ذرات جامد و رقیق سازی با آب نمک و درمان شیمیایی میتوان براحتی از مشکلات این سیال مانند بالا رفتن غیر معقول گرانروی جلوگیری کرد. ولی این تا زمانیست که وزن گل در محدوده  pcf 90  باشد. از این محدوده تا محدوده  pcf 150  و بالاتر بدلیل افزایش مواد جامد مورد استفاده، درمان مشکلتر خواهد شد. زیرا این گلها عمومأ Y.P  و G.S  بالایی دارند. اگر چه G.S آنها پایدار نیست ولی با افزایش وزن که با خود افزایش درصد مواد جامد را به همراه دارد، با کوچکترین مشکل، خواص رئولوژی آنها دستخوش تغییرات بسیار زیادی میشود.

جدول زیر نمونه خواص گلهای سبک در محدوده 80 تا 95 پی سی اف  را نشان میدهد.

 

Filtration

 

Gel (10 sec/10 min)

 

YP

 

PV

cps

Density

(pcf)

8-12

 

12-15

8-12

80

6-8

 

14-18

12-18

95

 

برای ساخت این نوع گل ها میتوان از انواع آبها از جمله آب دریا، آبهای رودخانه ای و آبهای سطحی استفاده کرد.

گل نمکی اشباع شده حاوی 192000 میلی گرم در لیتر کلراید ( 315000 میلی گرم در لیتر کلراید سدیم) می باشد. وقتی که دمای گل بالا رود، نمک قابلیت انحلال بیشتری پیدا کرده و این بدان معناست که سیال اشباع شده در دمای سطح، در حرارت ته چاه نمیتواند اشباع باشد و در سازندهای نمکی با افزایش دما و بالا رفتن قابلیت انحلال نمک، باعث ریزش سازند بدرون چاه می شود.

یکی دیگر از موارد بسیار مهم در بحث گلهای نمکی کنترل PH  است. این گل ها برای عملکرد بهتر خود نیاز به PH بالا دارند. گل های نمکی اشباع شده برای نگه داشتن PH در محدوده بالا، بیش از گلهای پایه آبی غیر نمکی نیاز به مواد بالا برنده PH دارند.

 PH این نوع گلها را میتوان تا محدوده 11 نیز افزایش داد.

نگه داشتن PH در محدوده بالای 10 ، چندین مزایا دارد که از آن جمله میتوان موارد زیر اشاره کرد :

1)     خاصیت ضد کلوخه ای مؤثرتر عمل میکند.

2)     بالا بودن PH عامل مؤثری در جلوگیری از خوردگی فلزات می باشد.

3)     با کم شدن انحلال کلسیم و منیزیم مقدار کمتری از مواد کنترل F.L مورد نیاز است.

4)     تشکیل کف روی گل کم میشود.

یکی از مشخصات سیالات نمکی کف کردن آنها میباشد. عامل کف اکسیژن (O2) و دی اکسید کربن (CO2) درون سیال بوده که منبع آن میتواند سازند و یا تجزیه باکتریالی افزایه های سیال باشد.

کف کردن سطح گل بطور کلی مشکلی ایجاد نمیکند، مگر اینکه با همزدن توسط همزنها مقدار کف بیشتر گردد. مقدار کف بعضی اوقات ممکن است با افزایش آلکالینیتی گل (PM) کاهش یابد.

همچنین با افزودن بنتونایت پری هایدریت به گل میتوان در کاهش کف کمک کرد. در موارد شدید ممکن است به یک ماده ضد کف نیاز پیدا کنیم.

گلهای نمکی بطور طبیعی در اثر حفاری سازند و آب مورد استفاده جهت ساخت گل، حاوی کلسیم محلول می باشند.

در این بین یون سدیم از نمک، بواسطه تعویض یونی با یون کلسیم موجود بر روی ذرات رسی، باعث آزاد سازی و افزایش یون کلسیم  میشود. بطور کلی وجود یون کلسیم اثر زیان آوری برای گل ندارد مگر مواقعی که PH از 5/11 بالاتر رفته که در اینصورت کنترل F.L مشکل خواهد شد.

تحمل دمایی گلهای نمکی حدودأ 250 درجه فارانهایت بوده که این مشخصه بستگی به نوع مواد کنترل F.L دارد.  Ca++وMg++  در مواقعی که از استارچ استفاده میشود، اثر زیان آوری برای F.L ندارد، ولی در زمان استفاده از پالیمرهایی مانند PAC سختی گل باید کنترل شود.

 

 

افزودنیهای عمده گلهای پایه نمکی

عملکرد

غلظت بر حسب Lb/Bbl

مواد افزودنی

Viscosity

Filtration control

10 - 25

Bentonite

Filtration control

4 - 6

starch

Alkalinity control

1 – 4

Caustic soda

Calcium Removal

1 – 3

Soda Ash

Viscosity

Filtraion control

0.25 – 1.5

PAC

Weight material

Inhibition

125

Salt

 

 

 

اتاپل گایت :    ATTAPULGITE

نوعی رس که در گلهای پایه نمکی بخوبی هیدراته شده و گرانروی مناسب ایجاد میکند. این ماده تحت تأثیر کلرایدها و کلسیم قرار نمیگیرد و بعلت ساختار مولکولی خود -که بصورت توده های سوزنی شکل میباشد- نمیتواند باعث کنترل آبدهی گل شود.

 

استارچ: این ماده رایج ترین ماده کنترل آبدهی در گلهای نمکی اشباع می باشند. این ماده با سختی بالا (2000 تا 3000 میلی گرم در لیتر) نیز کارآیی دارد و رئولوژی گل را تحت تأثیر آنچنانی قرار نمیدهد مگر اینکه ذرات جامد حفاری شده از محدوده قابل قبول بیشتر شود.

استارچ دارای محدودیت دمایی تا 250 درجه فارانهایت را دارد. تا زمانیکه سیستم اشباع از نمک و PH بالای 11 باشد، این ماده تخمیر نخواهد شد. جهت جلوگیری از تخمیر استارچ در PH کمتر از 11 میتوان از مواد محافظت کننده مانند بیوساید (Biocide) استفاده کرد.

 

کاستیک سودا: برای بالا بردن آلکالینیتی گل مورد استفاده قرار میگیرد. PH در محدوده 9 تا 11 برای جلوگیری از ایجاد خوردگی درون رشته حفاری همچنین تخمیر شدن استارچ لازم است گلهای نمکی اشباع معمولأ نیازمند مقدار زیادی کاستیک هستند تا PH را بالا نگه دارند، زیرا تعویض یونی سدیم بر روی ذرات رس باعث آزاد کردن یون هیدروژن شده که باعث پایین آمدن PH میگردد.

 

سودااش: برای رسوب دادن سختی گل بکار میرود تا موادی که به کلسیم حساسیت دارند مانند PAC بتوانند بطور مؤثر کارآیی داشته باشند مقدار سودااش مورد نیاز بستگی به مقدار کلسیم محلول در سیستم دارد مقدار سختی کل گل باید بررسی شود تا بتوان مقدار کلسیم موجود در گل را مشخص نمود و از بیش درمانی جلوگیری کرد.(Over treating)

سودااش زیادی باعث ژل گل میشود. بکار بردن سودااش زمانیکه از آب سخت و شور بطور مکرر برای ساخت گل حفاری استفاده میگردد، موجه نیست.

 

Polyanionic Cellulose – PAC : این ماده جهت کنترل آبدهی و ایجاد گرانروی بکار می رود. این ماده در شرایطی که سختی زیر 400 میلی گرم در لیتر و مقدار L.G.S کمتر از 6% حجمی باشد کارآیی مؤثر دارد. اگر گرانروی زیادی برای گل نیاز نباشد میتوان از PAC-LV برای کنترل آبدهی استفاده کرد.

 

 

آلودگی‌ها و راه‌های درمان گلهای نمکی

راه‌های درمان

نشانه‌ها

راه‌های درمان

بالا رفتن مواد جامد

افزایش YP , PV, G.S , F.L , MBT   و کف زیاد

رقیق‌سازی- استفاده از دستگاههای کنترل مواد جامد

فوران آب نمک

کاهش YP , PV, G.S – افزایش F.L   - امکان کاهش کلراید و وزن گل

افزایش وزن جهت کنترل فوران – افزایش سالینیتی – پس از تثبیت خواص رئولوژی افزودن مواد کنترل آبدهی گل

سیمان

افزایش YP , PV, G.S , F.L

افزایش   

- امکان افزایش کلسیم

افزودن بیکربنات و کربنات سدیم و همچنین SAPP برای درمان سیمان – رقیق سازی سیستم ، افزایش مواد ضد کلوخه ای جهت تنظیم خواص رئولوژی مخصوصأ در گلهای کم سالید – اضافه نمودن استارچ جهت کاهش F.L – استفاده از دستگاههای کنترل ذرات جامد

کربنات

افزایش YP , G.S  

- حساس شدن رئولوژی گل

- ضخیم شدن گل ته چاه بعد از TRIP

بالا بردن PH تا 7/10 جهت تبدیل بیکربنات به کربنات – افزودن آهک جهت رسوب دادن یون کربنات

 

 

درمان کربناتها : محدوده عمومی برای کربناتها در سیالات حفاری بین 1200 تا 2400 میلی گرم در لیتر می باشد. ممکن است بعضی از سیالات با مقادیر بیشتر یا کمتر نیز سازگاری داشته باشند. غلظت قابل قبول کربناتها در سیالات حفاری همیشه بستگی به غلظت ذرات جامد ، دما و غلظت مواد شیمیایی موجود در گل دارد.

اگر مشخص شود که مشکلات رئولوژی و فیلتراسیون مربوط به یون کربنات است، روش حل این مشکل افزودن کاتیون کلسیم جهت تشکیل رسوب کربنات کلسیم است. یکی از منابع تأمین کاتیون کلسیم ، آهک میباشد.

لازم بذکر است که افزایش آهک به گل باعث بالا رفتن PH خواهد شد. در چنین حالتی نباید برای کاهش PH از لیگنایتها استفاده کرد، زیرا این ماده با آهک واکنش داده و مزاحم انجام واکنشهای مورد نیاز جهت رسوب دادن کربنات میگردد.

باید توجه داشت که نیازی نیست تمام کربناتهای موجود در گل را رسوب دهیم، بلکه با رسیدن کربناتها به مقدار 1000 تا 1200 میلی گرم در لیتر باید درمان را متوقف کنیم.

Co3 + HCo3 + 2 Ca(OH)2        2 CaCo3 + H2O + 3OH

 

وقتی مشکل کربناتی وجود داشته باشد کلسیم موجود در فیلتراسیون ممکن است باعث رفع مشکل نگردد.

تست آلکالینیتی جهت مشخص کردن کربنات و بیکربنات و یون هیدروکسیل در سیال مورد استفاده قرار میگیرد. هر چه مقدار آلکالینیتی بیشتر شود خوردگی فلزات کمتر میگردد و زمانیکه PF برابر با یک و یا بیشتر از یک شود، درصد کف روی گل کمتر خواهد شد. (گلهای پایه نمکی اشباع).

آلودگی کربناته ممکن است از منابع زیر بوجود آید:

1)   بیش درمانی با سودااش یا بی کربنات سدیم جهت رسوب دادن یون کلسیم و یا آلودگی سیمان

2)   تجزیه گاز دی اکسید کربن در اثر مواد هیدروکربناتی موجود در سازند

3)   تجزیه باکتریالی مواد مورد استفاده در سیال در حین هم زدن گل

4)   هوا زدن پمپهای گل

Co2 + H2O           H2Co3                                 

 

H2Co3              H + HCo3             2 HCo

5) باریت آلوده


مشخصات شورآب در دمای 68 درجه فارانهایت

 

 

«سیالات پایه کلسیمی»  "Calcium Based Muds"

سیالات پایه کلسیمی قدرت بازدارندگی بالاتری نسبت به سیالات پایه نمکی دارند آنها بوسیله کاهش هیدراسیون رسها (کاهش آبگیری) مقاومت بالایی در مقابل آلودگی‌ها داشته و در برابر مقادیر مختلف Solids ثابت بوده ولی حجم بالای Solids خواص رئولوژی آنها را ناپایدار می‌سازد.

در این سیالات آلودگی‌هایی نظیر کلسیم و منیزیم تاثیری در عملکرد گل ندارد ولی یون کلراید عملکرد این گل را بطور قابل ملاحظه‌ای مورد تاثیر قرار می‌دهد.

غلظت بالای 100000 میلی‌گرم در لیتر کلراید باعث ایجاد محدودیت در عملکرد موثر سیال می‌شود همچنین وقتی که دمای ته چاهی از  بیشتر شود این سیالات بدلیل قابلیت تغلیظ در دمای بالا از حالت نرمال خارج می‌شوند.

سه گروه عمده گلهای پایه کلسیمی عبارتند از:

1) Lime mud

2) Lime / mor – rex mud

3) GYP Mud

1) گل آهکی   Lime mud

نوعی گل باز دارنده آهکی بوده که حداکثر تا دمای  قابل استفاده است. مزیت این نوع گلها قابلیت پذیرش ذرات جامد بالا می‌باشد.

با توجه به محدوده‌های مختلف آلکالینیتی و میزان آهک، این دسته گلهای کلسیمی به سه گروه تقسیم می‌شوند.

Lime mud classification Based on Alkalinity Ranges

High Lime

Intermediate

Low Lime

 

5-10

2-5

0.82

 

15-25

9-15

4.9

 

قابلیت انحلال کلسیم بین 120 تا 400 میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد و باید با حساسیت زیادی به آن نگاه کرد بنابراین تست عصاره گل جهت کنترل آلکالینیتی () بسیار مهم است چون وقتی () رو به افزایش باشد نشان‌دهنده آن است که کلسیم کمتری وارد محلول می‌شود و انحلال کلسیم رو به افزایش است.

اگر میزان کلسیم قابل حل بدرستی کنترل نگردد خواص رئولوژی گل بالا رفته و شرایط نامناسبی حادث می‌گردد.

نگه داشتن PH بین 10.5 تا 12.5 باعث کاهش انحلال آهک می‌شود. برای این منظور می‌توان از کاستیک سودا (NaOH) و یا هیدروکسید پتاسیم (KOH) استفاده کرد. باید توجه داشت بالاترین میزان کلراید دراین گلها بین 40000 تا 50000 میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد و نباید کلراید از این محدوده فراتر رود.

این گلها بطور کلی حاوی رسهای تجارتی، کاستیک سودا، مواد ضد کلوخه‌ای، آهک (به عنوان منبع کلسیم) و یک ماده کنترل آبدهی گل می‌باشد.

 


مواد عمده گل آهکی

عملکرد

غلظت بر حسب

افزودنیها

Viscosity

Filtration control

22-26

Bentonite

Deflocculant

2-6

Lignosulfonate

Inhibitive

Alkalinity control

2-10

Lime

Alkalinity control

Inhibitive

10.5-12.5

NaOH/KOH

Filtration control

2- 4

Lignite

Filtration control

3 - 4

starch

Filtration control

0.25-1.5

PAC

 

 

نمونه خواص گلهای پایه آهکی Low lime & High Lime

APi

F.L

Excess

Lime

 

PH

 

PM

GeLS

 

Y.P

 

PV

CPS

MW

PPG

6

12

1

2

10.5

12.5

1-2

5

10

0-2

0-4

6

10

15

18

Low

Lime

10.0

6

12

5

15

11.5

12.5

5-10

12

18

0-2

0-4

6

10

15

18

High

Lime

10.0

 

بطور تقریبی می‌توان حساب کرد که برای تامین فیلتریت آلکالینیتی () چه مقدار کاستیک باید به سیستم اضافه گردد. جدول زیر نمونه ای از محاسبه سرانگشتی کاستیک برای رسیدن به  مورد نظر میباشد.

   

1.0

1

3.0

2

5.0

3

7.0

4

 

 از مزایای این گل می‌توان به گرانروی و ژل پایین و همچنین مقاومت در برابر درصد بالای مواد جامد اشاره کرد. این موارد باعث شده تا بتوان وزن گل را به راحتی تا PPG 18 افزایش داد.

این سیستم گل بدلیل Inhibitive (بازدارنده) بودن، توانایی جلوگیری از هیدراکسیون رسهای فعال و شیلها را دارا می‌باشد همچنین در برابر آلودگی‌هایی نظیر سیمان و انیدرید و نمک (mg/Lit 50000) مقاوم می‌باشد.

اما این سیال در مواقعی که در معرض دمای  قرار بگیرد غلظت زیادی پیدا کرده و خواص رئولوژی مطلوب خود را از دست می‌دهد. در این حالت باید در ابتدا سعی کرد گرانروی را پائین آورد سپس برای تثبیت خواص رئولوژی از مواد ضد کلوخه‌ای (پالیمری) که توان دمایی بالاتر از  را دارا می‌باشند استفاده کرد.

 

 


آلودگیها و راه‌های درمان Lime muds

راه درمان

نشانه‌ها

آلودگیها

رقیق سازی زیاد-بهبود کیفیت دستگاه‌های کنترل مواد جامد

بالا رفتن P.V و Gel و درصد Solids در تست Retort

High

solids

احتمال وقوع جریان - پس افزایش وزن را مدنظر بگیرید - PH توسط کاستیک بالا برده شود و سپس خواص رئولوژی و F.L را توسط PAC و استارج کنترل کنید. اگر سازند نمکی بیشتری باید حفاری شود باید گل را از نمک اشباع کرد.

افزایش کلراید، Y.P، Gel و F.L کاهش  PH، PF و Pm

Salt / salt water

اضافه کردن آهک جهت کنترل Pm - اضافه کردن کاستیک جهت کنترل Pf - مقدار ذرات جامد باید در حداقل ممکن نگه داشته شود

افزایش Mf – ژل ده دقیقه - کاهش Pm و PH هنگام جریان CO2 و درمان آن با آهک ایجاد (CaCO3) می‌کند

Carbonates/

Co2/

Influx

(جریان به مقدار کم)

آزمایش مواد صورت گیرد.

بروشور مواد مطالعه شود

بالا رفتن مقدار مواد مصرفی - عدم ثبات در خواص گل

کیفیت بد مواد

اضافه کردن ضد کف غیر سمی

وجود کف بر روی مخازن

کف کردن گل

کاهش دادن (L.G.S)  - استفاده از لیگنوسولفنایت و مواد پالیمری با تحمل دمایی بالاتر از

اضافه شدن فشار جهت راه انداختن گل بعد از Trip بالا رفتن غلظت گل flowline

بالا رفتن ژل در اثر حرارت

 

(2     Lime / Mor – Rex Muds

این گلها مشابه گلهای آهکی هستند ولی از ماده MOR – REX که ماده‌ای ضد گلوخه‌ای و نوعی پلی ساکارید می‌باشد جهت برطرف نمودن مشکلات رئولوژی گل استفاده می‌شود.

MOR – REX نوعی تیتر غیرسمی بوده و ضد تجمع ذرات عمل می‌کند در این سیستم PH باید بین .511 تا 5.12 نگه داشته شود. برای این منظور از کاستیک سدیم و کاستیک پتاس استفاده می‌شود. کاستیک پتاس بدلیل داشتن یون پتاسیم عامل بازدارندگی نیز می‌باشد.

بدلیل استفاده از MOR-REX در این گل نیازی به لیگنوسولفونایت (عامل ضد کلوخه‌ای در گل آهکی) نیست و باید دانستن خواص رئولوژی در این گل نسبت به گل آهکی بالاتر می‌باشد.


آلودگیها و راه‌های درمان Lime muds

عملکرد

غلظت بر حسب lb/BbL

افزودنیها

Viscosity

Filtration control

/0-30

Bentonite

 

2-10

Lime

Deflocculant

2-5

MOR-REX

Filtration contpol

2-6

starch

Alkalinity control

Inhibition

11.5-12.5

NaoH/KOH

Filtration control

viscosity

0.25-1.25

PAC

Filtration control

2-10

Lignite

Hole stabilizer

Filtration control

2-8

Gilsonite

 

 

 

خواص گل Lime / MOR – REX:

این گل دارای کلسیم محلول بیشتر و همچنین ژل و یلدپوینت بالاتری نسبت به گلهای پایه آهکی معمولی دارد.

جدول زیر نشان دهنده خواص این گل می‌باشد:

نمونه خواص گلهای پایه آهکی Lime / MOR - REX

Filtrate

 

Ca++

mg/L

PH

 

PM

Gel

 

YP

 

PV

cps

وزن حجمی

8-12

200

800

11-12

2-3

10-15

 

2-20

9-12

9

6-8

200

600

11-12

2-3

10-15

 

2-15

15-20

12

 

موارد آلودگی‌ها و راه‌های درمان این گل مشابه گلهای Lime می‌باشد. برای این منظور به آلودگی‌های سیال Lime muds مراجعه شود.

5) سیالات ژیپسمی                                                  GYP Muds

این گل در ابتدا جهت حفاری بخش‌هایی از سازند که حاوی مقدار زیادی انیدرید بود، استفاده می‌شد. کمبود یک ماده موثر ضد کلوخه‌ای استفاده از این گلهای سبک با غلظت و ژل بالا را محدود کرده بود. تا اینکه با معرفی ماده‌ای به نام کروم لیگنوسولفنایت به عنوان ماده ضد کلوخه‌ای تحولی در این نوع سیال بوجود آمد.

چنانچه  این گل را بین 0.1 تا 0.4 نگه داشته شود، تحمل دمای  را دارد. این سیالات نسبت به سیالات آهکی دارای Fluid Loss بالاتری هستند و نیاز به یک ماده ضد کلوخه‌ای دارند. این گلها دارای قابلیت انحلال کلسیم بالاتری می‌باشند و محدوده PH برای این گلها بین 9.5 تا 12.5 می‌تواند متغیر باشد ولی بطور معمول باید PH بین 9.5 تا 11 نگه داشته شود. بنابراین سختی گل در سطح بالاتری باقی می‌ماند که این امر باعث خاصیت بازدارندگی گل می‌شود. یون کلسیم در محدوده 200 تا 1200 gr/L نگه داشته می‌شود. این گل تا حدود 100000 mg/L می‌تواند کلراید را تحمل کند.

همانطور که گفته شد این گل می‌تواند تا دمای را تحمل کند که در این بین کنترل ذرات جامد سبک (L.G.S) در سیستم بسیار مهم می‌باشد.

افزایه‌های اصلی این گل شبیه گلهای آهکی می‌باشد. تفاوت آن در غلظت مواد ضد کلوخه‌ای و افزایه‌های مواد کنترل آبدهی گل می‌باشد که بیشتر از سیالات آهکی است.

 نمونه خواصی از  گلهای ژیپسمی

Filtrate

 

Ca++

mg/L

PH

 

PM

Gel

 

Y.P

 

P.V

وزن حجمی

8-12

600

1200

9.5-11

0.2-0.7

10-15

 

6-10

12-15

9

6-8

200

600

11-12

2-3

10-15

 

2-15

15-20

12

 


مواد عمده گل GYP

عملکرد

غلظت بر حسب lb/BbL

افزودنیها

Viscosity

Filtration control

20-24

Bentonite

Deflocculant

4-8

Lignosulfonate

Inhibition

Alkalinity control

4-8

GYPsum

Alkalinity control

9.5-11

Caustic soda

Inhibition

-

Caustic potash

Deflocculant

2-3

DESCO

Filtration control

2-6

starch

Viscosity

Filtraion control

0.25-1.5

PAC

weighting agent

As needed

For density

Barite

 

 

توضیح کوتاهی درباره مواد این سه نوع سیال:

- بنتونایت:

این ماده برای تامین غلظت و کنترل آبدهی استفاده می‌شود بدلیل آنکه بنتونایت دارای یون سدیم میباشد و یون کلسیم می‌تواند براحتی جایگزین آن شود. در این سیالات بدلیل وجود یون کلسیم ، ابتدا باید بنتونایت در آب شیرین ساخته شود (prehydrated) ، سپس به سیستم اضافه گردد.

- آهک:

آهک جهت افزایش آلکالینیتی PM مورد استفاده قرار گرفته و معمولاً در محدوده lb/BbL 4-2 نگه داشته می‌شود. مقدار آهک اضافی به عنوان معیاری جهت نشان دادن آهک ذخیره درون سیستم گل می‌باشد که برای جبران کاهش یونهای کلسیم و هیدروکسید در اثر پیشرفت حفاری استفاده می‌گردد.

- تینرها:

تینرها دو دسته‌اند: 1) تینرهای معدنی 2) تینرهای آلی

تینرهای معدنی: معروفترین تینرهای معدنی فسفاتهای کمپلکس هستند. از این تینرها می‌توان در گلهای بنتونایتی، گلهای ساخته شده با آب شیرین و با غلظت پایین نمک استفاده کرد. این تینرها نمی‌توانند به تنهایی در کنترل آبدهی گل موثر باشند. از جمله فسفاتهای کمپلکس می‌توان SAPP دارای PH حدود 4.8 و STP با PH هشت (8) را نام برد.

-SAPP [Sodium Acid pyrophosphate ()

-STP [Sodium Tetra phosphate ()

از این دو نوع، STP بدلیل داشتن PH متعادل‌تر، بر SAPP مزیت دارد. میزان مصرف این تینرها حدود 0.2 پوند بر شبکه می‌باشد، تحمل دمایی بالاتر از  را نداشته و در دماهای بالا عمل عکس ضد کلوخه‌ای را از خود نشان می‌دهند.

 

- تینرهای آلی: این تینرها به سه گروه تقسیم می‌شوند:

1) Tannin (تانن های گیاهی)

2) Lignite

3) Lignosulfonate

- DESCO: یک Tannin اصلاح شده می‌باشد که بوسیله یک ماده قلیائی قوی مانند کاستیک خنثی شده تا PH آن به محدوده 9.5 - 9  برسد. تانن‌هایی که در صنعت حفاری مورد استفاده قرا می‌گیرند شیره درخت کوبراچو، (ماده‌ای اسیدی با 3.8=PH) هستند. DESCO به عنوان یک ماده ضد کلوخه‌ای در گلهای با PH بالا و گلهای آهکی با غلظت‌های متفاوت نمک دارای کارآیی بسیار خوبی است. همچنین در گلهای ژیپسمی می‌تواند به عنوان ماده ضد کلوخه‌ای اصلی یا ثانویه استفاده شود.

Lignin: ترکیبات Lignin بنام اسیدهای هیومیک معروفند و متشکل از مواد گیاهی تجزیه شده می‌باشند. یکی از منابع خوب این ماده Lignite است. این ماده زمانی که L.G.S بالا باشد، کارآیی خوبی نداشته و وقتی که کلسیم بصورت محلول در گل وجود داشته باشد، تشکیل رسوب نمک کلسیمی اسید هیومیک می‌دهد.

اصولاً این ماده جهت کنترل آبدهی گل و همچنین ماده ضد کلوخه‌ای ثانویه استفاده می‌گردد و قابلیت تحمل دمای  را دارا می‌باشد. عموماً همراه لیگنوسولفنایت به نسبت 4 به 1 استفاده می‌شود، گرچه این نسبت می‌تواند با توجه به کیفیت Lignite، وزن گل، نوع سازند و دمای چاه کاهش یابد.

Lignosulfonate: این ماده جهت کنترل رئولوژی (اثر ضد کلوخه‌ای) و تامین کنترل آبدهی گل از طریق کلوخه کردن بنتونایت مورد استفاده قرار می‌گیرد. عمل ضد کلوخه‌ای رسها، نتیجه جذب بار منفی موجود بر لبه Lignosulfonate و بار مثبت بر روی صفات رسها می‌باشد. این عمل باعث قطع شدن ارتباط بین ذرات رس گشته (ضد کلوخه شدن) که در نهایت گرانروی ، Y.P و Gel پائین می‌آید. همچنین Lignosulfonate با تشکیل یک کیک فشرده و نازک باعث بهبود کنترل آبدهی گل می‌گردد.

مقدار مصرف آن در گلهای آهکی نسبت به ژیسمی کمتر است.

- کاستیک سودا / کاستیک پتاس:                                                        NaOH/KOH

این مواد جهت کنترل آلکالینینی  گل بکار برده می‌شوند. باید توجه داشت که کنترل  جهت قابلیت انحلال آهک و پایداری خواص رئولوژی گل بسیار مهم است.

اگر از کاستیک پتاس جهت کنترل آلکالینیتی استفاده شود، به دلیل وجود یون پتاسیم، خاصیت بازدارندگی سیستم نیز افزایش می‌یابد.

 

«سیالات پایه پتاسیمی»  "Potassium Based Muds"

 

براساس نتایج آزمایشات عملیاتی و آزمایشگاهی، سیالات پایه پتاسیمی در مقابله با شیلها بهترین نوع سیالات پایه آبی می‌باشند. برای درک این مطلب باید به تاثیر پتاسیم بر روی لایه‌های شیلی و رسی توجه داشت.

عملکرد پتاسیم بر پایه تعویض یون پتاسیم با یونهای سدیم یا کلسیم موجود بر روی یا در میان لایه‌های رسها است که به دو صورت قابل بررسی می‌باشد. 1) اندازه یونی 2) نیروی آبگیری

قطر یونی پتاسیم 2.66 (انگستروم) است و فضای بین شبکه‌های ذرات رسی حدود  2.8 (انگستروم) می‌باشد نزدیکی قطر این کاتیون با فضای بین ذرات رسها نشان‌دهنده آن است که در هنگام تعویض یونی، پایداری رس بیشتر شده و عمل کریستاله شدن آن ، بسیار مطلوب خواهد بود.

شیلها می‌توانند حاوی مقادیر زیادی رسهای چند لایه SMECTITE باشند. شیلهای تو خالی حاوی مقادیر زیادی رس montmorillonite هستند، همچنین آنها می‌توانند دارای رس ILLITE نیز باشند. یون پتاسیم قابلیت تعویض و جایگزین شدن با هرگونه یون موجود در شبکه رسی را دارد. در این حالت فضای بین شبکه رسی به هم نزدیکتر شده که باعث نزدیک شدن صفحات رسی به همدیگر و نهایتاً مقدار آبگیری کمتر می‌شود.

در جایی که رسهای montmorillonite وجود دارد یون پتاسیم جایگزین یون سدیم یا کلسیم می‌شود و آنجا که رس ILLITE و montmorllonite با همدیگر حضور دارند یون پتاسیم بر روی هر دو تاثیر گذاشته و باعث پایداری شیلها می‌گردد. تاثیر کاتیون پتاسیم بر روی شیلهایی که حاوی مقادیر زیادی ILLITE یا رسهای چند لایه می‌باشند از نکات بسیار مهم سیالات پتاسیمی در جهت مبارزه با شیلها می‌باشد.

این مطلب تا زمانی صدق می‌کند که شیلهای بسیار سخت با درجه شکنندگی متنوع و دارای ریز شکافها با حجم و ضخامت زیاد وجود نداشته باشد.

در این حالت حتی درصد کمی از آبگیری نیز کافیست تا وضعیت چاه را به خطر اندازد. نفوذ سیال، درون    ریز شکافها باعث تسریع در عمل آبگیری می‌شود. شیلهای حاوی مقادیر زیادی از montmorillonite می‌توانند در محیط سیال پتاسیمی تا حدودی آبگیری نمایند. حتی کاهش 82 درصدی آبگیری ممکن است برای پایداری سازند کافی نباشد.

برای اینکه در هنگام حفاری سازندهای شیلی، با کمترین مشکلات روبرو شویم باید قبل از هر عملیاتی تجزیه شیل (آنالیز شیل توسط آزمایش اشعه ایکس صورت می‌گیرد) ، میزان پراکندگی، مقدار ریز شکافها، ترکیبات رسی و مقدار آبگیری شیلها مورد آزمایش و مطالعه قرار گیرند. برای این کار می‌توان از اطلاعات موجود از چاه‌های قبلی و مجاور نیز استفاده کرد ، سپس میزان صحیح درصد پتاسیم مصرفی را مشخص کرد. البته استفاده از مواد آسفالتی نیز می‌تواند موفقیت‌آمیز باشد. در این شرایط است که مبحث جدید سیالات پتاسیمی – پالیمری به عنوان راه‌حلی مناسب جهت بهتر مبارزه کردن با شیلها مطرح می‌شود.

با پیشرفت حفاری چاه و انجام عمل تعویض کاتیونی بین پتاسیم از یک طرف و شیلها، کنده‌ها، حتی رسهای اضافه شده به سیستم سیال حفاری از طرف دیگر، مقدار پتاسیم موجود در گل به طرز موثری کم می‌شود. بنابراین از آنجائی که باید غلظت یون پتاسیم جهت ایجاد حالت بازدارندگی گل در محدوده خاصی باشد، همیشه باید مقدار اضافی یون پتاسیم در سیستم وجود داشته باشد. بدین منظور باید به آزمایش مقدار یون پتاسیم موجود در سیال توجه خاصی شود.

تئوری بازدارندگی برای تمام سیستمهای گل پتاسیمی یکسان می‌باشد ولی انتخاب یک سیستم خاص پتاسیمی به فاکتورهای زیر بستگی دارد:

1) نظر شرکت متقاضی

2) وزن مورد نیاز سیال جهت حفاری

3) نمونه سازندهایی که باید حفاری شوند

4) حرارت سازندها و کنترل آبدهی گل

5) تجهیزات کنترل مواد جامد بر روی دستگاه حفاری

مهمترین مسئله‌ای که در استفاده از این سیستمها باید مدنظر گرفته شود وجود مقدار اضافی پتاسیم در سیستم جهت انجام تعویض یونی می‌باشد. اگر این میزان به پائین‌تر از حد مجاز تنزل نماید، رسها و شیلها شروع به آبگیری کرده، وضعیت چاه ناپایدار شده و مشکلات عدیده‌ای را به همراه خواهد داشت، ضمن اینکه بر روی خواص گل نیز تاثیر منفی می‌گذارد.

 

سه گروه عمده گلهای پتاسیمی عبارتند از:

1)   KCL – Polymer (KCL-PHPA)

2)   KOH – Lignite Muds

3)   KOH – Lime Muds

1) سیالات KCL – Polymer (KCL – PHPA)

اینگونه سیالات جهت پایداری چاه و پراکندگی ذرات حفر شده بکار برده می‌شود. وقتی که این سیال به درستی ساخته شود، مزایایی از قبیل کمترین صدمه به سازندهای حساس به آب را بدنبال خواهد داشت. سیالات پتاسیم کلرایدی نه تنها از غلظت‌های مختلف پتاسیم (3 تا 5 درصد وزنی) استفاده می‌کنند بلکه انواع مختلفی از پلیمرها نیز در آنها بکار می‌رود. برای اینکه گلهای پتاسیم کلرایدی از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشند ذرات جامد باید در حد پائین نگه داشته شود و دستگاه‌های کنترل مواد جامد به طرز موثری کارآیی داشته باشند.

- افزودنی‌های عمده گل پتاسیم کلرایدی پلیمری:

در جدول زیر مواد و محدوده استفاده آنها در این گل آمده است:

افزودنی‌های گل پتاسیم کلراید – پلیمری

عملکرد

غلظت بر حسب lb/BbL

افزودنیها

Viscosifier

Filtration control

5-15

Bentonite

"Prehydrated"

Inhibition

Source of potassium ion

5-60

Potassium chloride

Alkalinity control

Source of potassium ion

0.25-0.75

Caustic potash

Filtration control

3-6

starch

Filtration control

0.5-1

PAC

Deflocculant

3-6

Lignosulfonate

Filtration control

2-4

Lignite

ساخت و نگهداری این گلها با وزن کم و غلظت پتاسیم کلراید پائین (برای نمونه 3 تا 5 درصد وزنی) آسان است ولی زمانی که افزایش وزن موردنیاز باشد، ترکیب گل پیچیده‌تر شده و کنترل خواص آن نیز مشکل‌تر می‌گردد.

- بنتونایت:

Bentonite prehydrated برای تامین ویسکوزیته این گل بکار برده می‌شود، همچنین با تشکیل ذرات کلوئیدی می‌تواند باعث بهبود کیفیت فیلتر کیک در گل تازه ساخته شده، شود. از آنجائیکه بنتونایت در محیط نمکی قابلیت آبگیری خود را از دست می‌دهد ، گرانروی مناسبی ایجاد نمی‌کند و مقدار مصرفی ثابت بنتونایت را افزایش میدهد.

بطور نمونه غلظت 5 تا 15 پوند در بشکه از غلظت Bentonite prehydrated برای تامین گرانروی و کنترل آبدهی گل کافیست. افزودن بنتونایت خشک به گل حاوی کلراید با سختی بالا، گرانروی کافی ایجاد نخواهد کرد ولی افزودن مقدار کمی بنتونایت به مقدار 1 تا 3 پوند در شبکه می‌تواند باعث بهبود فیلتراسیون مخصوصاً در دمای  تا  گردد.

- پتاسیم کلراید:       (KCL)

این ماده جهت جلوگیری از آبگیری شیلها و رسهای فعال بکار برده می‌شود. البته اندازه مصرفی KCL واقعی بطور دقیق قابل اندازه‌گیری نیست ولی بطور تقریبی، در سازندهای قدیمی که حاوی رسهایی با آبگیری کم هستند نیاز به 3 تا 5 درصد وزنی KCL دارند در حالی که سازندهای جدیدتر که شیلهایی با قابلیت آبگیری بالا دارند تا 15 درصد وزنی نیاز به KCL دارند.

جهت تامین یون پتاسیم می‌توان از مواد دیگری نیز استفاده کرد (بخصوص اگر یون CL برای محیط اطراف ضرر داشته باشد). از جمله این مواد می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

- کاستیک پتاس:   (KOH)

جهت کنترل PH در این گلها بیشتر از KOH استفاده می‌شود، زیرا این ماده PH گل را بدون آن که بر روی غلظت یون سدیم تاثیر داشته باشد کنترل می‌نماید.

بطور کلی یک محدوده PH بین 9.5 تا 10.5 برای بهینه سازی کارآیی این گل (تا زمانی که PH بالا بر روی قابلیت جذب پالیمرها تاثیر نداشته باشد) مناسب است.

 

 

- زانتان گام :    (Xanthan Gum)

بیوپالیمرهایی نظیر زانتان گام جهت تامین گرانروی این گلها بصورت جایگزینی یا مکمل بنتونایت بکار می‌رود.

این ماده می‌تواند خواص رئولوژی گل را افزایش داده و کمک کننده خوبی جهت نگهداری ذرات جامد غیرفعال مفید در گل باشد. مقدار مصرف آن می‌تواند بین 0.5 تا 1 پوند متغیر باشد.

PAC:         (Polyanionic Cellulose)

اصولاً پالیمرها به معنای فارسی «بسپار» مولکولهای درشتی هستند که دست کم 100 برابر از مولکولهای آب و یا متانول سنگین‌تر هستند. بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، لاستیک خام (کائوچو) و رزین‌ها که در موجودات زنده یافت می‌شوند پالیمر (بسپار) می‌باشند.

مواد مصنوعی مانند لاستیک‌ها، الیاف مصنوعی (نایلون)، چسب‌ها، شیشه و چینی نیز جزء مواد پالیمری هستند اصولاً مواد پالیمری دارای PH بین 6 تا 9 و S.G نزدیک به 1 یا (کمی بیشتر) می‌باشند.

ماده PAC پالیمری آنیونی و بیوساید (ضدباکتری) است که در سیالات حفاری بکار برده میشود.

این پالیمر با عملکرد خوب در شرایط سخت، جهت کنترل خواص رئولوژی، کنترل آبدهی گل (حتی در مقدار مصرف کم بین 0.25 تا 1 پوند در شبکه) و موثر در کپسوله کردن ذرات جامد در سیستم گلهای آب شیرین، آب دریا، آب نمک و گلهای پتاسیم کلرایدی، کاربرد دارد.

از خصوصیات این ماده می‌توان به ایجاد کیک نازک، انعطاف‌پذیری که امکان‌ گیر اختلاف فشار لوله‌ها را به حداقل می‌رساند، اشاره کرد. این پالیمر آنیونی در مقابل باکتری‌ها مقاوم بوده و نیازی به مواد ضد باکتری ندارد. پایداری و مقاومت آن در برابر حرارت حداکثر تا  بوده و در سیستم‌های با سختی زیر mg/Lit 1000 استفاده می‌شود.

 

 

در گراف زیر عملکرد نوعی PAC با نام تجاری AQUAPAC را ملاحظه میفرمایید.

 

PAC بصورت پودری سفید رنگ و نرم، در بسته‌های چند لایه ضد آب 50 پوندی عرضه می‌گردد. باید در جای خشک و بدور از هرگونه حرارت یا مواد آتشگیر قرار داده شود و حداقل تماس را با گرد و غبار داشته باشد.

- گیلسونایت : (Gilsonite)

پودر معدنی آسفالتی به اسم گیلسونایت جهت پر کردن ریز شکافهای درون سازند، (بخصوص سازند های ماسه‌ای)، استفاده می‌شود.

- استارچ:    (Starch)

استارچ جهت کنترل آبدهی این گل استفاده می‌شود. بهتر است از یک استارچ اصلاح شده Biocide (ضدباکتری) جهت کارآیی بالاتر، استفاده شود. استارج‌های اصلاح شده عموماً استارچ‌های سیب‌زمینی بوده که پایداری حرارتی تا دمای تقریبی دارد.

همچنین از استارچ ذرت از پیش تغلیظ شده نیز ممکن است استفاده گردد ولی این نوع استارچ، هم  پایداری کمتری دارد و هم در مقابل باکتری‌ها ضعیف عمل میکند.

- پارامترهای عملیاتی:

رایج ترین مشکل این گل کمبود مقدار پالیمر است. در حین حفاری، پالیمرها همراه با مواد جامد بیرون ریخته می‌شوند و اگر غلظت پالیمر به درستی کنترل نشود، باعث انتشار و پراکندگی شیلها و ذرات جامد میگردد. این امر افزایش گرانروی را به همراه خواهد داشت بنابراین کنترل مواد جامد برای این گل بسیار ضروری می‌باشد. در جدول زیر خواص مختلف گل با وزنهای متفاوت عرضه شده است:

 

نمونه خواص گل  KCL - Polymer

F.L

 

Gel

 

Y.P

 

PV

cps

Density

lb/Gal

12-10

 

20-10

25-12

10-9

8-5

 

20-10

25-15

11-10

6-3

 

15-7

35-15

12-11

4-2

 

15-6

40-20

14-12

4-2

 

15-6

45-25

16-14

3-1

 

8-6

45-30

18-16

 

 

 

 

روش گل سازی:

1) آب مورد نیاز

2) سودا آش جهت رسوب دادن سختی گل ()

استفاده از سوداش، یک نوع پیش درمانی است و بدلیل حساسیت پالیمرها به کلسیم و منیزیم پائین نگه داشتن سختی گل بسیار ضروری می‌باشد.

3) استفاده از کاستیک جهت کنترل PH

در این گل جهت کنترل PH، استفاده از کاستیک پتاس نسبت به کاستیک سودا ترجیح داده می‌شود.

4) بنتونایت (در آب شیرین درست شود)

در سازندهایی که استفاده از بنتونایت ضرورتی ندارد از برنامه ساخت گل حذف می‌شود.

5) نمک پتاسیم کلراید به مقدار لازم

6) استفاده از پالیمرهای گرانروی زا

7) استفاده از پالیمرهای کنترل آبدهی گل

8) مواد وزن افزا به مقدار مورد نیاز

- نکات قابل توجه جهت ساخت:

اگر گل موردنظر بیش از حد غلیظ شود که برای پمپها ایجاد شکل نماید، پتاسیم کلراید به آن می‌افزائیم.

این نمک غلظت گل را کاهش داده و اجازه Mixing بهتری می‌دهد. محدوده PH را بین 9 تا 9.5 تنظیم نمائید و پس از پائین آمدن غلظت گل، پالیمرهای دیگر را اضافه کنید.

در هنگام اضافه نمودن مواد وزن افزا مانند باریت مکرراً وزن و گرانروی را اندازه‌گیری نمائید زیرا ممکن است گرانروی بعد از هم زدن اولیه افت کرده و ته‌نشینی مواد وزن افزا صورت گیرد، در این حالت باید پالیمرهای گرانروی زای بیشتری استفاده شود.

جدول زیر به عنوان نقطه شروع مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی برای بدست آوردن فرمول دقیق گل سازی باید با توجه به لیتولوژی سازند مورد حفاری، قبل از گل سازی، حتما در آزمایشگاه تست پایه صورت گیرد.

 

غلظتهای مختلف مواد برای گل KCL - Polymer

غلظت‌ها برحسب lb/Bbl

Active

PHPA

Barite

Starch

PAC Reg.

PAC LV

Xanthan

Gum

KCL

Caustic

potash

Bentonite

Water Bbl

Mw lb/gal

1

0

4

1.5

-

1

35

0.25

15

0.92

10

1

124

4

1.5

-

1

31

0.25

15

0.84

12

1

238

4

-

1.5

0.75

28

0.5

12.5

0.76

14

1

295

3

-

1

0.5

27

0.5

10

0.73

16

1

354

3

-

1

0.5

25

0.5

7.5

0.69

18

 

گلهای KCL – polymer از دو قسمت مهم و مکمل همدیگر ساخته می‌شود. در یک قسمت پتاسیم کلراید به عنوان ماده باز دارنده و در قسمتی دیگر انواع پالیمرها با کارآیی‌های متفاوت وجود دارد. اهمیت پتاسیم کلراید به عنوان ماده باز دارنده بیان شد ولی پالیمرها بدلیل تنوع استفاده در این گل و همچنین عملکردهای متنوع از جمله کنترل گرانروی، آبدهی گل، ایجاد لایه‌سازی بر روی دیواره چاه و بیرون ریختن مواد جامد مزاحم نیاز به توجه خاصی دارند.

از جمله پالیمرهایی که می‌تواند نقش بسزایی در این نوع گل جهت مبارزه با سازندهای فعال رسی و شیلی ایفا کند نوعی پالیمر بنام PHPA بوده که برای کپسوله کردن ذرات جامد طراحی شده است.

جهت حفظ درصد مناسبی از PHPA توجه به حجم مواد جامد (L.G.S) زیر 7 درصد حجمی ، بسیار مهم است. از آنجا که PHPA در اثر سایش زیر مته حفاری کارآیی خود را تا حدودی از دست می‌دهد، افزودن مقادیر ثابتی از آن در حین حفاری جهت نگهداری گل در وضعیت مطلوب ضروری می‌باشد، تا کمبود این پالیمر که مسئول ممانعت از آبگیری رسها از طریق ایجاد پوشش بدور آنهاست جبران گردد.

کنترل کردن ظاهر کنده‌ها بر روی شیکر و همچنین مقدار MBT گل می‌تواند به ما نشان دهد که چه موقع باید PAC و PHPA به سیستم اضافه شود.

هر دو پالیمر PHPA و PAC جذب مواد جامد (مخصوصاً رسها) می‌شوند. مهمترین کاری که برای PHPA در نظر گرفته شده جذب شدن و حلقه زدن به دور ذرات مواد جامد (رسها و شیلهای حفاری شده) و جلوگیری از انتشار و پراکندگی (آبگیری) آنهاست به این حلقه زدن PHPA بدور ذرات شیل Encapsulation گویند.

وجود دستگاه‌های تصفیه مناسب که بتواند بخوبی از ورود ذرات جامد حفر شده به سیستم گل جلوگیری کند لازم و ضروری است، زیرا با ورود کنده‌ها بدرون گل، مقدار بیشتری پالیمر صرف شده و هزینه گل بالا می‌رود.

همانطور که گفته شد در بسیاری از این گلها حجم L.G.S باید زیر هفت درصد وزنی نگه داشته شود تا کاهش PHPA که از طریق جذب توسط ذرات جامد و یا سایش زیر مته اتفاق می‌افتد را جبران نماید. یک قانون کلی در حفاری سازندها وجود دارد و آن اضافه کردن یک پوند در شبکه PHPA در ازای هر 110 فوت حفاری می‌باشد.

 

 

(Partialy hydrolyzed polyacryl amide)                           : PHPA

 

یک ماده پالیمری آنیونیک با وزن مولکولی بالا که جهت کپسوله کردن ذرات جامد و جهت بازدارندگی شیلها از  آب گیری طراحی شده است. همچنین این ماده بر خواص رئولوژی، آبدهی گل، کاهش اصطکاک و پراکندگی ذرات موثر است.

این ماده در سیالات با ذرات جامد کم، تا سیالاتی با ذرات جامد زیاد، میتواند از آب شیرین تا آب نمک اشباع، مورد استفاده قرار گیرد.

PHPA دارای ظاهری کرم رنگ (قهوه‌ای روشن مایل به زرد) بصورت پودر و یا مایع (مایع آن به رنگ زرد مات است) عرضه می‌گردد دارای وزن مخصوص (1.07 تا 1.1) و PH بین 8 تا 9 می‌باشد. این ماده ذرات و شیلها را بطور بسیار عالی کپسوله کرده و باعث پایداری دیواره چاه می‌گردد. این ماده با بالا بردن ویسکوزیته و پراکنده کردن ذرات کنده شده به بهبود وضعیت گل کمک می‌کند.

در  چاه‌هایی با قطر کم جهت عملیات مغزه‌گیری می‌توان از PHPA در سیستم گل استفاده کرد. افزودن 0.5 تا 1.75 پوند در شبکه از این ماده کمک موثری جهت بیرون ریختن کنده‌ها به ما می‌کند.

در گلهای (LSND) Low solid – NON Dispersed این ماده یکی از بهترین کارآیی‌ها را دارد زیرا می‌توان از بنتونایت کمتری استفاده کرد (یعنی با افزودن 5 تا 10 پوند در شبکه نیتونایت به نتیجه‌ای همراه با PHPA خواهیم رسید که در گلهای معمولی بدون PHPA با افزودن 25 تا 35 پوند در شبکه بنتونایت آن نتیجه حاصل می‌شود) در حقیقت نیاز گل به بنتونایت را کاهش داده و این کار از ورود بنتونایت اضافی (که نوعی ذرات جامد است) به گل جلوگیری می‌کند. این ماده در گلهای سنگین وزن نیز کاربرد دارد تا علاوه بر ایجاد حالت کپسوله ذرات و پایداری چاه به عنوان عامل ثانویه افزایش غلظت و ایجاد کیک فیلتریت یکنواخت نیز عمل کند. با توجه به ساختار مولکولی پلی پلاس می‌توان به حساسیت این ماده پالیمری به یونهای سنگین  پی برد.

 

ساختمان مولکولی PHPA

وقتی غلظت کاتیونهای چند ظرفیتی مانند کلسیم بالا رود پلی پلاس با آنها واکنش انجام داده و رسوب می‌کند. بنابراین غلظت بالای mg/Lit 300 یون کلسیم برای این پالیمر مضر بوده و باید کلسیم موجود در سیستم توسط موادی مانند سودااش کاهش داده شود.

در هنگام حفاری سیمان بهترین حالت این است که PH گل را به پائین‌ترین حد ممکن رساند و آنگاه از بیکربنات سدیم جهت کاهش یون کلسیم استفاده کرد.

در هنگام آلودگی گل پالیمری به  باید از اکسید روی استفاده کرد. اکسید روی بصورت پودر، بهتر از اکسید روی مایع است زیرا پودر آن در گل قابلیت انحلال کمتری دارد لذا با PHPA کمتر واکنش داده و آن را از بین می‌برد.

 

بطور کلی مزایای استفاده از PHPA را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:

 

1) ایجاد پوشش عالی دور ذرات و جلوگیری از پراکندگی آنها

 

2) ایجاد پایداری مناسب در مقابله با شیلها

 

٣) جلوگیری از حالت Bit balling و گل گرفتگی دور stublizer و وسایل ته چاهی (BHA) با ایجاد پوشش مناسب دور آنها و روانکاری

 

۴) بهینه‌سازی تصفیه ذرات جامد از سیال حفاری

5) نقطه سیلان (جاری شدن) پائین (نقطه سیلان ) جهت استفاده راحت در هوای سرد.

6) ایجاد غلظت در گلهای آب شیرین و سیالات با درصد کم مواد جامد.

 باید توجه داشت PHPA در هنگام اضافه شدن به سیستم در ابتدا غلظت شدیدی ایجاد می‌کند که در اثر Mixing خوب از گرانروی آن کاسته شده و به وضعیت مطلوب می‌رسد.

برای مخلوط کردن PHPA پودری نیاز به Mixing قوی است زیرا Mixing ضعیف ایجاد مشکلاتی مانند Fish-eyes و کور شدن توری الک لرزان کرده، بنابراین هرچه هم زدن PHPA قویتر باشد برش تخریبی جهت کم کردن وزن مولکولی آن بهتر صورت می‌گیرد و اگر به این مسئله توجه نشود PHPA به سادگی از روی توری‌ها هدر رفته و مخارج حفاری بالا می‌رود. بنابراین در هنگام اضافه نمودن PHPA به سیستم گل حفاری باید به موارد زیر توجه شود:

1) Mixing خوب و Prehydrate کردن پالیمر قبل از اضافه نمودن آن به سیستم جهت رفع fish–eyes و کور شدن توری‌ها.

2) انتخاب توری‌ مناسب جهت عبور بیشترین جریان از روی الک لرزان

3) پائین آوردن کلسیم به مقدار mg/Lit 400 بدلیل حساسیت PHPA به آن

4) نگه داشتن PH بین 8.5 تا 10

زیرا اگر PH بالای این محدوده برسد عمل هیدرولیز اتفاق افتاده و پلی اکریل آمید می‌تواند به پلی اکریلات تبدیل شده و گاز آمونیاک آزاد کند (NH3)

 

 

PHPA در مقابل حرارت تا دمای  مقاوم می‌باشد ولی این پالیمر ممکن است در شرایط طولانی در دمای   نیز هیدرولیز شده و به پلی اکریلات تبدیل شود.

این ماده در کیسه‌های چند لایه 50 پوندی بصورت پودر و در بشکه‌های 5 گالنی پلاستیکی بصورت مایع عرضه می‌گردد. این ماده باید دور از رطوبت و در محیطی با تهویه خوب و بدور از منابع گرمایی یا جرقه نگهداری شود.

در زیر نمونه خواص این ماده را در آب شیرین ملاحظه می‌کنید.

نمونه خواص نوعی PHPA

 با نام تجاری POLYPLUS در آب‌های شیرین

Marsh funnel

(sec/qrt)

Y.P

 

P.V

(CPS)

غلظت برحسب

Gal/Bbl

lb/Bbl

35

2

2

0.056

0.50

37

3

3

0.084

0.75

39

4

4

0.110

1.00

43

8

8

0.170

1.50

 

- مشکلات و راه علاج :         (Trouble shooting)

مشکلات عمده این نوع سیالات را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

1) حجم بالای مواد جامد

2)آلودگی‌های سیمان

3) کیفیت پائین مواد

افزایش درصد مواد جامد باید سریعاً کنترل شود. توجه به شیوه کنترل مواد جامد و تجهیزات مربوطه از اولویت‌های کار با این نوع سیالات می‌باشد.

در حفاری سیمان باید به نکاتی توجه کرد مثلاً پائین نگه داشتن درصد ذرات جامد و یا پائین نگه داشتن PH از اندازه معمول این سیال حفاری، زیرا در هنگام حفاری سیمان PH گل سریعاً بالا می‌رود. گرچه درصد کم آلودگی سیمان می‌تواند با سدیم بی‌کربنات درمان شود ولی چنانچه باید مقدار زیادی سیمان حفاری شود درمان آن بوسیله بیکربنات سدیم و لیگنایت‌ها (SAPP) (جهت کاهش خاصیت قلیائی گل) باید مد نظر قرار گیرد. در جدول زیر بخشی از آلودگیها و تاثیرات آنها بر خواص گل و راه درمان آمده است.

درمان آلودگیهای سیال KCL - Polymer

روش درمان

نشانه‌ها

آلودگی

بهبود کنترل مواد جامد – استفاده از دستگاه‌های تصفیه – رقیق سازی

PV-YP افزایش

Solids - MBT

افزایش درصد مواد جامد

کمی رقیق‌سازی-درمان با مواد شیمیایی مانند: بیکربنات – SAPP بعد از عادی شدن شرایط اضافه نمودن مواد کنترل آبدهی گل

 افزایش

 YP – Gel - MFافزایش

Fluid loss افزایش

افزایش گرانروی قیف مارش

سیمان

مطالعه بروشور و تاریخ ساخت مواد

- آزمایش مواد

بطور کلی، کیفیت ضعیف مواد باعث ایجاد خواص نامتعادل سیال می‌شود

کیفیت

ضعیف

مواد

افزایش وزن جهت کنترل فوران - بدلیل وجود سازند نمکی، گل اشباع از نمک شود

بالا رفتن یون کلراید ()

Marsh funnel افزایش

YP – Gel - fluid loss

آب نمک

 -نمک

درمان با مواد شیمیائی مانند: سودااش - SAPP و پتاسیم کربنات در صورت لزوم - کنترل خواص رئولوژی

بالا رفتن یون کلسیم () fluid loss YP – Gel افزایش

کاهش

انیدریت

 - ژیپسم

بالا بردن PH بیش از 10.7 بوسیله کاستیک پتاس – تعیین مقدار L.G.S و اطمینان از نگه داشتن آن در محدوده قابل قبول

Mf - Y.P - Gel افزایش

  کاهش

بالا رفتن غلظت گل برگشتی بعد از لوله پائین - افزایش گرانروی گل برگشتی

کربنات

 

 

2) سیال کاستیک پتاس لیگنایتی    (KOH-Lignite muds)

این سیستم گل اصولاً در نواحی که یون کلراید زیاد، دردسر ساز است (مانند: عملیات Logging یا ملاحظات زیست محیطی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این سیال قابلیت بازدارندگی داشته و توانایی تحمل دمایی بین  تا  را دارد. مانند سایر گلهای پتاسیمی می‌توان از پالیمرها جهت کنترل آبدهی گل و تثبیت خواص رئولوژی استفاده کرد. در صورت نیاز از لیگنوسولفنایت می‌توان به عنوان ماده ضد کلوخه‌ای استفاده کرد.

PH مورد نظر برای این گل 10 می‌باشد که برای این منظور از کاستیک پتاس استفاده می‌شود و حداکثر کلسیم باید از  gr/L 250 تجاوز نکند، زیرا مقدار بالای کلسیم هم برای فعالیت پتاسیم به عنوان ماده بازدارنده مضر است و هم باعث کاهش عملکرد پالیمرها می‌شود.

 

افزودنیهای عمده گل KOH - Lignite

عملکرد

غلظت بر حسب lb/BbL

مواد افزودنی

Viscosity

Filtration control

15-25

Bentonite

Deflocculation

Filtration control

5-8

Lignite

Alkalinity control

Source of Potassium

0.5-1.5

Caustic potash

Filtration control

viscosity

0.5-1

PAC/CMC

Weighting Agent

 به مقدار موردنیاز

مواد وزن افزا

 

نمونه خواص گل KOH - Lignite

Filtration

 

PH

Gel

()

Y.P

()

P.V

(CPS)

M.W

()

10-12

10

 

9-12

12-14

9

6-8

10

 

11-18

16-20

12

 

 

 

آلودگیها و راه‌های درمان KOH-Lignite

راه‌های درمان

نشانه‌ها

آلودگی

رقیق سازی – بالا بردن کارآیی – دستگاه‌های کنترل مواد جامد

افزایش درصد مواد جامد GS-YP-PV و گرانروی

High Solids

افزایش وزن جهت کنترل جریان چاه – اضافه نمودن مواد ضد کلوخه‌ای جهت کنترل خواص رئولوژی- وقتی که رئولوژی گل به حد مطلوب رسید، استفاده از مواد کنترل آبدهی گل - تغییر گل به گل پایه نمکی

احتمال جریان چاه – بالا رفتن گرانروی کلراید، F.L , YP

Salt water/ Salt

درمان با بیکربنات یا SAPP-بالا بردن Pf جهت محدود کردن انحلال  افزودن مواد ضد کلوخه‌ای جهت کنترل خواص رئولوژی

افزایش PH،  افزایش F.L,Gs,YP افزایش سختی گل

Cement

بالا بردن PH با کاستیک جهت کنترل  درمان و کاهش یون کلسیم با بیکربنات یا سودااش

تغییر میزان حفاری – افزایش کلسیم گل-کاهش PH،  و

Anhydrite

Gypsum

آزمایش پایه مواد و مطالعه بروشور مواد

افزایش مواد مصرفی

Poor

Product

بالا بودن PH تا 10.7 با کاستیک – اضافه نمودن آهک جهت درمان یون کربنات (مواظب بیش درمانی باشید)

افزایش mf , YP , GS کاهش PH،  و  افزایش غلظت گل

Carbonates

کاهش دادن MBT  و LGS - استفاده از مواد ضد کلوخه‌ای

بالا رفتن فشار پمپ جهت به حرکت در آوردن گل

Temperature

Gelation

 

 

3) سیالات هیدروکسید پتاس آهکی:    ( KOH – Lime Mud)

 این سیستم مانند سیستم گلهای آهکی است با این تفاوت که به جای NaOH برای تنظیم آلکالینیتی و محدود کردن قابلیت انحلال آهک از KOH استفاده می‌شود.

گل KOH – Lime به دو طریق باعث بازدارندگی شیلها می‌شود:

1) وجود یون             2) وجود یون

این گل می‌تواند با مقدار درصد آهک کم، متوسط و بالا مورد استفاده قرار گیرد. برای کنترل  آبدهی گل از استارچ ، CMC و PAC می‌توان استفاده کرد. PH گل را می‌توان در محدوده 11 تا 13 نگه داشت.

بهترین حالت این سیستم با آهک بالا (H-Lime – Mud) اجرا می‌شود. محدودیت دمایی این گل با توجه به مقدار رس در سیستم تعیین می‌شود. وقتی که درصد کمتری رس در سیستم وجود داشته باشد این گل دارای تحمل دمای زیادتری است نسبت به زمانی که رس بیشتری در سیستم وجود داشته باشد. محدودیت دمایی معمولاً تا  در نظر گرفته می شود.

برای ثابت نگه داشتن خواص رئولوژی سیال در گردش گل ته چاه که دمایی بالاتر به سیال اعمال می‌شود می‌توان از MOR-REX استفاده کرد. همچنین این ماده باعث پایداری Lime در سیستم شده که خود باعث ثبات یون کلسیم در سیال می‌شود.

کلراید بالای mg/Lit 20000 این گلها را از لحاظ اقتصادی غیرقابل توجیه می‌کند زیرا باعث کاهش اثر مواد دیگر در گل می‌گردد.

 

 

افزودنیهای عمده گل KOH - Lignite

عملکرد

غلظت بر حسب lb/BbL

مواد افزودنی

Viscosifier

Filtration control

15-25

Bentonite

Deflocculation

Filtration control

4-8

Lignosulfonate

High PH

Source of Ca++

4-10

Lime

Alkalinity control

2-3

Caustic potash

Deflocculant

2-3

DESCO

Filtration control

1-2

PAC/Starch

Weighting Agent

As needed for density

Barite

Deflocculant

3-5

MOR-REX

 

از مزایای این گل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

Inhibitive بودن، تحمل مواد جامد، مقاومت در برابر آلودگی‌هایی نظیر سیمان، انیدرید، کربنات و نمک.

از معایب این گل می‌توان به کاهش میزان حفاری در سازندهای سخت، نیاز به افزودنیهای زیاد، بالا رفتن ژل در اثر حرارت، نیاز به همزدن قوی و حل کردن بنتونایت در آب شیرین قبل از اضافه کردن به سیستم اشاره کرد.

 

آلودگی‌ها و راه‌های درمان KOH-Lime muds

راه‌های درمان

نشانه‌ها

آلودگی

رقیق‌سازی-توجه به کیفیت و کارآیی دستگاه‌های کنترل مواد جامد

افزایش درصد مواد جامد P.V، ژل ده دقیقه و MBT

High solids

افزایش وزن جهت کنترل فوران – افزودن مواد ضد کلوخه‌ای و کاستیک جهت کنترل خواص رئولوژی – پس از تثبیت خواص رئولوژی افزودن مواد کنترل آبدهی گل

افزایش کلراید – گرانروی  Y.P – GS – F.L

 کاهش

 احتمال جریان داشتن چاه

Salt water/ Salt

افزودن آهک جهت کنترل  و افزودن کاستیک جهت کنترل

افزایش  GS -

کاهش

Carbonates Co2

آزمایش پایه مواد و خواندن بروشور مواد

افزایش مصرف مواد – عدم تعادل خواص گل

Poor product Quality

افزودن ضد کف غیرسمی

ایجاد کف بر روی مخازن

Foaming

پائین آوردن  L.G.S- اگر دما پائین‌تر از  باشد استفاده از لیگنوسولفنایت و چنانچه دما از  بیشتر باشد استفاده از مواد ضد کلوخه‌ای سازگار با دمای بالا

افزایش غلظت گل Bottoms-UP  `بعد از تریپ – بالا رفتن فشار پمپ جهت به حرکت در آوردن گل بعد از Trip

Temperature Gelation

 

 

 

گلایکول : (Glycol)    

ماده جدیدی که اخیراً برای اضافه شدن به سیستم‌های پالیمری معرفی شده است Propylene Glycol نامیده می‌شود. این ماده همزمان با یون  و پالیمرها جهت بهبود عمل بازدارندگی شیلها عمل می‌نماید.

استفاده از Glycol می‌تواند باعث کاهش هزینه حفاری گردد زیرا باعث روانکاری جهت کاهش گشتاور (Torque) و (Drag) بر روی رشته حفاری شده و همچنین باعث بالا رفتن میزان حفاری (ROP) می‌شود.

گلایکولها براساس نقطه‌ ابری شدن آنها انتخاب و در گل استفاده می‌شوند. اصولاً به رنگ قهوه‌ای روشن و دارای وزن مخصوص نزدیک به 1 می‌باشند، آنها اثر سویی بر خواص رئولوژی و یا کنترل  آبدهی گل نداشته و ضریب اصطکاک در سیالات پایه آبی را پائین می‌آورند. از مزایای دیگر Glycol می‌توان به درجه پائین سمی بودن و عدم خوردگی قطعات لاستیکی اشاره کرد.

مقدار مصرف آن در گل بین 3 تا 10 درصد حجمی متغیر بوده و به عوامل زیر بستگی دارد:

(1) نوع گلایکول

 (2) غلظت گلایکول

 (3) نوع نمک

 (4) غلظت نمک

 بعد از افزایش Glycol در گل، باید بطور منظم مقدار درصد Glycol در سیستم ثابت نگه داشته شود (مقدار گلایکول توسط آزمایشات چک شود). گلایکول در دمای بالاتر از نقطه‌ ابری شدن، غیر محلول گشته و مانند تمام مواد نامحلول دیگر باعث بالا رفتن PV گل می‌گردد. دمای حالت ابری شدن، دمایی است که در آن گلایکول از حالت محلول به حالت نامحلول تغییر شکل داده و خاصیت بازدارندگی آن مقابل شیلها پدیدار می‌گردد.

 

بطور کلی مزایای گلایکول در گلهای پایه آبی Inhibitive (مخصوصاً گلهای KCL – PHPA) باعث شده، این گلها توانایی بالایی در جهت حفاری هرچه بهتر سازندهای رسی و شیلی بدست آورند.

 بطور خلاصه‌ مزایای گلایکول را می‌توان به صورت زیر شرح داد:

1) پایداری دیواره چاه و جلوگیری از آبگیری شیلها

2) بهبود روانکاری

3) بهبود کنترل آبدهی گل در دمای بالا

4) کاهش نیاز به رقیق سازی گل (افزودن گل جدید)

5) کاهش خطر Bit Balling

6) درجه کم سمی و مناسب بودن از نظر محیط زیست

 

گلایکول به رنگ زرد براق (کهربایی تا قهوه‌ای مات) در بشکه‌های 55 گالنی (208 لیتری) عرضه می‌گردد.

غلظت نمک موجود در گل تاثیر مستقیم بر روی  Cloud Point (نقطه ابری شدن) گلایکول دارد. نوع و مقدار غلظت محلول نمک، می‌تواند جهت تنظیم Cloud Point و کم کردن اکتیویته فاز مایع گل، مورد استفاده قرار گیرد تا منجر به پایداری بیشتر شیلها گردد.

- کاربرد سیستم گلایکولی:

کاربرد اصلی این ماده با وزن مولکولی پائین و محلول در آب، حفاری شیلهای فعال می‌باشد. از مزایای مهم این ماده، میتوان به پایدار ماندن دیواره چاه اشاره کرد که در اثر بوجود آمدن حالت ابری گلایکول یا به عبارتی   Cloud Point در گل، حاصل میشود.

مکانیزم Cloud Point این ماده بدین صورت است که وقتی عصاره گل با سازند گرم برخورد می‌کند، دمای عصاره بالا می‌رود و بدین ترتیب Glycol موجود در عصاره گل، با بالا رفتن حرارت از حالت محلول به حالت نامحلول تبدیل گشته، بدرون شکافهای بسیار ریز سازند شیل نفوذ کرده و مانند یک عایق بین عصاره گل و دیواره چاه عمل میکند. بدین ترتیب از ورود عصاره گل بیشتر، به درون شبکه متخلخل شیلها بطور موثری جلوگیری می‌نماید. گلایکول اضافی نیز که درون عصاره گل (بصورت نامحلول) باقی مانده، شیلهای حفاری شده را محاصره می‌کند.

از دیگر دلایل افزایش حرارت گلایکول، ذراتی هستند که حفاری می‌شوند. این ذرات در اثر سایش مته دچار افزایش حرارتی شده و این حرارت با بالا بردن دمای گلایکول، ایجاد حالت نامحلول برای این ماده کرده و آن را به حالت ابری یا نامحلول تبدیل می‌کند. این عامل باعث می‌شود Glycol نامحلول بیشتری در گل ایجاد شود. پس از ایجاد حالت ابری Glycol، این ماده مستقیمأ به ذرات حفاری شده می‌چسبد و پوششی بدور آنها ایجاد مینماید.

 

بدلیل اینکه گلایکول یک ماده آنیونی ضعیف می‌باشد، سرمنفی آن به سر مثبت ذرات حفاری شده چسبیده و باعث ایجاد پوششی بر روی ذرات می‌گردد. این پوشش گلایکول، تا دهانه چاه همراه ذرات خواهد بود که با کاهش دما در دهانه چاه، گلایکول به حالت محلول درون گل برگشته و بوسیله کنده‌ها به بیرون از سیستم انتقال داده نخواهد شد.

در این فرآیند نسبت به سیستم‌های پایه آبی معمولی به میزان کمتری رقیق سازی نیاز خواهیم داشت، زیرا گلایکول کنده‌ها را به راحتی به بیرون هدایت می‌کند. بنابراین نه تنها حجم گل ضایعاتی کاهش می‌یابد بلکه از لحاظ زیست محیطی نیز قابل قبول خواهد بود.

 

 

- آماده سازی سیستم:

1) دمای گردشی ته چاه را مشخص کرده یا تخمین بزنید. باید توجه داشت که دمای ته چاه در حالت استاتیک مناسب این محاسبات نمی‌باشد.

2) مقدار مناسب Glycol را تعیین کنید.

3) آب گل سازی را با کربنات سدیم و بیکربنات سدیم جهت حذف سختی گل، پیش درمانی کنید.

4) افزودنی‌های پالیمری جهت بدست آوردن غلظت مناسب را اضافه کنید.

5) افزودنیهای مناسب جهت پایداری شیلها را اضافه کنید.

6) PH سیستم را در محدوده 8.5 تا 9.5 نگه دارید.

7) با توجه به مورد شماره 2، مقدار نمک مورد نیاز را تعیین کرده و به سیستم اضافه کنید.

 البته می‌توان نمک را قبل از مواد غلظت زا و مواد پلیمری اضافه کرد تا انحلال بهتری داشته باشد.

8) مواد کنترل آبدهی گل را اضافه نمائید.

9) مواد وزن افزا را اضافه نمائید.

10) مقدارمناسب گلایکول را به سیستم اضافه کنید. مقدار گلایکول را به درصد حجمی در نظر بگیرید.

11) در صورت نیاز جهت رسیدن به خواص رئولوژی مناسب مواد ضد کلوخه‌ای را اضافه کنید.

غلظت‌های مختلف مواد از قبیل مواد کنترل‌کننده خواص رئولوژی گل و مواد پایدارکننده‌های شیل و مواد کنترل  آبدهی گل باید در قسمت‌های راهنما مشخص شود.

- روش تعیین:    (Cloud Point)    

یک نمونه از عصاره گل را درون استوانه مدرج ریخته و آن را بر روی هیتر قرار می‌دهیم. دما کم کم شروع به افزایش کرده تا زمانی که گلایکول به شکل ابری در‌آید.

 در این نقطه از دما نمونه به شکل‌ مات یا ابری دیده خواهد شد. این همان دمایی است که در آن گلایکول به حالت نامحلول در فاز مایع تبدیل می‌شود.

اگر گلایکول در نقطه مورد نظر شما ابری نشد، مثلاً در دمایی بالاتر از دمای مورد نظر شما به حالت ابری تبدیل شد، می‌توان با بالا بردن Salinity (مقدار درصد نمک) گل، نقطه دمای ابری شدن گلایکول را پائین آورد.

- دمای گردشی ته چاه: (Bottom Hole Circulation Temperture)

در شرایط عادی حفاری یک اختلاف دمایی بین دمای گردشی ته چاه (BHCT) و دمای سازند وجود دارد. برای دست یابی به بهترین عملکرد نقطه‌ ابری شدن گلایکول باید آن را طوری طراحی کرد که در دمایی نزدیک یا کمی کمتر از دمای گردشی  ته چاه (BHCT) به حالت ابری در آید.

ضمنأ می‌توان ترکیبی از چند گلایکول را نیز در یک سیستم بکار برد ولی در این صورت تشخیص دمای ابری شدن کار مشکلی خواهد بود، زیرا با ابری شدن یک نمونه از گلایکولها، دمای ابری شدن بقیه گلایکولهای موجود در سیستم را نمی‌توان تشخیص داد.

بطور کلی حداقل باید 3 درصد حجمی گلایکول در سیستم وجود داشته باشد، زیرا این ماده در مقادیر 3 تا 5 درصد موثر خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آزمایشات گل حفاری

- روش اندازه‌گیری Mf و Pf:

1) مقدار 1 میلی‌لیتر عصاره گل را درون ظرف ریخته و 5 میلی‌لیتر آب مقطر به آن اضافه کنید.

2) 2 یا چند قطره اندیکیتور فنل فتالئین به محلول اضافه کرده تا به رنگ صورتی درآید.

3) اسید سولفوریک 0.02 نرمال را قطره به قطره به محلول اضافه کرده و هم زمان هم بزنید تا رنگ صورتی به بی‌رنگ تبدیل شود (به رنگ قبلی برگردد).

نکته: اگر رنگ عصاره کدر و تیره باشد، بطوری که نتوان برگشت رنگ صورتی را تشخیص داد خاتمه عمل زمانی است که PH محیط به 8.3 کاهش یابد. (نمونه می‌تواند بوسیله آب مقطر رقیق‌سازی شود)

4) مقدار مصرفی اسید سولفوریک را به عنوان Pf اعلام می‌نمائیم واحد آن نیز میلی‌لیتر می‌باشد.

5) به همین محلول قبلی مقدار 3 تا چهار قطره متیل اورنژ اضافه کرده تا سبز رنگ گردد.

6) با اسید سولفوریک 0.02 نرمال محلول را تیتر نمائید. تا به رنگ زرد درآید در این موقع PH محیط 4.3 خواهد بود.

7) مجموع اسید مصرفی در هر دو آزمایش به عنوان MF اعلام می‌شود.

مثال: اگر نیم میلی‌لیتر اسید برای تست Pf مصرف شود و 0.3 میلی‌لیتر اسید برای تیتراسیون متیل اورنژ مورد استفاده قرار گیرد Mf برابر با 0.8 می‌باشد.

 

- روش تست با کلراید باریم (BaCl2):

1) یک میلی‌لیتر عصاره گل را درون ظرف قرار دهید.

2) دو قطره کلراید باریم 10 درصد به سلوشن اضافه کنید (این ماده بسیار سمی است و نباید بوسیله دهان بدرون پیپت کشیده شود).

3) موارد 2 تا 4 آزمایش قبل را تکرار کنید تا مقدار Pf بدست آید.

4) با یک حساب سرانگشتی اگر مقدار کلراید باریم مصرفی شما  یا کمتر از  مقدار Pf آزمایش قبل باشد گل دارای آلودگی کربناتی است.

مثال: اگر 1 میلی لیتر اسید برای تست Pf در آزمایش قبل بکار رفته باشد پس Pf برابر 1 است حال در آزمایش دوم یعنی کلراید باریم، مقدار 0.4 میلی‌لیتر اسید مصرف شود، بنابراین آلودگی کربناتی وجود دارد چون مقدار BaCl2 کمتر از  مقدار  آزمایش قبل است.

 

آزمایش :

1) یک میلی‌لیتر از گل درون ظرف آزمایش می‌ریزیم.

2) 25 میلی‌لیتر آب مقطر به آن اضافه می‌کنیم.

3) 5 قطره معرف فنل فتالئین اضافه کرده و هم می‌زنیم تا رنگ محلول صورتی شود.

4) بوسیله اسید سولفوریک 0.02 نرمال (یا 0.1 نرمال) تیتر می‌کنیم تا رنگ صورتی از بین برود.

نکته: اگر محیط آزمایش کدر باشد که تغییر رنگ مشاهده نشود پایان آزمایش زمانی است که PH محیط به 8.3 برسد.

5) مقدار اسید مصرفی را به عنوان  گزارش می‌کنیم اگر اسید 0.1 نرمال مصرف کرده باشیم باید آن را در 5 ضرب کنیم تا مقدار «» بدست آید.

 

- روش تعیین مقدار آهک:

1)  و  را طبق روشهای توضیح داده شده، بدست می‌آوریم.

2) کسر آب موجود در گل (کسر اعشاری ) را بوسیله دستگاه Ritort kit بدست می‌آوریم.

3) مقدار آهک (Lime Content) موجود در گل را به روش زیر محاسبه کنید.

 

 

 

- آزمایش آلکالینیتی عصاره گل (): Filtrate Alkalinity 

1) یک میلی‌لیتر از عصاره را درون ظرف ریخته و 24 میلی‌لیتر آب مقطر به آن اضافه کنید.

2) مقدار 2 میلی‌لیتر هیدروکسید سدیم 0.1 نرمال به آن اضافه کرده و خوب هم بزنید.

3) PH را اندازه بگیرید اگر 11.4 یا بالاتر باشد مرحله بعد را اجرا کنید در غیر اینصورت 2 میلی‌لیتر دیگر از هیدروکسید سدیم 0.1 نرمال اضافه کنید.

4) با استفاده از استوانه مدرج، 2 میلی‌لیتر کلراید باریم اندازه گرفته و به ظرف آزمایش اضافه می‌کنیم سپس 2 تا 4 قطره فنل فتالئین ضمن هم زدن به آن می‌افزائیم تا رنگ صورتی شود.

5) محلول را به وسیله اسید سولفوریک 0.02 نرمال تیتر نموده تا اولین تغییر رنگ (بی‌رنگی) را مشاهده کنیم (PH محیط 8.3).

نکته: ممکن است رنگ صورتی بعد از گذشت مدت کوتاهی از اتمام آزمایش دوباره ظاهر شود. در اینصورت نیازی به ادامه تیتراسیون نیست.

6) مقدار اسید مصرفی را به عنوان  گزارش کنید.

- روش آزمایش بدست آوردن :

1) همان آزمایش قبل را () تکرار کنید، با این تفاوت که عصاره گل در آزمایش را حذف می‌کنیم. سپس مقدار اسید را به عنوان   گزارش کنید.

 حال محاسبات مربوطه را طبق فرمولهای زیر انجام میدهیم :

اگر

 

 

اگر

 

 

 

- آزمایش متیلن بلو : (MBC)            METHYLENE BLUE CAPACITY

محلولهای مورد استفاده جهت آزمایش:

1) محلول متیلن بلو                                                     

2) محلول هیدروژن پروکساید سه درصد              ( آب اکسیژنه)

3) محلول اسید سولفوریک 5 نرمال                                ()

 

- روش انجام آزمایش

1) 2 میلی‌لیتر از گل را درون ارلن ریخته و 10 میلی‌لیتر آب به آن می‌افزائیم سپس 15 میلی‌لیتر آب اکسیژنه 3% و نیم میلی‌لیتر محلول اسید سولفوریک 5 نرمال به آن اضافه کرده و قبل از گرم کردن آن را خوب هم می‌زنیم به مدت 10 دقیقه محلول را جوشانده پس از آن حجم محلول را با آب مقطر به 50 میلی‌لیتر برسانید.

هشدار: موقع اضافه کردن آب مقطر باید حتماً از عینک آزمایشگاهی استفاده شود چون امکان ترکیدن ارلن بسیار زیاد است.

نکته: سیالات حفاری علاوه بر بنتونایت معمولاً دارای مواد جامد دیگری نیز، می‌باشند که متیلن بلو را به خود جذب می‌کنند. افزودن آب اکسیژنه به آزمایش نیز از این بابت است تا اثر مواد آلی نظیر CMC، پلی اکریلات و لیگنوسولفنایت و لیگنایتها را خنثی نماید تا جواب آزمایش با دقت بیشتری بدست آید.

2) نیم سی‌سی از محلول متیلن بلو را با پی‌پت به ارلن اضافه کنید. پس از آن درپوش ارلن را گذاشته و آن را به مدت 30 ثانیه به هم بزنید، در حالی که ذرات موجود در گل معلق می‌باشند باید بوسیله میله شیشه‌ای یک قطره از محلول را برداشته و آن را بر روی کاغذ صافی قرار دهید. نقطه پایانی آزمایش زمانی است که حلقه رنگی آبی مایل به سبز بدور قطره تشکیل گردد.

3) وقتی که رنگ مایل به سبز شروع به انتشار در اطراف قطره نمود ارلن را به مدت دو دقیقه دیگر به هم زده و قطره دیگری از آن را بر روی کاغذ صافی قرار دهید اگر باز هم حلقه رنگی آبی مایل به سبز تشکیل گردید آزمایش به نقطه پایان رسیده است در غیر اینصورت آزمایش را طبق روال گفته شده ادامه داده تا زمانی که رنگ آبی مایل به سبز مشخص شود.

 

 

 

 

۴) مقدار محلول متیلن بلو استفاده شده را بر حسب سی سی یادداشت نمائید.

5) ظرفیت متیلن بلو گل به روش زیر محاسبه می‌شود:

 

 

 

 

 

 

- آزمایش سختی گل ():

1) 20 میلی‌لیتر آب مقطر درون ظرف آزمایش بریزید.

2) یک میلی‌لیتر از عصاره گل را به آن اضافه نمائید.

3) یک میلی‌لیتر از محلول بافر قوی  (آمونیوم هیدروکسید) به محلول اضافه کنید.

4) حدود 6 قطره Calmagite (معرف) به ظرف اضافه کرده و با میله شیشه‌ای هم بزنید اگر کلسیم یا منیزیم وجود داشته باشد رنگ محلول قرمز شرابی خواهد شد.

5) به وسیله پی‌پت و با استفاده از ورسونات استاندارد ضمن هم زدن، محلول را تیتر کرده تا زمانی که رنگ آن آبی شود مقدار مصرفی ورسونات را یادداشت کنید.

 اگر مقدار منیزیم نیز باید اندازه‌گیری شود مقدار یادداشت شده را «A» بنامید.

حال با توجه به محاسبات زیر می‌توان مقدار سختی گل را بدست آورد.

 

محاسبات:

 

 

 

گاهی اوقات به علت تیره بودن رنگ فیلتریت تشخیص نقطه پایانی آزمایش سختی، کار مشکلی است. با روش زیر می‌توان نقطه پایانی را بهتر تشخیص داد.

1) 20 میلی‌لیتر آب مقطر درون ظرف آزمایش بریزید.

2) یک میلی‌لیتر از عصاره گل را به ظرف آزمایش اضافه کنید اگر عصاره تیره باشد می‌توان به جای 1 میلی‌لیتر از 0.5 میلی‌لیتر استفاده کرد.

3) یک میلی‌لیتر معرف Masking Agent اضافه کنید.

4) یک میلی‌لیتر محلول بافر قوی آمونیوم هیدروکسید  اضافه کنید.

5) 6 قطره معرف Calmagite اضافه کرده و هم بزنید.

6) تیتراسیون آن توسط محلول ورسونات، تا زمانی که رنگ محلول بصورت آبی یا سبز درآید.

مقدار مصرفی و رسونات را یادداشت کرده و به شکل زیر حساب کنید.

 

 

- تعیین مقدار کلسیم و منیزیم:

1) 20 میلی‌لیتر آب مقطر را درون ظرف آزمایش بریزید.

2) مقدار 1 میلی‌لیتر از عصاره را به ظرف آزمایش اضافه نمائید.

3) یک میلی‌لیتر Masking Agent اضافه نمائید.

4) یک میلی‌لیتر از KOH یا NaOH هشت نرمال اضافه کرده و  قاشق چینی (0.2 گرم) معرف Calcon (یا (II) Calver اضافه کرده و بوسیله میله شیشه‌ای به هم بزنید.

5) بوسیله محلول استاندارد ورسونات، تیتر کرده تا محلول از رنگ قرمز شرابی به آبی تغییر پیدا کند مقدار مصرفی و رسونات را به عنوان عدد B یادداشت می‌کنیم.

 

 

 

 

- تعیین سختی گل  در عصاره تیره:

گاهی اوقات به علت تیره بودن عصاره گل، تشخیص رنگ و نقطه پایانی آزمایش مشکل خواهد شد. روش حاضر برای تشخیص نقطه پایانی آزمایش در عصاره‌های تیره باید مورد استفاده قرار گیرد.

- روش اول: «شامل کلیه فلزاتی که با محلول ورسونات تیتر می‌شود»

1) یک میلی‌لیتر از عصاره گل را در ظرف آزمایش بریزید.

2) 10 میلی‌لیتر از محلول Clorox (هیپوکلراید سدیم 5.25 درصد) اضافه کرده و هم بزنید (مطمئن باشید که محلول تازه بوده و دچار فساد نشده است).

3) یک میلی‌لیتر از اسید استیک به محلول اضافه کرده و هم بزنید.

4) ظرف آزمایش را بر روی هیتر قرار داده و اجازه دهید 5 دقیقه بجوشد (مقدار حجم محلول را بوسیله آب مقطر تامین کنید)

5) ظرف آزمایش را از روی هیتر برداشته و اجازه دهید تا به دمای اطاق برسد. قسمت پائین ظرف آزمایش را با آب مقطر بشوئید.

6) یک میلی‌لیتر محلول بافر قوی به آن اضافه کرده و هم بزنید.

7) شش قطره از calmagite را اضافه کرده و هم بزنید اگر سختی در آن وجود داشته باشد به رنگ قرمز شرابی تغییر خواهد کرد.

8) بوسیله پی‌پت با محلول ورسونات استاندارد تیتر کنید و مرتب هم بزنید تا زمانی که محلول به رنگ آبی در آید تغییر رنگ بصورت بنفش تا خاکستری در عصاره‌های تیره می‌تواند باشد.

 

مقدار و رسونات مصرفی را یادداشت نمائید آنگاه ToTal hardness را به شکل زیر حساب کنید.

 

= ml versenate x 400Total Hhardness as

 

- روش دوم: «شامل کلسیم و منیزیم که به عنوان کلسیم دوبار مثبت گزارش می‌شود»

1) یک میلی‌لیتر عصاره گل را درون ظرف بریزید.

2) 10 میلی‌لیتر Clorox (هیپوکلراید سدیم 5.25 درصد) به آن اضافه کنید.

3) یک میلی‌لیتر از اسید استیک به آن اضافه کرده و هم بزنید.

4) ظرف را روی هیتر قرار داده و 5 دقیقه بجوشانید. حجم محلول را بوسیله آب مقطر ثابت نگه دارید.

5) ظرف آزمایش را از روی هیتر برداشته و اجازه دهید تا به دمای اطاق برسد.

6) یک میلی‌لیتر محلول بافر قوی  به ظرف اضافه نموده و هم بزنید.

7) یک میلی‌لیتر از معرف Masking Agent به ظرف آزمایش اضافه نموده و هم بزنید.

8) 6 قطره Calmagite به ظرف آزمایش اضافه کرده و هم بزنید. اگر کلسیم و منیزیم وجود داشته باشد رنگ محلول قرمز شرابی خواهد شد.

9) با ورسونات محلول را تیتر کرده تا رنگ آن آبی شود.

(در تمام آزمایشات رنگ محلول باید کاملاً آبی شود یعنی اثری از رنگ قبلی در محلول نمانده باشد که این نقطه پایان آزمایش خواهد بود)

مقدار ورسونات را به عنوان A یادداشت کنید.

             Total Hardness (mg/l) =

 

 

 

- تست کلسیم و منیزیم بطور جداگانه:

موارد یک تا پنج در آزمایش قبلی را تکرار کنید.

6) یک میلی‌لیتر بافر هیدروکسید سدیم به ظرف آزمایش اضافه نموده و هم بزنید (جهت رسوب دادن منیزیم).

7) یک میلی‌لیتر از معرف Masking Agent به ظرف آزمایش اضافه نموده و هم بزنید.

8)  قاشق چینی (0.2 گرم) از معرف Calcon به ظرف آزمایش اضافه کرده و هم بزنید اگر کلسیم وجود داشته باشد رنگ محلول به شکل قرمز شرابی خواهد شد.

9) بوسیله ورسونات محلول را تیتر کرده تا رنگ آن از قرمز شرابی به رنگ آبی تغییر کند. مقدار ورسونات را به عنوان عدد B یادداشت کنید. آنگاه از فرمول‌های زیر کلسیم و منیزیم را محاسبه کنید.

 

 

- آزمایش :

1) 1 یا 2 میلی‌لیتر از عصاره گل درون ظرف آزمایش بریزید.

2) مقدار اسید مورد نیاز برای تیراسیون  را اضافه کنید.

3) 25 میلی‌لیتر آب مقطر به ظرف بیفزایید.

4) 10 قطره محلول پتاسیم کرومات اضافه کرده، هم بزنید تا به رنگ زرد درآید.

5) با نیترات نقره، قطره قطره تیتر کنید تا زمانی که رنگ محلول از زرد به قرمز نارنجی تغییر یابد پس از آن 30 ثانیه زمان دهید اگر رنگ آن به حالت اول برگشت پایان آزمایش است.

6) مقدار مصرفی نیترات نقره را یادداشت کنید.

اگر میزان مصرفی نیترات نقره از 10 میلی‌لیتر بیشتر شده، باید تست را با عصاره کمتر و دقت بیشتر انجام داد یا اینکه از آب مقطر جهت رقیق سازی استفاده گردد. اگر غلظت یون کلراید در عصاره گل کمتر از 10000 میلی‌گرم در لیتر باشد باید از نیترات نقره 0.0282 نرمال استفاده شود که برابر با 0.001 گرم یون  در لیتر می‌باشد.

 نتیجه آزمایش را باید بصورت میلی‌گرم در لیتر یادداشت نمود.

 

 

 

اگر غلظت یون کلراید در عصاره بیش از 10000 میلی‌گرم در لیتر باشد، باید از نیترات نقره 0.282 نرمال که معادل 0.01 گرم یون  در لیتر می‌باشد استفاده کرد.

 

 

 

 

 

برای هر نرمالیته از نیترات نقره، یون کلراید بصورت زیر محاسبه می‌شود.

 

 

 

توجه: غلظت Nacl در محلول به اندازه 1.65 بار بیشتر از غلظت یون کلراید می‌باشد.

 

 

 

 

 

(Cation Exchange Capacity For Shales Test)   - آزمایش ظرفیت تعویض کاتیونی شیلها:

 

تقریباً یک گرم از شیل خشک شده را وزن می‌کنیم، درون ارلن مایر 150 میلی‌لیتری ریخته و 50 میلی‌لیتر آب مقطر به آن می‌افزائیم. سپس نیم میلی‌لیتر اسید سولفوریک 5 نرمال به آن اضافه کرده و به آرامی به مدت 10 دقیقه می‌جوشانیم و زمان میدهیم تا محلول سرد شود. بعد از سرد شدن نیم میلی‌لیتر به نیم میلی‌لیتر به محلول متیلن بلو 0.01 نرمال اضافه کرده و هم می‌زنیم تا به نقطه پایان آزمایش برسیم.

 

 

 

 

 

- آزمایش دستگاه Retort 50cc جهت سیستم Glycol:

گلایکول به عنوان یکی از مواد بازدارنده اصلی در سیستم‌های پالیمر – گلایکولی، با جذب بر روی شیلها مقدار آن در سیستم کاهش می‌یابد. بنابراین اندازه‌گیری مقدار گلایکول درون این گل مهم است. این آزمایش می‌تواند برای انواع مختلف گلایکول مورد استفاده قرار گیرد.

دستگاه Retort استاندارد ترجیحاً 50 میلی‌لیتر باید مجهز به یک درجه کنترل دما باشد تا بتواند دمای 302 درجه فارنهایت (150 درجه سانتی‌گراد) و 950 درجه فارنهایت (510 درجه سانتی‌گراد) را تامین کند.

- روش اجرایی:

1) کپ مخصوص دستگاه را پر از گل کنید. از پشم استیل استفاده کنید. کپ و قسمت بالایی را گریس مخصوص با دمای بالا زده، به هم پیچ کنید.

2) دمای دستگاه را بر روی 302 درجه فارنهایت قرار داده و اجازه دهید تا تمام آب درون کپ تبخیر شود که حدوداً 90 دقیقه طول می‌کشد مقدار حجم بدست آمده را به عنوان حجم اولیه یا  یادداشت کنید.

3) مجدداً دمای دستگاه را بر روی 950 درجه فارنهایت تنظیم کرده و بگذارید فاز مایع درون کپ نیز تبخیر شود. این حجم را به عنوان حجم نهایی یا  در نظر بگیرید.

آنگاه خواهیم داشت:

 

 

 

نکته: در صورت وجود دیگر مواد درون این گل با نقطه جوش بالا مانند روان‌کننده‌ها یا روغن ممکن است در نتیجه نهایی ایجاد خطا کند.

 

- روش تشخیص مقدار Glycol با انجام عمل شیمیایی و سانترفیوژ:

1) مقدار 8 سی‌سی از عصاره گل را جمع‌آوری کرده و در لوله سانترفیوژ قرار دهید.

2) مقدار 3 گرم نمک NaCl به لوله آزمایش اضافه کرده و آن را به خوبی تکان دهید تا قسمت اعظم نمک در آن حل شود.

3) به مدت سه دقیقه سانترفیوژ را بچرخانید.

4) لایه‌ای از گلایکول بالای محلول تشکیل خواهد شد حجم این لایه را می‌توان از درجه‌بندی روی لوله سانترفیوژ بدست آورد.

 

 

 درصد حجم گلایگول در عصاره = درصد گلایکول در کل سیستم گل

 

 = (کسر مایع) را از آزمایش Retort بصورت درصد در نظر بگیرید. مثلاً اگر آب 80 سی‌سی باشد آنرا در عدد بدست آمده از مقدار گلایکول ضرب کرده و بصورت درصد بنویسید.

 

- آزمایش Cloud Point:

Cloud Point ( دمای ابری شدن)، دمایی ‌است که گلایکول در آن از حالت محلول به حالت نامحلول تبدیل میشود.

1) 2 تا 3 میلی‌لیتر از عصاره گل را درون استوانه مدرج  ریخته و آن را روی هیتر بگذارید.

2) یک دماسنج درون استوانه مدرج قرار دهید.

در اثر حرارت مشاهده خواهد شد که بخار گلایکول بصورت ابری درون استوانه‌ تشکیل خواهد شد (گاهی گلایکول مایل به تیره خواهد شد.) بخار گلایکول پس از بالا رفتن به دیواره استوانه برخورد کرده ، بصورت قطرات شبنم بر روی دیواره استوانه قرار گرفته و به پائین برمی‌گردد. به این حالت Cloud Point گلایکول گفته میشود.  در این موقع دما را یادداشت کرده و به عنوان دمای نقطه ابری شدن اعلام می‌کنیم.

 

 

 

شکل محلول و نامحلول گلایکول

 

- روش تعیین یون پتاسیم بوسیله پرکلراید سدیم جهت تشخیص کیفیت KCl

مواد و تجهیزات لازم:

1) محلول پرکلراید سدیم () g150 در 100 میلی‌لیتر آب مقطر

)پرکلراید سدیم یک ماده منفجره در حالت خشک می‌باشد این ماده اگر مرطوب نگه داشته شود هیچ خطری ندارد.(

2) محلول کلراید پتاسیم استاندارد (14 گرم KCL در 100 میلی‌لیتر آب مقطر).

3) دستگاه سانترفیوژ با دور تقریبی 1800 دور در دقیقه

4) گراف استاندارد KCl

5) استوانه مخصوص و مدرج 10 میلی‌لیتری

آماده‌سازی تجهیزات:

1) تنظیم کردن (کالیبره) دستگاه سانترفیوژ

اگر سانترفیوژ الکتریکی باشد آن را روی 1800 دور در دقیقه بوسیله دستگاه rheostat قرار می‌دهیم.

اگر سانترفیوژ دستی باشد بطور نسبی می‌توان 1800 دور در دقیقه را به روش زیر بدست آورد.

الف) مشخص کنید که با هر دور دسته دستگاه، قسمت چرخان سانترفیوژ چند دور می‌چرخد. مثلاً دسته دستگاه را بسیار آسان بچرخانید و تعداد دور قسمت چرخان را شمارش کنید.

ب) مشخص کنید برای 1800 دور، دسته دستگاه چند بار باید بچرخد.

2) آماده‌سازی منحنی کلراید پتاسیم استاندارد

الف) برای مصرفی 1 درصد تا 8 درصد بطور جداگانه تست راهنما انجا می‌دهیم.

مثلاً اگر قرار باشد 1% پتاسیم کلراید در سیستم داشته باشیم چنانچه KCl درجه خلوص مناسب داشته باشد باید  3.5 پتاسیم کلراید مصرف کنیم (به جدول صفحه 93 مراجعه شود).

این آزمایشات را هشت مرتبه یعنی از 1% تا 8% با پوند مصرفی‌های ذکر شده در جدول انجام دهید. در هر مرحله در ازای هر 3.5 پوند مصرفی پتاسیم کلراید 0.5 میلی‌لیتر از نمونه آزمایش را درون ظرف سانترفیوژ ریخته و مابقی تا 7 میلی  را آب مقطر اضافه می‌کنیم.

ب) مقدار 3 میلی‌لیتر پر کلراید سدیم به آن بیفزائید.

ج) به مدت 1 دقیقه با 1800 دور در دقیقه سانترفیوژ را می‌چرخانیم و مقدار رسوب را می‌خوانیم.

د) در یک کاغذ شطرنجی با خانه‌های مستطیل شکل که ضلع عمود آن مقدار رسوب KCl به میلی‌لیتر بوده و ضلع افقی آن مقدار KCl مصرفی به پوند در شبکه می‌باشد، نقاط نشانه از برخورد مقدار مصرفی و مقدار رسوب در 8 آ‍زمایش بالا را بدست می‌آوریم. آنگاه از جدولی مطلوب جهت تشخیص کیفیت KCl برخورداریم.

- آزمایش تعیین درصد KCl در گل:

1) مقدار 7 سی‌سی از عصاره گل را درون ظرف سانترفیوژ بریزید.

2) مقدار 3 سی‌سی پرکلراید سدیم به ظرف اضافه کنید تا حجم به 10 سی‌سی برسد (در صورت وجود پتاسیم فوراً رسوب تشکیل خواهد شد)

نکته مهم: هرگز رسوب تشکیل شده در اثر اضافه کردن پرکلراید سدیم را به هم نزنید.

3) با سرعت ثابت 1800 دور در دقیقه، به مدت 1 دقیقه سانترفیوژ را بچرخانید، سپس حجم رسوب را بخوانید.

بعد از آزمایش بلافاصله ظرف آزمایش را بشوئید.

4)   جهت اطمینان از اینکه تمام پتاسیم موجود در عصاره گل رسوب داده شده است 2 تا 3 قطره محلول پرکلراید را بعد از انجام آزمایش به ظرف سانترفیوژ اضافه نمائید اگر رسوبی تشکیل نشد آزمایش صحیح است ولی اگر باز هم رسوبی تشکیل شد نشانه آن است که پتاسیم موجود در عصاره گل کاملاً رسوب داده نشده و آزمایش، با خطا روبرو است.

 

5) با مقایسه حجم رسوب بدست آمده و منحنی استاندارد غلظت کلراید پتاسیم  را مشخص کنید.

 

6) غلظت پتاسیم را با واحد پوند بر شبکه یا کیلوگرم بر مترمکعب گزارش کنید. غلظت پتاسیم می‌تواند به عنوان درصد KCl نیز گزارش شود.

 

 

 

محاسبات فوق با فرض بر اینکه S.G عصاره برابر 1 بوده انجام گرفته‌اند. در زمانی که KCl موجود در گل بیش از 21 پوند در بشکه باشد، می‌توان با رقیق‌سازی مناسب باعث بالا رفتن دقت نتیجه آزمایش شد. به عبارتی دیگر اگر مقدار KCl موجود در گل بیش از 21 پوند در بشکه باشد، مقدار 3 سی سی پرکلراید سدیم توانایی رسوب دادن تمام KCl  موجود در 7 سی سی عصاره را نخواهد داشت، لذا بجای 7 سی سی مقدار  3.5 سی‌سی از عصاره را درون لوله سانترفیوژ ریخته و بوسیله آب مقطر به 7 میرسانیم. سپس قبل از آنکه پرکلراید اضافه شود آن را خوب هم میزنیم.

بطور کلی اگر حجم عصاره برابر عددی غیر از 7 باشد، باید از فرمول زیر  پتاسیم کلراید را بدست آورد.

 

حجمی که از منحنی استاندارد قرائت می‌شود

 

این تست جهت نگه داشتن یون پتاسیم به میزان لازم درون گل حفاری در مناطق عملیاتی به ترتیبی که گفته شد بکار می‌رود و بهتر است زمانی مورد استفاده قرار گیرد که غلظت یون پتاسیم بالای 5000 میلی‌گرم بر لیتر باشد.


 
 
بخش های مختلف در دکل حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٢٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

 

اصولا" در حفار ی دورانی دو نوع دکل وجود دارد :

  1. دکل استاندارد که با چهار پایه (Leg)  که روی یک پی چهار گوش قرار دارد و هر دفعه قطعه قطعه می کنند.
  2. دکل خود فراز یکبار موقع  ساخت سر هم  بندی  می شود =  دکل چاقوئی = Jackknife Mast

 

هر دکل بر روی زیر سازه ای  (Substructure)   بنا میشود   که کار آن :

الف) نگهداری سکوی دستگاه حفاری و تامین فضا برای تجهیزات و کارگران
ب  ) تامین  فضا  برای  فورانگیر های  زیر سکوی  د ستگاه    حفاری

معمولا"  ظرفیت  بار  یک  د کل  استاندارد  از  ۲۵۰۰۰۰  تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند ( ۱۲۵ تن تا ۷۵۰ تن ) تغییر میکند و بادهائی با سرعت ۱۰۰ تا  ۱۳۰ مایل در ساعت ( ۲۰۸  -  ۱۶۰ کیلومتر در ساعت ) را می تواند تحمل نماید بدون اینکه احتیاج به مهار دکل با سیم باشد.

 

قسمت های مختلف یک دکل حفاری :

1.جعبه قرقره تاج و سکوی تاج (میزاب )              Crown Block & Water Table

2.دکل خود فراز                                                                    Mast

3.سکوی دکلبان                                                      Monkey Board

4.جعبه قرقره متحرک                                               Traveling Block

5.قلاب                                                                           Hook

6.هرز گرد                                                                      Swivel

7.گیره بالا بر                                                                 Elevator

8.کلی                                                                            Kelly

9.بوش رانش کلی                                                     Kelly Bushing

10. بوش اصلی                                                     Master Bushing

11. سوراخ اتصال                                                        Mouse Hole

12. گمانه (چاهک کلی  )                                                    Rat Hole

13. آچار چپ                                                       Back up Tongs

14. آچار راست                                                     Make up Tongs

15. گردونه حفاری                                                      Draw works

16. وزن نمای حفاری                                            Weight Indicator

17. تابلو حفار                                                    Driller’s Console

18. اتاق حفار                                                           Dog House

19. خرطومی کلی                                                     Rotary Hose

20. انباره روغن فورانگیر                                            Accumulator Unit

21. راهرو                                                                  Cat Walk

22. سرسره                                                             Pipe Ramp

23. خرک های  لوله                                                      Pipe rack

24. زیر سازه دکل                                                   Substructure

25. ناودان برگشت گل                                             Mud Return Line

26. الک لرزان                                                          Shale Shaker

27. چند راهه کاهنده  (فورانگیر)                                    Choke Manifold

28. جدا کننده گاز گل                                      Mud – Gas Seperator

29. گاز زدا                                                                  Degasser

30. حوضچه های گل                                                    Reserve Pits

31. مخازن گل                                                               Mud Pits

32. لای زدا                                                                   Desilter

33. ماسه زدا                                                               Desander

34. پمپ های  گل                                                      Mud Pumps

35. خروجی پمپها                                          Mud Discharge Lines

36. سیلوهای مواد فله گل و سیمان                Bulk Mud Components Storage

37. انبار مواد گل                                                          Mud Hose

38. مخازن آب                                                         Water Tanks

39. مخزن گازوئیل                                                     Fuel Storage

40. موتورها و ژنراتورها                                  .......Engines  &  Generators

41. مجموعه فورانگیر گل                          Blow – out  Preventor Stack

42. کابل حفاری                                                         Drilling Line

 توضیح بخش های مختلف دکل حفاری ( نمای کناری):

 

١- های دریل یا (Hi drill)  که محافظت کننده فضای حلقوی یا آنولوس است.

۵٫۴٫۳٫٢- Top Rams  و Shear Rams وBlind Rams  و  Rams Bottom  که اینها والوهائی هستند که برای جلوگیری از فوران در زیر سکو نصب میگردند     و در مواقع اضطراری Shear Rams را بکار برده  و کلا"ارتباط فضای بیرون و داخل چاه را قطع می کنند. به مجموعه اینRams ها BOP یا Blow-out Preventor گفته می شود و وظایف مهار کنندگی را دارند.

۶- Cellar = که در زیر دکل و روی زمین به توسط سیمان درست شده و حالت یک گودال مکعبی شکل را دارد و حفاری از انتهای آن شروع می شود.

۷- BOP که در بخشهای  ۵٫۴٫۳٫٢ توضیح داده شده است.

۸-  لوله حفاری که با Rotary  Table درگیر است.

٩- Kelly  Bushing = که شش گوش یا سه گوش یا مربعی است و درون  Rotary  Table قرار گرفته و هنگامی که روتاری تیبل می چرخد Kelly  Bushing   و لوله های متصل به آن نیز گردش میکند.

۱۰ –Kelly Cock  = لوله ها به آن متصل شده و هرز گرد بوده و لوله حاوی گل حفاری نیز به آن متصل می شود.

١١- Travelling  Block = سیم های بکسل حفاری روی آن قرار گرفته و توسط آنها رشته های حفاری بالا و پائین میشوند.

١۲ – Kelly = لوله ای است که شش گوش بوده و در بخش بالائی دریلینگ پایپز قرار می گیرد و Kelly Bushing آنرا می چرخاند.

١۳ – Crown Block = که در انتهائی ترین قسمت استرینگ قرار می گیرد و در انتهای دکل حفاری و وظیفه آن بالا و پائین بردن مجموعه حفاری است.

۱۴ – Monkey Board = که سکوئی است که دکلبان روی آن ایستاده و لوله ها را جابجا نموده و آنها را کم یا زیاد می کند.

۱۵ – Rat Hole = که مجموعه کلی را درون آن قرار می دهند برای لوله پائین یا لوله بالا.

۱۶ – Steal Line Measurment = SLM که لوله ها را متراژ کرده که چه میزان لوله درون چاه وجود دارد.

۱۷ – Mouse Hole  = که لوله ای را که قرار است به رشته حفاری اضافه نمایند درون آن قرار می دهند.

 

تشریح بخش های  مختلف سکوی حفاری در نمای پلان :

١- روتاری تیبل که چرخیده و مجموعه لوله ها و استرینگ و کلی بوشینگ و متعلقات آنرا درون و بیرون چاه بچرخش در می آورد.

۲ – Driller’s  Console که محل استقرار حفار بوده و حفاری از این محل کنترل می گردد. 

۳ – Blow-out Preventor = BOP  که در مواقع فوران از فوران چاه جلوگیری می کند و و یک دستگاه از آن هم در کنار کمپها قرار دارد.

۴ –  Dog House  که محل استقرار افراد حفاری بوده و دستگاه Geolograph درون آن قرار دارد که مسائل مربوط به چاه را ثبت می نماید(٩٫۷ ).

 ۵ – Drilling String یا رشته حفاری که هر استند شامل سه شاخه بوده و هر شاخه ۳۱  فوت میباشد برابر با ۹ متر و توسط  Tool Joint ها بیکدیگر اتصال می یابند که جمعا" هر استند برابر با 5/30 متر طول دارد و در کنار دکل بحالت آویزان قرار دارند و از قسمت زیر Monkey Board آویزان هستند. رشته حفاری شامل لوله های حفاری Drilling Pipes و لوله های دیواره ضخیم مخصوصی است که لوله های وزنه Dirilling  Collars نامیده میشوند.  طول هر کدام  از لوله های  حفاری ۳۰  فوت است  و شاخه (Joint of Pipes) لوله نامیده می شود و انتهای طرفین هر شاخه رزوه دارد. طرفی که رزوه های داخلی دارد مادگی (Pin) و انتهای دیگر آن با رزوه های خارجی نرینه (Box) نامیده میشود. دو انتهای رزوه  دار لوله پیوند (Tool Joint)  نام دارند و در واقع قسمتهای جداگانه ای هستند که بوسیله سازنده ایکه رزوه ها راطبق مشخصات کارخانه درست  میکند به قسمتهای خارجی لوله حفاری جوش می شوند. گاهی استند شامل ۳ لوله یا شاخه را سه تائی (Thribble) می نامند.  استندها را که طول آنها در حدود ۰ ۹ فوت میباشد می توان در دکلی که ارتفاع آن١۳۶ فوت است جا داد.

 ۶ – لوله های وزنه که قطر داخلی آنها از استندها کمتر بوده و در بیرون آن حالت مارپیچی دارند و برای اضافه شدن وزن استرینگ های حفاری بکار می روند و پیوند جوشی ندارند و نرینه و مادینه روی خودشان تراش شده است.

۷ – تانک نیتروژن که شلنگهائی از قسمت Rams ها به اینجا وارد شده و فشار برای پشت والوها را فراهم می کند چون والوهای Rams بصورت هیدرولیکی عمل می کنند.

۸ – جعبه ابزار که وسایلی از قبیل رابط های لوله های حفاری و غیره در آن نگهداری می شود.  در پشت آن کابل حفاری یدک قرار دارد.

 

 

 

 

 

 

بخش های  مربوط به گل حفاری و پمپاژ آن :

٩ – Mud Shaker و تانک زیر آن = که گل حفاری روی توری شیکر آن ریخته و دو بخش دارد:

الف) Desilter (لای زدا) سیلت زدا

ب  ) Desander که اولی ذرات سیلت (در اندازه سیلت) را جدا می کند و دومی قطعات با اندازه ماسه را جدا سازی مینماید و مواد اضافی بعد از خروج از تانک زیرین آن به حوضچه ای رفته و ته نشین می کند.

۱۰ – Degasser یا تانک جدا کننده گاز = در این تانک گازهائی که بهمراه گل حفاری بالا آمده جدا می گردد.

١١ – Mud Tank = که در تانک گل وزن و ویسکوزیته و آلکالن و . . . . گل حفاری توسط گل شناس اندازه گیری میشود و در صورت کم بودن وزن یا هر مسئله دیگری ( در شماره ۱٢ توضیح داده شده است ).

١٢ – مخزن اضافه کننده مواد = در این مخزن موادی که مورد نیاز است تا ترکیب گل بحالت اولیه بازگردد به آن اضافه میشود.

١۳و١۴ – پمپهای گل یا Mud Pumps = که دو دستگاه بوده و گل را با فشار بدرون Stand Pipes و در نهایت Drilling Pipes فرستاده و از طریق Kelly Cock بدرون چاه پمپ می شود و در بالای آن یک وسیله قرار دارد بنام Damper که جلوی ضربات ناگهانی را که پمپ وارد میکند گرفته و کار آن بسیار با اهمیت است. هر کدام از Mud Pump ها سه پمپ دارد یعنی Triplex است.

١۵- Draw Box = که برق AC را به  DC تبدیل کرده و کابل آن روی Crown Block می رود.

١۶- Drum مربوط به کابلها = که به استرینگ ها متصل بوده و بالا و پائین بردن رشته های حفاری را انجام میدهد.

١۷- ژنراتورهای تولید برق است که با گازوئیل کار کرده و سه دستگاه می باشد و همیشه دو دستگاه از آنها مشغول بکار بوده و یکی در حالت Stand by قرار دارد.

١۸-  سکوی حفاری یا Platform = که کل تجهیزات حفاری درون آن و یا در زیر آن روی سطح زمین قرار دارد .

١٩- Choke Manifold = که افت فشار را باعث شده در هنگام خروج سیال از چاه و والوهائی دارد.

 

BHA) Bore Hole Assembly)  :

ابزار بکار رفته در زیر Drilling Pipes  را BHA  گویند  ، این ابزار عبارتند از:
 
الف) Drilling Collars = درحفاری معمولا"بین۲ تا۱۰ Collar بکارمی برند.

ب) Heavy Drilling Pipes  = لوله هائی که از نظر مقاومت و وزن بین Drilling Pipes و Drilling Collars هستند.

پ) Subها = لوله هائی که کوچکتر از لوله های حفاری هستند که بین کالرها قرار میگیرند.

Sub های مهم عبارتند از :

 ُStabilizer : لوله ای استوانه ای با چند تیغه (زائده) بر روی خود که به دیواره  چاه  چسبیده  و باعث قرار گرفتن  رشته های حفاری در وسط چاه می شود  بعبارت دیگر از برخورد رشته حفاری بدیواره چاه جلوگیری می نماید.

Bit Sub : ایجاد اتصال بین مته و Collar یا Sub  های بالائی می کند.

Cross Over Sub : اتصال بین دو لوله با اندازه های متفاوت را ممکن می سازد.

Rimmer : وسیله ای است دارای سه یا شش تیغه از جنس فولاد تنگستن که بالای مته بسته شده و باعث یکنواخت کردن قطر چاه می گردد. این وسیله عموما" بعد از راندن لوله های جداری یا آستری رانده می شود.


 
 
گل حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:۱٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/٢/۳۱
 

گل حفاری(Drilling mud)

 

آب ،اولین سیال حفاری بود که در عملیات حفاری مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر گل های حفاری که در عملیات حفاری کاربرد دارند بعضی از اوقات از هوا و گاز نیز به عنوان سیال حفاری استفاده می شود.

وظایف گل حفاری عبارتند از :

1)    تمیز کردن ته چاه و انتقال کنده های حفاری به سطح زمین

گل وقتی از نازل های مته بیرون می آید بواسطه ی فوران شدیدی که دارد ،سبب تمیزی کف چاه و به این ترتیب هم طول عمر مته را بیشتر می کند و هم سرعت حفاری را افزایش می دهد.

2)    خنک کردن مته و لوله های حفاری

در محل مته و جایی که با سازند تلاقی دارد گرمای شدیدی به وجود می آید ،که این گرما بوسیله ی سیال حفاری به سطح منتقل می شود.

3)    روان کردن مته و لوله های حفاری

رسی که در بیشتر گل های حفاری پایه آبی مصرف می شود به عنوان یک روان کننده    (lubricant)نیز عمل می کند.

4)  اندود کردن دیواره ی چاه و جلوگیری از ریزش آن

یک گل حفاری خوب باید بتواند دیواره ی چاه را حتی اگر بافتی سست و نا منسجم داشته باشد بوسیله یک لایه نازک و غیر قابل نفوذ طوری اندود کند که هم جلو هرز رفتن گل و صافاب آن به داخل سازند به داخل سازند ها را بگیرد و هم به پایداری و تحکیم سنگ های سازنده دیواره چاه کمک کند و مانع ریزش آنها به داخل چاه شود.

5) کنترل فشار های زیر زمینی

در حین حفاری ممکن است به لایه آبده و یاpayzone برخورد کنیم که فشار بالایی دارند. گل به واسطه ی وزن خود ناشی از ستون سیال می تواند جلوی این فشار ها را بگیرد.

 

6) معلق نگه داشتن کنده ها و مواد وزن افزای گل به هنگام خاموشی پمپ ها

7) ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان

یک گل حفاری خوب باید به گونه ای باشد که وقتی از چاه بیرون می آید و روی توری الک لرزان ریخته می شود ،کنده های حفاری و مواد وزن افزا بتوانند به راحتی از آن جدا شوند.

8)تحمل بخشی از وزن لوله های حفاری و لوله های جداری

از آنجایی که لوله ها در چاه ناچاراً در گل قرار خواهند گرفت پس تحت تأثیر effect  buoyancy گل قرار گرفتند و به اندازه ی گل هم حجم شان از وزن آنها کاسته خواهد شد.

9) به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازنده های مجاور و ارائه حداکثر اطلاعات پیرامون آنها

10) انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته

گل حفاری ،محیط پیوسته ای است که توان تولید شده در پمپ ها را به نوک مته متصل می کند.

توانایی یک گل برای معلق نگه داشتن کنده در طی زمان non_circalation بستگی به          gel_strength گل حفاری دارد.gel strength نشان دهنده ی خاصیتthixotropy است. همچنین این خاصیت باید برگشت پذیر باشد ،یعنی بایستی  gel بر اثر هم زدن به مایع تبدیل شود.

معلق نگه داشتن کنده ها در طی زمانshut down  پمپ ها باعث می شود تا کنده ها به ته چاه سقوط نکرده و باعث چسبیدن و سفت شدن مته نشود. ته نشین شدن کنده ها در بالای D.C ها باعث گیر کردن لوله حفاری(stockpipe) می شود که در این چنین مواقعی نیاز به عملیاتfishing  خواهیم داشت که عملیاتی بسیار گران است.

 

انواع گل های حفاری

گل های حفاری معمولاً به 5 دسته زیر تقسیم می شوند :

1) fresh water muds

2) salt water muds

3) Emulsion muds

4) oil base muds

5) surfactant muds

جزء اصلی  fresh water mud،آب تازه می باشد. به طور کلی این نوع از گل های حفاری برای حفاری های کم عمق مناسب می باشد. وقتی که با سازند هایی مواجه می شویم که دارای Nacl ،gypsum ، ایندریت هستند ،گل های حفاری شامل نبتونایت ،راضی کننده نیستند ،زیرا این گونه سازنده ها دارای یک یون کلسیم هستند که باعث Floccalation گل حفاری می شوند. این عمل باعث افزایش قابل ملاحظه یloss        water، M         gel strengthمی شود و در نتیجه مواد شیمیایی باید به گل حفاری افزوده شود تا کاهش یابد.

کلوئید های حفاری آلی مانند  peregelatiniz starechیا CMC به گل حفاری افزوده می شود تا water loss کاهش یابد.

استفاده از گل های حفاری salt water muds در مناطقی می باشد که سازند های نمکی بایستی حفاری شوند و یا در مناطقی که به قدر کافی آب نمکی موجود است مانند offshore یا مناطق نزدیک به دریا. به طور کلی فرق اصلی بین fresh water muds و salt water muds در نوع کلی استفاده شده برای ایجاد فاز gel می باشد.

عمده ترین نوع Emulsion mud ،نوع oil-in-water می باشد ،که در آن oil فاز dispersed می باشد و به صورت قطرات ریز وجود دارد. گل پایه می تواند fresh water یا salt water باشد.

پایداری چنین امولسیون هایی بستگی به وجود عواملی مثل emulsifier دارد.

Soops ، lignin compound ، starech و یا CMC و یا سایر colloidal Solids عوامل اصلی ایجاد امولسیون می باشند.

Oil base muds   بطور کلی تشکیل یافته اند از diesel oil به عنوان فاز پیوسته ، alkali و عوامل مختلف پایدار کننده گل و 2 تا 5 درصد آب.

این نوع گل های حفاری گران می باشند و فقط برای حفاری های ویژه از آنها استفاده می شود. آنها کاملاً غیر حساس به نا خالصی ها (آلوده کننده ها) مانند نمک ، gypsum ، anhydrite می باشد زیرا اینها غیر قابل حل در نفت هستند.

Surfactant muds در واقع گل های حفاری water base تغییر یافته می باشند و آنها توسط افزودن surfactant های غیر یونی به این نوع از گل های حفاری تبدیل می شوند.    Surfactant  ها عواملی هستند که در سطح فعال می باشند و باعث می شوند که حالت کولوئیدال به یک حالت انباشتی کنترل شده در آیند.

مواد افزودنی به این نوع گل های حفاری دارای نام های تجاری DMS و DME می باشند که از DMS(Drilling mud surfactant) استفاده می شود تا حالت انباشتی ایده آل میزال های clay بدست آید. از DME(Drilling mud Emulsi fier) فقط در emulsion mud استفاده می شود.

 

خواص رئولوژیکی گل حفاری

پارمتد های مهم گل حفاری که تحت عنوان خواص رئولوژیکی شناخته شده است عبارتند از :

الف) وزن حجمی (دانسیتد)

وزن واحد حجمی گل را می گویند که بر حسب یکی از واحد های PPG و PCF یا گزارش می شود.

ب)گراندوی (ویسکوزیتد)

عبارتست از مقاومتی که سیال در برابر جابجایی و حرکت از خود نشان می دهند. علاوه بر خود گراندوی ،پارامتدی به نام گوانروی پلاستیکی نیز وجود دارد که عبارتست از :

نیروی الکترو استاتیکی بین ذرات جامد موجود در گل ،گراندوی پلاستیکی از رابطه ی زیر محاسبه می شود:

لازم به توضیح است که گراندوی ظاهری Apparent Viscosity نیز از رابطه ی زیر بدست می آید:

ج) نقطه ی واروی(Yeild point )

در ترکیب گل حفاری یک سری ذرات جامد وجود دارد که آنها با مواد دیگر فاز مایع پیوند های الکترو شیمیایی ایجاد می کند ،به مقاومتی که این مواد در برابر برش خوردن نشان می دهند نقطه ی واروی می گویند که واحد آن است. به عبارت دیگر نقطه ی واروی بیانگر نیروی چسبندگی و نیروهای الکترو استاتیکی بین ذرات است که از فرمول زیر بدست می آید:

د) مقاومت ژلاتینی (gel strength)

بیانگر برشی است که یک گل باید در برابر وزن ذرات جامد درونش تحمل کند. مقاومت ژلاتینی بر دو نوع است Initial gel strength و Ten_minute gel strength می باشد.

 

دستگاه های تست گل حفاری

از این دستگاه برای همگن ساختن دو فاز مایع و جامد استفاده می کنند. در حالت کلی می توان گفت که کار این دستگاه عبارتست از ایجاد یک محیط مناسب برای ساخت گل حفاری معمولاً مدت زمان mixing بین 10 تا 15 دقیقه است.

2)Mud Balance

در حالت کلی از این وسیله برای اندازه گیری وزن گل استفاده می شود. این دستگاه از بخش های مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از: mud cap ، cap ، rider ، balancing screw ، base support .

برای اطمینان از دقت این دستگاه معمولاً آن را با آب کالیبده می کنند ،بدین صورت که ابتدا آن را بر روی یک سطح صاف و تخت قرار داده و ظرفش را از آب پر می کنند. اگر در این حالت دستگاه عدد را نشان داد ،دستگاه کالیبده است. در غیر این صورت می توان آن را با پیچ تنظیم کالیبده کرد.

نکته مهم در کاربرد این وسیله این است که باید همیشه خشک و تمیز باشد تا دقت کافی را داشته باشد. برای استفاده از این وسیله ابتدا تکیه گاه را بر روی یک سطح تخت قرار می دهیم ،سپس ظرف گل را از سیال حفاری پر کرده و در پوش آن را قرار می دهیم طوری که از در پوش ،گل بیرون بزند. بعد از تمیز کردن گل های زائد ،آن را بر روی تکیه گاه قرار می دهیم و وزنه ی بازو را آنقدر حرکت می دهیم تا حباب تنظیم درست در وسط قرار بگیرد در این صورت عدد مقابل پیکان وزنه را یادداشت می کنیم.

3) Fann V_G Meter

این دستگاه وسیله ای است که برای اندازه گیری،، Initial gel strength ، Ten_minate ، gel stregth بکار می رود. معمولاً گدانروی سنج ها مستقیم از نوع چرخشی به وسیله الکترو موتور و یا هندل دستی نیرو می گیرند. این دستگاه هم نوع ویژه ای از گدانروی سنج های مستقیم است که از سرعت های همزمان در موتور نیرو می گیرد که این سرعت بر روی دورهای قابل 3 ، 6 ،100  ، 200 ، 300 ، 600  قابل تنظیم کردن است.

در این دستگاه ،سیال حفاری در یک فضای حلقوی بین دو وسیله سیلندر مانند می چرخد که سیلندر بیرونی ثابت و سیلندر درونی دوار است. بر روی این دستگاه یک دستگیره قرار دارد که بر روی آن می توان دستگاه را روی دورهای مختلفی تنظیم کرد. دستگاه مذکور یک ظرف نیز برای ریختن سیال حفاری دارد که توسط زائده های آن بر روی دستگاه سوار می شود.

برای شروع به کار با این دستگاه ،ابتدا ظرف مخصوص گل را تا خط نشان ،از سیال حفاری پر کرده و سپس از بالا آوردن تکیه گاه و ثابت کردن در جای خود دستگاه را روشن کرده و در دور 600 قرار می دهیم و صبری می کنیم تا عقربه ی آن ثابت شود. سپس عدد ثابت شده را تحت عنوان یادداشت می کنیم سپس دستگاه را بر دور 300 برده و پس از steady شدن ،عدد مذکور را تحت عنوان گزارش می کنیم.

برای بدست آوردن Initial gel strength گل نیز ابتدا دستگاه را در دور 600 قرار می دهیم و سپس بر روی دور 3 گذاشته و دستگاه را خاموش می کنیم. پس از 10 ثانیه مجددا دستگاه را روشن کرده و ماکزیمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام اولیه ژلی گزارش می کنیم.

اما برای بدست آوردن Ten minute gel trength نیز دستگاه را بر روی دور 300 گذاشته و پس از بردن آن به دور 3 آن را خاموش کرده ،پس از 10دقیقه دستگاه را دوباره روشن کرده و ماکزیمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام نهایی ژلی یادداشت می کنیم.

پس از پایان کار ظرف گل را از آب پر کرده و دستگاه را مدتی در دور تند قرار می دهیم تا خوب تمیز شود.

 

طرز ساخت گل پایه  

برای ساخت x بشکه از گل نبتونایتی پایه ،ابتدا به مقدار آب تازه را جدا کرده و داخل ظرفی ریخته و زیر mixer قرار می دهیم. پس از روشن کردن mixer به مقدار نبتونایت را وزن کرده و آهسته آهسته به روی آب اضافه می کنیم و مدت 10 تا 15 دقیقه صبر می کنیم تا خوب دو فاز جامد و مایع در هم حل شده و به حالت همگن در آیند.

برای ساختن گل روغنی از 30% نفت و 70 درصد آب  استفاده می کنیم.

 

 

گل پلیمری سبک

در این آزمایش سعی داریم که یک گل پایه آبی پلیمری بسازیم که دارای خواص رئولوژیکی زیر باشد:

MW= 68 pcf

PV= 5-7

PH= 10

 

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از:

آب ، سوداش ، کاستیک(در صورت لزوم) ، نمک ، CMC (نوعی پلیمر)

روش کار

ابتدا توسط بشر مقدار 350cc آب(شبکه آزمایشگاهی) را جدا می کنیم. در مرحله ی بعد از اینکه ظرف حاوی آب را در زیر mixer قرار دادیم به مقدار سوداش به آب اضافه می کنیم تا سختی آب را بر طرف کند.(سختی آب ناشی از یونهای کلسیم و منیزیم است و سوداش طبق واکنش های زیر این املاح را از آب جدا می کند:

 

در اینجا توسط کاغذ تورنسل مقدار PH گل را محاسبه می کنیم که می بینیم مقدار آن تقریباً برابر 15 است.

در مرحله بعدی انجام آزمایش برای رساندن وزن گل 68pcf به از نمک استفاده می کنیم. بدین ترتیب که مقدار 30g نمک را به 350cc آب اضافه می کنیم وسپس گل بدست آمده را توسطBalance  mud (که قبلاً آن را توسط آب آن را کالیبره کرده ایم) وزن می کنیم که تقریباً به 68pcf رسیده ایم.

حال برای افزایش PV گل از CMC که نوعی پلیمر است استفاده می کنیم.

برای این کار در زمانی که گل زیر mixer قرار دارد مرحله به مرحله ،و در هر مرحله را CMC 0.1g به گل اضافه می کنیم و سپس هر مرحله توسط Fann V_G meter ،مقادیر گل را می خوانیم. داده های هر مرحله را به صورت زیر داریم:

 

 

پس بعد از اضافه کردن 0.5g CMC توانستیم به دست پیدا کنیم.

گل پلیمری پایه سنگین

در این آزمایش قصد داریم که یک گل پایه آبی پلیمری بسازیم که خواص رئولوژیکی زیر داشته باشد:

MW= 135pcf

Pv = 60- 65

PH= 9.5

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از :

آب + سوداش ،کاستیک ،نمک ،نشاسته ،باریت ،فروبار (در صورت نیاز).

روش کار

ابتدا توسط بشر مقدار 350ccآب را جدا کرده و مقدار سوداش را توسط mixer با آن مخلوط می کنیم تا سختی آب گرفته شود. سپس حدود کاستیک را توسط تراز و وزن کرده و به گل اضافه می کنیم تا بدین وسیله به PH=10 برسیم.

در مرحله بعد برای افزایش وزن گل از نمک اضافه می کنیم. ابتدا 30g نمک را به گلی که در زیر mixer قرار دارد اضافه می کنیم و سپس مخلوط شدن کامل توسط MB وزن گل را بدست می آوریم که این مقدار تقریباً برابر 9ppg است. دوباره به مقدار 60g نمک به گل جدید اضافه می کنیم و سپس از mixing گل را وزن می کنیم.

وزن گل به 9.7 یوند بر گالن رسیده است.(توجه داشته باشید که توسط نمک می توان فقط وزن گل را تا 75pcf یا 10ppg ) افزایش داد.

حال اگر 30g دیگر نمک را به گل 9.7ppg اضافه کنیم و گل را پس از mixing وزن کنیم می بینیم که به وزن 10ppg یا 75pcf رسیده ایم. در این مرحله از آزمایش 15g نشاسته را توسط تراز و وزن کرده و گل اضافه می کنیم و مقادیر را محاسبه می کنیم.

برای رساندن وزن گل به مقدار مورد نیاز(135pcf) از باریت استفاده می کنیم که نوعی ماده وزن افزا است.

حال برای بالا بردن وزن گل ،در زمانی که گل زیر mixer قرار دارد باید 750g باریت را به آن اضافه کنیم در اینجا لازم به ذکر است که باریت علاوه بر افزایش وزن گل توانایی ایجاد pv را بواسطه ذرات خود دارد. پس در ابتدا مقدار 150g باریت را به گل اضافه می کنیم و پس از mixing کامل ،مقادیر را محاسبه می کنیم. داریم:

 

در ادامه ی کار 650g باریت را وزن کرده و به گل اضافه می کنیم. پس از اینکه عمل مخلوط شدن را به خوبی انجام دادیم گل جدید را وزن می کنیم و خواص رئولوژیکی آن را محاسبه می کنیم.

داده های بدست آمده به قرار زیراند :

 

پس مشاهده کردیم که دیگر برای افزایش بیشتر وزن نیازی به استفاده از فروبار نیست.

 

گل پایه روغنی

هدف از انجام این آزمایش ساخت گل پایه روغنی است. برای ساخت گل پایه روغنی بایستی آب و نفت را به نسبت ، 70% نفت و 30% آب با یکدیگر مخلوط می کنیم. برای ساخت گل پایه روغنی می بایست ابتدا گل پایه آبی را با 70% بشکه آزمایشگاهی بسازیم و سپس گازوئیل و امولسینایر (Emulsifier) را به آن اضافه می کینیم.

در آخر نیز می توان از مواد افزون کننده ی ویسکوزیتد مثل drill jell و مواد وزن افزا مثل پودر آهک نیز در ترکیب گل استفاده کرد.

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از :

آب ،نمک ، Ca OH یا Na OH (برای افزایش PH) ، (پودر آهک) و امولسینایر.

در این آزمایش خواص رئولوژیکی گل برای ما مشخص نیست و ما می خواهیم ببینیم که با استفاده از 70g پودر آهک به چه وزنی می رسیم.

 

 

روش کار

ابتدا مقدار 30% از 350cc بشکه آزمایشگاهی را به عنوان فاز آب جدا می کنیم.

 حال مقدار 30g نمک را به فاز آب اضافه می کنیم تا وزن گل به pcf 75 برسد. حال در زمانی که ظرف گل در زیر mixer قرار دارد 70g از پودر آهک را به همراه0.5g Na OH  به آن اضافه می کنیم و صبر می کنیم که عمل mixing بطور کامل انجام شود.

در مرحله آخر گازوئیل را به مقدار 245cc با گل بدست آمده ،مخلوط می کنیم و در زیر mixer  قرار می دهیم. برای اینکه گازوئیل روی نفت معلق نماند (بخاطر چگالی کمتر) بایستی از امولسیفایر استفاده کنیم. پس هنگامی که mixer روشن است از حدود 1g مایع ظرفشویی به عنوان امولسیفایر استفاده می کنیم.

در آخر کار پس از آماده شدن گل آن را وزن کرده و توسط دستگاه  Fann V_G Meter مقادیر را می خوانیم. داده های زیر را داریم :   

 

 

 

روش‌های حفاری

 

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند.

تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

روش های حفاری


- حفاری مکانیکی
در این روش ، به یکی از سه روش ضربه ای ،چرخشی یا ترکیبی از این دو ، انرژی مکانیکی به سنگ منتقل می شود . در اصطلاح عملیاتی را که به روش مکانیکی موجب حفر چال در سنگ می شوند حفاری مکانیکی می گویند . امروزه ۹۸ درصد حفاریها به روش مکانیکی حفر می شوند . در معادن سطحی و حفاری های نیمه عمیق و عمیق عمدتاً از ماشین های حفاری چرخشی با مته های مخروطی شکل و ماشینهای ضربه ای سنگین استفاده می شود ؛ اما در معادن زیر زمینی یا به طور کلی درعملیات زیر زمینی از ماشین های ضربه ای استفاده می گردد.

- حفاری حرارتی
به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی ، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجرمی شود ، نفوذپذیری می نامند . در روش حرارتی ، به کمک انرژی حرارتی حاصل از آمیختن هوا یا اکسیژن با یک نوع سوخت ، ترجیحا نفت سفید ، نفوذ پذیری در سنگ صورت می گیرد . هوا یا اکسیژن و سوخت از دو مجرای جداگانه به داخل مخزنی واقع در پشت مته ارسال می شوند و پس از اشتعال ، شعله حرارت را از طریق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل میکند و حرارت نیز سطح سنگ را متورق و آماده جدایی می کند . در نهایت ، به کمک فشارآب ، قطعات متورق جدا و به سطح زمین منتقل می شوند .

- حفاری آبی
در این روش، با استفاده از فشار آب تامین شده در سطح ، حفر چاه امکان پذیر می گردد. در اینجا فشار آب با سایش سطح سنگ ، مقاومت سنگ را در هم می شکند ، و بدین ترتیب ، حفاری صورت می گیرد . این روش با افزایش فشار آب ، در استخراج ذغال سنگ و ذخایر پلاسر نیزکاربرد دارد .

- حفاری لرزشی
در این روش با ایجاد لرزشهایی با فرکانس ۱۰۰ تا ۲۰۰۰۰ دور در ثانیه می توان سنگ را شکست . یکی از متداولترین روش های حفاری لرزشی ،روش حفاری مافوق صوت است .

- حفاری شیمیایی
در این روش با استفاده از فعل وانفعالات شیمیایی ناشی از انفجار مواد منفجره می توان در طبقات حفاری کرد . معمولاًدر این روش از دو نوع خرج استفاده می شود :

۱) خرج سیلندری که باعث حفر چالسیلندری می شود .
۲) خرج چالتراش که باعث افزایش قطر چال می شود .
- حفاری الکتریکی
در این روش با تولید الکتریکی ستونی یا قوسی یا جرقه ای ، عملیات نفوذپذیری در سنگ انجام می گیرد . در بعضی از این روش ها با وجود بالا بودن درجه حرارت ، به دلیل کوتاه بودن زمان تماس الکتریسته ، سنگ ذوب نمی شود ؛ اما در سایرروش ها به دلیل بالا بودن درجه حرارت و طولانی بودن زمان تماس الکتریسته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ ، سنگ می شکند .

- حفاری لیزری
با اشعه لیزر می توان تشعشعات الکترو مغناطیسی را به طور ستونی تولید کرد . این نوع تشعشعات را می توانبرای تبخیر یا ذوب سنگ ، ایجاد شکستگی در سنگ و حفر چال استفاده کرد . با تاباندن امواج قوی لیزری ستونی به سطح سنگ ، می توان باعث تبخیر سطح سنگ ، و ذوب و شکستگی سنگ در اطراف محدوده ذوب شد . شعاع عملکرد این مناطق به شدت و قدرت اشعه لیزر بستگی دارد.

● انواع روشها و تکنیکهای حفاریهای مکانیکی
▪ مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برایزهکشی افقی یاایجاد مهار کاربرد دارد.

ـ روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.

ـ مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
ـ محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.

ـ روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.

ـ مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا ۶۰سانتیمتر) در انواع مواد است.
ـ محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

 

عرضه , تقاضا و قیمت دکل های حفاری دریایی در نقاط مختلف دنیا

 

 

در این مقاله سعی شده است اطلاعات دقیقی از تعداد دکلهای حفاری دریایی موجود در مناطق مختلف دنیا و فعالیت های آنها و همچنین پیش بینی عرضه و تقاضا برای دکلهای دریایی و میانگین قیمتهای روزانه ارایه گردد.

در پایان هم  جدولی از ۱۰ پیمانکار  برتر دکلهای حفاری ( کمیتی ) تا تاریخ ۱۰ ژانویه ۲۰۰۷ ارایه گردیده است.

خاورمیانه :
از ۹۰ دکل متحرک این منطقه ۸۶ دکل دارای قرارداد میباشند ( ۹۶% ) که ۲ دکل از این تعداد semisubmersible  بوده و باقی jack up  میباشند که شرکت Aramco  عربستان با ۱۸ دکل و Adma-Opco  با ۱۲ دکل و RasGas  با ۹ دکل بیشترین تصدی دکلها را در این منطقه را دارا میباشند.

همانند بقیه دنیا این منطقه نیز از افزایش قیمتها متاثر شده است ولی همچنان نرخ پایینی نسبت به بقیه دنیا دارد ( حدود ۴۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ دلار و حداکثر ۲۰۰۰۰۰ دلار در روز ) یک دلیل بر این موضوع را میتوان قدیمی بودن قراردادهای موجود ( ۲ تا ۳ سال قبل ) عنوان کرد.

افزایش تقاضای آینده در این منطقه بیشتر از ناحیه قطر , عربستان و امارات خواهد بود.

دریای خزر :

تنها نیمی از  ۱۴ دکل این منطقه قرارداد دارند( ۶ دکل jack up  و ۷ دکل semisubmersible  و ۱ کشتی حفاری ) که  ۷ دکل از این تعداد در مناطق سردسیر و ۶ دکل در آذربایجان و یک کشتی در روسیه مستقر میباشند که با شرکتهای
AIOC , BP , Dragon Oil , LukOil , ExxonMobil , Petronas Carigali  قرارداد داشته و مشغول فعالیتند و دکل semisubmersible  ایران البرز در دست ساخت میباشد که طبق پیش بینی تا فوریه ( بهمن ماه ۱۳۸۵ ) با شرکت نفت خزر باید قرارداد میبسته است .

آسیا و اقیانوس آرام:

در این منطقه ۱۰۱ دکل حضور دارند که ۹۶ دکل از این مجموعه ( ۹۵%) قرارداد داشته و مشغول فعالیت میباشند. بازار آسیای جنوب شرقی آسیا بیش از سایر نقاط دارای نوسان و بالا و پاببن است و گاهی دارای کمبود و گاهی اضافه دکل است ,  در بدترین حالت پیمانکارانی که بدنبال دکل  Jack Up  میباشند در طول امسال با کمبود ۷ دکل مواجه میشوند که این تعداد در مورد دکل Semisub  حداکثر ۵ دکل است ولی در مورد کشتی های حفاری این مصداق به کلی متفاوت است به گونه ای که پیش بینی میشود حداکثر ۲ یا ۳ دکل از ۵ دکل موجود در این منطقه در طول سال جاری مشغول کار شوند.در منطقه استرالیا و نیوزیلند هم پیشبینی کمبود حداکثر ۱ یا ۲ دکل صورت گرفته است که این هم در مورد دکلهای Jack Up  خواهد بود.

خلیج مکزیک:

در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ از ۱۳۹ دکل موجود در این خلیج ۱۱۹دکل  قرارداد داشته و مشغول فعالیت میبوده اند (۸۶%) .  مجموعه نامبرده ۷۶ دکل  Jack Up ,30 دکل Semisubmersible ,7 دکل Submersible  و شش کشتی حفاری را شامل میشود که بیشتر آنها در آبهای کم عمق مشغول حفاری میباشند.

در این منطقه عرضه وتقاضای دکل برای اعماق کم تقریبا با هم برابرند ولی برای مناطق عمیق تقاضا ( به خصوص برای دکل Semisubmersible و کشتی حفاری ) خیلی بیشتر از عرضه موجود و فعلی میباشد. کشتی های حفاری که قادرند تا عمق ۱۰۰۰۰ فوتی ( ۳۰۴۸ متری ) را حفاری کنند سنگین ترین و بزرگترین قراردادها را منعقد میسازند . به عنوان مثال
Transocean  Discover Enterprise  هنگام شروع بکار برای شرکت  BP  -۵۲۰۰۰۰ دلار در روز دریافت خواهد کرد.

آمریکای جنوبی و مرکزی :

در این منطقه نیز تقاضا همچنان در حال پیشی گرفتن بر عرضه است و نرخها نیز همچنان در حال افزایش , به گونه ای که هر ۷ کشتی حفاری موجود در این منطقه که برای برزیل کار میکنند تا پایان ۲۰۰۷ قرارداد داشته و تقاضا برای آینده نیز برای آنها وجود دارد ولی نه با قیمت کنونی , به گونه ای که   Transocean Deepwater Discovery  که بالاترین رقم برای امسال ( ۳۰۰۰۰۰ دلار ) را دریافت میکند برای سال بعد ۴۷۵۰۰۰ دلار از شرکت Devon Energy  برزیل دریافت خواهد کرد.

Semisubmersible ها هم در این منطقه همانند دو سال گذشته همگی قرارداد داشته و مشغول فعالیتند ( به استثنای  یک دکل ) . میانگین نرخ روزانه ۲۸ دکل Semisubmersible در این منطقه ۳۳۶۰۰۰ دلار و بالاترین آنها ۴۵۰۰۰۰ دلار است.

حدود ۹۱%  از دکلهای Jack Up  موجود در ابن منطفه قرارداد داشته و با میانگین نرخ روزانه ۱۶۵۶۵۱ دلار  مشغول فعالیت میباشند ( ۴۲ دکل از ۴۶ دکل ) .

اروپای شمالغرب :

در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ همه ۷۶ دکل موجود در شمال غرب اروپا قرارداد داشته و مشغول فعالیت بوده اند . و پیش بینی ها بر این است که با تامین ۴  دکل Semisubmersible  و یا Jack up تا پایان سال ۲۰۰۷ این منطقع در عرضه و تقاضا متعادل شود.

در طول سال گذشته بازار دکل اروپای شمال غرب ,  بازار بسیار قوی و محکمی نشان داده است . هر چند که در آینده  مشکلات زیادی مثل کم شدن اکتشاف و تولید در این منطقه ( بدلیل کاهش تولید و افزایش مالیاتها و فرسودگی ساختار های زیر بنایی کشوری مثل انگلستان ) و یا شرایط سخت کاری ( مثل استانداردهای بالای کاری و هزینه های آزمایشگاهی فوق العاده بالا و محدودیت های جغرافیایی بخصوص برای کشوری مثل نروژ و دریای برنت ) پیش روی این بازار خواهد بود ولی با این حال چون تعریف پروژه ها در این منطقه بیش از دکل های موجود است ما همچنان شاهد پیشی گرفتن تقاضا بر عرضه خواهیم بود که باعث خواهد شد شرکتی مثل Statoil  به دنبال انعقاد ۴ یا ۵ قرارداد ۴ تا ۵ ساله با دکل های  بزرگ باشد.

مدیترانه و دریای سیاه:

از ۲۴ دکل این منطقه ۲۳ دکل قرارداد دارند ( ۹۶% ) که مصر با ۱۱ دکل در این منطقه پیشتاز است و باقی کشور های این منطقه در پی افزایش فعالیتهتی خود میباشند مثلا انتطار میرود ایتالیا تعداد دکلهای خود را به ۵ افزایش دهد و ترکیه میزبان ۲ دکل شود و تونس و لیبی نیز در پی افزایش فعالیتهای دریایی خود میباشند ( هر چند که این انتظار ممکن است امسال نیز برآورده نشود ) .با فعایتهای لرزه ای انجام گرفته به نظر میرسد که در آینده نه چندان دور لبنان هم به مجموعه کشورهای این منطقه اضافه شود.

افریقای غربی:

به معنای واقعی کلمه از ۱۰۰ % پتانسل دکلی موجود در این منطقه استفاده میشود و این نرخ فعالیت تا پایان سال برقرار است. همینک نرخ عرضه و تقاضا برابر است ولیکن در پایان سال تقاضا اندکی بیش از غرضه خواهد شد.

بیش از۶۰% دکل های موجود در این منطقه قراردادهای دراز مدت ( تا ۲۰۰۸ یا حتی تا ۲۰۱۰ ) بسته اند ( بیشتر اکتشافی و در آبهای عمیق ) .

افزایش نرخ های روزانه این منطقه را هم تحت تاثیر قرار داده به گونه ای که دکل Jack up  ۹۱ متری سال گذشته ۱۲۳۶۶۷ دلار در روز  دریافت میکرده ولی امسال ۱۶۵۵۰۰ دلار دریافت میکند و دکل semisub  برای عمق ۱۵۲۴ متری از ۲۵۰۰۰۰ دلار در روز در سال گذشته به ۴۳۰۰۰۰ دلار در روز و کشتی های حفاری( مثل Saipem 10000 (از ۲۸۵۰۰۰ به  ۴۹۰۰۰۰دلار  افزایش یافته است.

بقیه نقاط دنیا

آسیا و اقیانوس آرام

خاورمیانه

افریقای غربی

اروپای شمالغرب

امریکای لاتین

خلیج مزیک

دکلهای دردست ساخت

کلهای قرارداد بسته

کل دکل های متحرک

نام شرکت

۱۶

۱۷

۴

۱۳

۱۵

۶

۱۰

۳

۸۱

۸۱

Transocean

6

8

9

13

10

2

12

1

57

60

GlobalSantaFe

1

5

14

7

9

15

9

4

60

60

Noble

2

12

8

1

8

1

16

4

46

48

Ensco

3

1

2

9

0

19

14

0

48

48

Pride

3

9

1

0

4

8

22

2

45

47

Diamondoffshore

2

24

0

4

4

0

0

14

27

34

SeaDrill

1

10

0

0

8

10

1

7

20

30

MaerskContractors

0

0

0

0

0

28

0

0

23

28

PDVSA

0

0

0

1

0

5

21

0

19

27

Todco

34

86

38

48

58

94

105

35

426

463

جمع کل

 

 

فناورى هاى نوین اکتشاف

با ظهور فناورى هاى ویژه و پویا، تغییرات زیادى در شیوه هاى اکتشاف ایجاد شده است. اکتشاف و بهره‌بردارى از

منابع نفت و گاز، در ابتدا به روش جست وجوى شواهد سطحى این منابع زیرزمینى انجام مى شد. این جست وجو

شامل پیگیرى رخنه‌هاى نفت یا گاز بود که از زمین به بیرون نفوذ کرده بود. به دلیل این که مقدار کمى از ذخایر نفت

و گاز طبیعى به سطح زمین نفوذ می‌کنند، این فرآیند اکتشاف ناکارآمد بود. با توسعه صنایع در کشورهاى مختلف،

نیاز جهان به سوخت هاى فسیلى روزافزون شد. این مسئله ضرورت تغییر در روش هاى اکتشاف و افزایش بازده این

روش ها را دوچندان ساخت. امروزه اکتشاف ذخایر نفت و گاز بسیار پیچیده شده و با بهره‌گیرى از تجهیزات ویژه،

درصد موفقیت در کشف ذخایر فسیلى را به حد قابل قبولى رسانده است. در این نوشتار، روش ها و مراحل اکتشاف

ذخایر نفت و گاز بررسى مى شود. تهیه بانک داده‌ها فناوری، نقش عمده اى در میزان موفقیت مکان‌یابى ذخایر نفت

گاز طبیعى دارد. این فناورى هنگامى موثر است که یکى از ابزار اصلى آن را که همان داده‌هاى صحیح – نرم‌افزار –

است، زمین‌شناسان و ژئوفیزیک ها بررسى و فرآورى کنند. این داده‌ها هنگامى کاربردى می‌شوند که به درستى

جمع‌آورى و طبقه‌بندى شوند. این داده‌ها که معمولاً شامل ویژگی‌هاى ذخایر زیرزمینى است، به منظور تبیین

زمینه‌هاى علمى براى تعیین محل ذخایر نفت خام و گاز طبیعى تفسیر می‌شوند. فرآیند اکتشاف نفت خام و گاز

طبیعى سرشار از تردید و با آزمون و خطاى فراوان همراه است، زیرا نفت و گازى که جست وجو می‌شود، اغلب

صدها فوت پایین‌تر از سطح زمین قرار دارد. از این رو، جمع‌آورى و طبقه‌بندى علمى داده‌ها در کاهش خطاى اکتشاف

بسیار موثر است. مطالعات زمین‌شناسی زمین شناسان اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى را با بررسى ساختار

سطحى زمین مناطقى که احتمال دارد منابع نفت و گاز داشته باشند، آغاز مى کنند. در اواسط قرن هجدهم زمین

شناسان به این نتیجه رسیدند که در سراشیبی‌هاى تاقدیسی، احتمال وجود ذخایر نفت و گاز بیشتر است. در این

تاقدیس‌ها که زمین در محل خود چین خورده است، لایه‌هاى گنبدى شکل ایجاد شده که نشانگر تعداد زیادى از

ذخایر نفت و گاز است. با بررسى و ترسیم مشخصات سطحى و زیرسطحى یک منطقه مشخص، زمین‌شناس

پیش‌بینى می‌کند در کدام مناطق احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى بیشتر است. زمین‌شناس از ابزار

متعددى براى این بررسى بهره می‌برد. از جمله این ابزار، بررسى برش‌هاى صخره‌هاى درون زمین، دره‌ها و یا تنگه‌ها

از نظر محتواى مایع درون سنگها، تخلخل سنگ، رطوبت‌پذیری، سن و ترتیب شکل یافتن صخره است که امکان

استنتاج‌هایى درباره ذخایر احتمالى را به زمین نشان می‌دهد. هنگامى که زمین‌شناس، منطقه‌اى را ارزیابى مى

کند و احتمال وجود یک منبع نفتى و یا گازى را در آن محدوده محتمل مى داند، آزمایش‌هاى بعدى براى به دست

آوردن اطلاعات جزئی‌تر و ترسیم دقیق تشکل‌هاى زیرزمینى مرتبط با ذخایر نفت و گاز طبیعى انجام می‌شود. معمولاً

زمین شناسان این آزمایش‌ها را انجام مى دهند. لرزه‌نگارى در اکتشاف لرزه‌نگارى بزرگ ترین پیشرفت پیش بینى

نشده در اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى است. لرزه‌نگارى بر مطالعه شکل موج‌هاى ارتعاشى استوار است که از

میان لایه‌هاى زمین عبور مى کند و با انواع تشکل‌هاى زیرزمینى به طور متفاوت تعامل دارد. در سال ۱۸۵۵،

ال.پالیمیر، اولین لرزه‌نگار را به عنوان ابزارى براى تشخیص و ثبت زمین‌لرزه‌ها کشف کرد. این دستگاه قادر به ثبت

ارتعاش هاى زمین بود که در یک زمین‌لرزه به وجود می‌آید. این فناورى از سال ۱۹۲۱ به منظور استفاده در یافتن

محل تشکل‌هاى نفتى و گازى زیرزمینى در صنعت نفت به کار برده شد. موج هاى ارتعاشى یادشده که یک منبع آن

را ایجاد می‌کند، از لایه‌هاى متفاوت زمین عبور مى کند و قسمتى از آن را لایه‌هاى زیرزمینى مختلف به سمت منبع

انعکاس می‌دهند. این انعکاس، امکان استفاده از لرزه‌نگارى را براى تبیین ویژگى هاى لایه‌هاى زمین به زمین‌شناس

می‌دهد. زمین‌شناسان قادرند ارتعاش هایى را در سطح زمین ایجاد و چگونگى بازگشت این ارتعاش ها را به سطح

ثبت کنند. موج هاى ارتعاش ارسال شده در برخورد با صخره‌ها و لایه‌هاى سخت زمین نسبت به لایه‌هاى با منفذ

زیاد، بازتاب متفاوتى دارند و همین تفاوت به زمین‌شناس امکان مى دهد تا محدوده و عمق سنگ هاى متخلخل را

که احتمالاً حاوى نفت و گاز هستند، تخمین بزنند. لرزه‌نگارى ساحلی در لرزه‌نگارى براى اکتشاف در مناطق

ساحلی، موج‌هاى ارتعاشى مصنوعى به سطح زمین فرستاده می‌شوند. این موج ها پس از برخورد با لایه‌هاى

مختلف، بازتابى ایجاد می‌کنند که قطعات حساسى به نام ژئوفون آنها را ثبت می‌کنند. این داده‌هاى برداشت شده

به یک ماشین ثبت ارتعاش منتقل می‌شود تا اطلاعات لازم براى تفسیر زمین شناسان و مهندسان مخزن را فراهم

کند. این ماشین وظیفه تقویت، ترجمه و بایگانى ارتعاش هاى دریافتى از ژئوفون را دارد. در روزهاى اولیه اکتشاف

لرزه‌ای، امواج لرزه‌اى به وسیله دینامیت ایجاد می‌شود. طراحى و نحوه بارگذارى دینامیت‌ها بسیار دقیق بود، ‌به

گونه اى که انفجارهاى کوچک امواج لرزه‌اى لازم و ضرورى را ایجاد می‌کرد. در اواسط دهه ۷۰ مشخص شد که

نوارهاى سفیدى به نام نقطه‌هاى روشن، روى باریکه‌هاى ثبت شده لرزه‌اى ظاهر می‌شود. این نوارهاى سفید،

نشانگر وجود ذخایر هیدروکربن در زیر زمین بود. صخره‌هاى طبیعى و پر منفذ داراى گاز طبیعى اغلب بازتاب هاى قوى

ترى نسبت به صخره‌هاى پر آب و معمولى دارد و از طریق نقطه‌هاى روشن به صورت مستقیم قابل تشخیص است.

این روش تشخیص ذخایر گازى که روش بازرسى مستقیم نام دارد، در برخى موارد ذخایر هیدروکربنى را نمایان نمى

کند؛ از این رو روش کاملاً مطمئن و مورد اعتمادى نیست. فناورى هاى نوین اکتشاف یکى از بزرگ ترین نوآوری‌هاى

تاریخ اکتشاف نفت و گاز، استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى زمین‌شناسى بر روى نقشه‌هاى مخصوص

است. با توسعه یافتن میکروپروسسورها، اطمینان استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى ارتعاشی، افزایش

قابل توجهى یافته است. این مسئله امکان پردازش مقادیر بیشترى از اطلاعات را فراهم کرده و اعتبار و محتواى

اطلاعاتى مدل هاى لرزه‌اى را افزایش داده است. زمین‌شناسان در اکتشاف به کمک رایانه از سه مدل اصلى

اکتشاف بهره می‌برند. این مدل ها عبارتند از: - مدل دوبعدی - مدل سه‌بعدی - مدل چهاربعدی فناورى بهره‌گیرى از

رایانه، آنقدر پیشرفت کرده که اکنون با ترکیب اطلاعات به دست آمده از انواع آزمایش ها مانند گزارش هاى روزانه،

تولید اطلاعات و آزمایش هاى غلظت‌سنجى امکان ایجاد یک تجسم فکرى از زیر زمین را فراهم کرده است. با

استفاده از این امکانات، زمین‌شناسان قادر به ترکیب تمام داده‌ها براى پردازش و ایجاد یک تصویر روشن و کامل

زمین‌شناسى از زیر زمین هستند. لرزه‌نگارى سه‌بعدی یکى از چشمگیرترین پیشرفت‌ها در اکتشاف به کمک رایانه،

توسعه لرزه‌نگارى سه‌بعدى ست. این روش از داده‌هاى لرزه‌اى منطقه براى ایجاد یک تصویر سه‌بعدى از تشکل‌ها و

لایه‌هاى مختلف زمین‌شناسى منطقه استفاده می‌کند. از آنجاکه این تصویر واقعى می‌تواند براى تخمین زدن وجود

لایه‌هاى هیدروکربنى در منطقه و صفات خاص ساختمان این تشکل ها بسیار مفید باشد، به زمین‌شناسان در

تخمین ذخایر هیدروکربورى با احتمال بسیار بالا کمک مى کند. استفاده از روش لرزه‌نگارى سه بعدى احتمال

موقعیت‌یابى مخزن را تا ۵۰ درصد افزایش می‌دهد. این فناورى با وجود موفقیت‌آمیز بودن، بسیار هزینه‌بر است.

لرزه‌نگارى سه‌بعدى می‌تواند بیش از یک میلیون دلار در یک منطقه با ۵۰ مایل مربع مساحت هزینه در بر داشته

باشد. در تولید تصاویر سه‌بعدى نیاز به داده‌هایى است که از هزاران نقطه جمع‌آورى شده باشد، حال آن که در روش

هاى دو بعدى صرفاً نیاز به چندصد نقاط داده است. به دلیل پیچیدگى و طولانى بودن فرآیند، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى

در ترکیب با دیگر روش هاى اکتشاف استفاده مى شود. براى مثال، یک زمین شناس ممکن است از لرزه‌نگارى

دوبعدى مرسوم به منظور طراحى و بررسى ویژگى هاى زمین‌شناسى براى ارزیابى احتمال وجود ذخایر نفت و گاز

استفاده کند. در این حالت هنگامى که از فناورى هاى مقدماتى استفاده مى شود، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى صرفاً در

مناطقى که احتمال وجود ذخایر هیدروکربورى بالا است، استفاده مى شود. علاوه بر تعیین محل ذخایر نفت و گاز،

لرزه‌نگارى سه‌بعدى در تعیین محل دقیق و بهینه چاه‌هاى حفارى نیز موثر است. با استفاده از این فناوری، علاوه بر

بهینه کردن تعداد چاه ها و کاهش هزینه‌هاى خرج‌هاى اضافی، با تعیین محل دقیق چاه ها امکان استخراج بیشتر

نفت و گاز از زمین فراهم می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى میزان بازیافت چاه هاى مولد را به حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد

افزایش می‌دهد، حال آن که میزان بازیافت چاه هایى که با فناورى هاى معمولى اکتشاف تعیین محل شده‌اند، ۲۵ تا ۳۰

 درصد است. تا سال ۱۹۸۰ تنها یکصد آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت گرفته بود. در اواسط دهه ۹۰ با کاهش

نسبى هزینه و توسعه فناورى در هر سال ۲۰۰ تا ۳۰۰ آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت پذیرفت. در سال ۱۹۹۳، ۷۵

 درصد از بررسی‌هاى اکتشاف ساحلى از لرزه‌نگارى سه‌بعدى استفاده کردند. در ایران، در میدان هایى مانند

آب‌تیمور، دارخوین، کرنج و پارسی، عملیات لرزه‌نگارى سه‌بعدى با موفقیت اجرا شده است. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدی

اکتشاف به کمک رایانه دوبعدى شامل تولید یک تصویر از لایه‌هاى مختلف زیر سطح زمین است. در روش‌هاى

مرسوم زمین‌شناسى با جمع‌آورى و تحلیل اطلاعات موجود، تصورى دوبعدى از این لایه‌هاى براى خود ترسیم

می‌کند، اما با کمک فناورى رایانه، امکان ایجاد نقشه‌هاى بسیار مفصل‌تر و بسیار سریع تر از روش هاى مرسوم

وجود دارد. علاوه بر این، با سیستم دوبعدى امکان استفاده از نمایش تصاویر رنگى ایجاد شده رایانه اى براى

برجسته کردن خواص زمین‌شناسى وجود دارد‌ که از طریق روش‌هاى تصویرلرزه‌نگارى مرسوم امکان ظهور بسیار

پایینى دارد. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى پیچیدگى و تفصیل کمترى از تصویر سه‌بعدى دارد. جالب توجه است که فناورى

لرزه‌نگارى سه‌بعدى پیش از فناورى دوبعدى توسعه یافت. فناوری‌هاى دوبعدى تصویر لرزه‌نگارى در حقیقت توسعه‌اى

از فناوری‌هایى سه‌بعدى است. فناورى دوبعدى براى ساده‌کردن و کاهش هزینه‌هاى لرزه‌نگارى سه‌بعدی، همچنین

کاهش پیچیدگی‌هاى استفاده از فناورى سه‌بعدى توسعه یافت. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى به کمک رایانه (CAEX) در

مناطقى به کار می‌رود که احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى به حدى است که استفاده از لرزه‌نگارى

سه‌بعدى را از لحاظ اقتصادى و صرف زمان توجیه‌پذیر سازد. تصویربردارى لرزه‌نگارى چهاربعدی یکى از پیشرفت هاى

پیش بینى نشده اخیر در اکتشاف لرزه‌اى و شکل دادن ساختمان‌هاى صخره زیرزمین، ابداع تصویرلرزه‌نگارى

چهاربعدى بوده است. این نوع تصویربردارى از توسعه فناورى تصویربردارى سه‌بعدى است. در تصویربردارى چهاربعدى

به جاى دریافت یک تصویر ساده و ساکن از زیر زمین، تغییرات در ساختار و خواص تشکل هاى زیرزمینى به طور

مستمر مشاهده می‌شود. از آنجاکه چهارمین بعد در تصویر لرزه‌نگارى چهاربعدى زمان است، به آن تصویربردارى

مشمول مرور زمان نیز گفته می‌شود. مطالعات لرزه‌اى متفاوت از یک منطقه خاص در زمان هاى گوناگون انجام شده

و این (ترتیب) داده‌هاى مختلف به یک رایانه قدرتمند منتقل می‌شود تا تصاویر مختلفى از آنچه در زیر زمین می‌گذرد،

به دست آید. با مطالعه چگونگى تغییر تصاویر لرزه‌اى در سراسر زمان، زمین‌شناسان قادر به کسب آگاهى بیشتر از

خواص مختلف صخره‌ها شامل جریان سیال در زیر زمین، چسبندگی، دما و غلظت هستند. علاوه بر این، زمین

شناسان و مهندسان از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌توانند براى ارزیابى خواص یک مخزن مانند زمان استخراج نفت خام

و هنگامى که توسعه مخزن اهمیت می‌یابد، استفاده کنند. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى در یک مخزن می‌تواند

میزان بازیافت را به بیش از آنچه با استفاده از لرزه‌نگارى دوبعدى یا سه‌بعدى به دست می‌آمد، افزایش دهد، در

حالى که میزان بازیافت این دو نمونه از لرزه‌نگارى ۲۵ تا ۳۰ درصد و ۴۰ تا ۵۰ درصد به ترتیب توالى است. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌تواند میزان بازیافتى حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد در پى داشته باشد. لرزه‌نگارى دریایی در آغاز اکتشاف براى نفت خام و یا گاز طبیعى که صدها یا هزاران پا زیر سطح دریا قرار دارد، از روشى نسبتاً متفاوت از اکتشاف لرزه‌اى استفاده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از خودرو و ژئوفون ها، از یک کشتى برداشت

داده‌ها استفاده می‌شود. به جاى ژئوفون‌ها، در اکتشاف دریایى از هیدروفون ها استفاده می‌شود که براى برداشت

امواج لرزه‌اى زیر آب طراحى شده است. این هیدروفون ها در ساختارهاى متفاوت بر حسب نیاز زمین شناس با

طناب به دنبال کشتى کشیده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از دینامیت یا ضربه‌ بر کف بستر دریا، کشتى

لرزه‌اى از یک تفنگ بادى بزرگ استفاده می‌کند که گلوله‌هاى هواى فشرده را به زیر آب رها می‌کند. به این طریق

امواج لرزه‌اى که می‌تواند به درون پوسته زمین برود و بازتاب هاى مورد نیاز را تولید کند، ایجاد می‌شود. اندازه‌گیرى

مغناطیسى (مگنومتر) علاوه بر استفاده از لرزه‌شناسى براى جمع‌آورى اطلاعات مرتبط با ترکیب پوسته زمین،

خواص مغناطیسى ساختمان هاى زیر زمین نیز می‌تواند براى تولید داده‌هاى زمین‌شناسى استفاده شود. این کار با

استفاده از مگنومترها انجام می‌شود؛ دستگاه هایى که می‌تواند تفاوت هاى جزئى در خواص مغناطیسى لایه‌هاى

مختلف زمین را اندازه‌گیرى کند. در روزهاى اولیه مگنومترها، دستگاه‌هاى بزرگ و حجیم بودند که تنها قادر بودند یک

منطقه کوچک را در یک زمان بررسى کنند. با توسعه فناوری، در سال ۱۹۸۱، ناسا ماهواره‌اى به فضا پرتاب کرد که

قادر به برداشت داده‌هاى مغناطیسى در یک مقیاس قاره‌اى بود. این ماهواره که «مگ‌ست» نامیده می‌شد، مطالعه

ساختمان هاى صخره‌هاى زیرزمینى و پوشش زمین را در یک مقیاس بزرگتر شدنى و امکان جمع‌آورى اطلاعاتى

مانند جابه جایى لایه‌هاى مختلف زمین و تعیین محل ذخایر نفت خام، گاز طبیعى و سایر معادن ارزشمند را فراهم

کرد. تفسیر داده‌ها با استفاده از روش‌هاى یادشده، منابع زیادى از داده‌ها و اطلاعات براى زمین‌شناس به منظور

استفاده در اکتشاف هیدروکربن‌ها فراهم می‌شود. این اطلاعات خام بدون تفسیر دقیق و مبتنى بر روش‌هاى

علمی، قابل استفاده نخواهد بود. زمین شناس همانند قراردادن قطعات یک پازل، تمام منابع داده قابل دسترس نظیر

ساختار لایه‌هاى صخره‌هاى زیرزمین را براى ایجاد یک مدل یا حدس‌هاى علمى به کار می‌برد. گفتنى است که با

وجود تکامل تدریجى و شگفت‌انگیز فناورى و روش هاى اکتشاف، تنها راهى که سبب اطمینان از وجود یک مخزن گاز

طبیعى یا نفت خام می‌شود، حفارى یک چاه اکتشافى است. یک زمین‌شناس گرچه می‌تواند بهترین حدس هاى

موجود را براى موقعیت مخازن بزند، اما این حدس مصون از خطا نیست. شاید در آینده‌اى نزدیک، پیشرفت و توسعه

فناورى سبب شود که این حدس‌ها و تخمین‌ها، با کمترین خطاى ممکن، سبب کاهش هزینه‌هاى اکتشاف و حفارى

شوند. همان گونه که ملاحظه شد، استفاده از تکنیک‌هاى لرزه‌نگارى سه و چهار بعدی، اکتشاف در میدان هاى نفت

و گاز جهان را به دلیل فراهم آوردن اطلاعات بسیار دقیق ترى براى ادامه کار اکتشاف تا بهره‌برداری، تحت تاثیر خود

قرار داده است. در حال حاضر در کشور ما به طورعمده از لرزه‌نگارى دوبعدى استفاده می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى

نیز در بعضى از پروژه‌هاى اخیر صنعت نفت از طرف شرکت‌هاى خارجى استفاده شده و هنوز نیروهاى متخصص

داخلى آن را به طور مستقل انجام نداده اند. با آن که لرزه‌نگارى چهار بعدى نیز افزایش بازیافت نفت و گاز مخازن با

هزینه‌هاى کمتر را به همراه دارد، اما هنوز در ایران استفاده نشده است. صنعت نفت کشور ما به منظور بهره‌گیرى از

فناوری‌هاى مدرن لرزه‌نگاری، می‌تواند همکارى مشترکى را در مطالعه و به‌کارگیرى این روش‌ها با صاحبان فناورى

هاى یادشده مدنظر قرار دهد تا از مزیت هاى این فناورى ها بهره مند شود

 

موارد مورد استفاده در گل حفاری


برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مغزه گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.

نقش مواد در گل حفاری

کنترل وزن مخصوص
برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

مواد تغییر دهنده غلظت
به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.

کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری
ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.

 

مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند:

  • بنتونیت : به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.
  • میکا : برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.
  • گرافیت : هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.
  • باریت : برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.
  • گالن : به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.
  • آهک و دولومیت : جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.
  • ژیپس : برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.
  • آزبست : به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.
  • نمک : در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.
  • کربنات و بی‌کربنات سدیم : به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.
  • پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی : این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند

 

بخش های مختلف در دکل حفاری

اصولا" در حفار ی دورانی دو نوع دکل وجود دارد :

I.  دکل استاندارد که با چهار پایه (Leg)  که روی یک پی چهار گوش قرار دارد و هر دفعه قطعه قطعه می کنند.
II. دکل خود فراز یکبار موقع  ساخت سر هم  بندی  می شود =  دکل چاقوئی = Jackknife Mast

هر دکل بر روی زیر سازه ای  (Substructure)   بنا میشود   که کار آن :

الف) نگهداری سکوی دستگاه حفاری و تامین فضا برای تجهیزات و کارگران
ب  ) تامین  فضا  برای  فورانگیر های  زیر سکوی  د ستگاه    حفاری

معمولا"  ظرفیت  بار  یک  د کل  استاندارد  از  ۲۵۰۰۰۰  تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند ( ۱۲۵ تن تا ۷۵۰ تن ) تغییر میکند و بادهائی با سرعت ۱۰۰ تا  ۱۳۰ مایل در ساعت ( ۲۰۸  -  ۱۶۰ کیلومتر در ساعت ) را می تواند تحمل نماید بدون اینکه احتیاج به مهار دکل با سیم باشد.

قسمت های مختلف یک دکل حفاری :

1.جعبه قرقره تاج و سکوی تاج (میزاب )  Crown Block &  Water Table 
2.دکل خود فراز                                                             Mast
3.سکوی دکلبان                                             Monkey Board
4.جعبه قرقره متحرک                                      Traveling Block
5.قلاب                                                                         Hook
6.هرز گرد                                                                    Swivel
7.گیره بالا بر                                                            Elevator
8.کلی                                                                          Kelly
9.بوش رانش کلی                                            Kelly Bushing
10. بوش اصلی                                               Master Bushing
11. سوراخ اتصال                                                  Mouse Hole
12. گمانه (چاهک کلی  )                                                Rat Hole
13. آچار چپ                                                   Back up Tongs
14. آچار راست                                               Make up Tongs
15. گردونه حفاری                                                 Draw works
16. وزن نمای حفاری                                    Weight Indicator
17. تابلو حفار                                               Driller’s Console
18. اتاق حفار                                                          Dog House
19. خرطومی کلی                                                  Rotary Hose
20. انباره روغن فورانگیر                              Accumulator Unit
21. راهرو                                                                 Cat Walk
22. سرسره                                                            Pipe Ramp
23. خرک های  لوله                                                     Pipe rack
24. زیر سازه دکل                                                 Substructure
25. ناودان برگشت گل                                     Mud Return Line
26. الک لرزان                                                       Shale Shaker
27. چند راهه کاهنده  (فورانگیر)                        Choke Manifold
28. جدا کننده گاز گل                                Mud – Gas Seperator
29. گاز زدا                                                                 Degasser
30. حوضچه های گل                                               Reserve Pits
31. مخازن گل                                                             Mud Pits
32. لای زدا                                                                   Desilter
33. ماسه زدا                                                             Desander
34. پمپ های  گل                                                   Mud Pumps
35. خروجی پمپها                                  Mud Discharge Lines
36. سیلوهای مواد فله گل و سیمانBulk Mud Components Storage   
37. انبار مواد گل                                                       Mud Hose
38. مخازن آب                                                      Water Tanks
39. مخزن گازوئیل                                                 Fuel Storage
40. موتورها و                             .......Engines  &  Generators
41. مجموعه فورانگیر گل             Blow – out  Preventor Stack
42. کابل حفاری                                                    Drilling Line

 

 توضیح بخش های مختلف دکل حفاری ( نمای کناری):

١- های دریل یا (Hi drill)  که محافظت کننده فضای حلقوی یا آنولوس است.

۵٫۴٫۳٫٢- Top Rams  و Shear Rams وBlind Rams  و  Rams Bottom       که اینها والوهائی هستند که برای جلوگیری از فوران در زیر سکو نصب میگردند     و در مواقع اضطراری Shear Rams را بکار برده  و کلا"ارتباط فضای بیرون و داخل چاه را قطع می کنند. به مجموعه اینRams ها BOP یا Blow-out Preventor گفته می شود و وظایف مهار کنندگی را دارند.

۶- Cellar = که در زیر دکل و روی زمین به توسط سیمان درست شده و حالت یک گودال مکعبی شکل را دارد و حفاری از انتهای آن شروع می شود.

۷- BOP که در بخشهای  و و و توضیح داده شده است.

۸-  لوله حفاری که با Rotary  Table درگیر است.

٩- Kelly  Bushing = که شش گوش یا سه گوش یا مربعی است و درون  Rotary  Table قرار گرفته و هنگامی که روتاری تیبل می چرخد Kelly  Bushing   و لوله های متصل به آن نیز گردش میکند.

۱۰ –Kelly Cock  = لوله ها به آن متصل شده و هرز گرد بوده و لوله حاوی گل حفاری نیز به آن متصل می شود.
١١- Travelling  Block = سیم های بکسل حفاری روی آن قرار گرفته و توسط آنها رشته های حفاری بالا و پائین میشوند.

١۲ – Kelly = لوله ای است که شش گوش بوده و در بخش بالائی دریلینگ پایپز قرار می گیرد و Kelly Bushing آنرا می چرخاند.

١۳ – Crown Block = که در انتهائی ترین قسمت استرینگ قرار می گیرد و در انتهای دکل حفاری و وظیفه آن بالا و پائین بردن مجموعه حفاری است.

۱۴ – Monkey Board = که سکوئی است که دکلبان روی آن ایستاده و لوله ها را جابجا نموده و آنها را کم یا زیاد می کند.

۱۵ – Rat Hole = که مجموعه کلی را درون آن قرار می دهند برای لوله پائین یا لوله بالا.

۱۶ – Steal Line Measurment = SLM که لوله ها را متراژ کرده که چه میزان لوله درون چاه وجود دارد.

۱۷ – Mouse Hole  = که لوله ای را که قرار ات به رشته حفاری اضافه نمایند درون آن قرار می دهند.

 

تشریح بخش های  مختلف سکوی حفاری در نمای پلان :

١- روتاری تیبل که چرخیده و مجموعه لوله ها و استرینگ و کلی بوشینگ و متعلقات آنرا درون و بیرون چاه بچرخش در می آورد.

۲ – Driller’s  Console که در صفحات بعدی مفصلا" توضیح داده خواهد شد و محل استقرار حفار بوده و از این محل کنترل می گردد. 

۳ – Blow-out Preventor = BOP  که در مواقع فوران از فوران چاه جلوگیری می کند و و یک دستگاه از آن هم در کنار کمپها قرار دارد.

۴ –  Dog House  که محل استقرار افراد حفاری بوده و دستگاه Geolograph درون آن قرار دارد که مسائل مربوط به چاه را ثبت می نماید(٩٫۷ ).

 ۵ – Drilling String یا رشته حفاری که هر استند شامل سه شاخه بوده و هر شاخه ۳۱  فوت میباشد برابر با ۹ متر و توسط  Tool Joint ها بیکدیگر اتصال می یابند که جمعا" هر استند برابر با ۵/۳۰ متر طول دارد و در کنار دکل بحالت آویزان قرار دارند و از قسمت زیر Monkey Board آویزان هستند. رشته حفاری شامل لوله های حفاری Drilling Pipes و لوله های دیواره ضخیم مخصوصی است که لوله های وزنه Dirilling  Collars نامیده میشوند.  طول هر کدام  از لوله های  حفاری ۳۰  فوت است  و شاخه (Joint of Pipes) لوله نامیده می شود و انتهای طرفین هر شاخه رزوه دارد. طرفی که رزوه های داخلی دارد مادگی (Pin) و انتهای دیگر آن با رزوه های خارجی نرینه (Box) نامیده میشود. دو انتهای رزوه  دار لوله پیوند (Tool Joint)  نام دارند و در واقع قسمتهای جداگانه ای هستند که بوسیله سازنده ایکه رزوه ها راطبق مشخصات کارخانه درست  میکند به قسمتهای خارجی لوله حفاری جوش می شوند. گاهی استند شامل ۳ لوله یا شاخه را سه تائی (Thribble) می نامند.  استندها را که طول آنها در حدود ۰ ۹ فوت میباشد می توان در دکلی که ارتفاع آن١۳۶ فوت است جا داد.

 ۶ – لوله های وزنه که قطر داخلی آنها از استندها کمتر بوده و در بیرون آن حالت مارپیچی دارند و برای اضافه شدن وزن استرینگ های حفاری بکار می روند و پیوند جوشی ندارند و نرینه و مادینه روی خودشان تراش شده است.

۷ – تانک نیتروژن که شلنگهائی از قسمت Rams ها به اینجا وارد شده و فشار برای پشت والوها را فراهم می کند چون والوهای Rams بصورت هیدرولیکی عمل می کنند.

۸ – جعبه ابزار که وسایلی از قبیل رابط های لوله های حفاری و غیره در آن نگهداری می شود.  در پشت آن کابل حفاری یدک قرار دارد.

 

 

بخش های  مربوط به گل حفاری و پمپاژ آن :

٩ – Mud Shaker و تانک زیر آن = که گل حفاری روی توری شیکر آن ریخته و دو بخش دارد:

الف) Desilter (لای زدا) سیلت زدا
ب  ) Desander که اولی ذرات سیلت (در اندازه سیلت) را جدا می کند و دومی قطعات با اندازه ماسه را جدا سازی مینماید و مواد اضافی بعد از خروج از تانک زیرین آن به حوضچه ای رفته و ته نشین می کند.

۱۰ – Degasser یا تانک جدا کننده گاز = در این تانک گازهائی که بهمراه گل حفاری بالا آمده جدا می گردد.

١١ – Mud Tank = که در تانک گل وزن و ویسکوزیته و آلکالن و . . . . گل حفاری توسط گل شناس اندازه گیری میشود و در صورت کم بودن وزن یا هر مسئله دیگری ( در شماره ۱٢ توضیح داده شده است ).

١٢ – مخزن اضافه کننده مواد = در این مخزن موادی که مورد نیاز است تا ترکیب گل بحالت اولیه بازگردد به آن اضافه میشود.

١۳و١۴ – پمپهای گل یا Mud Pumps = که دو دستگاه بوده و گل را با فشار بدرون Stand Pipes و در نهایت Drilling Pipes فرستاده و از طریق Kelly Cock بدرون چاه پمپ می شود و در بالای آن یک وسیله قرار دارد بنام Damper که جلوی ضربات ناگهانی را که پمپ وارد میکند گرفته و کار آن بسیار با اهمیت است. هر کدام از Mud Pump ها سه پمپ دارد یعنی Triplex است.

١۵- Draw Box = که برق AC را به  DC تبدیل کرده و کابل آن روی Crown Block می رود.

١۶- Drum مربوط به کابلها = که به استرینگ ها متصل بوده و بالا و پائین بردن رشته های حفاری را انجام میدهد.
١۷- ژنراتورهای تولید برق است که با گازوئیل کار کرده و سه دستگاه می باشد و همیشه دو دستگاه از آنها مشغول بکار بوده و یکی در حالت Stand by قرار دارد.

١۸-  سکوی حفاری یا Platform = که کل تجهیزات حفاری درون آن و یا در زیر آن روی سطح زمین قرار دارد .

١٩- Choke Manifold = که افت فشار را باعث شده در هنگام خروج سیال از چاه و والوهائی دارد.

BHA) Bore Hole Assembly)  :

ابزار بکار رفته در زیر Drilling Pipes  را BHA  گویند  ، این ابزار عبارتند از:
 
الف) Drilling Collars = درحفاری معمولا"بین۲ تا۱۰ Collar بکارمی برند.

ب) Heavy Drilling Pipes  = لوله هائی که از نظر مقاومت و وزن بین Drilling Pipes و Drilling Collars هستند.

پ) Subها = لوله هائی که کوچکتر از لوله های حفاری هستند که بین کالرها قرار میگیرند.

Sub های مهم عبارتند از :

 ُStabilizer : لوله ای استوانه ای با چند تیغه (زائده) بر روی خود که به دیواره  چاه  چسبیده  و باعث قرار گرفتن  رشته های حفاری در وسط چاه می شود  بعبارت دیگر از برخورد رشته حفاری بدیواره چاه جلوگیری می نماید.

Bit Sub : ایجاد اتصال بین مته و Collar یا Sub  های بالائی می کند.

Cross Over Sub : اتصال بین دو لوله با اندازه های متفاوت را ممکن می سازد.

Rimmer : وسیله ای است دارای سه یا شش تیغه از جنس فولاد تنگستن که بالای مته بسته شده و باعث یکنواخت کردن قطر چاه می گردد. این وسیله عموما" بل از راندن لوله های جداری یا آستری رانده می شود.

 

مته های حفاری

مته وسیله ای است در انتهای رشته حفاری که بطور کلی سه دسته می باشند:

1) Milled Teeth یا (Steel Tooth) که انواع مته های tri-cone است و دندانه های آن بصورت مخروطی می باشند.

2) Tangstan Carbid Insert یا (TCI) نوعی مته  tri –cone است که برای سازندهای سخت بکار می روند.

3) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و کاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زیادی الماس در قسمت پائین و اطراف آن جاسازی شده است که برای سازندهای سخت مناسب هستند.

سه نوع مته ای که وجود دارد :

الف) PDC  یا Poly Crystalline Diamond Contact که مهمترین انواع مته الماسه است.

ب) Bottom Bit

پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = دارای قطعات کاج شکل فولادی که کاج نامیده می شوند که بطور آزاد همزمان با دوران مته می چرخند. اغلب مته ها سه کاج دارند ولی دو کاج و چهار کاج هم وجود دارد. سازندگان مته یا دندانه ها را روی سطح خود کاج می تراشند یا اینکه تکمه های خیلی سخت  تنگستن  کاربید  را  روی  کاج جا سازی می کنند. از نظر سختی سازند مته های سازند نرم  نرم متوسط  - متوسط – متوسط سخت – سخت و متراکم – فوق العاده سخت و ساینده و شکسته ساخته می شوند.

از نظر کاربرد مته ها را معمولا" به دو دسته مته های حفاری و مته های مغزه گیری تقسیم می نمایند که البته در هر دسته از انواع مختلف  ابزارهای  برنده  و  طرحهای  مختلف  تاج  و  آبرو  استفاده می نمایند. در داخل تمامی مته ها مسیرهائی تعبیه شده که به گل حفاری اجازه خروج می دهند. اکثر مته ها فواره هائی (Nozzle) دارند که سیال حفاری را بصورت جریانی با سرعت زیاد به اطراف و زیر هر کدام از کاجها هدایت می کنند.

 

نکاتی در باره حفاری

کندن چاه و رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری می گویند حفاری یکی از کارهای پیچیده و گران و طاقت فرسا وتخصصی در صنعت نفت بشمار می رود. هر کاری که ما قبل از حفاری انجام داده باشیم در صورتی که عمل حفاری بدرستی انجام نگیرد بی فایده است.
بنابراین به حفاری خیلی اهمیت می دهند قبل از حفاری ما فقط با تخیل و فرضیات مختلف لایه ها و عمق ها را تعیین می کنیم ولی در حفاری واقعاً به اینها می رسیم زمین شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم می دهند تا حفاری به طور مداوم انجام شود. چون هزینه دکل و لوازم حفاری خیلی گران است.بنابراین حفاری در سه نوبت و بطور ۲۴ ساعته انجام می گیرد.
تعیین محل حفاری نیز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسکونی، چاههای مجاور، مسکونی فشار قوی برق و ….. که اینها همه تخصصی و مخصوص به خود را دارند بعد از تعیین محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب کردن وسایل مورد نیاز، اتاق ها، جاده و … می کند سپس دکل به منطقه آورده می شود و عمل بطور ۲۴ ساعته انجام می شود. عمل حفاری بوسیله دکل صورت میگیرد . این دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده میشود . سپس آن را در محل سر هم کرده و آمده حفاری میکنند . دکل و وسایل حفاری بصورت کرایه ای و گران قیمت می باشند بنابراین عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته انجام میگیرد .
لوازم و قطعات حفاری عبارتند از :
۱) Hook-قلاب آویزان از قطعات و رشته های بالا و پایین رو و متصل به دکل حفاری(
۲) Swivel-دستگاه متصل کننده قسمتهای دوار داخل چاه و قسمت های ثابت در خارج(
۳) Mud line-لوله قابل انعطاف ( لاستیکی ) جهت انتقال گل حفاری به داخل لوله های حفاری(
۴) Derrick-دکل حفاری(
۵) Kelly-لوله با قطع ۶ ضلعی یا ۴ ضلعی که بوسیله یک رابط به …….. و از طرف دیگر به لوله های حفاری داخل چاه متصل میگردد(
۶) Stand pipe-لوله انتقال گل از داخل پمپها به لوله لاستیکی(
۷) Kelly bushing-بوشن که با دواران خود … را به حرکت در می آورد(
)Rotary tableصفحه دوار(
۹) Sub-Structure-پایه های زیر دکل(
۱۰) Foundation-پی بتونی زیر دکل(
۱۱) Seller-چاله ای که جاه در آن حفر میشود(
۱۲) Blow out control-دستگاه جلوگیری کننده از فوران چاه(
۱۳) Flow line-لوله انتقال گل برگشتی از داخل چاه به مخازن گل حفاری(
۱۴) Shale shaker-محل تفکیک گل حفاری از مواد و سنگ ریزه های حفاری شده(
۱۵) Screen-توری فلزی یا الک(
۱۶) Return tank-مخزن یا محل تجمع گل برگشتی از چاه(
۱۷) Mud pump-پمپ های ارسال گاز از …. به داخل چاه(
۱۸) Casing-لوله های دیوار بندی در اندازه های مختلف(
۱۹) Annulus-مجرای برگشت گل و مواد حفاری شده از چاه به خارج(
۲۰) Drill pipe-لوله حفاری که محتوی گل ارسالی به داخل چاه است(
۲۱) Bit-مته حفاری(
عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته و در ۳ نوبت کاری انجام می شود . ولی همه افرادی که برای حفاری استخدام میشوند بصورت اقماری هستند و باید هر زمان که لازم باشد آماده کار باشند . کما اینکه در بعضی موارد حتی تا ۳ روز یا بیشتر فرد وقت استراحت ندارد . عمل طاقت فرسا / وقت گیر / پر هزینه / خطرناک /الوده کننده محیط زیست /…. انجام میگیرد تا چاه به نتیجه برسد.
گل حفاری
یکی از حفاری دورانی گل حفاری است گل حفاری نقش مهم و حساسی در حفاری دارد در واقع سرمایه های مالی و انسانی به این ماده بستگی دارد و اشتباهی در انتخاب کردن نوع و وزن آن از بسته شدن چاه تا ذوب شدن دکل و نابود شدن انسان های بسیاری همراه است. مسیر حرکت گل بصورت مسیر بسته واز کناردکل شروع شده از درون لوله های حفاری عبور کرده سپس از شکافهای درون مته خارج و بعد از آن از کناره هی لوله حفاری به محل اولیه خود بر میگردد در این مسیر گل نقش های تعیین کننده ای دارد. که عبارتنداز:
- خارج کردن خوده سنگهای کنده شده ازاطراف مته و آوردن آنها به سطح
- خنک کردن وتقلیل اصطحلاک مته با زمین
- محافظت دیواره چاه و ممانعت از ریزش طبقات
- ایجاد تعادل بین مایعات طبقه ای و مایعات داخل چاه
- انتقال گاز و یا نفت طبقات زیرزمینی به سطح و دستگاههای اندازه گیری مثل دستگاه شناسی گازها و یا دستگاه تعیین کننده نوع گاز
وظیفه اصلی گل ثابت نگه داشتن فشار هیدروستکی در داخل چاه است اگر فشار گل از فشار مواد موجود در داخل چاه بیشتر باشد در این صورت گل به داخل سازنده ها نفوذ کرده و باعث کم شدن (loss) گل می شود. اگر حفار سرچاهی متوجه این جریان نشود گل به سرعت کم شده و بعد از تمام شدن و یا کم شدن فشار گل چاه فوران (flow rate) می کند این موجب می شود که دکل حفاری نابود شود در سازنده هایی که گاز و یا نفت وجود دارد این جریان با آتش سوزی همراه بوده و موجب گیر کردن لوله حفاری در چاه می شود که این موجب اشکال در حفاری می شود برای سنگین کردن گل از مواد مختلفی همچون نمک و … استفاده می شود که این ترکیبات را با آزمایش بدست آورده اند.
مواد مورد استفاده در گل حفاری
برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مقر گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.
نقش مواد در گل حفاری
کنترل وزن مخصوص
برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.
مواد تغییر دهنده غلظت
به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.
کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری
ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.
مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند.
بنتونیت :
به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.
میکا :
برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.
گرافیت :
هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.
باریت :
برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.
گالن :
به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.
آهک و دولومیت :
جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.
ژیپس :
برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.
آزبست :
به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.
نمک :
در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.
کربنات و بی‌کربنات سدیم :
به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.
پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی :
این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند
حفاری جهت دار
مواقعی پیش می آید که حفاری عمودی غیر ممکن است مثلاً مخزن ما زیر منطقه مسکونی و یاتجاری و … آنجا غیر ممکن است قرار دارد یادر بعضی مواقع قطعه ای درچاه گم شده و عمل حفاری غیر ممکن است بعضی از مخازن نیز cllovser آنها بصورتی است که اگر اقدام به حفاری عمودی کردیم چاه به آب نمک نشسته واز کار می افتد در این موقعیت ها تکنولوژی هایی وجود دارد که حفاران میتوانند بوسیله آنها اقدام به حفاری جهت دار کنند این نکته نیز قابل توجه است که لوله حفاری قادر به خم شدن حتی تا زاویه ۹۰ نیز می باشد.
حفاری جهت دار روش های متفاوتی دارد مثلاً‌ از ابتدا جهت دار حفاری کنیم و یا اینکه مقداری عمودی و مقداری جهت دار. در بعضی موارد زمین شناس تشخیص می دهد سازنده ی که به آن حفاری عمودی برخورد می کنند باحفاری جهت دار برخورد نمی کنند در صورتی که این سازنده سخت باشد عمل حفاری کند پیش می رود بنابراین با برنامه ریزی دقیق و حساب شده به اصطلاح لایه را دور می زنند در مناطق دریایی هزینه سکوی نفتی گران تمام می شود بنابراین با یک سکوی نفتی از چندین مخزن مختلف برداشت می کنند و ابتکار فقط با حفاری جهت دار امکان پذیر است.

 

بالا بردن بهره وری با بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری

 


حفاری underbalanced coiled tubing ارزش کاری خود را در ۵ چاه در کاهش صدمات وارده به سازند در حین حفاری و بهبود بهره وری اثبات کرده است.

اهداف این پروژه در بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری:


هدف از این پروژه، بهبود برداشت از چاه های عمودی از طریق ادامه حفاری در چاه های موجود بصورت افقی است. حفاری underbalance برای تعیین دقیق ناحیه تولید، آزمایش جریان تولید مخزن در حین حفاری، و جلوگیری از صدمه دیدگی سازند مخزن صورت می گیرد.

همچنین وسیله coil tubing بدلیل کوچکی قطر لوله جداری تولیدی و همچنین نرح بالای build up سازند خورنده مخزن، انتخاب شده است.

کاهش هزینه های حفاری و افزایش نرخ نفوذ (ROP):

موفقیت روش های مرکب حفاری بدلیل کاهش هزینه و همچنین بهبود بهره وری در مخزن میدان Hassi Messaoud کاملا مشهود می باشد. بهره وری چاه در حین حفاری بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با چاه های اطراف بهبود یافت. برای نمونه در حین حفاری چهارمین چاه با روش UBD، ۱۲۵۴۰ بشکه (۳۶۴۳ متر مکعب) نفت خام در مدت ۲۰ روز تولید شد. در پایین تر از عمق ۱۱۹۵۲ فوت (۳۶۴۳ متر) در حدود ۱۷۶/۶ – ۶۳۵/۷ Mcf/d 5-18) Mcm/d) تولید شد.

ایندکس تولید در حین حفاری که برای روشن کردن مقدار بهره دهی مخزن در حین حفاری محاسبه گردید، به سرعت با افزایش عمق عمودی چاه چهارم افزایش یافت.

در حین حفاری پنجمین چاه هزینه های حفاری به دلائل حذف شدن پیوستن لوله ها، افزایش نرخ نفوذ، جلوگیری از مشکلات عمومی حفاری مانند کم شدن سیال حفاری، مشکلات مختلف در رابطه با گیر کردن لوله ها، افزایش عمر لوله جداری و کم شدن زمان و مسافت حفاری شده برای رسیدن به ناحیه تولیدی، کاهش یافت.

هزینه اولیه چاه مقداری بیشتر از ۱/۶ میلیون دلار بوده که با شروع پنجمین چاه تا کمتر از ۱/۲ میلیون بشکه کاهش یافت. این موفقیت ها با زمان گمگشته صفر (zero lost time) در طی حفاری کامل شد.

فرصت ها و رقابت ها:

بعد از کشف میدان Hassi Mesaoud، بوسیله چاه های عمودی گسترش یافت. اکثر این چاه ها دیگر بهره ور نبوده و نیاز به حفاری تعمیراتی دارند. میدان در مساحتی معادل ۷۲۲ مایل مربع (۲۰۰۰ کیلومتر مربع) گسترده شده است. اولین ناحیه بهره ور مربوط به دوران کامبرین از سازند Ra در عمق ۱۱۱۵۵ فوت (۳۴۰۰ متر) نمایان شده است. مشخصه سازند Ra تخلخل، تراوایی و مقدار شیل متغیر است. ماسه سنگ سخت و خورنده موجب خطا در اندازه گیری پیوسته در حین حفاری بدلیل تعییرات در ته چاه و عملکرد مته می شود. مخزن پیچیده نیز تحت فشار قرار داشت که موجب کم شدن سیال حفاری در نواحی آسیب دیده سازند به محض نمایان شدن شکافی در سر آن می شود. کاهش گل نیز خطر شکاف های باز را زیاد کرده که موجب فوران آب (water breakthrough) خواهد شد.

تکنولوژی های جدید مورد استفاده
تیم حفاری خدمات ۵ گانه زیر خود را از شرکت weatherford دریافت کرد؛

خدمات ابزار حفاری coil tubing
خدمات کنترل فشار حفاری
خدمات حفاری انحرافی
اندازه گیری در حین حفاری
لوله جداری thru-tubing

مته نیز از شرکت های گوناگون و بر اساس اطلاعات ثبت شده تهیه گردید.

 

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب در دشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده و یا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترین گمانه‌ها در چین حفر شده و سیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

 

انواع روشها و تکنیکهای حفاری
حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه ، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.
روش حفاری :
بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
مزایا :
نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
محدودیتها :
اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.
مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهد و هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.

روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
محدودیتها : جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است و محتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

اوگر مارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولا در خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
روش حفاری :
حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
مزایا :
روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ، اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
محدودیتها : پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یا بدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدود می‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.
اوگر میان تهی
این دستگاه سوراخهایی با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
روش حفاری :
روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
مزایا :
روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیاد مشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثر مته اوگر در خاک بوجود آید.
اوگرهای با قطر زیاد
این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10 سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش حفاری :
با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانه حفر می‌شود.
مزایا :
روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک را امکانپذیر می‌سازد.
محدودیتها :
عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ، رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.

حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آب بکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.
روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارج می‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60 سانتیمتر) در انواع مواد است.
محدودیتها : ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندی انجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.
مته چکشی
برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
روش حفاری :
مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل رانده می‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌ها را از لوله داخلی خارج می‌کند.
مزایا :
نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
محدودیتها :
مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی به مراتب سریعتر است.
مته ضربه‌ای بادی
این روش برای حفر گمانه برای آتشباری ، دوغاب زنی و مهار سنگ است. روش سریع برای حفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ای دارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکار نمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یا شیل مرطوب ممکن است تمام لوله حفاری در سوراخ باقی بماند.
روش حفاری :
ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌ها توسط فشار هوا خارج می‌شود.

 

گزارش ویژه از شرکت سیالات حفاری پارس، فعال در مهندسی، خدمات سیال حفاری و مدیریت پسماند حفاری

 شرکت سیالات حفاری پارس (Pars Drilling Fluids Company) بعنوان اولین شرکت ایرانی فعال در زمینه مهندسی، خدمات سیال حفاری و مدیریت پسماند حفاری درسال 1383 به ثبت رسیده است و هم اکنون با بهره مندی از تجارب مدیران و کارشناسان صنعت حفاری بعنوان یکی ازشرکت های قابل اطمینان درآمده است.

شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با تجهیزآزمایشگاه مجهز سیال حفاری مطابق استانداردهای بین المللی، علاوه برپشتیبانی فنی پروژه های دردست اجرا، پژوهش و توسعه را با هدف معرفی وجایگزین نمودن سیستمهای جدید سیالات حفاری دراولویت کاری خود قرارداده است.

این شرکت تمامی تلاش خود را در راستای ایرانی نمودن علوم و فنون مربوط به سیالات حفاری با استفاده از متخصصین داخلی به کاربسته است وبدین منظور اقدامات زیر بنایی نظیر جذب و آموزش تخصصی نیروهای فارغ التحصیل را سر لوحه کار خود قرار داده تا در آینده ای نزدیک خدمات سیال حفاری به صورت یک تخصص و دانش کاملا ایرانی درآید.

شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) و کارکنان این شرکت خودرا نسبت به رعایت مسایل ایمنی، سلامتی و محیط زیستی ( HSE (متعحد می دانند و تمام تلاش خود را برای ارانه خدمات سیال حفاری با کیفیت بالا انجام می دهد.

خدمات مهندسی و عملیاتی
شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با استفاده از نیروهای متخصص، تجهیزات آزمایشگاهی و عملیاتی خود خدمات وسیعی را در زمینه مهندسی سیالات حفاری، کنترل جامدات و مدیریت پسماند ارایه می دهد. عمده فعالیتهای این شرکت عبارتند از:

1- ارایه فرمولاسیون مناسب برای انواع سیالات حفاری نظیر: سیالات حفاری پایه آبی، سیالات حفاری پایه روغنی و انواع سیالات تکمیل چاه
2- ارایه برنامه مناسب سیال حفاری جهت اجرای خدمات سیالات حفاری مطابق با نیازهای کارفرمایان، شرایط زمین شناسی و مقررات زیست محیطی
3- ارایه برنامه وخدمات کنترل جامدات و مدیریت پسماند
4- تامین انواع مواد مورد نیاز سیالات حفاری
5- ارایه انواع خدمات آزمایشگاهی سیالات حفاری مطابق با استانداردهای بین المللی مانند API
6- ارایه خدمات کنترل کیفیت برای انواع مواد مورد نیاز سیالات حفاری
7- پژوهش و توسعه درزمینه سیالات حفاری مطابق با نیاز امروزصنعت حفاری
8- توسعه تکنولوژیهای جدید در زمینه سیالات حفاری و ارایه برنامه عملیاتی
9- تامین متخصصین ومهندسین سیال حفاری برای پروژهای حفاری
10- برگزاری دوره های آموزشی مختلف سیال حفاری ازسطح مقدماتی تا پیشرفته
11- ارایه خدمات مشاوره ای در زمینه برنامه ریزی و مدیریت سیالات حفاری
12- ارایه سیستم گزارش روزانه، ماهیانه و پروژه ای مربوط به خدمات سیالات حفاری


خدمات آزمایشگاهی
شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با بهرگیری از آزمایشگاه تخصصی خود ارزیابی انواع سیستمهای مختلف سیال حفاری را مطابق با استانداردهای بین المللی API، OCMA ، ASTM و سایر استانداردهای تعریف شده توسط شرکت های زیر مجموعه وزارت نفت ایران را به شرح زیر انجام می دهد.

• ارزیابی خواص رئولوژی سیستم های مختلف سیالات حفاری و افزایه های سیالات حفاری
• ‌اندازه گیری افت صافیFluid Loss) (در دما و فشار بالا
• ارزیابی شیل و پایداری آنها در سیستمهای مختلف سیالات حفاری
• ‌‌ ارزیابی سازگاری بکارگیری انواع سیالات حفاری وتخلیه پسماندها با محیط زیست
• ارزیابی مقاومت دمایی انواع سستمهای سیالات حفاری و انواع مواد شیمیایی سیالات حفاری
• ارزیابی سیستم های پایه آبی سیالات حفاری به روش API
• ارزیابی سیستم های پایه روغنی سیالات حفاری به روش API
• تستهای مخصوص افزایه های مختلف سیالات حفاری به روش API
• کنترل کیفیت مواد
• آنالیز شیمی تر
• پایلوت تست و انجام تست های عملیاتی بر اساس شبیه سازی در آزمایشگاه
• تستهای مورد نیاز در دما و فشار بالا
• آنالیز مواد کنترل کننده هرزروی
• مشاوره های آزمایشگاهی

 

سیستم گردش گل

سیال حفاری اگر مایع باشد قسمت عمده آن آب است و گاهی نفت جزء اصلی آن است. از رس های مخصوصی برای شکل دادن به گل حفاری استفاده می شود و باریت برای افزایش وزن مخصوص گل بکار میرود.  مواد شیمیائی برای کنترل گرانروی (Viscosity) گل و افزایش توانائی ذرات جامد گل برای اندود نمودن دیواره چاه بکار می روند.  ١٪ تمامی چاههای نفت حفاری شده از هوای متراکم یا گاز طبیعی برای سیال حفاری بجای گل استفاده کرده اند. 

مخازن گل دارای همزن هائی هستند(Agitators) (پارو مانند)  که گل را بهم زده و مخلوط می کنند.

انواع گل حفاری :

a) گل پایه آبی

b) گل هوا و کف :  نوعی گل پایه آبی بوده که در طبقات با شکستگی زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.

c) گل پایه روغنی : بخش عمده آن گازوئیل ( ۹۵٪  تا ٩۸٪ ) و بقیه آن آب نمک و دیگر افزودنیها می باشد.به چند دلیل در حفاریها از گل روغنی استفاده می شود :

A. در بخشهای مخزنی جهت جلوگیری از ریزش چاه
B. جلوگیری از ریزش شیل
C. عدم نفوذ زیاد گل بدرون سازند

الف ) گاهی نوع خاص از گل تزریق می شود به نام پیل  :  که با ویسکوزیته بیشتر است و هنگامی که چاه ساکن است بدرون چاه اضافه میشود و جلوگیری از هرزروی که یا از LCM (مواد کنترل کننده هرزروی) و یا از  Hv  Pill  (پیل با ویسکوزیته زیاد یا پیل غلیظ)استفاده می شود.

ب  ) سلاگ  : با وزن حجمی بیشتری است و در هنگام لوله لوله بالا مورد استفاده  قرار می گیرد.

موادی که به گل اضافه می شود  :

1) کاستیک (Na OH) برای تغییر در PH و قلیائی نمودن گل
2) رس : جهت بالا بردن ویسکوزیته آن
3) باریت  : (Ba SO4) : بمنظور بالا بردن وزن گل
4) CMC  Hv : جهت بالا بردن ویسکوزیته  در پیل
5) کلسیم (Ca) : بالا بردن سختی گل حفاری
6) بنتونیت به منظور بالا بردن ویسکوزیته
7) LCM  (Loss Controller Material): افزودنیهائی مثل پوست گردو ، پوست شکلات میکا و . . . برای نفوذ در داخل خلل و فرج ( در هنگام هرزروی بالا استفاده می شود).

مشخصات گل حفاری :
 
صاف آب (WL : Water Loss): بر حسب cc.
پایه آبی      :       PH
                         Ca   بر حسب  ppm

                         ALK    : آلکالینیتی

پایه روغنی :        ES        : مربوط به سالینیتی ( شوری ) و عدم دو فاز شدن گل
                         HPHT  : مربوط به صاف آب است .

گردش گل حفاری : بخش های مختلف مسیر گردش گل بقرار زیر می باشند  :

۱- مخازن گل  :     
                 الف)  مخزن ذخیره گل    Reserve Tank
                  ب )  مخزن مکش         Suction Tank از آنها بدرون پمپها هدایت می شود.
                  ج )  مخزن شیکر          Shaker Tank پس از خروج از چاه
                  د  )  مخزن میانی         Middle  Tank قبل از مخزن مکش قرار دارد.

*مخزن Trip  : در حین پر کردن و خالی نمودن چاه در شرایطی غیر از حفاری مثلا" لوله بالا مورد استفاده قرار می گیرد

۲ –    پمپهای گل :

۳-     Mud Hose  : لوله ای که از پمپ به Swivel وارد می شود.

۴-      شیل شیکر (Shale Shaker)

۵-    Mud Cleaner : شامل ١ - Desander (ماسه زدا)  و۲-  Desilter (سیلت زدا)

۶-    Degasser

۷-    Mud Aggitator : شفتی است که با چرخش خود در مخزن ترکیبات گل را با یکدیگر مخلوط می کند و از ته نشینی مواد موجود در گل جلوگیری می نماید. (دستگاه سانتریفوژ روی Suction Tank) قرار دارد).

۸-   Stand Pipe Manifold  روی Floor حفاری قرار داشته با چهار مسیر بشرح زیر  :

1) Fill Up Line: هنگام پر کردن چاه از گل

2) Jet Cellar: مسیری است که باعث خالی شدن Cellar  میگردد.

3) Bottom Kill Line: به سمت Pipe Rams   پائین میرود.

4) Top Kill Line: که به سمت Pipe Rams بالائی می رود.

٩- Mud Pit : حوضچه ای که زائده های داخل گل درون آن میریزد.

Over Balance= هرزروی گل در اثر فشار کم سازند

Under Balance= فشار سازند از گل بیشتر بوده و نتیجتا" فوران خواهیم داشت( Flow یا Kick ).{