سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
نقش مواد در گل حفاری
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٤٦ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٩/۱٢/۱٩
 

 نقش مواد در گل حفاری

 

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

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

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

 

»» مواد معدنی مورد استفاده در حفاری

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

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

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

باریت : برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.

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

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

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

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

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

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

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

 

»» انواع گل حفاری :

a) گل پایه آبی

b) گل هوا و کف :  نوعی گل پایه آبی بوده که در طبقات با شکستگی زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.

c) گل پایه روغنی : بخش عمده آن گازوئیل ( ۹۵٪  تا ٩۸٪ ) و بقیه آن آب نمک و دیگر افزودنیها می باشد.به چند دلیل در حفاریها از گل روغنی استفاده می شود :

1. در بخشهای مخزنی جهت جلوگیری از ریزش چاه

2. جلوگیری از ریزش شیل

3. عدم نفوذ زیاد گل بدرون سازند

 

الف ) گاهی نوع خاص از گل تزریق می شود به نام پیل  :  که با ویسکوزیته بیشتر است و هنگامی که چاه ساکن است بدرون چاه اضافه می شود و جلوگیری از هرزروی که یا از LCM (مواد کنترل کننده هرزروی) و یا از  Hv  Pill  (پیل با ویسکوزیته زیاد یا پیل غلیظ)استفاده می شود.

ب  ) سلاگ  : با وزن حجمی بیشتری است و در هنگام لوله لوله بالا مورد استفاده  قرار می گیرد.

 

»» موادی که به گل اضافه می شود  :

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

2) رس : جهت بالا بردن ویسکوزیته آن

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

4) CMC  Hv : جهت بالا بردن ویسکوزیته  در پیل

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

6) بنتونیت به منظور بالا بردن ویسکوزیته

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

 

»» مشخصات گل حفاری :

صاف آب (WL : Water Loss): بر حسب cc.

پایه آبی : PH

Ca   بر حسب  ppm

ALK    : آلکالینیتی

پایه روغنی : ES : مربوط به سالینیتی ( شوری ) و عدم دو فاز شدن گل

HPHT  : مربوط به صاف آب است .

 

»» آنالیز گل حفاری

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

»» viscosity  (گرانروی ) که در دورRPM  600  اندازه گیری می شود با استفاده از دستگاه Rheometer   انجام می گیرد. (یکی دیگر از خواص گلPlastic viscosity   است ) تعیین yield point  یکی دیگر از خواص گل حفاری است.

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

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

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

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

در آزمایشگاه اسید زنی آزمایشات مربوط به اسیدکاری انجام می شود. می دانیم که پس از سیمان کاری به چاه اسید می زنند تا سیمان باقی مانده خارج شده و شسته شود. Acidizing Instrument در این واحد قرار دارد، قلب این دستگاه  پمپ آن است. در این دستگاه فشار و حرارت بر روی سنگ اعمال می شود. در واقع اسید با یک فشار معین به داخل core تزریق می شود. در این دستگاه فشار و حرارت برروی سنگ اعمال می شود.  به این وسیله کربناتهای داخل مغزه حل می شوند. پس از اسید زنی تراوایی را دوباره اندازه گیری می گیرند، خروجی این دستگاه بصورت print  شده تهیه شود.

 

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

1.Plastic viscosity)    PV)

2. Yield point)  YP)

3. Gel Strength)  gs)

4. Filtration Lost)  FL)

 

»» سیستم گردش گل

سیال حفاری اگر مایع باشد قسمت عمده آن آب است و گاهی نفت جزء اصلی آن است. از رس های مخصوصی برای شکل دادن به گل حفاری استفاده می شود و باریت برای افزایش وزن مخصوص گل بکار میرود.  مواد شیمیائی برای کنترل گرانروی (Viscosity) گل و افزایش توانائی ذرات جامد گل برای اندود نمودن دیواره چاه بکار می روند.  ١٪ تمامی چاههای نفت حفاری شده از هوای متراکم یا گاز طبیعی برای سیال حفاری بجای گل استفاده کرده اند.  مخازن گل دارای همزن هائی هستند(Agitators) (پارو مانند)  که گل را بهم زده و مخلوط می کنند.

 

»» گردش گل حفاری :

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

 

۱- مخازن گل  :     

                 الف)  مخزن ذخیره گل    Reserve Tank

                  ب )  مخزن مکش         Suction Tank از آنها بدرون پمپها هدایت می شود.

                  ج )  مخزن شیکر          Shaker Tank پس از خروج از چاه

                  د  )  مخزن میانی         Middle  Tank قبل از مخزن مکش قرار دارد.

 

*مخزن Trip  : در حین پر کردن و خالی نمودن چاه در شرایطی غیر از حفاری مثلا" لوله بالا مورد استفاده قرار می گیرد

۲ –    پمپهای گل :

۳-     Mud Hose  : لوله ای که از پمپ به Swivel وارد می شود.

۴-      شیل شیکر (Shale Shaker)

۵-    Mud Cleaner : شامل ١ - Desander (ماسه زدا)  و۲-  Desilter (سیلت زدا)

۶-    Degasser

۷-    Mud Aggitator : شفتی است که با چرخش خود در مخزن ترکیبات گل را با یکدیگر مخلوط می کند و از ته نشینی مواد موجود در گل جلوگیری می نماید. (دستگاه سانتریفوژ روی Suction Tank) قرار دارد).

۸-   Stand Pipe Manifold  روی Floor حفاری قرار داشته با چهار مسیر بشرح زیر  :

1) Fill Up Line: هنگام پر کردن چاه از گل

2) Jet Cellar: مسیری است که باعث خالی شدن Cellar  میگردد.

3) Bottom Kill Line: به سمت Pipe Rams   پائین میرود.

4) Top Kill Line: که به سمت Pipe Rams بالائی می رود.

 

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

Over Balance= هرزروی گل در اثر فشار کم سازند

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