گل حفاری

اساس گل حفاری را ممکن است آب ( water base mude )، روغن (oil base mude ) یا آب نمک (salt water mude ) تشکیل دهد. اما برحسب ضرورت به آن رات کلوئیدی مانند رس یا ذرات درشت تر مانند باریت اضافه می شود و در شرایط استثنایی ممکن است بعضی از ترکیبات شیمیایی به ترکیب گل نیز اضافه گردد.

1-             ذرات کلوئیدی (colloidal particle )

وجود ذرات کلوئیدی در گل حفاری باعث افزایش گرانروی و چگالی می گردد که در مسدود کردن منافذ ریز دیواره ی چاه و کنترل فشار طبقات موثر است . در ضمن به هنگام قطع جریان گل حفاری خاصیت به تعلیق نگهداشتن ذرات حفاری را بین چال افزایش می دهد . کلوئید به ذراتی اطلاق می گردد که اندازه آنها بین 5 تا 500 میلی میکرون باشد (یک میلی میکرون معادل 10 به توان 7- سانتی متر است ) . ذرات کلوئیدی که در ترکیب گل حفاری به کار می روند از جنس بنتونایت (نام سنگ شناسی) یا مونتور یلونایت(montmorillonite ) ( نام کانی شناسی) هستند . در صنعت حفاری این دو واژه در بیشتر موارد به طور یکسان به کار برده می شوند به هنگام حفاری از میان شیل،چون مقداری از آن به ته چاه ریزش می کند و از طریق مته کاملا خورد و پخش می گردند ، لذا بدین طریق می توان بخشی از ذرات کلوئیدی مورد نیاز گل حفاری را از رس موجود در شیل طبقات دیواره ی چاه تامین کرد. باید دقت شود که در چنین مواردی با افزایش آب به گل حفاری از غلظت بیش از اندازه ی آن جلوگیری به عمل می آورد و در مواردی که بنتونایت به آب اضافه می شود معمولا با بهم زدن و یا فوران شدید آب ذرات به گونه ای ریز و در آب آمیخته می شوند که با چشم قابل روئیت نیستند.... وجود بنتونایت (ذرات کلوئیدی )در گل حفاری نه تنها موجب افزایش فشار هیدرواستاتیکی گل می شوند بلکه باعث کاهش به هدر رفتن آب از گل حفاری نیز می گردد .(شکل زیر):

 

 

مقدار گرانروی بر حسب سختی پوئز(cp )برای نمونه رس را نشان می دهد باید توجه داشت که غیر از بنتونایت رسهای دیگر نیز در صنعت حفاری برای ترکیب گل حفاری به کار گرفته می شوند. که بعضی از آنها صرفنظر از ارزان بودن خاصیت کمتری دارند مانند آتاپلژایت(Attapulgite ) که در عملیات حفاری در مناطق نمکی به کار برده می شود.

دوماده دیگر به عنوان ذرات کلوئیدی در ترکیب گل حفاری به کاربرده می شود که اصطلاحا آنها را ذرات کلوئیدی ارگانیکی می نامند. این دو عبارتند از :

1-نشاسته(starch)که به ذرات کلوئیدی ارکانیکی ژلاتینه شده اطلاق می گردد که موجب کاهش به هدر رفتن آب گل حفاری می شود و کانیهایی چون کلسیم یا نمک موجود در بین طبقات به روی آن تاثیر نمی گذارد اما به دلیل هزینه زیاد آن نسبت به رس جز در موارد ضروری از آن استفاده نمی شود و چون تخمیر و تخریب آن را غیر قابل استفاده می نماید لذا توصیه می شود که از این نوع ذرات کلوئیدی در گل های حفاری که آب نمک به جای آب خالص بخش اصلی ترکیب را تشکیل می دهد استفاده می شود.

2-(CMC ) (carboxy methyl cellulose )،این نوع ماده،دارای ترکیب ارگانیکی می باشد و گرانتر از نشاسته است اما در عوض در مقابل تخمیر و فساد مقاومت بیشتری دارد. از cmc مانند نشاسته جهت جلوگیری از به هدر رفتن آب از ترکیب گل حفاری استفاده می شود و چون تاثیر آن روی آب نمک کم است لذا به همین دلیل در گلهای حفاری که ترکیب اصلی آنها را آب نمک تشکیل می دهد کمتر استفاده می شود.

2- ذرات ریز جامد

در گل حفاری از ذرات ریز جامد شامل کوارتز ، سیلیس،باریت و ذرات دیگر کانیها که می توانند به حالت تعلیق در آیند استفاده می شود . به منظور جلوگیری از به هدر رفتن گل حفاری و افزایش وزن گل این نوع ذرات به گل اضافه می شوند. از بین این ذرات جامد باریت با چگالی 4.3 متداولترین کانی است ،باریت با مقایسه با فولاد (جنس لوله های حفاری و بعضی از مته ها ) مقاومت کمتری دارد و لذا موجب ساییدگی و خوردگی رشته لوله حفاری نمی شود. باریت علاوه بر ارزان بودن همچنین با توجه به چگالش (4/3) با مقایسه با رس ، کوارتز و دیگر ذرات جامد چون سنگینی بیشتری دارد لذا حجم کمتری از گل حفاری را اشغال می کند اما باعث افزایش وزن گل می شود ضمن آنکه باریت ارزان نیز هست . به هدر رفتن گل حفاری را اصطلاحا هرز روی گل حفاری (loss circulation ) می نامند.

3-ترکیب شیمیایی

اضافه کردن بعضی از ترکیبات شیمیایی به گل حفاری موجب کاهش گرانروی ،کاهش خاصیت ژله ای (gel-strength ) ،جلوگیری از ضخیم شدن بیش از حد گلحفاری و جلوگیری از به هدر رفتن آب گل حفاری می شوند. به عبارت دیگر این ترکیبات موجب کنترل ذرات کلوئیدی می گردند.از این ترکیبات موقعی استفاده می شود که حفاری روی طبقات حاوی نمک،ژیپس(caso4NH2O )و انیدریت(CASO4 ) انجام می گیرد. در این شرایط گل حفاری بنتونایتی ،بازدهی مناسبی ندارد زیرا این مینرالما که بیشتر حاوی یون کلسیم هستند و موجب به هم پیوستن و جمع شدن ذرات مندرس با یکدیگر می گردند.

(FLOCCULATION OF CLAY PARTICLES) . نتیجه ی افزایش این به هم پیوستگی باعث به هدر رفتن آب گل حفاری ، افزایش بیش از نیاز گرانروی و ضخیم شدن بیش از حد گل می شود. در این حالت باید ترکیب یا ترکیبات شیمیایی به گل حفاری اضافه کرد تا خواص گل را به حد دلخواه رساند. اگر مقدار کلسیم موجود در گل کم باشد انتقال دادن آن از طریق کربنات باریم و جوش شیرین به صورت کربنات کلسیم امکان پذیر است. در غیر این صورت (اگر مقدار یون کلسیم CA موجود زیاد باشد ) از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است که به سیستم گل حفاری کلسیم اضافه شود که به چنین گل حفاری گل کلسیمی می گویند.

(Calcium or lime treated mud)

بنابراین چنانچه ملاحظه می شود نسبت به مقدار کلسیم ،دو روش در مورد گل حفاری به کار برده می شود. در حالت اول اگر مقدار کلسیم کم باشد آن را با استفاده از کربنات باریم و جوش شیرین از سیستم خارج می سازند اما در حالت دوم که مقدار کلسیم در گل زیاد است ، اجازه داده می شود که کلسیم در گل باقی بماند. این گونه گل حفاری دارای گرانروی مورد نیاز و خاصیت ژله ای کافی است. از این نوع گل حفاری در حفر چاه های عمیق زیاد استفاده می شود.

+ نوشته شده توسط سیامک خسروی در پنجشنبه نهم آبان 1387 و ساعت 10:43 |