سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
کنترول ودرمان رئو لوژ سیال حفاری و مواد مورد استفاده دران به روش شیمیایی
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:۱٢ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/٥/٢۸
 

تینرها و اصول درمانهای شیمیایی

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

1-                       ویسکاسیتی فاز مایع گل

2-                       تعداد و اندازه ذرات جامد گل

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

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

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

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

1-                       جدا کردن زیانه‌ها از طریق راسب‌ کردن آنها

2-                       کاهش تأثیرات زیانه‌ها روی خواص گل

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

4-                       ایجاد یک غشاء محافظ در اطراف ذرات رس.

تینرهای معدنی

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

روش دوم: sequester کردن کلسیم و منیزیم(*)

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

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

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

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

تینرهای آلی

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

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

 

 

میلکم

باروید

ایمکو

ماگوبار

تینر آلی

TANCO

-

DESCO

Quebracho(90-10)

TANNEX

DESCO

IMC QBT

-

DESCO

MC-Quebracho

-

DESCO

Tannins

LIGCO

-

LIGCO

CARBONOX

-

CC-16

IMC LIG

-

IMC THIN

Tann A Thin

Emulsitc

Xp-20

Lignins

-

UNI CAL

LIGNOX

Q-Broxin

IMC CAL

IMC VC-10

IMC RD-iii

Kembreak

Spersene

 

 

lignosulfonates

 

TANNINهای گیاهی

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

 

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

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

 

DESCO

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

LIGNIN ها

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

Tann A Thin :

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

 

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

Emulsite

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

 

 

XP-20

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

PH=4.5 (processed lignite) imco lig

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

بعنوان تینر در گلهای آب شیرین:           1.5      3 PPB

بعنوان پایدار کننده امولسیونها:          1.5      2 PPB

بعنوان کمک کننده به مواد کنترل کنندهFL:  2      10 PPB

 

 

PH=10.2 (processed lignite) imco Tnin

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

CARBONOX

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

CC-16 (یا لیگنایت اصلاح شده)

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

LIGNOSUL FONATES

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

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

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

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

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

Lignox ( = a Ca lignosul fonate )

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

Spersene

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

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

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

بعنوان تینر در گلهای آهکی:           1      3 PPB     

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

بعنوان تینر در گلهای آهکی:           2      5 PPB     

بعنوان تینر در گلهای گچی:         3      6 PPB     

بعنوان تینر در گلهای شور:         2      6 PPB     

بعنوان تینر در گلهای آب دریا:     4      10 PPB     

بعنوان کنترل کننده FL:        4      10 PPB     

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

بعنوان inhibitive  در گلهای لیگنوسالفوناته:      6      10 PPB

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

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

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

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

بعنوان تینر در گلهای آب شیرین:       1      3 PPB     

بعنوان تینر در گلهای شور:         3      6PPB     

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

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

موارد استفاده تینرها

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

1-                       درصد ذرات جامد گل و طبیعت آنها

2-                       نیروی جاذبه الکتروشیمیایی بین آنها

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

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

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

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

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

 

شکل26- اصول درمانهای شیمیایی گل

 

گل پایه

 

            Cps on ip/100 sg. Ft     

 

                               
   

1/2 PPB CMT

 
 
   

ده درصد آب

 
 
   

1 PPB Magcophos

 
 
 

200 PPB barite

 
 
   

1/4 PPB Magcophos

 
 
   

ده درصد آب

 
 
   

1/4 PPB CMT  &

10 PPB CLAY

 
 
   

1/4 PPB Magcophos

 
 
   

ده درصد آب

 
     

seconds

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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