سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
شیمی پلیمر های حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ٢:٥٥ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/۸/۱٩
 


پلیمرها از سال 1930 همزمان با معرفی نشاسته ذرت به عنوان یک ماده افزودنی جهت کنترل
صافاب سیال حفاری مورد استفاده قرار گرفته اند. از آن زمان به بعد استفاده از پلیمرها تخصصی تر
شده و متناسب با آن پذیرش و باور به آنها نیز بیشتر گردیده است. امروزه پلیمرها در عمل ، بخشی از
سیستم های سیالات پایه آبی مورد استفاده را تشکیل می دهند. در حقیقت برخی از سیستم ها کاملاً
وابسته به پلیمرها بوده و به طور کلی به عنوان سیستم های پلیمری بیان می شوند. امروزه صف عریضی
از پلیمرها در دسترس می باشد بعضی از آنها مانند استارچ به عنوان نمونه از منابع طبیعی سرچشمه
می گیرد.
دیگر پلیمرهای تخصصی تر از ایجاد تغییرات در پلیمرهای طبیعی بدست م ی آیند، در حالی
که با وجود همه این پیشرفت ها جا برای ظرافت های بیشتری در این زمینه وجود دارد. پلیمرهای مشتق
شده و مصنوعی نیز بدست آمده است . داشتن پتانسیلها و توانائیهای نامحدود تحولی در ساخت
پلیمرها با قابلیت های اجرایی جهت هر گونه عملکرد و خواص مورد نظر سیال حفاری بوجود آورده
است. توسط تکنولوژی ساخت پلیمر آنالیز و تجزیه یک وضعیت روی یک سطح مولکولی و طراحی
یک پلیمر با خصوصیات و مشخصات خاص در همان وضعیت روی سطح مولکول امکان پذیر است،
به همین دلیل پلیمرها دارای ویژگی های نامحدودی در سیالات حفاری می باشد.
شیمی پلیمر
یک پلیمر مولکول متراکم و بزرگی از واحدهای کوچک، همسان و تکراری می باشد این
واحدهای تکراری کوچک منومرها نامیده می شوند. پلیمریزاسیون زمانی رخ می دهد که منومرها به
یکدیگر اتصال یافته و به شکل یک مولکول بزرگ پلیمری در آیند . پلیمرها ممکن است دارای
وزن های مولکولی بالا تا میلیو نها واحد و یا اینکه تشکیل شده از تنها چند واحد منومر باشند .
پلیمرهایی که دارای فقط چند واحد معدود از منومرها باشند را الیگو مرز م ینامند.
برای نشان دادن فرمول نوشتاری جهت یک پلیمر، فرمول تجربی واحد سادة تکراری [منومر ]
ام(میزان تکرار پذیری) نوشته و بیان می کنند. برای نمونه، ساده ترین پلیمر، پلی اتیلن n را به درجة
نشان داده می شود. پلی اتیلن در نتیجه پلیمریزاسیون واحد منومر ((C2H4 )n) می باشد که به صورت
بدست می آید. در طول فرآیند پلیمریزاسیون پیوند دوگانه از بین رفته و پلی CH2 = CH اتیلن 2
مرپلی اتیلن شکل گرفته است.
n(CH CH ) (CH CH )n 2 2 2 2 = → −
از منومرهای تکرار اتیلن م یباشد. n پلیمر پلی اتیلن نتیجه شده، شامل زنجیر ة طولانی به تعداد
عدد مرتبه هایی که منومر تکرار شده است به عنوان درجة پلیمریزاسیون نامیده می شود. پلیمرها به طور
1 می باشند . پلی اتیلن را می توان یک مثال برای / معمول دارای درجه پلیمریزاسیون بیشتر از 000
هومرپلیمرها دانست. هومرپلیمرها ترکیبی از تنها فقط یک نوع مونومر می باشند . دیگر مثالها جهت
هوموپلیمر مانند پلی پروپلین و پلی استایرن می باشد.
کوپلیمرزها نیز پلیمرهایی هستند که از دو یا بیشتر از دو نوع منومر در تهیه آنها دخیل
می باشد. در این مونومرها می توانند به نستبهای گوناگون و متعدد و همچنین در موقعیتهای مکانی
مختلف در روی زنجیرة پلیمری حاضر باشند. کوپلیمریزاسیون دنیایی از قابلیت تغییر زیاد در طراحی
پلیمرها را پیشنهاد م یدهد.
ساختمان پلیمرها به سه دسته کلی ذیل STRUCTURE OF POLYMERS: ساختمان پلیمرها
تقسیم بندی شده است:
linear -1 خطی
branched -2 شاخه دار
crosslinked -3 اتصال ضربدری
ساختمان و ساختار خطی
پلی اکریلامید هیدرولیز شده جزیی و (PHPA) ، کربوکسی متیل سلولز (CMC) مانند
هیدروکسی اتیل سلولز و از نظر نمایش ساختار خطی به صورت روبرو م یباشد: (HEC)
نوع شاخه دار
مانند: استارچ(نشاسته) و صمغ گزانتان.
نوع اتصال عرضی:
مانند: صمغ گزانتان اتصال در عرض.
احتمال بی حد و مرز و نامحدودی جهت تغییرات در ساختار پلیمرها وجود دارد . برخی از
احتمالات ساختاری که در عملکرد پلیمرها اثر دارند در زیر آمده است:
-نوع منومر یا مونومرها
- وزن مولکولی
- دامنه و نوع تغییر یا همان اصلاح شیمیایی صورت گرفته روی پلیمر
- تعداد شاخه ها یا گروههای اتصال یافته عرضی در زنجیر ه پلیمری.
CLASSIFICATION OF POLYMER - طبقه بندی پلیمرها
پلیمرهای سیال حفاری را می توان به سه روش دسته بندی کرد. آنها را می توان با توجه به
شیمی آنها تقسیم بندی نمود، به عنوان مثال آنیونی یا غیر آنیونی و نیز می توان آنها را بر اساس
عملکردشان مثل تاثیر در افزایش گرانروی سیال یا افزودنی جهت کنترل صافاب گل حفاری دسته
بندی کرد و یا در آخر، تقسیم بندی پلیمرها به سادگی از روی منشا تهیه آنها. در این مبحث پلیمرها
را به روش آخر یعنی طبقه بندی از روی منشا اولیه آنها طبقه بندی می نماییم.
پلیمرهای مورد استفاده در سیالات حفاری در سه نوع زیر آمده است:
- پلیمرهای طبیعی
- پلیمرهای اصلاح شده طبیعی
- پلیمرهای مشتق شده و مصنوعی
NATURAL POLYMER -پلیمرهای طبیعی
پلیمرهای طبیعی پلیمرهایی هستند که بدون مداخله انسان در طبیعت شکل گرفته و ساخته
شده اند. این مواد پلیمری از منابع طبیعی مشتق شده اند به عنوان مثال از منابع گیاهی، حیوانی و نیز از
تخمیر باکتریها.
محصول نهایی می باید حداقل از میان چندین پروسه عبور نماید که حداقل آنها را می توان
برداشت، جدا سازی، آسیا کردن، و نیز خشک نمودن محصول قبل از بسته بندی کردن نامید .
پلیمرهای طبیعی ساختار کمپلکسی بیشتری نسبت به پلیمرهای مصنوعی دارند و علاوه بر آن به طور
معمول بیشترین وزنهای مولکولی را نیز دارا هستند. همچنین پلیمرهای طبیعی پایداری حرارتی کمتری
نسبت به پلیمرهای مصنوعی داشته و پایداری آنها در برابر تجزیه توسط باکتریها نیز کم می باشد.
پلیمرهای طبیعی مورد استفاده در سیال حفار ی ترکیبی از پلیمرهای مولکولهای قندی و متعلق به
دسته ای به نام پلی ساکاریدها می باشند. این منومرها، واحدهای مواد قندی می باشند و شامل کربن،
6 همانند شکل زیر م یباشند. : ئیدروژن و اکسیژن به نسبتهای به ترتیب 12:6
شکل 1: گلوکز
پلیمریزاسیون واحدهای قندی از طریق واکنشهای مربوط به تلغیظ و حذف آب از درون
واحدهای منفرد قندی صورت می پذیرد. پلی ساکاریدهای حاصل شده، از اتصال واحدهای قندی
(منومرهای قندی) به یکدیگر و از طریق به اشتراک گذاشتن اتمهای اکسیژن تشکیل م یشوند.
شکل شماره 2- آمیلاز
شکل شماره 3- آمیلو پکتین
6 از اکسیژن، هیدروژن و کربن می باشند و یا می توان . 10 . پلی ساکاریدها دارای نسبتهای 5
نشان داد. در پلیمرها طبیعی بند و اتصال اصلی بسیار پیچیده تر از C6 (OH2 ) آنها را به صورت کلی 5
پلیمرهای مصنوعی می باشد.
زنجیرة اصلی در بر گیرندة ساختارهای حلقوی کربوهیدرات و اتمهای اکسیژن می باشد، که
اتمهای اکسیژن پیوند بین حلقه ها را میسر می سازند و زنجیرة اصلی پلیمرهای مصنوعی از تعداد
بسیاری پیوندهای سادة کربن- کربن حاصل می شود. استارچ شامل دو نوع از پلی ساکاریدها م یباشد:
آمیلاز و آمیلوپکتین.
آمیلاز یک زنجیره از حلقه های کربوهیدرات است که سازنده زنجیرة مستقیم مولکول
استارچ به عنوان ستون اصلی مولکول استارچ است.
آمیلوپکتین یک زنجیر بلند شاخه دار از حلقه های کربوهیدرات است که به صورت
شاخه های فرعی به یک زنجیرة اصلی آمیلاز متصل و از آن دور م یشود.
نسبت کسری آمیلاز و آمیلوپکتین تعیین کننده خصوصیات استارچ م یباشد. استارچ به شکل
اولیه و خام در آب غیر قابل حل و به صورت سادة آن در آب به صورت ذرات معلق می باشد . برای
تهیه استارچ موثر جهت استفاده در سیالات حفاری لازم است تا لایة پوستة حفاظتی آمیلوپکتین جهت
پخش شدن آمیلاز خنثی، شکسته و پاره شود. دانه های استارچ تا زمانی که هستة آنها شکسته نشده
است حرارت داده می شوند که این اجازه را جهت پراکنده شدن آمیلاز به آن م یدهد. این مرحله به
عنوان مرحلة قبل از ژله شدن نامیده می شود.
در اولین مرحلة پراکندگی، استارچ به وسیلة آب هیدراته می شود و به دنبال آن خشک شده و
کیسه گیری می شود و به عنوان محصول نهایی معرفی می گردد. این محصول غیر یونی بوده و در آب
شور اشباع به خوبی آب شیرین حل م یگردد.
:MY-LO-JEL
این نمونه، استارچ ذرت می باشد که به طور متوسط متشکل از 25 % آمیلاز و 75 % آمیلوپکتی ن
می باشد.
:POLY- SAL
پلی – سال نیز یک استارچ سیب زمینی می باشد که اختلاف خیلی جزیی با استارچ ذرت
دارد. استارچ سیب زمینی اختلاف مختصری در میزان وزن مولکولی با استارچ ذرت دارد و همچنین
غلظت بیشتری از آمیلاز نسبت به آمیلوپکتین در ساختار آن وجود دارد . به هم ین دلایل از لحاظ
عملکرد مقداری اختلاف در اثر گذاری آن نسبت به استارچ ذرت وجود دارد . پلی - سال پایداری
بیشتری در مقابل با سختیهای آب و مقدار کمی نیز پایداری حرارتی بیشتری نسبت به مای - لو - ژل
دارد، ضمنا سبب افزایش کمی در میزان گرانروی می گردد.
بزرگترین عامل کنار گذاشتن استارچها تمایل آنها به تخمیر شدن می باشد. عامل تخمیر آنها
مواد تخریب کننده باکتریایی می باشد که وقتی قصد استفاده از پلیمرها برای استفاده در سیالات
حفاری مطرح باشد به وسیله یک ماده بیوساید(باکتری کش ) از اثر منفی آنها جلوگیری به عمل
می آید. در فرآورده پلی- سال از ماده بیوساید استفاده شده است. دومین محدودیت در مورد استفاده
از استارچها پایین بودن پایداری حرارتی آنها می باشد. هر هنگام که استارچ مدت زمانی زیادی در
225 قرار گیرد به سرعت تجزیه و تخریب می گردد . در بعضی از محیطها o F معرض دمای بیش از
استعداد برای تخریب باکتریایی بیش از سایر محیطها می باشد. بدترین آنها، آبهایی می باشند که در
مراکز زیست محیطی قرار دارند. آب برکه راکد بدترین منبع آبی می باشد، اگرچه باید هر آبی را که
از رودخانه ها و یا جریانهای دیگر تغذیه می شوند را نیز با تردید در نظر گرفت. درجه حرارت خیلی
بالا، پی- اچ خنثی و آب شیرین به رشد باکتریها سرعت بیشتری می بخشد. وقوع مشکلات مربوط به
بالا کمتر محتمل است، هر چند که بعد از PH فعالیت باکتریها در سیستمهای آب بسیار شور و
گذشت زمان تاثیرات باکتریایی در نهایت رخ خواهد داد.
صمغ زانتان به عنوان یک پلیمر طبیعی معرفی شده است اگرچه در حقیقت محصولی
باکتریایی است که به روش طبیعی بدست م یآید. باکتری زانتامونانس کمپستریس در حالی که چرخة
نرمال حیات صمغ در جریان است، از طریق مرحله کمپلکسی انزیماتیک بدست می آید . زانتان در
آب محلول بوده و به مقدار جزیی آنیونی و همچنین شاخه های فرعی زیادی را داراست . دارای وزن
مولکولی بین 2 تا 3 میلیون می باشد که وزن نسبتاً بالایی برای پلیمر سیال حفاری است. زانتان از لحاظ
شکل ساختمانی شامل 5 حلقه تکراری می باشد که 2 حلقه آن زنجیرة اصلی و مستقیم را تشکیل
داده اند و 3 حلقه دیگر در کنار زنجیرة اصلی به صورت شاخه فرعی به آن متصل شده اند . زنجیرة
اصلی در زانتان از دو حلقة باقی مانده گلوکزی یکسان تشکیل شده که با هم ساختار سلولز را تشکیل
می دهند.
گروههای موثر متفاوتی در اطراف زنجیرة اصلی قرار دارند. از جملة آنها گروههای کربونیل،
کربوکسیل و هیدروکسیل و غیره می باشند که به زانتان ویژگی های گزانروی زائی خاصی بخشیده اند.
در ساختار شاخه های طولانی پلیمر، پیوندهای نسبتاً ضعیف ئیدروژن در میان گروههای عامل اطراف
آن سبب اتصال حلقه ها به یکدیگر شده اند، در واقع خصوصیت گرانروی زا بو دن منحصر به فرد
زانتان به این دلیل است.
هنگامی که محلول به یک غلظت خاص و معین از پلیمر رسید، پیوندهای هیدروژنی در میان
شاخه ها گسترش م ییابد و نتیجه آن تشکیل کمپلکس و یک شبکه به هم پیچیده از پیوندهای ضعیف
مولکولی می باشد که اینها نیروهای الکترواستاتیک و اثرات متقابل ضعیفی دارند. بنابراین وقتی که در
سیستم شیرینگ(هم زدن) بکار گرفته شود نیروهای جاذبه مذکور از جدا شدن پلیمرها از یکدیگر بر
اثر کشیده شدن ساختمان آنها جلوگیری به عمل می آورند و آنها را به یکدیگر گره می زنند .
همانگونه که وقتی پیوندهای ئیدروژنی پلیمرها می شکنند، گرانروی سیال کاهش م ییابد.
شکل 4: ساختار صمغ زانتان
وقتی شیرینگ و عمل هم زدن سیال متوقف شود، زنجیرة پلیمر پیوندهای مولکولی ئیدروژنی
داخلی خود را دوباره بدست می آورد و به حالت گرانروی اولیه خود بر می گردد . پلیمر زانتان یک
حالت شبه پلاستیکی یا سیالاتی با شیرینگ ضعیف و ساختارهای ژلاتینی تولید می کند . هنگامی که
شرینگ افزایش داده می شود متعاقباً گرانروی سیال با روندی رو به جلو کاهش می یابد و زمانی که
هم زدن به طور کامل قطع می گردد سیال کاملاً گرانروی اصلی و قبلی خود را پیدا م یکند.
در حالت دینامیک سیال به همراه شیرینگ بالا، به طور مثال درون رشته حفاری گرانروی
کاهش می یابد. تجربه ثابت کرده که در نرخهای شیرینگ خیلی بالاتر مثلاً در نازلهای مته حفاری،
سیال پلیمری به طور چشمگیری ضعیف شده تا زمانی که تقریبا رفتاری همانند آب خالص از خود
نشان می دهد. حال در جریانهایی که شیرینگ سیال کاهش می یابد به طور مثال در فضای حلقوی،
پیوندهای ئیدروژنی مجدداً شکل گرفته و در نتیجه گرانروی سیال افزایش می یابد. سیالات زانتان در
حالت سکون ماهیتهای تیکسوتراپیکی و تدارک حالت ژلاتینی را از خود نمایش م یدهند.
نامیده م یشوند و تنها (welan gun) صمغ زانتان و پلیمرهای بیولوژیکی مشابه آن صمغ ولان
دو نمونه از پلیمرهای تجارتی آنها توانایی ایجاد خصوصیات تیکس وتراپیک را در سیالات پایه آبی
دارند. غلظت مورد نیاز زانتان جهت کسب خصوصیات تیکسوتراپیکی مناسب به ترکیب شیمیایی
0 پوند در بشکه از آن جهت سیستمهای آب شیرین با / آب مورد نظر وابسته است. تنها در حدود 5
وزنهای بالا بسنده می کند، در حالی که ممکن است میزان 2 تا 3 پوند در بشکه برای سیستمهای
حاوی پتاسیم کلراید و یا سیستمهای آب خیلی شور سدیم کلرایدی مورد نیاز باشد.
در آبهای خیلی شور پلیمر زانتان مانند دیگر پلیمرهای پایه آبی به راحتی هیدراته نم یشود. به
میزان کمی گسترده شده و در ابعاد کلوئیدی باقی می ماند اما در آبهای شیرین منبسط می شود و
شاخه های فرعی در برخورد و تماس با هم سهم بسزایی داشته و اجازه جهت تشکیل پیوندهای
ئیدروژنی داده می شود و نتیجه آن پخش شدن خوب و خصوصیات تیکسوتراپیک بیشتر و راح ت تر
می باشد. صمغ زانتان برای استفاده و به منظور چندین کاربرد مختلف به سیالات حفاری افزوده
می شود. اغلب به عنوان جانشینی برای رس جهت عرضه خصوصیات تیکسوتراپیک به سیال اضافه می
شود. صمغ زانتان به جای یک سیال حاوی جامدات رسی جهت حمل و فراهم نمودن گرازوی لازم و
تعلیق مواد جامد استفاده می گردد. این جایگزینی از جهات زیادی سودمند است، از آن جمله می توان
به چشمگیر ترین راه حفظ تعلیق سازی بهینه جامدات و نیز افزایش ظرفیت حمل کنند ههای حفاری را
در سیالات بدون افزایش مواد جامد نام برد.
این ویژگی پلیمر زانتان را جهت انتخاب برای افزایش گرانروی در پهن های گسترده از سیالات
و نیز در چاههای افقی، خصوصاً هنگامی که در این چاهها مستلزم به رعایت کمترین سرعت جداری
بوده، معرفی می دارد، زانتان خصوصیات مختلفی دارد که سبب شده است آن را یک پلیمر ایده آل
برای استفاده در سیالات بدون رس(عملیات حفاری چاه)، سیالات تعمیر و تکمیل چاه دانست . این
پلیمر ماده ای گرانروی زا جهت استفاده در آبهای شور شامل آب دریا، سدیم کلرایدی، پتاسیم
کلرایدی، و کلراید کلسیمی و نیز آب شور برماید سدیمی م یباشد و در بر خی محدوده های دیگر
حتی در سیال برماید کلسیم نیز کارایی دارد. این پلیمر به وسیله مواد اکسیدان (سفید کننده ها ) یا
آنزیمها فاسد می گردد و یک ماده محلول در اسید بوده که این روشی برای پاک کردن راحت آنها
می باشد.
زانتان به مقدار زیادی سبب افزایش مقاومت ژلاتینی گل شده و به راحتی مواد محلول در
یک نوع مخصوص و تصفیه شده FLO-VIS . اسید مانند کربنات کلسیم را در خود معلق می سازد
زانتان می باشد. نوع تصفیه شده آن چندین مرحله را جهت حذف باکتریهای باقیمانده در ساختارش را
برای به کارگیری در سیال عاری از باکتری پشت سر م یگذارد.
MODIFIED NATURAL POLYMERS
پلیمرهای طبیعی اصلاح شده:
پلیمرهای اصلاح شده طبیعی در سیالات حفاری بسیار رایج و متداول هستند. سلولز و استارچ
دو پلیمر طبیعی هستند که به عنوان پایه غالباً در تهیه این پلیمرها مورد استفاده قرار می گیرند . انواع
اصلاح شده اصولاً می توانند خصوصیات متفاوتی نسبت به پلیمرهای طبیعی اولیه داشته باشند . در
پلیمرهای طبیعی غیر یونی همچون سلولز و استارچ تغییراتی صورت گرفته تا به پلی الکترولیتها جهت
استفاده در سیالات حفاری تبدیل شوند.
POLY ELECTROLYTES
پلی الکترولیتها
پلیمرهای غیر محلول بسیاری وجود دارد که قابل استفاده در سیالات حفاری `پایه آبی نیستند
مگر اینکه در آنها تغییراتی داده شود. برای فراهم نمودن قابلیت حلالیت در آب در برخی موارد
پلیمرها را به پلی الکترولیتها تبدیل می کنند. این اصلاح متضمن ایجاد تغییر در واحد منومر تکراری
مربوط به پلیمر مورد نظر می باشد. پلی الکترولیت یک پلیمر محلول در آب با ترکیب از پلی یونها و
یونهای متقابل با بار مخالف می باشد. یک پلی یون بارهایی دارد که در امتداد زنجیره پلیمر تکرار می
شوند. این بارها می توانند مثبت مانند پلیمرهای کاتیونی و یا منفی مانند پلیمرهای آنیو نی باشند .
مثالهای کمی جهت پلیمرهای کاتیونی وجود دارد اما غالباً پلیمرهای سیالات حفاری آنیونی م یباشند.
تاثیر پلی الکترولیتها وابسته به تعداد وضعیتهای موجود روی پلیمر می باشد که به ترتیب به فاکتورهای
زیر وابسته است:
- غلظت پلیمر
- غلظت و میزان پراکندگی گروههای قابل یونیزه شدن
- میزان شوری و سختی موجود در سیال
مربوط به سیال PH-
با مقداری افزایش در تعداد محلهای یونیزه شده به توسعه و گسترش پلیمر کمک می شود در
حالی که از در هم پیچیدن ذرات پلیمر نیز جلوگیری به عمل می آید و این به علت نیروی دافعه با
رهای دو سویه می باشد که پلیمر را به داخل یک پیکربندی خاص کشیده و گسترش م ی دهد و در
نهایت ماکزیمم فاصله را بین بارهای همنام سبب می شود . در هنگام نشر و گسترش، پلیمرها تعداد
سایتهای باردار شده روی زنجیره پلیمری را نشان می دهند. پراکنده شدن و انتشار پلیمرها این اجازه ر ا
به پلیمر می دهد که به ذرات رسی چسبیده و به سیال گرانروی بیشتری دهد.
اثرات غلظت
همانگونه که شرح داده شد، پلیمرها زمانی که در فاز آبی سیال حفاری حل شده باشند به
شکل ساختمانی کشیده و ممتد در نظر گرفته می شوند. این پیکربندی میله ای شکل و مستقیم نبوده
ولی برای فراهم آوردن ماکسیمم فاصله بین بارهای همسان بر روی پلیمر به حالت غیر خطی و مجعد
می باشد.
در محلولهای رقیق و غلظتهای کم، پلیمر با آب ترکیب شده و لای های از آب را (حدود 3 یا 4 مولکول
آب) در بر می گیرد. یک نیروی دافعه الکترواستاتیکی میان این پلیمرهای سولواته ش ده وجود دارد،
که وقتی سطوحشان به شکل کاملاً گسترده در نظر گرفته شود مقدار قابل توجهی می شود و این
سطوح بزرگ به عملکرد گرانروی زائی پلیمر کمک می کنند.
همچنانکه غلظت پلیمر افزایش داده می شود آبهای اطراف و مجاور ذرات پلیمر جهت
آبپوشی ذرات کاهش می یابد. اگرچه پلیمر در جهت آبگیری کمتر تلاش می کند و این رفتار،
افزایش در گرانروی را سبب می شود. این مورد زمانی اتفاق می افتد که پلیمرها از طریق چسبیدن به
مقدار محدودی از آب شروع به گیر افتادن در یکدیگر م یکنند.
:PH اثرات
محیط قرار دار د. اغلب پی - اچ تعیین کنندة دامنه PH قابلیت انحلال پلیمر تحت تاثیر
یونیزاسیون گروههای فعال و کارآمد روی زنجیرة پلیمری است و به طور نمونه بیشترین گروه فعال
مشترک در پلیمرهای پایه آبی که مشاهده شده است، گروه کربوکسیل می باشد . گروه کربوکسیل
صمغهای زانتان و چند اسم دیگر ، PHPAS ,CMCS یونیزه در بیشتر پلیمرهای آنیونی به انضمام
برجسته ترین نقش فعال را دارد.
شکل 5: گروه کربوکسیل یونیزه.
همانگونه که در شکل 5 دیده می شود گروه کربوکسیل یونیزه دارای یک پیوند دو گانه
اکسیژن و یک پیوند ساده روی کربن مرکزی می باشد . یونیزاسیون کامل به وسیله واکنش گروه
کربوکسیل با یک ماده قلیایی ماند کاستیک انجام شدنی است. از طریق یونیزه شدن گروه کربوکسیل
( نامحلول قبل از آن، حلالیت پلیمر صورت م یپذیرد.( شکل 6
شکل 6: حلالیت پلیمر
گروه کربوکسیلات سدیم به واسطه نقاط با بار الکتریکی منفی خود آب را به سمت خود
می کشد. هنگامی که پلیمر به آب اضافه شود، یون سدیم از زنجیرة پلیمری آزاد شده و در پشت خود
محلی با بار الکتریکی منفی باقی می گذارد. اکنون پلیمر آنیونی است و برای هیدراته شدن مشکلی
ندارد. همان طور که پلیمر هیدراته می شود و محیط اطراف خود را در بر می گیرد اندازة پلیمر و
گرانروی، هر دو افزایش می یابند.
9 رخ می دهد. کاستیک کافی و رسیدن / 8 تا 5 / بهترین حلالیت گروه کربوکسیل از پی- اچ 5
8 لازمه یونیزه شدن و حلالیت پلیمر می باشد. اگر مقدار خیلی زیادتری کاستیک اضافه / به پی- اچ 5
شود به آرامی خصلت گرانروی زائی پلیمر متوقف می شود. اگر میزان پی- اچ از گسترة مناسب بیرون
رود، به عنوان مثال پی - اچ محلول تا وضعیتهای اسیدی سقوط کند (کمتر از 7) آن موقع گروه
کربوکسیلات به حالت اولیه و فرم کربوکسیل برگشته و در نهایت پلیمر قابلیت انحلال خود را از
دست می دهد.
اثرات شوری
میزان شوری نقش بسیار بزرگی را در تعیین کارآیی و سودمند بودن پلیمرها بازی می کند .
نمک از باز شدن حالت به هم تنیدة پلیمرها از یکدیگر جلوگیری می کند . اثر کشیدگی و گسترش
زمانی که پلیمرهای محلول در آب به آب اضافه می شوند رخ می دهد. به نسبت منبسط شدن و حلقه
شدن پلیمر، انحلال کاهش یافته و مقداری از آن گلوله ای شکل می گردد. این نتایج به خاطر رقابتی
استثنایی برای جذب آب است. نمک آب آماده، که در آن پلیمر توانایی منبسط و ئیدراته شدن داشته
باشد را محدود می کند. همچنانکه درجه شوری آب افزایش می یابد دیگر نه هیچ کدام از پلیمرها با
مقدار آب زیاد هیدراته می شوند و نه گرانروی به سادگی افزایش می یابد.
وقتی نمک به سیستم آب شیرینی که در آن پلیمرها کاملاً پراکنده شد ه اند اضافه شود، در
مجموع به طور معمول سبب تولید یک گرانروی خمیده و ناهمگن م یشود. همچنانکه نمک به وسیله
آب هیدراته می شود آب را از پلیمرها جدا می کند، احتمال دارد که حداقل سیستم موقتاً ناپایدار شده
و یک افزایش گرانروی در سیستم صورت پذیرد. پلیمرها شروع به درگیر شدن با جامدات حفر شده
می کنند و دیگر پلیمرها در حالی که منقبض می شوند به حالت گلوله ای شکل در می آیند. به محض
اینکه این پلیمرها به حالت توپی شکل درآیند گرانروی به شدت کاهش م ییابد.
به طور نمونه، کارایی پلیمرها در آب شور کاهش می یابد، اما این مشکل با استفاده از مواد
پلی آنیونی سلولز) یا صمغ زانتان که امکان )PAC افزودنی درمان کننده برطرف می گردد. برای مثال
دارد به 2 برابر غلظت معمول آنها و یا حتی بیشتر جهت عملکرد در یک محیط شور نیاز باشد.
اثر کاتیونهای دو ظرفیتی
هنگامی که یونهای دو ظرفیتی مثل کلسیم یا منیزیم درون سیال حفاری وجود داشته باشد آنها
می توانند اثر خارق العاده ای روی سیستم داشته باشند. شبیه به یون سدیم که هیدراته می شود و د ر
مجموع آب موجود در محیط را محدود می کند، یونهای کلسیم و منیزیم هیدراته شده و حتی این
کار را با آب بیشتری نسبت به یون سدیم صورت می دهند و سبب ایجاد پلیمرهای هیدراته با حضوری
ناکارامد می نمایند. پلیمرهای آنیونی یک مشکل اضافه دیگر دارند و آن واکنش کلسیم یا م نیزیم با
گروه آنیونی حاضر بر روی پلیمر می باشد. سرانجام پلیمر شروع به تجمع می کند و درون سیستم
سقوط می کند به همین علت است که برای درمان کلسیم درون سیستم، سودا اش (کربنات سدیم )
توصیه می شود. تنها پلیمرهایی که به مقداری خیلی جزیی آنیونی هستند مانند صمغ زانتا ن و نیز
پلیمرهای غیر آنیونی مانند استارچ به وسیله یونهای کلسیم و منیزیم رسوب داده نم یشوند. با این حال
این نوع از پلیمرها نیز تحت اثر کاتیونهای دو ظرفیتی قرار دارند و این نیز به دلیل ماهیت هیدراته
شدن قوی این یونها در محیط آبی بوده به همین سبب کارایهای این پلیمرها نیز با حضور این یونها
تقلیل داده می شود.
مشتقات سلولز
سلولز یک پلیمر طبیعی نامحلول در آب است. برای تبدیل شدن به یک ماده افزودنی مفید در
CMC . تبدیل شده است CMC سیالات حفاری با ایجاد تغییرات به کربوکسی متیل سلولز یا همان
نمونه ای از یک پلی الکترولیت می باشد. اشکال 7 و 8 چگونگی ایجاد تغییرات در ساختار حلقه های
تکراری سلولز را به وسیله معرفی گروه آنیونی کربوکسی متیل نشان م یدهد. حالا پلیمر تصحیح شده
توسط گروه های آنیونی، دارای میل ترکیبی با آب بوده و در آب محلول است.
شکل 7: سلولز
D.S= شکل 8: سدیم کربوکسی متیل سلولز 1
با ((CLCH2COONA)) کربوکسی متیل سلولز از واکنش نمک سدیم، اسید منوکلرواستیک
برای تشکیل یک پلی (− CH2OH) سلولز تشکیل شده است . غالباً بیشترین جانشینی در گروه
الکترولیت محلول روی م یدهد.
خصوصیات سدیم کربوکسی متیل سلولز به عوامل مختلفی وابسته م یباشد:
(D.S) - درجه یا میزان جانشینی
(D.P) - درجه پلیمریزاسیون
- جانشینی یکنواخت و همسان
- خلوص محصول نهایی
درجة پلیمریزاسیون تعداد دفعات تکرار شدن ساختارهای حلقوی را نشان می دهد . ساختار
حلقه، ساختار تکرار پذیری است که پلی مر را مشخص می سازد . درجه پلیمریزاسیون بالاتر، وزن
مولکولی بیشتر را در بر دارد. همچنان که درجه پلیمراسیون برای سی - ام- سی افزایش می یابد،
گرانروی آن نیز بیشتر می گردد. سی- ام سی با گرانروی بالا، وزن مولکولی بیشتری نسبت به سی - ام
– سی با گرانروی پایین دارد.
درجه جانشینی تعداد تعویضهایی که روی ساختار یک حلقه تکراری منفرد انجام شده است را
توضیح می دهد.
طبق شکل سدیم کربوکسیل متیل سلولز بالا، بر روی ساختار هر حلقه دقیقاً تنها یک جانشینی
وجود دارد و آن بیانگر درجه جانشینی با عدد 1 برای شکل بالا می باشد. در مثال بالا جایگزینی فقط
صورت می پذیرد. البته جانشینی می تواند روی هر کدام از (− CH2OH) روی گروه متیل هیدروکسی
هیدروکسیل نیز صورت گرفته شود و توانایی درجه جانشینی برابر با 3 را (−OH) دو گروه عامل
دارد.
0 برسد . برای نمونه / قابلیت انحلال در آب زمانی بدست می آید که درجه جانشینی به 45
Hi-Vis-CMC . 0 درجه متغیر می باشد / 0 تا 8 / میانگین درجه جانشینی برای سی- ام- سی از 7
یا نوع متوسط آن نیز می تواند داشته باشد . تنها اختلاف Low-Vis همان درجه ای را دارد که نوع
مربوط به میزان درجه پلیمریزاسیون آنها می باشد.
سی- ام- سی که جانشینی نسبتاً بیشتری در آن صورت گرفته است را پلی آنیونیک
اختلافی CMC از لحاظ ساختار شیمیایی و درجه پلیمریزاسیون با PAC. می نامند (PAC) سلولز
بین PAC ندارد. تنها درجه جانشینی برای این دو پلیمر متفاوت است. معمولاً درجه جانشینی برای
0/9 تا 1متغیر است. درجه جانشینی بیشتر، پلیمری با قدرت حلالیت زیادتر از سی - ام – سی تولید
را بهتر از سی- ام- سی می نماید هر دوی این مواد PAC می کند. به طور کلی این اختلاف، عملکرد
در آبهای شور و یا سخت عملکردی بهتری PAC در آب شیرین تقریباً شبیه به هم عمل م یکنند. اما
دارد.
با درجه جانشینی و درجه پلیمریزاسیون یکسان و PAC در بعضی مواقع سی – ام- سی و
خالص عملکرد متفاوتی دارند. این به دلیل یکنواختی یا عدم یکنواختی جانشینی در سرتاسر زنجیره
با کیفیت، دارای جانشینی یکنواختی در سرتاسر پلیمر CMC یا PAC می باشد. یک محصول
با عملکرد ضعیف احتمالاً جانشینی تنها در یکی از CMC یا PAC می باشد ولی در یک محصول
دو سر ابتدایی یا انتهایی و یا در وسط زنجیره پلیمر صورت گرفته است . در نتیجه آن حلالیت پلیمر
یک پلی POLY PAC( محدود شده و بنابراین عملکرد و کارآیی آن ضعیف م ی شود (پلی پک
آنیونیک سلولز با کیفیت بالا می باشد این ماده کنترل صافاب را در سیستمهای آب شیرین، آب دریا و
نمکی پتاسیم کلرایدی و سدیم کلرایدی تامین م یکند.
این ماده تشکیل فیلتر کیکی، نرم، محکم و انعطاف پذیر را می دهد که هرز روی صافاب را
به درون سازندهای رطوبت پذیر محدود می کند همچنین گرانروی فوق العاده ای در هر دو سیستم آب
شور و آب شیرین تولید م یکند.
استفاده از پلی پک نسبت به سی- ام – سی جهت آب دریا، آب شور و آبهای حاوی کلسیم
محلول بالاتر از 400 میلی گرم در لیتر، بیشتر توصیه شده است.
در زیر آمده است. PAC و CMC جدول شماره 1 با مشخصات صنعتی و محدودیتهای
CMC و PAC : جدول شماره 1
هیدروکسی اتیل سلولز): )HEC
هیدروکسی اتیل سلولز یکی دیگر از انواع پلیمرهای سلولزی اصلاح شده می باشد این
محصول به وسیله خیساندن سلولز در محلول کاستیک و سپس واکنش دادن سلولز قلیایی با اکسید
اتیلن بدست می آید و در نتیجه آن جانشینی گروه هیدروکسی اتیل به روی سایتهای گروههای
هیدروکسیل و هیدروکسی متیل رخ م یدهد.
پلیمری غیر یونی است با این وجود گروههای ئیدورکسی اتیل تمایل کافی HEC گرچه
برای ترکیب با آب و ساخت پلیمری محلول در آب را دارند . به علاوه این مورد درجه جانشی نی
ساختار پلیمر و همچنین درجه پلیمریزاسیون زنجیره های جانبی اتوکسیلات نیز در قابلیت حلالیت این
یا همان (M.S) پلیمر تاثیر گذاشته است. این درجه پلیمریزاسیون زنجیره های کناری، جانشینی مولار
میانگین تعداد مولکولهای اکسید اتیلن را که با هر واحد سلولز واکنش داده است را گویند. به محض
اینکه یک گروه ئیدروکسی اتیل به هر یک از واحدها چسبیده شود، آن گروه می تواند زمینه واکنش
با گروههای دیگر را به شکل لبه به لبه تقویت کند.
مادامی که اکسید اتیلن در دسترس م یباشد این واکنش م ی تواند ادامه یابد . زیادتر بودن
جانشینی مولار) حلالیت بیشتر پلیمر را سبب شده بنابراین تحمل بیشتری در برابر نمک و ) M.S
2 می باشد. / 1 تا 5 / از 5 HEC برای M.S سختی آب را به آن م یدهد. به طور نمونه گسترة میزان
عمدتاً جهت تولید گرانروی و کنترل صافاب در سیالات چاههای تعمیری و تکمیل چاه، مورد HEC
استفاده قرار می گیرد. این پلیمر با اغلب سیستمهای آب نمکی شامل آب دریا، پتاسیم کلراید، کلسیم
کلراید و کلسیم بر ماید سازگار است.
شکل 9: هیدروکسی اتیل سلولز
پلیمری بسیار تمیز و محلول در اسید است که به طور مطلوبی در تولید گراول پکینگ HEC
مناسب استفاده می شود و در دیگر عملیاتها، جایی که سیال تکمیل چاه به صورت با وقفه با تولیدات
غیر یونی می باشد، نمی تواند واکنش HEC درون چاه در تماس است نیز کاربرد دارد. از آنجایی که
به عنوان HEC قوی همانند پلیمرهای یونی با سطوح باردار ایجاد کند. این مسئله در بالا بردن نقش
250F o دارای محدودیت دمایی تا HEC. یک ماده افزودنی در سیالات تکمیلی اثر زیادی دارد
بالا به شدت بر روی این پلیمر تاثیر نمی گذارد ( احتمال افت بسیار جزیی PH . 121 ) می باشد Co )
وجود دارد). و در مقابله با باکتریها مقاوم است . این پل یمر دارای خواص PH= گرانروی در 10
تیکسوتراپیک نبوده (تولید ساختار ژلاتینی جهت تعلیق جامدات) و در حقیقت در صورتی که هیچ
گونه شیرینگ (هم زدن) حتی به میزان کم در سیستم نداشته باشیم، مقدار کمی حالت ژلاتینی تولید
می کند. هر چند که گرانروی بسیار بالایی ایجاد م ینماید.
مشتقات استارچ
همانگونه که قبلاً شرح داده شد، استارچ برای کاربردهای فراوانی موثر و مفید می باشد. بدون
اینکه در آن تغییرات شیمیایی یا همان اصلاح صورت بگیرد. اما با ایجاد تغییرات شیمیایی مشتقات
استارچ تهیه شده دارای خصوصیات متفاوت می باشند. استارچ می تواند به گونه ای اص لاح شود که
دیگر هیچ حساسیتی نسبت به فساد باکتریایی نداشته باشد و همچنین می تواند با تغییرات ساده به معنی
ایجاد پایداری حرارتی بیشتر تهیه شود. به عنوان مثال تعداد کمی از استارچهای اصلاح شده در زیر
شرح داده شده است.
(CMS) -1 کربوکسی متیل استارچ
همانند CMS. یکی دیگر از پلیمرهای تغییر داده شده، کربوکسی متیل استارچ می باشد
دستخوش جانشینی کربوکسیلات در هر یک از گروه هیدروکسی متیل یا هر کدام از دو CMC
جانشینی ،CMC گروه عامل هیدروکسیل موجود به روی ساختار حلقه شده است. و همچنین مشابه
بر روی گروه هیدروکسی متیل به سادگی و با میل بیشتری اتفاق می افتد.
TERM PACUL -2
یک استارچ کربوکسی متیل م یباشد که در سیالات حفاری پایه آبی جهت کنترل صافاب با
حداقل ایجاد گرانروی مورد استفاده قرار می گیرد. این پلیمر را م یتوان یک انتخاب نسبت به مواد
جهت استفاده در سیستمهایی که د ر آنها نیاز به کنترل صافاب بیشتر و خصوصیات PAC دیگر
رئولوژی کمتر م یباشد، دانست.
عمل می کند تا شبیه به استارچ. پایداری حرارتی CMC بیشتر شبیه به TERM PACUL
149 ))و به باکتری کش(بیوساید) در محصول نهایی آن نیازی oC)300o F تا ) PAC, CMC مشابه به
20 میلی / نیست. بیشترین اثر این پلیمر زمانی است که در سیالات حفاری حاوی یون کلر کمتر از 000
گرم در لیتر و یون کلسیم کمتر از 800 میلی گرم در لیتر بکار برده شود. این پلیمر در هر سطحی از
عمل می کند و با همه سیستمهای آبی سازگاری دارد. PH
ئیدورکسی پروپیل استارچ) )HP -3
می باشد و از راه واکنش شیمیایی HP یکی دیگر از نمونه استارچهای بهینه شده استارچ
استارچ با اکسید پیروپیلن تهیه می شود. در نتیجه این استارچ غیر آنیونی و محلول در آب می شود .
HEC بهسازی واقعی در مورد قابلیت انحلال استارچ در آب م یباشد. همانگونه که جانشینی برای
در گروه ئیدورکسی متیل با هر کدام از دو گروه هیدروکسیل موجود روی ساختار حلقه ,CMS
پیش آمد.
نتیجه آن جانشینی گروههای پروپوکسیلات شده است. درجه پلیمریزاسیون گروههای
تعریف شده است. (M.S) پروپوکسیلات با عنوان جانشینی مولار
(D.S= شکل شماره 10 - کربوکسی متیل استارچ( 1
(M.S=2, D.S=0/ شکل شماره 11 - ئیدروکسی پروپیل استارچ ( 5
میانگین تعداد مولکولهای اکسید پروپیلن می باشد که با هر منومر استارچ واکنش M.S
داده اند. به محض اینکه یک گروه ئیدروکسی پروپیل به هر واحد اتصال یافت، می توان د با سرعت
بیشتری با گروههای اضافی در یک قالب لبه به لبه واکنش دهد. واکنش اکسید پروپیلن با استارچ به
واکنش میان اکسید اتیلن و سلولز شباهت دارد. در هر مورد واکنش جانشینی با یک ساختار تکراری
HP مربوطه تعریف شده باشد . انواع زیادی از استارچهای M.S انجام می پذیرد که باید به وسیله
و درجه پلیمریزاسیون آنها با گروههای جانشینی تغییر D.S, D.P موجود می باشند. مشخصات آنها با
(MS). می کند
FLO- TROL(4
استارچ ئیدورکسی پروپیلات می باشد که عمدتاً به عنوان کنترل کننده صافاب در سیستمهای
مورد استفاده قرار می گیرد. این پلیمر در تلفیق شدن با کربنات کلسیم برای تشکیل FLO-PRO
FLO-. فرمی جهت انحلال فیلتر کیک در اسید و پاک کردن ساده آن به خوبی عمل م ی کند
مانند استارچ با بیشتر ساختارهای آب شور اعم از آب دریا، کلرید سدیم، کلرید کلسیم، TROL
برمید سدیم و برمید کلسیم سازگاری دارد و نیازی به ماده بیوساید ندارد. این پلیمر ماهیت گرانروی
زائی بی نظیری دارد که آن را جهت سیال عملیات حفاری مناسب می نماید . بر عکس محصولات
برای افزایش FLO- VIS موجب پیدایش گرانروی با شیرینگ ضعیف نمی شود. با همکاری PAC
گرانروی مذکور مورد استفاده قرار می گیرد.غلظت مناسب آن بین 2 تا 4 پوند در بشکه برای اغلب
کاربردها می باشد. اگرچه غلظتهای بالاتر از آن جهت رسیدن به صافاب کمتر استفاده می شود .
پایداری حرارتی برای این پلیمر بیشتر از اکثر مواد استارچی بوده و در سیستمهای آب شور این
250 می باشد. F o پایداری تا
MOR- REX(5
یک آنزیم هیدرولیز شده استارچ ذرت که به صورت استادانه ای توسط تغییرات شیمیایی
اصلاح شده است. ئیدرولیز استارچ محصولی را نتیجه می دهد که دارای وزن مولکولی بسیار پایین
5) بوده و نیز به میزان جزیی ماهیت آنیونی به آن می دهد. این پلیمر به طور انحصاری / (کمتر از 000
تقریباً در سیالات حفاری بر پایه آهک استفاده شده است. دلیل اساسی آن تمایل به انحلال کلسیم در
محیط سیال آهکی می باشد. در چنین محیطی این پلیمر به پیشرفت ئیدرولیز و چسباندن یون کلسیم به
گروههای آزاد کربوکسیلات در خلال ئیدورلیز کمک می کند. در نتیجه غلظت یون کلسیم محلول
حاوی میزان ،MOR- REX افزایش می یابد. به عبارتی دیگر یک سیستم آهکی بهینه شده توسط
می باشد . قابل MOR- REX یون کلسیم محلول بیشتری نسبت به همان سیستم ولی فاقد پلیمر
ملاحظه است که یون کلسیم اضافه مانع کسب فوائد بیشتر است.
از لحاظ وظیفه، این پلیمر به عنوان یک ماده ضد کلوخه عمل می کند که این خاصیت مطابق
در سیستم MOR- REX با اندازه و خصلت آنیونی آن م یباشد. غلظتهای معمول برای استفاده از
آهکی بین 2 تا 4 پوند در بشکه می باشد. مانند استارچ سنتی پایداری حرارتی آن در حدود
200 است و به ماده بیوساید نیاز دارد. o F
(SYNTHETIC POLYMERS) پلیمرهای مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی معمولاً به صورت تلفیقات شیمیایی و معمولاً از مشتقات مواد نف ت ی تهیه
می شوند. بر خلاف پلیمرهای طبیعی و طبیعی اصلاح شده، پلیمرهای مصنوعی از تراکم مولکولهای
نسبتاً کوچکتری بدست می آیند . پلیمرهای مصنوعی تقریباً قابلیت تغییرات ب دون محدودیتی در
طراحی شان را دارند. آنها می توانند به صورت سفارشی تقریباً مناسب برای هر نوع کاربردی تهیه
شوند. اندازه و ترکیب شیمیایی آنها می تواند با مشخصات ویژ های، تقریباً برای هر گونه عملکردی
تولید گردد.
غالباً ، پلیمرهای مصنوعی به وسیله اتیلن جانشین شده ایجاد می شوند. پلیمریزاسیون از طریق
یک واکنش اضافی در جایی که گروههای اتیلن تعویضی به آخر یک زنجیره پلیمر اضافه می شوند
می تواند هر نوع گروه فعالی باشد. A رخ می دهد. در شکل زیر گروه تعویضی
A CH = CH 2
به پیوند کربن- کربن در زنجیره اصلی و امکان جانشینی بدون محدودیت در آن توجه کنید .
در زنجیره اصلی، کربن- کربن پایداری پیوندی از پایداری پیوند کربن- اکسیژن موجود در استارچ
و سایر پلیمرهای سلولزی بیشتر است. پیوند کربن- کربن در مقابله با باکتری مقاوم است و پایداری
700 نیز بیشتر است. گروهای جانشینی اکثریت به طور قطع قبل از اتصال کربن - o F حرارتی آن از
کربن تضعیف خواهند شد.
SPA
پلیمریزاسیون اسیداکریلیک و متعاقب آن خنثی سازی آن توسط ئیدروکسید سدیم محصولی
یک پلیمر آنیونی است که می تواند SPA. را ثمر می دهد (SPA) به نام پلیمر پلی اکریلات سدیم
بسته به وزن مولکولی پلیمر جهت کارآیی به عنوان هر یک از مواد افزودنی ضد کلوخه یا کنترل
صافاب مورد استفاده قرار گیرد.
A
شکل 12 - پلی اکریلات سدیم
در حین انجام حفرچاه، تاثیر متقابل جامدات حفاری شده بر هم اثر حادی بر روی
خصوصیات سیال حفاری( گل حفاری) می گذارد و تمایل شدیدی برای کلوخه شدن در آنها وجود
دارد(در شکل 13 ببینید). در مجموع کلوخه شدن به افزایش مشخصات رئولوژیکی گل حفاری منتج
می شود.
شکل 13 : کلوخه شدن جامدات حفر شده
در وزنهای مولکولی پایین(کمتر از 1000 ) به عنوان یک ماده ضد کلوخه کارآیی SPA
دارد. این پلیمر به شدت آنیونی بوده و به روی سطح کنده های حفاری فعال درون گلهای حفاری
می نشیند. پلیمر جذب شده شارژهای مثبت روی ذرات کلوخ شده را خنثی می کند که به دافعه متقابل
و باز شدن ذرات از هم منتج می شود. این بهترین کار انجام شده ت وسط یک پلیمر کوچک است .
پلیمرهای زنجیره کوتاه بیشترین جذب را روی سطوح ذرات به وجود می آورند و اثر کلوخه شدن را
ریشه کن می کنند که آن زمانی اتفاق می افتد که یک پلیمر روی ذرات گوناگون جذب می شود .(در
شکل 14 ببینید).
و ذرات رسی SPA شکل 14 : طرح
شرکتهای متعددی از پلی اکریلات سدیم با وزن مولکولی پایین به عنوان ماده اولیه و اساسی
ضد کلوخه خود برای سیستمهای با جامدات پایین، پلیمری و سیستمهای غیر پراکنده استفاده می کنند.
این ماده می تواند به صورت پودر خشک تهیه شود اما معمولاً به شکل مایع در دسترس است. کارایی
در غلظتهای خیلی کمتر از لیگنوسولفونایتها موثرتر است.(لیگنوسولفونایت یک ماده معدنی SPA
برای کنترل خصوصیات SPA 0 تا 1 پوند در بشکه از / ضد کلوخه می باشد). به طور نمونه غلظت 25
به پی- اچ قلیایی وابسته نیست و می تواند دماهای ت ا SPA . رئولوژیکی سیال حفاری مناسب می باشد
500 را تحمل کند. در سیستمهای پلیمری بهترین عملکرد را نشان م یدهد اما گاهی به عنوان یک o F
محصول مستقل در گلهای حفاری چاه و کاربردهای زمین گرمایی مورد استفاده قرار م یگیرد.
یک ما ده پلیمری SPA به غلظتهای بالای مواد جامد حساسیت دارد. از آنجایی که SPA
فعال در سطح می باشد، می تواند در محیط سیال پر از جامد، تحت فشار قرار گرفته و غرق گردد. این
مربوط به گل کمتر از معادل 20 پوند در بشکه بنتونایت و وزن گل کمتر از 12 CEC پلیمر وقتی
نیز از طریق کلسیم محلو ل موثر واقع TACKLE. پوند در گالن باشد بهترین بازدهی را دارد
می شود، اگرچه هنوز از آن در آب دریا استفاده می کنند.
کوپلیمریزاسیون
تا اینجای کار تنها در مورد هوموپلیمرها بحث شده است، بدین معنی که پلیمرها از واحدهای
همسان یا همان منومرها تهیه می شدند. اما ممکن است این قضیه با بیش از یک واحد منومر شروع
شود و در معرض پلیمریزاسیون قرار گرفته و در نهایت به یک کوپلیمر ختم شود.
یک کوپلیمر مشتمل از دو یا بیشتر از دو واحد منومر متفاوت م یباشد.
از طریق کوپلیمریزاسیون، پلیمرهایی می توانند تهیه شود که خصوصیات متفاوتی از تنها یک
هومرپلیمر داشته باشد. افزودن اغلب منومرها به طور کلی ابعاد جدیدی را جهت امکانات طراحی
فراهم می کند. ممکن است بیشتر از یک منومر واحد برای رساندن خواص ویژه و متفاوت در
محصول نهایی پلیمر استفاده شده باشد. برای مثال یک منومر م یتواند جهت ارائه پایداری حرارتی و
منومر دیگر جهت کنترل شیل در یک محصول پلیمری ایفای نقش کنند.
نمونه یک کوپلیمر است و از دو منومر فرآوری شده است . سدیم TACKLE
-2 اکریلامید ) AMPS و یک منومر شناخته شده در صنعت مثل (SPA اکریلات(مثل استفاده در
-2 متیل پروپان اسید سولفونیک).
گروه سولفات را تامین می کند که این گروه سهم خیلی بزرگتری نسبت به AMPS منومر
گروه اکریلات سدیم در پایداری حرارتی، مقاومت در برابر جامدات و مقابله با شوری و سختی آب
را دارد.
شکل 15 : کوپلیمریزاسیون
منومر نسبتاً گرانی است، با این حال می تواند پایداری حرارتی بالایی در حضور AMPS
و استارچهای اصلاح شده PAC آلوده کننده ها بدهد و این پایداری بیشتر از آن چیزی است که
می توانند داشته باشند.
AMPS شکل 16 : منومر
مقاومت بیشتری در برابر آلودگی و تحمل AMPS به دلیل وجود منومر TACKLE
برای سیستمهای پلیمری، کم سالید ،SPA تنها دارد. شبیه SPA بیشتری در برابر مواد جامد نسبت به
و غیر پراکنده سودمندتر است و همچنین جهت کنترل گرانروی در سیستمهای پر از سالید با مشکل
با وزن مولکولی کمتر است. SPA در آبهای شور فعالتر از TACKLE روبرو است. با این حال
:SP-101
300 ±) می باشد که اساساً جهت کنترل / یک پلی اکریلات با وزن مولکولی متوسط( 000
صافاب سیال حفاری مورد استفاده قرار می گیرد. این پلیمر پایداری حرارتی خیلی زیاد در حدود
TACKLE 400 < دارد و اغلب در کاربردهای زمین گرمایی مورد استفاده قرار می گیرد . مانند o F
وابستگی به پی- اچ ندارد یا در معرض فساد و تخریب باکتریایی قرار نمی گیرد اما نسبت به آلودگی
کلسیم محلول حساس می باشد به همین علت توصیه می شود که جهت بهترین عملکرد پلیمر غلظت
کلسیم محلول در حدود 300 میلی گرم در لیتر یا کمتر نگهداشته شود . این پلیمر اغلب در آبهای
بیشتر در سیستمهای کم سالید، غی ر پراکنده و دیگر PHPA همانند SP- شیرین موثرتر است. 101
سیستمهای پلیمری مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این جهت تامین کردن کنترل صافاب، اثر
به ذرات رس می چسبد و مقداری از کند ه های SP- پایدار سازی روی کنده های حفاری دارد. 101
به SP- حفاری را به صورت کپسول شده آماده م یکند. بعضی مواقع وقتی برای نخستین مرتبه 101
سیستم اضافه شود سیال دچار گرانروی خمیده و ناپایدار می شود . به محض اینکه این پلیمر درون
سیستم بکار گرفته شود در یک غلظت کافی برای کپسوله کردن مواد جامد، سیستم به حالت رقیق
برگشته و پایدار می شود. برای نمونه این غلظت در مصرف حدود 1 پوند در بشکه صورت می گیرد،
اما بسته به حجم مواد جامد م یتوان این غلظت(مقدار مصرف) را به آرامی کم یا زیاد کرد.
،PHPA : جهت پایداری خصوصیات رئولوژیکی سیستمهای آب شیرین، شامل SP-101
زمین گرمایی، کم سالید و سیستمهای غیر پراکنده به میزان زیادی موثر است.
کوپلیمرپلی اکریلامید/ پلی اکریلات
بیشتر اوقات جهت تعیین ماهیت کوپلیمر پلی (PHPA) هیدرولیز ناقص پلی اکریلامید
شبیه پلیمری می باشد که PHPA اکریلامید/ پلی اکریلات مورد استفاده قرار می گیرد. محصول آخر
از راه کوپلیمریزاسیون پلی اکریلامید/ پلی اکریلات تشکیل شده است. حتی اگر غالباً این محصول را
نسبت دهند در واقع آن به وسیله کوپلیمریزاسیون منومرهای اکریلامید و اکریلات سدیم PHPA به
معرفی خواهند شد. PHPA بدست می آید. به خاطر سادگی و سهولت این مواد به عنوان
تحت تاثیر وزن مولکولی و نسبت گروههای کربوکسیل به گروههای PHPA خصوصیات
آمید قرار دارد. پلی اکریلامید به خودی خود در آب نامحلول است بنابراین باید با اکریلات سدیم
کوپلیمر شود تا قابلیت حلالیت در آب را کسب کند. کوپلیمریزاسیون با اکریلات سدیم منتج به یک
پلیمر آنیونی محلول در آب م یشود. نسبت اکریلات سدیم به اکریلامید در آغاز فرآیند، نسبت این
دو گروه فعال را روی کوپلیمر نهایی مشخص می کند . ساختار این دو منومر که سازنده کوپلیمر
هستند در زیر آمده است.
شکل 17 : اکریلات سدیم/ اکریلامید
در حین کوپلیمیریزاسیون، این دو منومر با یکدیگر به طرز تصادفی به فرم خطی متصل شده
که زنجیره اصلی کربن- کربن را سبب می شوند. در نهایت، کوپلیمر دارای گروههای کربوکسیل و
آمید می باشد ه به طور تصادفی و بی قاعده در امتداد زنجیره شان قرار دارند. این نتیجه حاصله در شکل
18 نمایش داده شده است.
PHPA : شکل 18
با توجه به آن به دلیل پیوند کربن- کربن این کوپلیمر(یا پلیمر) پایداری حرارتی فوق العاده ای
دارد و در برابر باکتریها نیز مقاوم است و نیز با توجه به آنیونی بودن پلیمر این معنی وجود دارد که به
وسیله سختی آب و کاتیونها تحت تاثیر قرار م یگیرد مشابه آنچه که در مورد رسها وجود دارد.
:POLY- PLUS
معمولاً بیشتر نوع مورد استفاده شده در سیالات حفاری انواع با وزن مولکولی بالای آن
می باشد. که این نمونه ترکیبی به نسبت 65 % تا 70 % اکریلامید و مابقی منومراکریلات را دارا است .
گسترة وزن مولکولی آن تا 20 میلیون هم می رسد. پلی- پلاس به عنوان یک کنترل کنندة شیل، یا
یک پلیمر کپسوله کننده جامدات در آبهای شیرین، آب دریا و در سیستمهای کلرید سدیمی و کلرید
پتاسیمی مورد استفاده است . علاوه بر این خصوصیات کنترل شیلی و کپسوله کنندگی آن در
سیستمهای آب شیرین گرانروی زا نیز م یباشد.
ویژگی کنترل شیل توسط پلی- پلاس زمانی رخ می دهد که این پلیمر به رسهای درون دیواره
چاه می چسبد که پراکنده شدن و آبگیری شیلها را متوقف می کند، این حالت به طور معمول صورت
می گیرد. گروههای آنیونی کربوکسیل به شار ژهای مثبت روی لبه های ذرات رس می چسبند.
از آنجایی که این پلیمر وزن مولکولی بالا و طول نسبتاً زیادی را داراست، در جاه های
مختلف در امتداد دیوارة چاه نشسته و با دیواره متحد می شود. این اثر دیواره سازی و مانع شدن ورود
آب به درون رس می باشد. مشابه همین اثر بر روی کنده های رس حفاری شده نیز دیده شده است .
پلیمر به حفظ انسجام کنده ها کمک می کند که این اجازه جدا کردن کنده های حفا ری را در سطح
از طریق یک لایه ضخیم فاز آبی به پایداری شیل کمک PHPA به گل حفاری می دهد. همچنین
گرانروی صافاب سیال حفاری را افزایش می دهد که در نتیجه اثر آن از تهاجم PHPA . می کند
صافاب و ضخامت کیک آن کاسته می شود. با وجود اینکه امکان دارد آب زیادی به درون شیل رخنه
کند یک لایه انبوه از فیلتریت (کیک گل) با مقاومت خیلی بیشتر به علت فشار موئینگی موجود به
سرعت روی دیواره سازند فشرده و گسترده م یشود. اثر کاهش مقدار آب فیلتریت به دلیل
هیدراسیون پلیمر تامین می شود. همچنین قابلیت فیلتریت(کیک گل) را جهت ورود آب به شکافها و
ترکهای کوچک یا سطوح شکسته داخل شیل را کم می کند. شیلهایی که به پایداری رسیده اند مورد
مطالعه قرار گرفتند و مشخص شد که تناسب 70 به 30 منومرهای اکریلامید به اکریلات بهترین نسبت
تهیه پلیمر جهت سیالات حفاری م یباشد.
ایجاد این نسبت را بیشتر به 30 % هیدرولیز در زمان تهیه پلیمر مرتبط می دانند . همچنین این
مشخص شده است که پلیمرهای با وزن مولکولی سنگین عمل کپسوله کردن شیلها را بهتر از
پلیمرهای دارای وزن مولکولی پایین انجام می دهند. همانطور که قبلاً اشاره شد، برای کوپلیمریزه
% شدن با اکریلات سدیم جهت بدست آوردن قابلیت انحلال به آن نیاز است، با این حال نسبت 100
پلی اکریلات نمی تواند به خوبی ترکیب 70 به 30 خصوصیت بازدارندگی شیلها را نمایش دهد . به
طور مشابه حتی در وزنهای مولکولی سنگین نیز با استفاده از نسبت 70 به 30 کنترل شیل بهتر صورت
می گیرد. قابل ملاحظه است که پلی اکریلات با وزن مولکولی بالا تمایل بسیار زیادی برای کشش و
ترکیب شدن با شارژهای مثبت روی رس دارد. مانند لیگنوسولفونایتها باقی مانده پلیمر در سیستم به
لبه های رسهای فعال می چسبند در واقع هم درون سیستم و هم در درون چاه نیروهای جاذبه قوی
امکان کنار کشیدن وجدا کردن رسها از هم را داده و سبب پراکنده شدن آنها به درون سیستم شود .
گروه آمید از طریق ایجاد مقداری فاصله بین گروههای آنیونی قوی کربوکسیل و مکانهای کاتیونی
روی ذرات رس به این قضیه کمک می کند . هنگامی که گروههای آمید و کربوکسیل به طور
یکنواخت و نامنظم در امتداد زنجیرة پلیمری قرار می گیرند، قسمت بزرگی از گروه آمید از گرفتن و
اتصال به شارژهای روی سطح رس و نیز شکستن و جدا کردن رسها از یکدیگر جلوگیری م ی کند .
گروه اکریلامید میل ترکیبی با سطح رس دارد اما این تمایل پیوند هیدروژنی نسبتاً ضعیفی در مقایسه
با اثر متقابل یونی قوی بین گروه کربوکسیل و لبه های دارای بار مثبت روی ذرات رس است . گروه
اکریلامید قادر به تشکیل پیوندهای ئیدورژنی طولانی در سطح رس است. با آنکه اصلاً قدرت اثر
متقابل یونی سایتهای کناری را ندارند، برای نگه داشتن و حفظ اثر متقابل رس و پلیمر در این مکا نها
به اندازه فاصله های فراهم شده بین بارهای آزاد سودمند است.
هنوز هم در توانایی پایدار ساختن شیل بسیار سودمند است PHPA در یک محیط نمکی
اگرچه غلظت آن باید تا اندازة لازم برای به دست آوردن گرانروی فیلت ریت قابل ملاحظه افزایش
نمی تواند آب آزاد را به سادگی جذب کند PHPA یابد. چنانچه میزان شوری آب افزایش داده شود
و ئیدراته شود سپس پلیمر باقی مانده تا حدودی به صورت حلقوی به خود پیچیده م یشود. این منجر
به کاهش نقش گرانروی زائی پلمیر در سیال می شود. پلیمر با این همه آنیونی است و با وجود این
در سیالات PHPA روی محلهای فعال روی دیواره چاه جذب می شود. حل شدن و بکار بردن ساده
حفاری با پایه نمکی نشان می دهد که برای کسب تاثیرات کپسوله کردن و لایه فیلتریت به همان منوال
استفاده شود. از آنجایی که گلهای نمکی مخصوصاً گلهای PHPA گفته شده، باید مقدار بیشتری
پتاسیم کلرایدی بسیار بسیار زیادی در پایدار و تثبیت شیلها به روی خودشان ایفا می کنند . یک گل
نمکی خاصیتی استثنایی را در مورد پایداری شیلها عرضه م ینماید. PHPA
صافابی با PHPA نمک یا پتاسیم کلراید پایداری شیل را به صورت عالی فراهم می کند و
گرانروی بالا را نتیجه م یدهد که هجوم صافاب به عمق فیلتریت را کاهش می دهد . یکی از موانع و
حساسیت آن به محلول کلسیم می باشد . مانند پلی اکریلات، PHPA محدودیتها برای استفاده از
مکانهای کربوکسیل آنیونی با کلسیم واکنش می دهد . این یک مشکل ویژه در سی ستمهای آب
را ته نشین کند به همان خوبی که مواد جامد PHPA شیرین می باشد، جایی که کلسیم م یتواند پلیمر
به عنوان کلوخه در حضور PHPA این پلیمر را به روی خود جذب م یکنند، و در بعضی موارد
کلسیم عمل می کند خصوصاً وقتی که میزان مواد جامد درون سیال پایین باشد. زمانی که میزان مواد
جامد پایین و یون کلسیم مطرح شده باشد حالت کلوخه شدن پیش می آید . مواد جامد ته نشین
می شوند و در ته مخزن گل حفاری پایین م یروند.
در سیستمهای دارای مواد جامد بالا حضور کلسیم سبب کلوخه شدن سیستم و گرانروی
شدیداً به هم چسبیده و حلقوی PHPA خیلی زیاد می شود. در گلهای نمکی ذرات پلیمر باقی مانده
می شوند و به همان اندازه نسبت به اثرات کلوخه کننده کلسیم محلول حساس نیست . با این وجود
حداقل تحت اثر یون کلسیم مقداری از پراکندگی آن در سیال کم می شود، از آنجایی که یون
کلسیم فوراً روی سایتهای آنیونی پلیمر نشسته و با پلیمر واکنش می دهد، دیگر هیچ جایگاه آنیونی
روی پلیمر برای مکانهای فعال روی دیوارة چاه فراهم نیست خلاصه اینکه پلیمر بیشتری باید جهت
PHPA غلبه بر اثر یون کلسیم در سیستم مورد استفاده قرار گیرد. این منظور جهت درمان سیستمهای
حاوی کلسیم محلول تا زیر 300 میلی گرم در لیتر توصیه شده است . این راحت ترین کار برای
عملکرد پلیمر جهت کاربرد در سیستمهای مواد جامد پایین و با وزن کم م یباشد.
به خصوص وقتی که مواد جامد توانایی هیدراته شدن را ندارند. زمانی که غلظت مواد جامد
بالای 20 پوند MBT نسبتاً بالا می رود، به عنوان مثال گلی با وزن بیشتر از 10 پوند در گالن و میزان
در بشکه بنتونایت معادل. در این مثال است که درمان مشکل کلسیم آن بسیار سخت می شود . حذف
کردن و دفع کلسیم از سیستم به اضافه کردن یک منبع کربناته به آن نیازمند است، مثلاً سودااش
( )2 3 البته استفاده بیش از حد از این مواد نیز خود مشکلاتی . (NAHCO یا بی کربنات سدیم ( 3 NA CO
در بر خواهد داشت. این شباهت در قیاس آلودگی منیزیمی نیز به دست آمده است . یون منیزیم نیز
سیستم ر ا PH توسط سایتهای کربوکسیل آنیونی جذب شده اند. برای رفع این آلودگی نیاز است که
معینی برگشت پذیر می باشد بدین PH 10 نگه داشت. از آنجایی که واکنش در / در سطح 10 تا 5
باید بالا نگه داشته شود تا از انحلال منیزیم موجود که در حال حاضر به صورت نامحلول PH جهت
قلیایی را PH سیستمهای غیر پراکنده می باشند و به سادگی PHPA است جلوگیری کند. سیسمتهای
اثر (NaOH) متحمل نمی شوند. شبیه به هر سیستم غیر پراکنده دیگری کاستیک سودای اضافه
خیلی فعال می باشد و (OH − ) می گذارد. یون هیدروکسید PHPA کلوخه سازی بر روی سیستم
مستقیماً به سراغ رسهای محافظت نشده در سیستم می رود. همانند این موضوع در زمانی که کاستیک
پیل) اضافه می کنند، دیده می شود که سبب حالت کلوخه شدن )SPUD MUD سودا را به
موجود رخ می دهد اما به مقدار ناچیز هیدرولیز PH در هر مقدار PHPA می گردد. هیدرولیز پلیمر
قویتر است و در آن حالت سرعت هیدرولیز شدن کمی بیشتر است و زودتر آغاز PH= آن در 10
می گردد. هیدرولیز حالا در پی- اچ 10 کامل است اما از آنجایی که نتیجه هیدرولیز آزاد شدن گاز
می باشد و این نکته قابل توجهی در غلظتهای پایین بر روی چاه می باشد، باید از آن NH آمونیاک 3
اجتناب شود. در واقع هیدرولیز در پی- اچ 10 کم و بیش پروسه ای آهسته می باشد و زمان خیلی
زیادی برای واکنش دادن و پیش رفتن از میان پلیمر پیچیده شده صرف می کند. این جریان از طریق
300 ، در این دما هیدرولیز با شدت و F o دماهای بالا می تواند سرعت بگیرد. مثل دماهای بالاتر از
به عنوان یک گسترش دهنده و پراکنده ساز بنتونایت، PHPA. سرعت بیشتری صورت م یگیرد
کلوخه سازی انتخابی و یا کلوخه گی کامل وابسته به وزن مولکولی و نسبت منومرهای اکریلامید به
می تواند چند کارایی مختلف را در یک سیال حفاری پایه آبی ارائه دهد. PHPA ، اکریلات است
:GELEX
مورد استفاده به عنوان پراکنده ساز بنتونایت در سیال است. در PHPA یک مثال از
می تواند ویسکوزیته بنتونایت را PHPA وضعیتهایی که نرمال و صحیح باشند غلظتهای خیلی کم از
توسعه دهد. در مواقعی که کل مواد جامد کمتر از 4% حجمی و غلظت کل بنتونایت کمتر از 20 پوند
قادر است به وضعیتهای با بار الکتریکی مثبت روی ذره بنتونایت بچسبد . با PHPA ، در بشکه باشد
چسبیده شدن ذره بنتونایت به بخشی از پلیمر، پلیمر باقی مانده آزاد هیدراته می شود و یا به ذره رسی
هیدراته شده و از PHPA دیگر می چسبد و در نتیجه گرانروی افزایشی می یابد. تحت این اثر پلیمر
هم باز می شود و در سیال محلول معلق بوده و همراه با ذره کلوئیدی بنتونایت می باشد . جهت
برای توسعه بازدهی موثر بنتونایت، وضعیتهای گوناگون دیگری از بنتونایت و غلظت کل PHPA
مواد جامد را باید ملاقات کرد. اولین حالت: سیستم می باید آب شیرین باشد و نسبتاً عاری از کلسیم
(زیر 200 میلی گرم در لیتر) جهت هیدراته شدن کامل بنتونایت.
0 پوند در بشکه باشد. / 0 تا 1 / دومین حالت: دامنه مصرف و مقدار غلظت پلیمر باید به میزان 05
سومین حالت: غیر از پراکنده سازها یا هر ماده دیگری که با بنتونایت جذب سطحی انجام می دهد
می تواند در سیستم وجود داشته باشد.
مراحل توسعه و گسترش بنتونایت در کاربرد جهت سیستمهای کم سالید و غیر پراکنده
باعث افزایش فوری در گرانروی PHPA محدود و شکننده می باشد. اضافه کردن مقدار کمی از
می شود.
افزایش داده می شود، گرانروی سیستم به مقدار ماکزیمم خود PHPA همانطور که غلظت
می رسد، سپس هر چه پلیمر اضافی به سیستم داده شود، عکس عمل می کند. دامنه غلظت موثر این
پلیمر خیلی محدود می باشد. غلظت خیلی کمی از پلیمر و سیستم آن قدری بیشتر از یک محلول
ژلاتینی با غلظت پایین بنتونایت می باشد . درجه و میزان پراکندگی بنتونایت در سیستم وابسته به
فاکتورهای زیر می باشد:
- وزن مولکولی و نسبت اکریلامید به اکریلات.
- اندازه و آبپوشی ذره
- درجه شوری و میزان سختی آب مورد استفاده برای سیستم
PHPA -غلظت پلیمر
:FLOXIT
همچنین می تواند به عنوان یک کلوخه مورد استفاده قرار گیرد . کلوخه شدن PHPA
مرحله ای است که در آن ذرات منفرد از طریق پیوندهای بی ثبات و ضعیف و مجموعه ای بزرگ به
هم متصل می شوند که آن را کلوخه شدن پلیمر گویند. در نهایت جرم ذرات متصل شده به یکدیگر
تا جایی افزایش می یابد که آن ذرات انباشته و متراکم در ته محلول سوسپانسیون می افتند . این ته
نشست بیشتر در زمانی که سیال در حالت سکون(استاتیک) است رخ می دهد. مکانیسم پیچیده کلوخه
در هر PHPA شدن تا حد زیادی شباهت به مکانیسم مورد استفاده در انبساط بنتونایت دارد. همچنین
دو مورد به عنوان ماده موثر کاربرد دارد. این باید مدنظر قرار گرفته شود که این پلیمر ماده موثری در
سیستمهای کلوخه شده حاوی بنتونایت نمی باشد. از آنجاییکه بنتونایت به عنوان ماده جامد هیدراته در
اندازه مواد کلوئیدی تفکیک می شود، بنتونایت ته نشست نم ی کن د و ذرات بنتونایت که کامل
آبپوشی نشده اند دانستیه مناسب برای ته نشینی را ندارند.
جهت کاربردهای حفاری محدود به آبهای پاک و خالص شده اس ت. FLOXIT استفاده از
به محض اینکه ساختمان مواد جامد موجود در آب و سیستم وزین شدند، این محصول دیگر جهت
FLOXIT استفاده در سیال حفاری به هیچ وجه سودمند و مفید نم ی باشد . تعیین بهترین غلظت
مشخص می گردد. اثر کلوخه شدن به تاثیرات متقابل (PILOT TEST) بوسیله آزمایش مقدماتی
بین پلیمر و مواد جامد وابسته است که این وابستگی به اولویت در زیر آمده است:
- قابلیت آبپوشی مواد جامد
- غلظت مواد جامد
- میزان شوری آب
- میزان سختی آب
- ماهیتهای شیمیایی پلیمر
- غلظت پلیمر
-خصوصیات رئولوژی سیستم
- ابعاد هندسی و اندازه مخزن ته نشست
-زمان نگهداری
- درجه حرارت
را قبل از افزودن به سیستم با غلظتی معادل 1 تا 2 پوند در FLOXIT توصیه می شود که
بشکه در آب رقیق کرده و مخلوط کنید. دوباره برای تعیین مناسبترین غلظت پلیمر نیاز به انجام
آزمایشات مقدماتی م یباشد.
درجه حرارت بالا
پلیمرهای مصنوعی :
که ساختمان زنجیره اصلی و (C-C) به علت پیوندهای مقاوم در برابر حرارت کربن- کربن
محوری پلیمرهای مصنوعی را می سازند، پلیمرهای مورد استفاده در دماهای بالا به صورت مصنوعی
مشتق شده اند. پلیمرهای مقاوم در درجه حرارتهای بالای گوناگونی جهت استفاده در سیالات حفاری
در دسترس می باشد.
مخفف ماده آلی : 2 – اکریلامید 2- متیل AMPS. تهیه می شود AMPS یکی از آنها از منومر
پروپان سولفونیک اسید می باشد.
مورد نظر بوده است . این ماده منومر TACKLE در مباحث قبلی در رابطه با AMPS
جهت اصلاح و بهتر شدن مقاومت و تحمل آن در برابر مواد TACKEL جهت تهیه و تدارک
جامد، شوری و سختی آب در دماهای بالا مورد استفاده قرار م یگیرد.
همچنین برای بهتر شدن تحمل در برابر دماهای بالا در مواد افزودنی کنترل AMPS منومر
صافاب در زمان بروز آلودگیها مورد استفاده قرار گرفته م یشود.
یا دیگر منومرهای سولفوناته را شامل AMPS نمونه هایی از پلیمرها و ترپلیمرهایی که منومر
SKW S , Driscal-D specialities Hoechests, Hostadrill می شوند، عبارتند از : 2825
.Polydrill
400 در برابر نمک و سختی o f سازندگان این مواد ادعا دارند که پلیمرهای مربوط به آنها تا دمای
آب دوام می آورند.
در شکلهای 19 و 20 نشان داده شده است . یک polydrill, Hostadrill ساختار شیمیایی
مثال از پلیمر مقاوم در برابر دما که جهت جلوگیری نمودن از بروز حالت ژلاتینی در اثر افزایش دما
نام برد. (SSMA) کاربرد دارد را م یتوان کوپلیمر انیدرید مالوئیک استیرن سولفوناته
HOSTAdrill 2825 : شکل 19
polydrill : شکل 20
برای چاههای تحت دمای بالا قبل از گرفتن عملیات (SSMA) به طور معمول کوپلیمر
و نیز برای زمانی که سیال حفاری قرار نیست برای مدت زمان طولانی گردش داده شود، Logging
مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده اثر حفظ پایداری مقاومت ژلاتینی را در دماهای بالا دارد و نیز
جزء مواد افزودنی جهت کنترل صافاب یا مواد ضد کلوخه به حساب نمی آید .در(شکل 21 دیده
می شود).
SSMA : شکل 21
:M-I POLYSTAR
برای کنترل RHEOSTAR. سیستم 450 پلی استار بر پایه پلیمرهای مصنوعی بنا شده است
حالت ژلاتینی و کلوخه شدن بنتونایت در دماهای بالا و نیز برای فراهم نمودن شرایط رقیق سازی یا
ضد کلوخه کاربرد دارد. به دلیل وجود مجموعه ای طبیعی از درجه حرارت بالا و محیط های پایه آبی
در حقیقت آمیزه ای از سه پلیمر مصنوعی با وزن مولکولی پایین می باشد. این پلیمر RHEOSTAR
پودر خشکی RHEOSTAR. تفاوت دارند (AMPS) با بیشتر پلیمرهای تجارتی بر پایه اکریلات
450 دارد. o F است که به آسانی در آب دریا و آب شیرین کارایی دارد . پایداری حرارتی تا
غلظتهای معمولی آن از 6 تا 12 پوند در بشکه متغیر می باشد.
این ماده در سیستم پلی استار 450 وظیفه کنترل صافاب در دمای بالا را :DURASTAR
می باشد که از منومر اکریلامید، (Crosslink) انجام می دهد. این ماده یک کوپلیمر با انشعاب عرضی
یک منومر سولفوناته و یک منومر منشعب کننده عرضی تشکیل شده است. میزان و درجه انشعابات و
اتصالات عرضی در ساختمان پلیمر نقش مهمی در قابلیت انحلال پلیمر و ماهیت کنترل کندگی
صافاب سیال حفاری باز م یکند.
منشعب نمودن و اتصالات عرضی پلیمر منتج به تولید یک پلیمر سخت با آبپوشی ناقص
می گردد در حالی که اتصالات عرضی کم، سبب تولید پلیمری می شود که خصوصیاتی مشابه با
داشته و زنجیره آن بلند و خطی می باشد و نیز در مقابله با آلو دگیها استقامت کمتری از خود PHPA
نشان خواهد داد.
در ساختمانی DURASTAR ، به علت ساختار همراه با اتصالات و پیوندهای در عرض
کروی شکل فشرده شده است. این پلیمر شکل گوی مانند و متراکم ی را در مقایسه با فرمهای غیر
حلقه ای و توسعه یافته پلیمرهای خطی حفظ می کند در صورتی که ذرات پلیمرهای دیگر به صورت
خطی و غیر حلق های ممتد می باشند.
DURASTAR : شکل 22
را به بهترین شکل محافظت DURASTAR مزیت شکل فشرده این پلیمر آن است که
کرده است و بنابراین بیشترین پایداری حرارتی و مقاومت در برابر مواد جامد و سختیهای آب را به
450 جهت به کارگیری در سیستمهای آب شیرین و f o تا دمای DURASTAR. آن داده است
آب دریا پایدار م یباشد.
به طور معمول گسترة غلظتهای مورد استفاده برای این پلیمر از 5 تا 10 پوند در بشکه می باشند.
این پلیمر با 30 % فعالیت در امولسیونهای معکوس در دسترس م یباشد.
افزودنیهای پلیمری جهت کنترل صافاب
پلیمرها محصولاتی جهت کنترل عصاره گل می باشند که اکثراً در گلهای پایه آبی مورد
استفاده قرار می گیرند. پلیمرها در وسعتی از استارچهای طبیعی و سل ولزهای تغییر یافته تا پلیمرهای
پیچیده مصنوعی توانایی کنترل عصاره گل را تحت دماهای بالا و شرایط بحرانی دارند . در اغلب
اوقات این پلیمرها به وسیله ویژگیهای خاص شیمیایی خود و همچنین فعالیتشان در یک سیستم گل
حفاری طبقه بندی می شوند. طبقه بندی آنها بر اساس این مورد که به مواد جامد جذب سطحی شده و
یا سبب گرانروی در فاز مایع م یشوند، صورت می گیرد . عموماً در بیشتر پلیمرهای کنترل کننده
صافاب گرانروی زائی را نمی توان وجه اشتراک آنها دانست اما وقتی در غلظتهای مناسب مورد
استفاده قرار گرفته شوند جذب جامدات شده و آنها را به صورت کپسولهایی توخالی در می آورند .
مراقبت لازم در هنگام افزودن پلیمرها به سیال حفاری از بابت اینکه با مواد شیمیایی درون سیال
واکنش غیر مطلوب را ارائه نکنند باید در نظر گرفته شود. توصیه می شود که قبل از استفاده یک پلیمر
ناشناخته توسط آزمایشات مقدماتی مورد بررسی قرار گرفته شود.
در کل پلیمرها عصاره گل را به روشها و مکانیسم های زیر کاهش م یدهند:
- درز بندی کیک فلیتراسیون به وسیله ذرات پلیمر.
-به وسیله تشکیل کپسولهای مواد جامد و پوشش بزرگتر غیر قابل تغییر یا غشایی که نفوذپذیری
کیک فیلتراسیون را کاهش م یدهد.
- دادن گرانروی به فاز مایع گل حفاری .
شکل 1 نشان دهنده افزایش در میزان گرانروی فاز مایع است در حالی که غلظتهای متفاوتی از
افزودنیهای کنترل کننده صافاب به سیستم اضافه شده اند.
یک سیستم (P.V) و پلاستیک ویسکوزیته (Y.P) شکل 2 عصاره گل، گرانروی خمیره ای
و 40 پوند در بشکه کنده حفاری را در شرایطی که با چند ماده MI- GEL حاوی 30 پوند در بشکه
افزودنی پلیمری کنترل کننده صافاب امتحان شده است را نشان می دهد، ضمنا منبع آبی نیز آب دریا
می باشد.
استارچ
استارچ پلیمری از کربوهیدرات طبیعی می باشد که از سال 1930 میلادی جهت کنترل صافاب
در سیالات حفاری مورد استفاده قرار گرفته است . استارچ از نظر ظاهر فیزیکی به صورت پودر
خشک در دو رنگ سفید و زرد موجود می باشد. استارچ زرد رنگ استارچی است که روی آن هیچ
تغییری صورت نگرفته است و در عوض نوع سفید رنگ آن بیانگر اعمال تغییر روی استارچ می باشد .
استارچها قابل استفاده در آبهای دریا، آب شور و آب سخت م یباشند و به طور کلی در هر
مجموعه ای از آبهای شور کاربرد دارند.
عمدتاً استارچهای موجود را از سیب زمینی و ذرت به دست می آورند هر چند استارچهایی
نیز از دیگر محصولات کشاورزی تهیه می شوند.
اغلب استارچهای مورد استفاده جهت کنترل عصارة سیستم گل به وسیله جدا سازی و
حرارت دادن دانه های استارچ جهت شکست پوستة آمیلوپکتین تهیه می شوند که آزاد شدن آمیلاز را
در بر دارد. آمیلاز آب را جذب می کند و متورم می شود و به صورت بسته های اسفنجی در م ی آید .
آمیلاز به وسیله کاهش دادن آب آزاد در سیستم و درز بندی منافذ کیک فیلریت میزان عصارة گل را
کاهش می دهد. رفتار استارچها در این مورد را پر ژلاتینه شدن گویند . در عملکرد این استارچها
250 باشد . گرچه اح تمال o F شوری و سختی آب اثر گذار شوند و دما نیز باید کمتر از ،PH نباید
دارد بعضی از استارچها خصوصیات آنیونی مختصری داشته باشند اما در دسته مواد غیر یونی قرار
می گیرند. در بعضی مواقع استارچ به عنوان گرانروی زا در سیالات شور و نمکی مورد استفاده قرار
می گیرد اما محلولهای استارچ بیشتر نیوتنی بوده و محلولهای سوسپانسیون را جهت کنده های حفاری
و مواد وزن افزا تامین نخواهند کرد.
:MY-LO-GEL
استارچ ذرت پر ژلاتینی می باشد و یک افزودنی تجارتی جهت کنترل صافاب گل که در
تمامی آبها شامل آب شیرین و آب نمک اشباع کاربرد دارد. در معرض تخمیر قرار دارد مگر اینکه
11 بیشتر باشد اگر یکی از این شرایط / گل از 5 P H گل یک سیستم اشباع از نمک بوده یا اینکه
موجود نباشد یک باکتری کش مناسب و مورد قبول با در نظر گرفتن قواعد عمومی باید جهت
جلوگیری از تخمیر استارچ مورد استفاده قرار گیرد . به محض اینکه تخمیر آغاز شود آنزیمهای
باکتریایی که احتمال زیاد است که در محیط حاضر باشند، مقدار استارچهای غیر موثر و غیر مفید را
افزایش می دهند حتی اگر مقدار زیادی از این باکتریها توسط باکتری کش از بین رفته باشند. استارچ
250 دچار تخریب و فساد می گردد. o F ماده ای است که به سرعت در درجه حرارتهای بالاتر از
در گسترة 3 تا 8 پوند در بش که می باشد و بستگی به MY-LO- GEL غلظت نرمال
نیاز به MY-LO- GEL وضعیت شیمیایی آب و صافاب دلخواه و مطلوب دارد. استارچها همانند
حداقل غلظت ابتدایی قبل از کاهش چشمگیر عصاره داشته و این مسئله بررسی شده است . جهت
حفظ غلظتهای استارچ در حد مطلوب نیاز به بهسازی مرتب و روزانه می باشد.
:POLY- SAL
پلی- سال یک استارچ سیب زمینی ایمن شده جهت کنترل صافاب، تقریباً در تمامی گلهای
پایه آبی از آب شیرین تا آب نمک اشباع و یا سیستمهای کلسیمی می باشد . پلی - سال افزودنی
مناسب و موثر برای کنترل صافاب در حفاری شیلهای آبگیر است . این پلیمر همچنین برای پایدار
نمودن صافاب و کیک گل و نیز خواص رئولوژی آبهای خیلی شور در چاههای تعمیراتی بسیار مفید
250 در برابر حرارت پایدار است و بعد از این دما شروع به o F تا دمای POLY- SAL . است
تجربه کردن تجزیه حرارتی می کند. غلظتهای نرمال این پلیمر از دامنه 2 تا 6 پوند در بشکه بوده و به
وضعیت شیمیایی آب و صافاب مطلوب خواسته شده وابسته است.
:FLO- TROL
FLO- PRODRIL یک استارچ اصلاح شده جهت کنترل صافاب ، عمدتاً در سیستم
می باشد. این ماده بی نظیر است، برای اینکه به طور واقعی به افزایش گرانروی با نرخ شیرینگ کم در
کمک می کند. در صورتی که اغلب دیگر استارچها این خصوصیت را کاهش FLO- PRO سیستم
می دهند. این پلیمر قابل استفاده در سیستمهای گل پایه آبی به خصوص سیال چاههای تعمیراتی با
میزان نمک بالا و آب شور تکمیل چاه می باشد. این ماده نیز از لحاظ مقاومت و پایداری حرارتی و
نیز غلظت مورد استفاده دقیقاً شبیه به پلی- سال عمل م یکند.
:THERM PACUL
یک استارچ اصلاح شده به عنوان ماده افزودنی کنترل صافاب و طراحی شده برای استفاده
در بیشتر سیستمهای پایه آبی می باشد، سیستمهای شامل آب شیرین، آب دریا، نمک و گلهای با مواد
می باشد و مانند دیگر استارچها با (UL- TRA- LOW) جامد کم. دارای گرانروی فوق العاده پایین
افزودنیهای سلولزی تولید گرانروی زیاد نمی کند. به وسیله باکتریها تخریب نمی گردد. کارایی آن در
100 میلی گرم در لیتر کلراید ) و سختی بالا (بیشتر از 800 / سیالات با درجه شوری بالا(بیشتر از 000
میلی گرم در لیتر) کاهش می یابد.
باید برای POLY- PACUL همچون ،PAC محصولات با گرانروی فوق العاده پایین
در محدوده THERM PACUl. سیستمهای آب نمک اشباع مورد استفاده قرار گیرند
275 فار نهایت در معرض تخریب حرارتی قرار می گیرد. این ماده صافاب را در f o 250 تا o f دمای
0 تا 2 پوند در بشکه و وابسته به / آب شور یا شیرین کاهش می دهد. غلظت نرمال آن در محدوده 5
شرایط شیمیایی آب و میزان صافاب دلخواه و مطلوب م یباشد.
(CMC) سدیم کربوکسی متیل سلولز
زنجیره CMC یک پلیمر طبیعی تغییر یافته برای کنترل صافاب می باشد . ساختمان CMC
مولکولی بلندی است که می تواند در انواع و اندازه های متفاوت پلیمریزه شود. این مواد معمولاً در سه
نوع تهیه می شوند، هر کدام در ویژگیهای گرانروی، سوسپانسیون (تعلیق ) و کاهش صافاب متغیر
و گرانروی (R.V) گرانروی معمولی یا متوسط ،(H.V) هستند. این سه نوع عبارتند از گرانروی بالا
از لحاظ کیفیت و خلوص در گستر ه ای از 75 % خلوص (نوع CMC همچنین پلیمر .(L.V) پایین
از طریق فرآیند CMC 99 %+ (نوع پالایش شده ) در دسترس می باشد . نوع صنعتی / صنعتی) تا 5
یک ماده موثر و مفید به عنوان ماده ای شیمیایی CMC. تولید، حاوی نمک سدیم کلراید خواهد شد
و افزودنی به اکثر گلهای حفاری پایه آبی جهت کنترل نمودن عصاره گل می باشد . به طور فوق
دچار تخریب CMC. العاده ای در سیسمتهای آغشته به کلسیم به عنوان تثبیت کننده کارآیی دارد
در CMC قلیایی مناسب قادر به عملکرد می باشد . بازدهی PH باکتریایی نمی شود و در یک
250 مورد o F 50 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد و در دماهای بالاتر از / غلظتهای نمک بیش از 000
تخریب و تجزیه حرارتی قرار می گیرد.
مورد استفاده بستگی به خصوصیت مطلوب مورد نظر دارد. وقتی گرانروی بیش CMC نوع
آن استفاده می شود اما وقتی کنترل Medium یا HIGH از کنترل عصاره مدنظر است از نوع
آن گرانروی کمی به سیال م ی دهد استفاده LOW- VIS عصاره خصوصیت مطلوب باشد از نوع
می شود. پایین بودن خصلت گرانروی زایی در این سی- ام- سی به این علت است که مختصری
آنیونی می باشد و استفاده از مقدار اضافه خیلی ناچیزی از آن به عنوان یک رقیق کننده در گلهای با
برای انواع مختلف ، متفاوت CMC سیستم غیر پراکنده و کم سالید عمل می کند. غلظتهای معمول
0 تا 3 پوند در بشکه بسته به نوع آب و صافاب مطل وب متفاوت / می باشد اما دامنه مصرف آنها از 5
است.
:POLY- PAC
پلیمری طبیعی اصلاح شده و برای استفاده از اغلب سیستمهای (PAC) پلی آنیونیک سلولز
پایه آبی شامل آب شور، شیرین، آب دریا و گلهای کم سالید می باشد. این ماده با وزن مولکولی بالا
غالباً در پهنه گسترده ای به عنوان PAC. بوده اما از درجه جانشینی نیز برخوردار است CMC همانند
موثر است . از لحاظ عدم تخریب CMC کنترل کننده عصاره کاربرد دارد و معمولاً کمی بیشتر از
کارکرد همانند سی - ام- سی می باشد . در آب نمک اشباع کارایی آن کاهش PH ، باکتریایی
می یابد.
PAC PLUS و POLY PACUL همچون ULTRA یا LOW- VIS- PAC محصولات
باید در سیستمهای اشباع از نمک مورد استفاده قرار گیرند.
275 مورد تجزیه حرارتی قرار می گیرد. این پلیمر o F در حرارتهای بیش از POLYPAC
آنیونی بوده و ممکن است در گلهای غیر پراکنده به عنوان رقیق کننده عمل کند.
پلی- پک سبب افزایش گرانروی و کاهش عصاره گل در آب شیرین یا آب نمک می شود .
0 تا 2 پوند در بشکه / مقدار مصرف آن بسته به شرائط شیمیایی آب و میزان عصاره مطلوب بین 5
متفاوت است.
:PACPLUS
پک- پلاس پلی آنیونی سلولز آنیونی با کیفیت بالا و طراحی شده جهت عملکرد در بیشتر
حالتهای موجود و مورد نیاز می باشد. در همه سیستمهای آبی قابل استفاده است . پک – پلاس به
در دسترس قرار دارد که بهترین حالت استفاده آن در سیالات با درجه UL- Viscosity صورت
محیط، محدوده PH ، شوری بالا می باشد. از لحاظ دیگر خصوصیات، اعم از تخریب باکتریایی
دمایی و دیگر شرایط همانند پلی- پک عمل م یکند.
:SP- 101
سدیم پلی اکریلونیتریل با وزن مولکولی متوسط است که کوپلیمرا کریلیک را در بعضی
مواقع به عنوان سدیم پلی اکریلات نیز شناخته و به آن نسبت می دهند. پلیمری مصنوعی است که در
برابر آلودگی کلسیم حساس می باشد. دارای پایداری حرارتی زیادی بوده و در برابر تخریب
باکتریایی نیز مقاوم است. علاوه بر افزایش گرانروی فاز مایع جهت کنترل عصاره، زنجیره
می تواند بر روی لبه های ذرات رسی جذب سطحی انجام داده و نفوذ پذیر ی SP- مولکولی 101
SP- کیک گل را کاهش دهد که در نتیجه سبب کاهش محسوس عصاره خواهد شد. این خاصیت
101 همان کپسوله کردن رسها می باشد.
به طور اختصاصی برای سیستمهای پلیمری همچون پلی- پلاس، پلی- پک در آب SP-101
SP- کم سالید و غیر پراکنده) مفید می باشد . در هنگام اضافه کردن )LSND دریا و سیستمهای
0 پوند در بشکه از این پلیمر باید سریعاً به سیستم اضافه شود و سپس برای هر مدتی / 101 ، حداقل 5
که نیاز است باید غلظت را در این سطح حفظ یا اینکه م ی توان مقدار مصرف آن را بالا برد . این
درمان سریع سبب کاهش گرانروی به صورت خمیده شده که این اتفاق در سیستمهای پر سالید رخ
می دهد. این مسئله به علت ایجاد کاهش در گرانروی سیستم در هنگام افزایش غلظت پلیمر، بالاتر از
0 تا 2 پوند در بشکه متفاوت است . / غلظت بحرانی آن مهم می باشد. میزان مصرف معمول آن از 5
این پلیمر نباید در گلهایی که بیشتر از حد موثر حاوی یون کلسیم هستند مورد استفاده قرار گیرد. یون
کلسیم را باید قبل از اضافه کردن پلیمر با استفاده از سودا اش رسوب داد.
Ca++ + Na CO →CaCO + Na+ s 2 2 3 3( )
+ 400 ) مورد استفاده قرار گرفته شده است و در چاههای عمیق و f o ) همچنین در دماهای
داغ کاربرد دارد.
:RESINEX
این پلیمر مجموعه ای از صمغ(رزین) و لیگنیت(نوعی زغال که از چوب بدست می آید )
می باشد که هر دو خصوصیت کنترل عصاره و بهبود پایداری حرارتی را در اختیار می گذارد. این ماده
400 و همچنین در حضور غلظتهای متعادل o F گرانروی زا نبوده و می تواند در دماهای بیشتر از
الکترولیتها در سیستم از آن استفاده نمود. کاربردهای وسیعی داشته و عملاً م ی توان در همه گلهای
پایه آبی از آن استفاده کرد. می توان آن را در گلهای سنگین در جایی که افزایش گرانروی زیان
در زمین ه های زیادی به اثبات رسیده RESINEX بخش می باشد مورد استفاده قرار دارد مزایای
است:
-کنترل صافاب بدون افزایش در گرانروی.
عصاره را کنترل می کند اما گرانروی معنی دار و پر ارزشی را برای سیستم در بر ندارد . البته
اثر خیلی کمی روی گرانروی، برابر با میزان لیگنیت موجود در ساختارش م یگذارد.
- بهبود دهنده کیک فیلتراسیون.
ضخامت و نفوذ پذیری کیک فیلتراسیون را به وسیله توزیع و پخش ذرات در انداز ه های کلوئیدی،
کاهش می دهد.
- تثبیت کننده خصوصیات رئولوژی.
خصوصیات رئولوژی گلهای پایه آبی در معرض عوامل تاثیر گذار را پایدار می کند و از تشکیل فرم
ژلاتینی نیز پیشگیری می کند.
- پایداری حرارتی.
- مقاومت در برابر نمکها.
110 میلی / نفوذ پذیری کیک گل را در محدوده گلهای بر پایه آب شیرین تا آب نمک با غلظت 000
گرم کلراید را کاهش می دهد.
- مقاومت در بر ابر سختی آب.
را RESINEX در سیالات حاوی کلسیم و منیزیم محلول کارایی دارد . این خصوصیت
برای استفاده در آب دریا، گلهای گچی و آهکی مناسب کرده است.
- صرفه جویی اقتصادی.
:THEMEX
رزین مایع مصنوعی است که هر دو حالت کنترل عصاره و بهبود پایداری حرارتی را نتیجه
400 و نیز در غلظتهای متعادل الکترولیتی کارآیی o F می دهد. گرانروی زا نبوده و در دماهای بالاتر از
دارد. کاربرد وسیعی تقریباً برای تمامی گلهای پایه آبی دارد.
این پلیمر در سیستمهایی که همراه با محصولات لینگینتی استفاده م یشود سودمند تر است . در گلهای
سنگین که افزایش گرانروی در آنها مضر می باشد مفید است و غلظت مصرفی آنها بین 4 تا 12 پوند
در بشکه م یباشد.
انواع سیستمهای پلیمری پایه آبی
سیستم پلیمری پتاسیم کلراید:
این سیستم جهت پایدار سازی شیلهای حساس به آب گسترش زیادی پیدا کرده بود و به
وسیله یونهای بازدارنده پتاسیم این امر صورت می گرفت. طبیعت بازدارندگی این سیستم، آبگیری
شیلها را به حداقل کاهش می دهد که در نتیجه به هم آمدن دیواره چاه و توپی شدن استابلایزرومته،
ریزش شیلها به درون چاه و نیز تقلیل نفوذ پذیری نقاط بهره ده چاه را به حداقل کاهش می دهد .
به عنوان منبع اساسی یون پتاسیم به دلیل خاصیت (KCL) سیستم پتاسیم کلراید از نمک کلرید پتاسیم
بازدارندگی آن استفاده می کند. این سیستم در حالتی که از پلیمر برای خصوصیت کپسوله کردن آن
یا پلی (PAC) استفاده شود نتیجه بخش تر خواهد بود . هر کدام از پلی آنیونیک سلولزها
می توانند برای تولید کپسولهای جامد رسی مورد استفاده (PHPA) اکریلامیدهایی با ئیدرولیز ناقص
قرار گیرند. این پلیمرها کنده های حفاری را پوشش می دهند و اثر متقابل آب با شیلهای در معرض
آب را محدود می کند.
از آنجایی که بعضی از شیلها بیشترین حساسیت را نسبت به آب دارند (در مقایسه با شیلهای
برای باز داشتن این شیلهای متفاوت نیاز است . در حین عملیات حفاری KCL دیگر)، به مقدار
کنده های شیلی به طور پیوسته باید از بابت پایداری مدنظر گرفته شوند . اگر غلظت کلر ید پتاسیم
ناکافی باشد کنده های شیلی نرم و سست خواهند شد و بالعکس با غلظت کافی نمک کنده ها
یکپارچگی خود را حفظ خواهند کرد.
3 تا / شیلهای قدیمی تر معمولاً در حدود 10 تا 15 پوند در بشکه به پتاسیم کلراید نیاز دارند( 5
5 درصد) در حالی که برای شیلهای جوانتر( از لحاظ عمر زمین شناسی) ممکن است 30 تا 50 پوند در
8 تا 15 %).پتاسیم کلراید و دیگر مواد شیمیایی می باید قبل از اضافه شدن به / بشکه نمک کافی باشد ( 5
سیستم در آب خوب مخلوط شوند تا بهترین و مناسبترین بازدهی را داشته باشند . وقتی آب سخت
برای این سیستم مورد استفاده است باید سختی آب تا حد کمتر از 300 میلی گرم در لیتر نگهداشته
شود. این کار به وسیله سودا اش قبل از اضافه کردن پلیمر به سیستم صورت می پذیرد زیرا پلیمرها به
سختی های موجود در آب حساس هستند.
از آنجایی که سیستمهای پتاسیم کلرایدی حساسیت زیادی به مواد جامد دارند بهتر آن است
که با مخلوط کردن سیستم با استارچ به جای سیستم سیال حفاری موجود یک سیستم پتاسیم کلرایدی
جدید داشت. در اولین گام مخلوط سیستم پتاسیم کلراید در آب را به وسیله سودا اش جهت کنترل
را در آب شیرین پر هیدراته(از قبل آبپوشی کردن) MI- GEL سختی آب درمان کرده، سپس پلیمر
و ..... اضافه م یکنند. POLY PAC و POLY- PLUS ،KOH را به KCL نموده و سپس
خصوصیات رئولوژیکی و کنترل صافاب توسط مواد پلیمری کنترل می شود که نباید در
300 مورد استفاده قرار گیرند. این سیستم در مقابله با مواد جامد و کلسیم ح ساس o F دمای بیشتر از
بوده و معمولاً گرانتر از بقیه سیستمهای پایه آبی می باشد. غیر از منبع کلرایدی جهت یون پتاسیم منابع
دیگر مثل کربنات پتاسیم، سولفات پتاسیم، استات پتاسیم موجود است.
:POLY STAR 450 SYSTEM
جهت کاربرد در فش ار و دمای زیاد M-I سیستم 450 پلی استار، سیستم پلیمری کمپانی
می باشد پایداری حرارتی آن به وسیله پلیمرهای مصنوعی فراهم شده است و جهت جلوگیری از
کلوخه شدن رسها و کنترل صافاب در درجه حرارتهای بالا به طور ویژه و وسیعی مورد استفاده
می باشد.
RHEOS TAR, این سیستم مورد قبول محیط زیست و بدون کروم به وسیله
به تنهایی پایدار ساز رئولوژی بوده و برای RHEOSTAR . فرموله شده است DURASTAR
450 طراحی شده است. شامل o F جلوگیری از کلوخه شدن رسها در دماهای بالاتر از
همچنین گرانروی RHEOSTAR. لیگنوسولفونایت لیگنیت یا گیلسونایت(آسفالت طبیعی) می باشد
را در شیرینگ بالا، کاهش می دهد که در نتیجه آن می توان به پایین بودن پلاستیک ویسکوزیته گل
و مقاومت در برابر مواد جامد اشاره کرد. نیاز نیست که با دیگر محصولات به عنوان (PV) حفاری
مکمل مورد استفاده قرار گیرد و به خوبی در آبهایی که محتوی غلظتهای بالای سختی و شوری
می باشند کارآیی دارد.
عهده دار فراهم کردن خصوصیت کنترل عصاره در سیال حفاری پایه آبی در DURASTAR
450 می باشد. این ماده به تنهایی سبب پایداری فیلتراسیون شده و نیاز به ماده o F دماهای بالاتر از
مقداری گرانروی تولید کرده و در مقاب ل تغییر شیرینگ از DURASTAR. مکمل دیگری ندارد
خود مقاومت نشان می دهد.
برای به دست آوردن عصاره پایین نیازی به استفاده از غلظتهای بالای بنتونایت ندارد .
محصول به صورت مایع با سمیت کم و قابل قبول برای جابجایی در محیط زیست DURASTAR
GEL SUPREME به همراه مقدار خیلی کم از DURASTAR و RHEOSTAR. می باشد
را تشکیل POLY STAR450SYSTEM (بنتونایت بهسازی شده) موثرترین ترکیبات سیستم
می دهند.
این سیستم از آنجایی که با مواد شیمیایی دیگر سیستمها همخوانی ندارد باید مخلوط شود. در
پر هیدراته GEL SUPREME اولین مرحله تهیه، این سیستم باید 4 تا 10 پوند در بشکه
1/5 ، RHEOSTAR شود(میزان مصرف بستگی به وزن گل دارد). سپس حدود 10 پوند در بشکه
و در آخر مواد افزایش وزن تا DURASTAR پوند در بشکه کاستیک سودا، 6 پوند در بشکه
رسیدن به وزن مورد نظر این سیستم باید به دقت از نظر پایداری حرارتی بررسی شود. برای انجام این
205 بیشتر تخمین زده شود. مواد جامد و رس موجود Fo کار بهترین روش این است که دمای ته چاه
در سیال حفاری باید مرتباً بررسی و در حد مقدار توصیه شده نگه داشته شوند.
:POLY- PLUS SYSTEM
سیستمهای پلی پلاس جهت پایداری سازی شیلها و کنترل گرانروی در گلهای پایه آبی
با وزن مولکولی خیلی زیاد ) که PHPA پلیمر )POLY- PLUS طراحی شده اند. این سیستمها از
در POLY- PLUS . کاربردهای چند گانه و در عین حال سودمندی را داراست استفاده م ی کنند
سیستمهای متنوع و کاربردهای خاص جهت کپسوله کردن رسها استفاده می شود.
جهت کاربردهای زیر مورد استفاده قرار م یگیرد: POLY- PLUS
-1 در آبهای حفاری تمیز به عنوان یک کلوخه ساز کلی در سیستمهای بدون نبتونایت، جهت حذف
کردن و جدا کردن جامدات حفاری شده در سطح مورد استفاده است. مزیتهای استفاده از این نوع
بالا بردن بازدهی ابزار کنترل جامدات و ،(ROP) کاربرد را می توان در بهتر شدن سرعت حفاری
بهتر شدن پایداری دیواره چاه خلاصه نمود.
M- -2 در سیستمهای با جامدات کم و غیر پراکنده در جایی که پلی پلاس عمدتاً برای پخش نمودن
استفاده می شود. مزایای این کاربرد: وجود حداقل مواد جامد، افزایش سرعت حفاری جدا IGEL
0 تا 1پوند در بشکه پلی پلاس / سازی بهتر سالیدها و تقلیل دادن گشاد شدن قطر چاه می باشد. میزان 5
به این سیستمها اضافه می شود که حاوی 8 تا 12 پوند در بشکه بنتونایت بوده و سبب افزایش گرانروی
خمیره ای و کاهش پلاستیک ویسکوزیته می شود. سیستمهای م رسوم که حاوی پلی پلاس نیس تند
معمولاً حاوی 25 تا 35 پوند در بشکه بنتونایت می باشند.
-3 سیستمهای حقیقی پلی پلاس با درصد مواد جامد پایین اساساً جهت پایداری سازی شیلها مورد
استفاده قرار می گیرند. این خواسته به وسیله کپسوله شدن رسها به وسیله گرانروی در فاز آبی و جذب
آب آزاد موجود توسط پلیمر محقق می گردد کپسول سازی رسها از طریق پیچیدن پلیمر به اطراف
صفحات رسی و پوشش آنها از ورود آب به لایه های داخلی ساختمان رسها جلوگیری می کند . پلی
پلاس همچنین گرانروی فاز مایع را افزایش می دهد که سبب کند کردن جابجایی سیال به درون
لایه های داخلی رس می شود و نیز بر اثر جذب آب از فاز مایع گل حفاری میزان آب موجود و قابل
دسترس برای نفوذ در ساختار رسی را کاهش م یدهد.
غلظت پلیمر فعال پلی پلاس بین 1 تا 2 پوند در بشکه نگهداری می شود . در این غلظت
یونهای آنیونی روی پلیمرها به سمت یونهای مثبت روی بنتونایت و رسهای حفا ری شده یورش
می برند که در نتیجه آن رسهای فعال درون گل و روی دیواره چاه کپسوله م یشوند. که این وضعیت
غالباً به عنوان کنترل کردن گرانروی بیش از حد معرفی شود. پایداری این سیستم بستگی به حفظ
غلظت پلیمر در میزان مناسب و کنترل جامدات رسی درون گل تا کمتر از 6% دارد. اگر غلظت پلیمر
خیلی پایین یا غلظت ذرات رسی خیلی بالا برود، جهت حفظ خصوصیات سیال حفاری نیاز به یک
ضد کلوخه آنیونی (تینرها) می باشد. اگر از ماده ضد کلوخه استفاده شود، پایداری شیل و کپسولهای
ساخته شده هر دو کاهش می یابد و این کاهش به میزان رقابت ماده ضد کلوخه و پلیمر بر سر یونهای
مثبت روی رس بستگی دارد.
باید استفاده شود، هر چند که TACKLE بنابراین اگر به ترکیب ضد کلوخه نیاز داشته، از
می شود. (Y.P) به همان اندازه لیگنوسولفونایت یا لیگنیت سبب کاهش گرانروی خمیر های
ماکزیمم وزن سیستم پلی پلاس حقیقی بین 12 تا 13 پوند بر گالن ( 90 تا 97 پی سی اف )
می باشد مگر اینکه به علت تغییرات مواد جامد از ماده ضد کلوخه جهت پایداری خصوصیات سیال
استفاده گردد.
-4 برای پایدار کردن شیل: پلی پلاس امکان دارد برای جلوگیری از ریزش شیلها به آب شیرین با
پایین و یا سیستم کلرید پتاسیمی اضافه شود. پلی پلاس همچنین نیروی گشتاوری و کشش را در PH
رشته حفاری کاهش خواهد داد و از توپی شدن مته و ساقه حفاری جلوگیری م یکند.
-5 پلی پلاس بعضی از مواقع جهت افزایش گرانروی و در نتیجه تمیز کردن چاه به بخشی از یک
سیستم فعال اضافه می شود. این دستور استفاده در نواحی که حفاری سریع می باشد مثلاً حفاری
شیلهای چسبنده و نرم اجرا م یشود. پلی پلاس را م یتوان به صورت غلیظ و مستقیماً به مخزن مکش یا
درون رشته حفاری پمپ کرد.
اکثر سیستمهای موجود سیال حفاری قابل تبدیل شدن به سیستمهای پلی پلاس می باشند. برای
تهیه کردن یک سیستم بدون وزن پلی پلاس م یتوان از طریق راهنمای زیر عمل کرد
هنگام جابجا کردن سیستم موجود با سیستم پلی پلاس، سایز توریهای الک لرزان برای
جلوگیری از هدر رفتن گل باید بزرگتر در نظر گرفته شود . بعد از یک یا دو گردش کامل گل
حفاری در چاه و سیستم هنوز گل کلوخه ای بوده و پلیمر نیز کاملاً مخلوط نشده است به همین دلیل
در حد امکان توریهای درشت هر چه زودتر باید جایگزین توریهای قبلی شود. مقداری سیال محتوی
باید در جلوی سیستم پلی پلاس به عنوان سیال حد فاصل پمپ POLY- PLUS/M- I GEL
شود. پمپاژ باید با سرعت و نرخ بالا جهت ایجاد جریان مغشوش صورت پذیرد زیرا باعث جدا کردن
بالا ضرر خیلی PH کیک گل قبلی از دیواره و در نتیجه انجام جابجایی تمیزتر می شود . سیمان و
زیادی برای پلیمر دارد. اگر قرار است حفاری سیمان کفشک با سیستم پلی سال انجام پذیرد باید پیش
درمانی و حذف آلودگیهای گل جهت جلوگیری از تحلیل رفتن پلیمر انجام شود . اولین نگرانی از
بابت نگهداری سیستمهای پلی پلاس در نظر داشتن و حفظ غلظت پلیمر و نیز کنترل جامدات در
گستره تعیین شده م یباشد. غلظت پلیمر باید از طریق آزمایش آمونیاک اضافی کنترل شود و میزان
17 پوند در بشکه باشد. / متیلن بلوتست) باید در محدوده 5 )MBT
:MCAT POLYMER SYSTEM
این سیستم جهت بازدارندگی فعالیت شیلها از طریق استفاده از دو پلیمر کاتیونی طراحی شده
است.
و یک پلیمر کاتیونی با وزن مولکولی سبک برای فرو نشاندن خصلت آبگیری شیلها MCAT- A
یک پلیمر با وزن مولکولی بالا برای کپسوله کردن MCAT مورد استفاده قرار گرفته اند در حالی که
رسها مورد استفاده است.
سرکوب کرده این پلیمر به درون MCAT-A آبگیری و تورم شیلها را می توان با استفاده از
فضای مشبکی رس رخنه می کند، در نتیجه آن تورم رس به دلیل جابجایی کاتیونها و مولکولهای آب
درون رس کاهش می یابد. جذب این پلیمر همانند واکنش تعویض یونی معمولی مربوط به یونهای
مثبت می باشد، پلیمر کاتیونی جذب شده جانشینی هیچ کاتیون دیگری نمی شود. زیرا بخشهای چند
گانه آن به روی سطح رس می چسبند. این چسبندگی همانند فیکس شدن یون پتاسیم درون لایه ها،
پیوند قوی تری بین لای هها ایجاد می کند که غیر قابل تغییر است.
اندازه مولکولی بزرگی دارد که اجازه رخنه کردن و نفوذ کردن در لایه های رس MCAT
را همانند پلیمرهای کوچک به آن نمی دهد . اگرچه در نهایت جذب سطحی و اساساً روی سطح
خارجی صورت می گیرد یک پوشش محافظ را روی رس می دهد (حالت کپسوله شدن رس ). با
وجود اینکه پلیمرهای آنیونی نیز می تواند شیلها را کپسوله کنند، اما پلیمرهای کاتیونی به دلیل وفور
بارهای منفی روی سطح کانی رسی مفیدترند. بنابراین پلیمرهای کاتیونی بهتر از نوع آنیونی آنها شیلها
را کنترل می کنند. پلیمرهای کاتیونی به همراه پلیمرهای آنیونی در آب شیرین سازگار نیستند . پس
اگر از آب شیرین استفاده شود باید از مواد غیر یونی مثل استارچ جهت کنترل صافاب استفاده شود. با
این حال با اضافه کردن نمک(کلرید پتاسیم یا کلرید سدیم ) پلیمرهای آنیونی قطعاً با پلیمرهای
کاتیونی هماهنگی و سازگاری پیدا می کنند.
این سیستم به مواد جامد حساسیت داشته و خیلی گرانتر از سیستمهای پایه آبی تجارتی دیگر است .
محدوده دمایی آن 275 فار نهایت می باشد و در آخر روش تعویض این سیستم به جای سیستمهای
می باشد. POLY- PLUS دیگر مشابه سیستم
:GLY DRILL SYSTEM
این یک سیستم پلیمری پیشرفته در بین سیستمهای پایه آبی می باشد که با استفاده از
تکنولوژی پلی گلیکول شرایط و خصوصیات زیر را فراهم م یکند. درجه ای بالا از بازدارندگی شیلها،
پایداری دیواره چاه، کنترل صافاب در شرایط فشار و دمای بالا و خاصیت روانکاری مته.
همچنین این سیستم برای حفاری شنلهای فرسایشی در جایی که اختلاف فشار و گیر لوله های
حفاری بزرگترین نگرانی به حساب می آید، در عملیات حفر چاههای آبی عمیق و در حفاری
چاههای با زاویه زیاد در سازندهای فعال و نیز در جایی که پایداری دیواره چاه و نیروی گشتاوری و
کشش نوعی نگرانی محسوب م یشود، کاربردی ایده آل دارد.
از دیگر مزایای آن می توان، افزایش انسجام و یکپارچگی کنده های حفاری، بهبود کیفیت
کیک گل، میزان رقت پایین، کمترین ریزش چاه، مقاومت بیشتر در برابر مواد جامد، بهتر کردن
کارایی مته های الماس، کاهش توپی شدن مته و افزایش سرعت حفاری را نام برد. این سیستم از نظر
زیست محیطی نیز به دلیل سمیت و میزان پسماند پایین قابل قبول م یباشد.
از طریق جذب سطحی شیمیایی مقدار بازدارنده GLYDRILL هر چند که پلیمر پیشرفته
مکانیسم عمده آن جهت بازدارندگی و پایدار سازی است . CLOUD- POINT است، اما پدیده
درجه حرارتی است که در آن پلی گلیکول از حالت محلول به طور کامل به CLOUD- POINT
حالت نامحلول تغییر می کند. در دمای بالاتر از این پدیده، پلی گلیکولها به شکل قطرات کوچک
کلوئیدی در می آیند که منتج به تشکیل یک میکروامولسیون می شود. از این پدیده در گلهای حفاری
.(TAME). یاد می شود « گل امولسیونه فعال حرارتی » غالباً به عنوان
به سه روش کاملاً متمایز روی پایداری دیواره چاه اثر می گذارد: TAME
- از راه جذب سطحی شیمیایی
- از طریق میکرو امولسیون و نشستن آنها به روی منافذ و مسدود کردن آنها.
- به وسیله فراهم آوردن یک رقیق کننده و کمتر کردن منافذ روی جداره کیک گل.
به جهت KCL این سیستمهای پلیمر پلی گلیکول وقتی با یک نمک بازدارنده، به عنوان مثال
بازدارندگی یونی و یک پلیمر کپسول ساز مثل پلی پک یا پلی پلاس مورد استفاده قرار گیرند،
موثرتر واقع می شوند. پس توصیه می شود که در سیستم از نمک پتاسیم کراید یا سدیم کلراید استفاده
مربوط به پلی گلیکول با دمای CLOUD- POINT شود. حداکثر کارایی درزمان برخورد پدیده
ته چاه یا درجه حرارت سازند در حال حفاری به دست آمده است و منتج به جذب سطحی پلی
گلیکول با دمای ته چاه یا درجه حرارت سازند در حال حفاری به دست آمده است و منتج به جذب
سطحی پلی گلیکول بر روی دیواره چاه و به داخل دیواره کیک گل می شود. جذب پلی گلیکولهای
نامحلول بر روی سازند رسی/ شیلی تشکیل یک سد محافظ در مقابل آب و اثر ویرانگر آن م یدهد.
جذب پلی گلیکولهای نامحلول به داخل دیواره کیک فیلتراسیو ن روی منافذ تراوای سازند
ضخامت کیک و میزان عصاره را کاهش می دهد. از آنجایی که پلی گلیکول نامحلول میل ترکیبی با
سطوح را دارد می تواند مواد جامد و سطوح بیرونی آنها را بپوشاند و همچنین روانکاری مته را فراهم
می سازد و بدین وسیله از توپی شدن مته جلوگیری می کند. اغلب سیستمهای پلیمر پلی گلیکول برای
حالتی طراحی شده اند که وقتی از فضای حلقوی چاه به سطح م یرسند سرد شده و همیشه در سطح
به طور کاملاً محلول حاضر باشند، با وجود این برخی از سیستمهای موجود طراحی شان به گونه ای
است که در همه مدت زمان گردش گل به صورت نامحلول می باشند.
برای CLOUD- POINT گلیکولهای مختلفی با دامنه گسترده و متنوعی از نظر دمای
رسیدن به شرایط دلخواه در دسترس است. با این حال سیستمهای پلی گلیکول معمولاً پیش از عملیات
حفاری چاه کاملاً آماده می شوند و بنابراین تنها محلول گلیکول آماده به دکلهای حفاری ارسا ل
می شود.
سیستمهای پلی گلیکول شبیه دیگر سیستمهای پلیمری باید از ابتدا خوب تهیه شوند.
اصلی ترین مسئله مورد توجه درباره نگهداری سیستم پلی گلیکول، مراقبت و حفظ غلظت پلیمر
مناسب، کنترل مواد جامد در محدوده مطلوب و نگهداشتن غلظت مناسب و نوع پلی گلیکول در
می باشد. غلظت پلی پلاس باید از راه تست آمونیاک اضافی مورد TAME سیستم برای کسب اثر
بررسی قرار گیرد. غلظت پلی گلیکول را می توان در 2 مرحله به وسیله ریتورت کیت و با استفاده از
950Fo 300 دستگاه خاموش و نمونه در o F محاسبات مخصوص حساب کرد. بعد از تقطیر آب در
گل باید در حدود 20 پوند در MBT تقطیر شده و جهت اندازه گیری گلیکول آماده می شود. میزان
بشکه باشد.
:SIL DRILL SYSTEM
یک سیستم پلیمر/ نمک است که در ترکیب آن از سیلیکات سدیم برای بهسازی خصلت
بازدارندگی شیلها استفاده شده است. این سیستم گسترده برای بازداری شیلها و پایدار سازی دیواره
چاه در مناطق دشوار که سیالات پایه روغنی یا مواد مصنوعی معمولاً ترجیح داده می شوند، کارایی
دارد. سازنده هایی همچون شیلهای با شکستگی های میکرونی، گچی، یا سازندهای حاوی رسای با
می باید SIL-DRILL قابلیت پراکنده شدن در محیط آبی، مورد کاربردهایی هستند که سیستم
برای آنها در نظر گرفته شود. بازدارندگی و پایداری دیواره چاه به این روش از طریق رسوب کردن
سیلیکاتهای محلول به شکل فیلم سیلیکاتی غیر قابل حل بر روی دیواره که از تماس آب با شیلهای
(رسها) دیواره چاه و نیز تعرض آن به درون سازنده های پر منفذ جلوگیری می کند، بدست آمده
است. همانطور که سیلیکاتهای محلول با سطح رسهای با پی- اچ پایین وارد برخورد می شوند، یک
کاهش در میزان پی- اچ و واکنش با یونهای دو ظرفیتی منیزیم و کلسیم حاضر روی شیل به شکل
پوششی از منیزیم یا کلسیم سیلیکات صورت م یپذیرد.
10 و نیز در حضور کاتیونهای نام برده رسوب داده / سیلیکاتها با پایین آمدن پی -اچ از 4
می شوند. بنابراین پی- اچ گل باید در حدود 11 یا بیشتر کنترل شود و نیز کاتیونهای چند ظرفیتی در
محیط سیال باید به وسیله سودا اش رسوب داده شوند.
مناسبترین غلظت برای عملکرد سیلیکات با 50 % فعالیت در حدود 30 پوند در بشکه می باشد .
نکته خیلی مهم در نظر گرفتن و بررسی کردن میزان غلظت سیلیکات می باشد زیرا میزان کاهش
یافتن سیلیکاتها در حین عملیات حفاری رسهای فعال بسیار زیاد می باشد . جهت اینکه این سیستم
بهترین باز دارندگی را داشته باشد باید غلظت سلیکات در سیستم در حال حفاری همیشه آزمایش و
در گسترة مناسب حفظ شود. همچنین نسبت سیلیکات به سدیم خیلی مهم است و به صورت نسبت
2 برای ذره سیلیکات تعریف می شود. تحقیقات نشان داده است که بهترین نسبت بین Na2o به sio
سیلیکا و سدیم جهت بازدارندگی شیل در دامنه 1 سدیم
2 سلیکاتتا 1
2/65 قرار دارد. نسبتهای بیشتر 2 به sio
Na O 2 نه تنها بازدارنده نمی باشد بلکه می توان خصوصیات سیال را ناپایدار کند.
آزمایشات متفرقه نشان داده است که توانایی بازدارندگی این سیستم قابل مقایسه با سیستمهای
پایه روغنی و مواد مصنوعی می باشد. بازدارندگی شیل در این سیستم را می توان با اضافه کردن
یک گلیکول با دم ای Glydrill و نمکهای پتاسیم کلراید یا سدیم کلراید افزایش داد Glydrill
پایین می باشد که هم می تواند ضریب اصطکاک جریان سیال را کاهش دهد و هم Blue- point
250 شود پس بنابراین به محض اینکه دمای ته چاه بیشتر f o سبب افزایش پایداری حرارتی سیستم تا
190 شود یا نیاز باشد که نیروی گشتاوری و کشش اضافی، کاهش داده شود باید گلیکول به Fo از
سیستم افزوده شود.
هشداری که باید به آن توجه شود در هنگام حفاری سازنده هایی است که محتوی غلظتهای
زیاد یون کلسیم یا منیزیم می باشند. اگر آب سازند دارای غلظتهای زیاد کلسیم و منیزیم باشد و یا آب
گل را کاهش دهد به دلیل PH متجاوز به کیک گل که از طرف سازند وارد می شود در هر لحظه
رسوب کردن سیلیکات کلسیم(سیمان) یا جامدات سیلیکات سدیمی به درون سوراخ سنگهای چند
وجهی سبب تخریب سیستم می شود.
بنابراین اگر در مراحل تکمیل چاه نیاز به مشبک کاری لوله جداری باشد به دلیل سیمان پشت
باید از SILDRILL لوله جداری می باید این مشکل را در نظر داشت. پس در هنگام تهیه سیستم
آب شیرین یا آبی که توسط سودا اش درمان شده و هر یون دو ظرفیتی درون آن حذف شده است
استفاده کرد. وگرنه این یونها به اندازه ای که در محیط موجود باشند سبب رسوب دادن سیلیکات
درون محلول م یشوند.
این سیستم مانند اکثر سیستمهای گل بازدارنده شیل، تحمل مواد جامد در آن پایین است و در
13 پوند در گالن می باشد نباید از آن استفاده کرد. از آنجایی که / جایی که نیاز به وزن گل بیشتر از 5
این سیستم به مواد جامد حساس است، به غلظتهای رقیق آن برای فراهم نمودن پایداری خصوصیات
سیال در سیستمهای با وزن بالا لازم است و چون یک سیستم پر هزینه ولی با کارایی بالا محسوب
می شود، استفاده از آن جهت چاههایی که دارای شیلهای حساس به آب می باشند، توصیه می شود .
275 می باشد. Fo پایداری حرارتی این سیستم در حدود