مقدمه
داستان گل حفاري به صدها سال پيش و به زماني بر مي گردد كه براي حفر زمين تا عمق ها ي 10 تا 20 متري از آب به دو دليل استفاده مي کرده اند که شامل :
1- مرطوب و نرم كردن زمين مورد حفاري
2- بالا آوردن كنده هاي حاصل ازحفاري به همراه جريان آب بسطح
اما به به مرور كه بشر نياز به تحقيق بيشتر دراعماق پائين تر زمين پيدا كرد٬ اهميت سيال حفاري روز بروز افزونتر گرديد . با رونق حفاري هاي پيشرفته و بخصوص حفاري چاه هاي نفت و گاز اعتبار سيال يا گل حفاري تا به آنجا رسيد كه آنرا خون حفاري ناميدند و امروزه حفاري بدون گل حفاري آنقدر غير ممكن است كه حيات بدون آب.
تعريف گل حفاري :
گل حفاري تركيبي است از مواد شيميائي معدني و آلي كه بشكل مايع ساخته مي شود و در حفاري بكار گرفته مي شود. اين تركيب از دو فاز جامد و مايع تشكيل مي گردد. انواع گل هاي حفاري شامل طبقه بندی زیر است:
الف : گلهاي پايه آبي
ب : گلهاي پايه روغني
ج : حفاري با هواي خشك
د : حفاري با هوا و كف فشرده
ه : گل هوازده
الف : گل هاي پايه آبي :
چون پايه اكثر گلهاي حفاري را آب تشكيل ميدهد٬ به اين گل ها پايه آبي ميگويند . گلهاي پايه آبي از دو فاز مايع و جامد ساخته مي شود .
الف- فاز مايع :
فاز مايع اكثر گلها٬ آب است . آب برخي از مواد را بصورت محلول و بعضي ديگر را بصورت معلق در خود نگه ميدارد. آب مورد مصرف حفاري هم از نظر وزن مخصوص و هم به لحاظ نوع كاربرد٬ انواع مختلفي دارد كه عبارتند است :
ـ آب شيرين يا Fresh water كه نمك محلول در آن كمتر ازppm 10000 است.
ـ آب شور ياSalt water كه بسته به مقدار شوري و نمك هاي محلول در آن به يكي از انواع زير اطلاق مي گردد :
الف ـ آب دريا Sea water با کلر و سديمppm 35000
ب ـ آب شور Brackish water با كلر و سديمppm 20000
ج ـ آب سير شده از نمك يا املاح اشباع شده با كلروسديم (Salt saturated water) بين ppm 280000 ppm 320000.
د ـ آب نرم Soft water آ بي است كه مواد محلول چنداني ندارد. مثل آب مقطر و آ ب باران قبل از تماس با زمين و آب برف.
ه ـ آب سخت Hard water به آبی اطلاق میگردد که به علت بالا بودن یونهای کلسیم و منیزیم ٬ مواد پاک کنندهDetergent و صابونی در آن کف نمی کند.
ب - فاز جامد :
مواد جامد يا فاز جامد گل حفاري به موادي گفته مي شود كه يا توسط كاربر به فاز مايع اضافه میگردند يا توسط سازند و در هنگام حفاري وارد سيستم گل حفاري مي شوند که مقدار آنها در سيال حفاري از 5% تا 50% حجمي فاز مايع٬ متغير است. اين مواد به دو دسته مواد فعال Active و غير فعال Inert تقسيم مي شوند.
هردو نوع این مواد اگر از سازند وارد گل حفاري شوند٬ ممكن است باعث ایجاد تغييرات نامطلوب بر روي گل حفاري گردند كه اصطلاحا به آنها مواد مضر هم گفته مي شود مثل شن و ماسه و بلعکس اگر تاثير مثبت روی گل حفاري داشته باشند ٬ آنها را مواد مفيد میگويند مثل رس ها در گل هاي سبک.
موادي كه توسط كاربر به گل حفاري افزوده مي شوند اگر بر سيال تاثيرات فيزيكي و شيميائي بگذارند به آنها مواد فعال یا Active گويند. مانند نيتونايت ٬ استارچ٬ CMC و هر گونه ماده اي كه بخاطر تغيير رئولوژي به گل افزوده مي گردد .
مواد غیر فعال یا Inert به موادي گفته مي شوند كه فقط تاثير فيزيكي بر گل حفاري دارند. مانند باریت ٬ فروبار و پودر سنگ آهك یاLimestone كه فقط وزن گل را بالا مي برند .
حفاري در ايران از ابتدا بوسيله گلهاي پايه آبي يا آب آغاز مي گردد و با تغيير شرايط چاه از انواع ديگر گل ها استفاده مي شود. بطور كلي سازند هاي حفاري ايران را مي توان به گروه هاي زير تقسيم كرد.
الف: حوزه هاي با فشار بسيار كم و با شكستگي هاي زياد مثل سازندهاي جنوب شرقي ايران (زاگرس جنوبي)
ب: حوزه هاي با فشار كم مانند سازندها آغاجاری، ميشان و قسمت فوقاني سازند گچساران
ج: سازندهاي با فشار زياد مثل بخش ها ششگانه سازند گچساران در اين لايه ها از آب اشباع از نمک ٬ استارچ و مواد وزن افزا مثل باريت و فروبار استفاده مي شود ( گل سنگين ) و PH اين نوع گل هم در محدوده 10 – 8.5 متغير است .
د: حوزه هاي نفتي يا گازي آسماري ، آنوسين ، بنگستان، كنگان ، مزدوران ، شوريجه و ساير سازندهاي پائين تر كه با گلهاي وزن كم و متوسط با جامدات نسبتاً كم که در برخي از موارد از گل هاي روغني امولسيوني Oil Emulsion استفاده شده است.
الف-1- گل هاي لايه بالا (TOP HOLE)
حفاري در لايه هاي بالا معمولا با آب شروع مي شود و هر چه عمق حفاري زيادتر شود براي تميز كردن چاه بنتونايت به گل افزود و چون قسمت اعظم اين نوع گل ها آب است در ان از كاستيك به دو منظور استفاده مي شود.
الف: بالا نگاه داشتن PH در محدود 12-10
ب: Dispers كردن بنتونايت و ايجاد ژل و Yield مناسب
طريقه تهيه گل بنتونايتي
1- به مقدار مورد نياز درمخازن آب شيرين ( آبي كه نمك آن زيرppm 10000 باشد) ذخيره مي نمائيم .
2- به آب ذخيره شده مقدار نیم تا يك پوند در هربشکه سودااش اضافه مي گردد.
3- مقدار 17-15 پوند در بشكه بنتونايت استفاده مي گردد.
4- از 1- 0.5 پوند در بشکه كاستيك جهت بالا بردن PH و تبديل بنتونايت (رس) به ذرات كوچكتر استفاده مي شود.
الف-2- گل هاي سنگين پايه آبي
در سازند گچساران واقع در جنوب غرب و غرب ايران وقوع فوران آب شور٬ درلايه هاي آهكي اين سازند با حجم و فشار زياد اتفاق مي افتد.
اين فشار از فشار ستون بسترها ( Ever burden pressure) نيز بیشتر است .
( Ever burden pressure) فشارطبيعي سازندها را گويند. اما فشار فوران آب نمك گاه بلحاظ توزيع نادرست ناشي از وضعيت تكتونيكي لايه هاي گچساران بسيار بالاست.كه در برخي موارد وزن گل سنگين بهpcf 165 هم ميرسد. بلحاظ بالا بودن درصد جامدات این گل٬ اگر به آن بي توجهي شود مشكلات عديده اي را بوجود خواهد آورد. بنابراين جهت كار با اين نوع گل بايد با فرمول هاي مناسب و مراقبت هاي دايمي از مشكلات آن جلوگيري نمود، مهمترین عامل در گل سنگين كنترل گرانروي آن است چون گل سنگين عملاً نسبت به جامدات حفر شده حساس است بايد كوشش شود كه اثرات منفي اين جامدات را به حداقل رساند يا از بين برد.
طريقه ساختن گل سنگين پایه آبی
گل سنگين متشكل است از آب نمك اشباع، سوداش، نشاسته (استارچ) ، باريت و فروبار و آهك جهت بالا بردن PH .
1- براي تهيه گل سنگين ابتدا باید مقدار آب دلخواه را در يكي از مخازن ذخيره نمود .
2- مقدار 125-120 پوند در بشكه نمك به آن مي افزائيم تا شوري آن به ppm 320000- 280000 برسد .
3- نيم تا يك پوند در بشكه سودااش جهت كم كردن يون كلسيم به ان افزوده مي شود.
4- 12تا14 پوند نشاسته بر آن اضافه كرده و حدود 20 دقيقه بايد خوب هم بخورد.
5- به مقدار وزني كه خواسته شده است باريت و فروبار به مخلوط مي افزائيم.
پس از ساختن و جابجا كردن اين نوع گل با گل قبلي درون چاه در صورتيكه پس از Pilot test یا تست اوليه مشخص شد كه مثلا فلوئيد لاس (Fluid loss) گل در محدود مورد قبول نيست٬( 0.8cc - 2cc) بايد به آرامي به گل نشاسته اضافه نمود . در برخي ازموارد گل نشاسته را قبول نمي كند. يعني نشاسته خشك در گل حل نمي شود. در چنين حالتي بايد مقداري سلوشن جديد با مصرف استارچ بين 25-20 پوند در بشكه تهيه كرد و آنرا به آرامي به گل در حال گردش اضافه نمود و وزن گل را نیز کنترل نمود.
3-1- گل هاي سازند هاي نفتي و گازي و طريقه تهيه آنها:
گلی که در سازنهاي نفتي و گازي مصرف دارد بايد در آن از موادي استفاده نمود كه در صورت هرزوروي اين مواد باعث مسدود كردن روزنه هاي نفتي يا گازي نشود و يا چنانچه نياز به اسيدكاري چاه شد اين مواد در اسيد قابليت حل شدن داشته باشند تنها ماده وزن افزائي كه قابليت حل شدن در اسيد را دارد٬ كلسيم كربنات است كه به پودر شده آن لايمستون پودر ميگويند.
جهت تهيه گل هاي سازندها نفتي و گازي در صورتيكه وزن گل از pcf 75 بالاتر نرود و گل بدون مواد جامد مورد نظر باشد بطريق زير عمل مي شود.
1- وزن آب را با نمك تا pcf 75 بالا مي بريم
2- حدود 1- 1.5 پوند در بشكه سودااش افزوده مي شود.
3- جهت دادن ويسكاسیتي به گل 3-2 پوند در بشكه HV CMC به آن اضافه مي كنيم.
4- جهت بالا بردن PH تا مرز 10 از 1تا 0.5 پوند در بشكه آهك استفاده مي شود. در صورتيكه وزن گل بالاتر 75 pcf خواسته شود به مقدار وزن مورد نياز از پودر سنگ آهك يا كلسيم كربنات استفاده مي نمائيم.
ب -گلهاي پايه روغني:
فاز غالب اين نوع گل ها مواد نفتي و ترجيحاً گازوئيل است و مقدار كمي آب (شيرين يا شور) و بسته به نوع امولسي فاير مصرفي به يكي از انواع زیر تقسیم میشود:
ب ـ 1) امولسيون روغن در آب
اين نوع گل كه در اغلب سازندها ، بلاخص در سازندهاي حاوي شيل كاربرد فراواني دارد داراي فوايد زير است:
1- حفاري را در لايه هاي حاوي شيل آسان و از ريزش آن جلوگيري ميكند.
2- در مقابل دماهاي بالاتر از 250 درجه فارنهايت كه اغلب مواد كلوئيدي مقاوم نيستند ، مقاوم است.
3- در هنگام مغزه گيري از آسيب رسيدن به مغزه جكوگيري ميكند.اين امر باعث كسب اطلاعات مناسبتر ميگردد.
4- حفاري با اين گل در لايه هاي نمكي ، سنگ آهك و غيره بسيار مناسب است.
5-در حفاري چاههاي افقي از عملكرد بسيار مناسبي برخوردار است.
6- در چاههايي كه توسط نفت سنگين مسدود شده است ، كاربرد مناسبي دارد.
7- در چاههاي حاوي هيدروژن سولفوره و اكسيد كربن ، از رسيدن اين گازهها به سطح زمين جلوگيري ميكند.
8- بعنوان مايع تكميلي در زمان سوراخ نمودن لوله هاي جداري كاربرد مناسب دارد.
9- بعنوان سيال آزاد كننده هاي گير لوله ها تاثير بسزايي دارد.
10- از زنگ زدگي لوله ها جلوگيري ميكند.
ب ـ 2) امولسيون آب در روغن كه به آن آمولسيون معکوس هم مي گويند.
تركيبات اصلي تهيه گل هاي روغني عبارتند از:
1- گازوییل بعنوان فاز پیوسته
2- آمولسیون کننده اصلی یا اولیه (Basic Emulsifier)
3- آمولسیون کننده کمکی یا ثانویه (Secondary Emulsifier)
4- آههک بعنوان پایدارکننده جالت الکتریکی (electrical Stability)
5- کنترل کننده عصاره گل (Filtration Agent)
6- عامل بالابرنده گرانروی یا غلظت گل (Viscosifier)
7- مخلوط آب و کلروکلسیم با وزن pcf 82 – 80
جهت جابجا کردن گل پایه آبي با گل پایه روغني و بلعکس در چاه بايد چند بشکه گازوئيل بعنوان حائل بين گل پايه آبي و گل پايه روغني درون لوله ها جریان دهیم.
گل آمولسیونی عادی (Oil Emulsion)
چون وزن مخلوط گازوئيل با آب در اين نوع گل از حدود pcf 55 بيشتر نيست٬ اين نوع گل را در مناطقي كه نتوان با آب به علت هيدروستاتيك بالاي آب (بيش از فشار مخزن) استفاده نمود در سازندهاي كم فشار و با پايداري كم استفاده مي كنند. اين نوع گل مخلوطي از 70% گازوئيل و 30% آب با نوعي امولسي فاير به اسم DME ياDrilling mud emulsifier می باشد. براي تهيه يكصد بشكه از اين گل بطريق زير عمل مي شود:
1. مقدار 30 بشكه آب در مخزن ميگيريم.
2. يك تا يك و نيم بشكه DME به آن اضافه مي كنيم و 20 دقيقه فرصت بهم خوردن به آن مي دهيم.
3. به آرامي و در مدت يك ساعت 70 بشكه گازوئيل به آن اضافه مي نماييم.
4. در صورت نياز به غلظت بالا 45 ثانيه يك پوند در بشكه HV CMC به آن اضافه مي كنيم.
بايد توجه داشت از اضافه نمودن هر گونه موادي كه PH را بالا مي برد به اين گل خودداري گردد. زيرا مواد قليايي اين گل را دو فاز نموده و كارائي آنرا از بين مي برد. در اين گل PH و فلوئيد گل در گزارش آزمايش روزانه همانند گل هاي پايه آبي و پايه روغني آورده نمي شوند.
در گل های پایه روغنی ٬ پایداری الکتریکی نیز اندازه گیری میشود.
آزمايش گلهاي پايه آبي و پايه روغني به لحاظ رئولوژي تقريباً يكسان بوده و وسايل آزمايش آنها در محل چاه تقريباً يكي است.
تنها دستگاهي كه در آزمايش گل هاي پايه آبي و پايه روغني فرق دارد دستگاه اندازه گيري فلوئيدلاس يا صافاب اين دو گل است. چون در گل هاي پايه آبي صافاب با دستگاه فيلتر پرس با فشار psi 100 و حرارت محيط اندازه گيري مي شود. ولي فلوئيدلاس گل روغني با نوعي فيلتر پرس خاص و در دماي 220-180 و بعضاً 280 درجه فارنهایت , psi 500 فشار اندازه گيري مي شود.
پیل هاي حفاري :
تعريف پيل : به گلي كه با ويسكاسيتي زياد ساخته مي شود و در شرايطي خاص بكار مي رود پيل مي گويند.
پيل ها به دودسته تقسيم مي شوند :
الف) پيل هايي كه براي تميز كردن حفره چاه بكار مي روند.
ب ) پيل هاييكه از آنها جهت جلوگيري از هرزروي استفاده مي شود .
الف : پيل هاييكه از آنها براي تميز شدن چاه استفاده ميشوند عبارتند از :
1- بنتو نايت پيل : به پيل غليطي گفته مي شود که از بنتوتايت و تركيب آن با آب وكاستيك تهيه مي گردد.
از اين پيل هم مي توان براي تميز كردن چاه استفاده كرد و هم در هرزروي از آن بهره گرفت .
2- پيل HV CMC : از اين پيل هم مي توان برای تميز كردن چاه و هم جهت جلوگيري هرزروي استفاده نمود
ج – پيل هاييكه از آنها جهت جلوگيري از هرزروي استفاده مي شود و به آنها L.C.Mپيل هم ميگويند. L.C.M يا Loss circulate material موادي هستند كه با دانه های درشت و وزن تقريباً سبك كه آنها را مي توان با بنتونايت پيل جهت هرزروي هاي TOP HOLE و با پيل C.M.C HV جهت جلوگیری از هرزروی در مخازن از آنها استفاده كرد .
مواد L.C.M عبارتند از:
ميكا ، و walnut shell يا پوست گردو ، Fiberlock يا (ضايعات كنفي و پوست برنج) ، Shell fish يا صدف آهكي .
از ميكا ، Walnut shell و Fiberlock در تمام سازندهايي كه دچار هرزروي مي شوند٬. بجز مخازن نفت و گاز مي توان استفاده کرد. ولي از صدف آهكي در تمام سازند ها ٬بخصوص مخازن مي توان استفاده نمود صدف آهكي كاملاً قابل حل در اسيد است .
گانگ پيل : ازاين نوع پيل در شرايط بسيار ويژه و زماني كه ديگر پيل ها جواب ندهند يعني درسازندهاي غار مانند استفاده مي گردد. بكارگيري اين پيل دقت ، شجاعت ، و سرعت بسيار مي خواهد چون اگر مقدار كمي آب وارد اين پيل شود بسيار سخت شده و تمام مسيرها را مسدود خواهد كرد .
طرز تهيه گانگ پيل :
1- يكي از مخازن ذخيره را شسته و كاملاً خشك مي كنند .
2- حدود 40 بشكه گازوئيل درمخزن آماده شده مي ريزند .
3- 400- 350 پوند دربشكه بنتونايت به آن اضافه مي كنند.
بدين طريق پيل آماده مي شود . لوله هاي حفاري تابالاي نقطه هرزوري جابجا مي شوند . مقدار 10- 5 بشكه گازوئيل قبل از پيل و 10- 5 بشكه گازوئيل به عنوان حايل ٬پشت سر پيل پمپ شده و با سرعت پيل را ازدرون لو له ها خارج مي كنند. اگر چاه خالي باشد لازم است كه درزمان جابجايی پيل ازدرون آنولاس آب پمپ شود .
داستان گل حفاري به صدها سال پيش و به زماني بر مي گردد كه براي حفر زمين تا عمق ها ي 10 تا 20 متري از آب به دو دليل استفاده مي کرده اند که شامل :
1- مرطوب و نرم كردن زمين مورد حفاري
2- بالا آوردن كنده هاي حاصل ازحفاري به همراه جريان آب بسطح
اما به به مرور كه بشر نياز به تحقيق بيشتر دراعماق پائين تر زمين پيدا كرد٬ اهميت سيال حفاري روز بروز افزونتر گرديد . با رونق حفاري هاي پيشرفته و بخصوص حفاري چاه هاي نفت و گاز اعتبار سيال يا گل حفاري تا به آنجا رسيد كه آنرا خون حفاري ناميدند و امروزه حفاري بدون گل حفاري آنقدر غير ممكن است كه حيات بدون آب.
تعريف گل حفاري :
گل حفاري تركيبي است از مواد شيميائي معدني و آلي كه بشكل مايع ساخته مي شود و در حفاري بكار گرفته مي شود. اين تركيب از دو فاز جامد و مايع تشكيل مي گردد. انواع گل هاي حفاري شامل طبقه بندی زیر است:
الف : گلهاي پايه آبي
ب : گلهاي پايه روغني
ج : حفاري با هواي خشك
د : حفاري با هوا و كف فشرده
ه : گل هوازده
الف : گل هاي پايه آبي :
چون پايه اكثر گلهاي حفاري را آب تشكيل ميدهد٬ به اين گل ها پايه آبي ميگويند . گلهاي پايه آبي از دو فاز مايع و جامد ساخته مي شود .
الف- فاز مايع :
فاز مايع اكثر گلها٬ آب است . آب برخي از مواد را بصورت محلول و بعضي ديگر را بصورت معلق در خود نگه ميدارد. آب مورد مصرف حفاري هم از نظر وزن مخصوص و هم به لحاظ نوع كاربرد٬ انواع مختلفي دارد كه عبارتند است :
ـ آب شيرين يا Fresh water كه نمك محلول در آن كمتر ازppm 10000 است.
ـ آب شور ياSalt water كه بسته به مقدار شوري و نمك هاي محلول در آن به يكي از انواع زير اطلاق مي گردد :
الف ـ آب دريا Sea water با کلر و سديمppm 35000
ب ـ آب شور Brackish water با كلر و سديمppm 20000
ج ـ آب سير شده از نمك يا املاح اشباع شده با كلروسديم (Salt saturated water) بين ppm 280000 ppm 320000.
د ـ آب نرم Soft water آ بي است كه مواد محلول چنداني ندارد. مثل آب مقطر و آ ب باران قبل از تماس با زمين و آب برف.
ه ـ آب سخت Hard water به آبی اطلاق میگردد که به علت بالا بودن یونهای کلسیم و منیزیم ٬ مواد پاک کنندهDetergent و صابونی در آن کف نمی کند.
ب - فاز جامد :
مواد جامد يا فاز جامد گل حفاري به موادي گفته مي شود كه يا توسط كاربر به فاز مايع اضافه میگردند يا توسط سازند و در هنگام حفاري وارد سيستم گل حفاري مي شوند که مقدار آنها در سيال حفاري از 5% تا 50% حجمي فاز مايع٬ متغير است. اين مواد به دو دسته مواد فعال Active و غير فعال Inert تقسيم مي شوند.
هردو نوع این مواد اگر از سازند وارد گل حفاري شوند٬ ممكن است باعث ایجاد تغييرات نامطلوب بر روي گل حفاري گردند كه اصطلاحا به آنها مواد مضر هم گفته مي شود مثل شن و ماسه و بلعکس اگر تاثير مثبت روی گل حفاري داشته باشند ٬ آنها را مواد مفيد میگويند مثل رس ها در گل هاي سبک.
موادي كه توسط كاربر به گل حفاري افزوده مي شوند اگر بر سيال تاثيرات فيزيكي و شيميائي بگذارند به آنها مواد فعال یا Active گويند. مانند نيتونايت ٬ استارچ٬ CMC و هر گونه ماده اي كه بخاطر تغيير رئولوژي به گل افزوده مي گردد .
مواد غیر فعال یا Inert به موادي گفته مي شوند كه فقط تاثير فيزيكي بر گل حفاري دارند. مانند باریت ٬ فروبار و پودر سنگ آهك یاLimestone كه فقط وزن گل را بالا مي برند .
حفاري در ايران از ابتدا بوسيله گلهاي پايه آبي يا آب آغاز مي گردد و با تغيير شرايط چاه از انواع ديگر گل ها استفاده مي شود. بطور كلي سازند هاي حفاري ايران را مي توان به گروه هاي زير تقسيم كرد.
الف: حوزه هاي با فشار بسيار كم و با شكستگي هاي زياد مثل سازندهاي جنوب شرقي ايران (زاگرس جنوبي)
ب: حوزه هاي با فشار كم مانند سازندها آغاجاری، ميشان و قسمت فوقاني سازند گچساران
ج: سازندهاي با فشار زياد مثل بخش ها ششگانه سازند گچساران در اين لايه ها از آب اشباع از نمک ٬ استارچ و مواد وزن افزا مثل باريت و فروبار استفاده مي شود ( گل سنگين ) و PH اين نوع گل هم در محدوده 10 – 8.5 متغير است .
د: حوزه هاي نفتي يا گازي آسماري ، آنوسين ، بنگستان، كنگان ، مزدوران ، شوريجه و ساير سازندهاي پائين تر كه با گلهاي وزن كم و متوسط با جامدات نسبتاً كم که در برخي از موارد از گل هاي روغني امولسيوني Oil Emulsion استفاده شده است.
الف-1- گل هاي لايه بالا (TOP HOLE)
حفاري در لايه هاي بالا معمولا با آب شروع مي شود و هر چه عمق حفاري زيادتر شود براي تميز كردن چاه بنتونايت به گل افزود و چون قسمت اعظم اين نوع گل ها آب است در ان از كاستيك به دو منظور استفاده مي شود.
الف: بالا نگاه داشتن PH در محدود 12-10
ب: Dispers كردن بنتونايت و ايجاد ژل و Yield مناسب
طريقه تهيه گل بنتونايتي
1- به مقدار مورد نياز درمخازن آب شيرين ( آبي كه نمك آن زيرppm 10000 باشد) ذخيره مي نمائيم .
2- به آب ذخيره شده مقدار نیم تا يك پوند در هربشکه سودااش اضافه مي گردد.
3- مقدار 17-15 پوند در بشكه بنتونايت استفاده مي گردد.
4- از 1- 0.5 پوند در بشکه كاستيك جهت بالا بردن PH و تبديل بنتونايت (رس) به ذرات كوچكتر استفاده مي شود.
الف-2- گل هاي سنگين پايه آبي
در سازند گچساران واقع در جنوب غرب و غرب ايران وقوع فوران آب شور٬ درلايه هاي آهكي اين سازند با حجم و فشار زياد اتفاق مي افتد.
اين فشار از فشار ستون بسترها ( Ever burden pressure) نيز بیشتر است .
( Ever burden pressure) فشارطبيعي سازندها را گويند. اما فشار فوران آب نمك گاه بلحاظ توزيع نادرست ناشي از وضعيت تكتونيكي لايه هاي گچساران بسيار بالاست.كه در برخي موارد وزن گل سنگين بهpcf 165 هم ميرسد. بلحاظ بالا بودن درصد جامدات این گل٬ اگر به آن بي توجهي شود مشكلات عديده اي را بوجود خواهد آورد. بنابراين جهت كار با اين نوع گل بايد با فرمول هاي مناسب و مراقبت هاي دايمي از مشكلات آن جلوگيري نمود، مهمترین عامل در گل سنگين كنترل گرانروي آن است چون گل سنگين عملاً نسبت به جامدات حفر شده حساس است بايد كوشش شود كه اثرات منفي اين جامدات را به حداقل رساند يا از بين برد.
طريقه ساختن گل سنگين پایه آبی
گل سنگين متشكل است از آب نمك اشباع، سوداش، نشاسته (استارچ) ، باريت و فروبار و آهك جهت بالا بردن PH .
1- براي تهيه گل سنگين ابتدا باید مقدار آب دلخواه را در يكي از مخازن ذخيره نمود .
2- مقدار 125-120 پوند در بشكه نمك به آن مي افزائيم تا شوري آن به ppm 320000- 280000 برسد .
3- نيم تا يك پوند در بشكه سودااش جهت كم كردن يون كلسيم به ان افزوده مي شود.
4- 12تا14 پوند نشاسته بر آن اضافه كرده و حدود 20 دقيقه بايد خوب هم بخورد.
5- به مقدار وزني كه خواسته شده است باريت و فروبار به مخلوط مي افزائيم.
پس از ساختن و جابجا كردن اين نوع گل با گل قبلي درون چاه در صورتيكه پس از Pilot test یا تست اوليه مشخص شد كه مثلا فلوئيد لاس (Fluid loss) گل در محدود مورد قبول نيست٬( 0.8cc - 2cc) بايد به آرامي به گل نشاسته اضافه نمود . در برخي ازموارد گل نشاسته را قبول نمي كند. يعني نشاسته خشك در گل حل نمي شود. در چنين حالتي بايد مقداري سلوشن جديد با مصرف استارچ بين 25-20 پوند در بشكه تهيه كرد و آنرا به آرامي به گل در حال گردش اضافه نمود و وزن گل را نیز کنترل نمود.
3-1- گل هاي سازند هاي نفتي و گازي و طريقه تهيه آنها:
گلی که در سازنهاي نفتي و گازي مصرف دارد بايد در آن از موادي استفاده نمود كه در صورت هرزوروي اين مواد باعث مسدود كردن روزنه هاي نفتي يا گازي نشود و يا چنانچه نياز به اسيدكاري چاه شد اين مواد در اسيد قابليت حل شدن داشته باشند تنها ماده وزن افزائي كه قابليت حل شدن در اسيد را دارد٬ كلسيم كربنات است كه به پودر شده آن لايمستون پودر ميگويند.
جهت تهيه گل هاي سازندها نفتي و گازي در صورتيكه وزن گل از pcf 75 بالاتر نرود و گل بدون مواد جامد مورد نظر باشد بطريق زير عمل مي شود.
1- وزن آب را با نمك تا pcf 75 بالا مي بريم
2- حدود 1- 1.5 پوند در بشكه سودااش افزوده مي شود.
3- جهت دادن ويسكاسیتي به گل 3-2 پوند در بشكه HV CMC به آن اضافه مي كنيم.
4- جهت بالا بردن PH تا مرز 10 از 1تا 0.5 پوند در بشكه آهك استفاده مي شود. در صورتيكه وزن گل بالاتر 75 pcf خواسته شود به مقدار وزن مورد نياز از پودر سنگ آهك يا كلسيم كربنات استفاده مي نمائيم.
ب -گلهاي پايه روغني:
فاز غالب اين نوع گل ها مواد نفتي و ترجيحاً گازوئيل است و مقدار كمي آب (شيرين يا شور) و بسته به نوع امولسي فاير مصرفي به يكي از انواع زیر تقسیم میشود:
ب ـ 1) امولسيون روغن در آب
اين نوع گل كه در اغلب سازندها ، بلاخص در سازندهاي حاوي شيل كاربرد فراواني دارد داراي فوايد زير است:
1- حفاري را در لايه هاي حاوي شيل آسان و از ريزش آن جلوگيري ميكند.
2- در مقابل دماهاي بالاتر از 250 درجه فارنهايت كه اغلب مواد كلوئيدي مقاوم نيستند ، مقاوم است.
3- در هنگام مغزه گيري از آسيب رسيدن به مغزه جكوگيري ميكند.اين امر باعث كسب اطلاعات مناسبتر ميگردد.
4- حفاري با اين گل در لايه هاي نمكي ، سنگ آهك و غيره بسيار مناسب است.
5-در حفاري چاههاي افقي از عملكرد بسيار مناسبي برخوردار است.
6- در چاههايي كه توسط نفت سنگين مسدود شده است ، كاربرد مناسبي دارد.
7- در چاههاي حاوي هيدروژن سولفوره و اكسيد كربن ، از رسيدن اين گازهها به سطح زمين جلوگيري ميكند.
8- بعنوان مايع تكميلي در زمان سوراخ نمودن لوله هاي جداري كاربرد مناسب دارد.
9- بعنوان سيال آزاد كننده هاي گير لوله ها تاثير بسزايي دارد.
10- از زنگ زدگي لوله ها جلوگيري ميكند.
ب ـ 2) امولسيون آب در روغن كه به آن آمولسيون معکوس هم مي گويند.
تركيبات اصلي تهيه گل هاي روغني عبارتند از:
1- گازوییل بعنوان فاز پیوسته
2- آمولسیون کننده اصلی یا اولیه (Basic Emulsifier)
3- آمولسیون کننده کمکی یا ثانویه (Secondary Emulsifier)
4- آههک بعنوان پایدارکننده جالت الکتریکی (electrical Stability)
5- کنترل کننده عصاره گل (Filtration Agent)
6- عامل بالابرنده گرانروی یا غلظت گل (Viscosifier)
7- مخلوط آب و کلروکلسیم با وزن pcf 82 – 80
جهت جابجا کردن گل پایه آبي با گل پایه روغني و بلعکس در چاه بايد چند بشکه گازوئيل بعنوان حائل بين گل پايه آبي و گل پايه روغني درون لوله ها جریان دهیم.
گل آمولسیونی عادی (Oil Emulsion)
چون وزن مخلوط گازوئيل با آب در اين نوع گل از حدود pcf 55 بيشتر نيست٬ اين نوع گل را در مناطقي كه نتوان با آب به علت هيدروستاتيك بالاي آب (بيش از فشار مخزن) استفاده نمود در سازندهاي كم فشار و با پايداري كم استفاده مي كنند. اين نوع گل مخلوطي از 70% گازوئيل و 30% آب با نوعي امولسي فاير به اسم DME ياDrilling mud emulsifier می باشد. براي تهيه يكصد بشكه از اين گل بطريق زير عمل مي شود:
1. مقدار 30 بشكه آب در مخزن ميگيريم.
2. يك تا يك و نيم بشكه DME به آن اضافه مي كنيم و 20 دقيقه فرصت بهم خوردن به آن مي دهيم.
3. به آرامي و در مدت يك ساعت 70 بشكه گازوئيل به آن اضافه مي نماييم.
4. در صورت نياز به غلظت بالا 45 ثانيه يك پوند در بشكه HV CMC به آن اضافه مي كنيم.
بايد توجه داشت از اضافه نمودن هر گونه موادي كه PH را بالا مي برد به اين گل خودداري گردد. زيرا مواد قليايي اين گل را دو فاز نموده و كارائي آنرا از بين مي برد. در اين گل PH و فلوئيد گل در گزارش آزمايش روزانه همانند گل هاي پايه آبي و پايه روغني آورده نمي شوند.
در گل های پایه روغنی ٬ پایداری الکتریکی نیز اندازه گیری میشود.
آزمايش گلهاي پايه آبي و پايه روغني به لحاظ رئولوژي تقريباً يكسان بوده و وسايل آزمايش آنها در محل چاه تقريباً يكي است.
تنها دستگاهي كه در آزمايش گل هاي پايه آبي و پايه روغني فرق دارد دستگاه اندازه گيري فلوئيدلاس يا صافاب اين دو گل است. چون در گل هاي پايه آبي صافاب با دستگاه فيلتر پرس با فشار psi 100 و حرارت محيط اندازه گيري مي شود. ولي فلوئيدلاس گل روغني با نوعي فيلتر پرس خاص و در دماي 220-180 و بعضاً 280 درجه فارنهایت , psi 500 فشار اندازه گيري مي شود.
پیل هاي حفاري :
تعريف پيل : به گلي كه با ويسكاسيتي زياد ساخته مي شود و در شرايطي خاص بكار مي رود پيل مي گويند.
پيل ها به دودسته تقسيم مي شوند :
الف) پيل هايي كه براي تميز كردن حفره چاه بكار مي روند.
ب ) پيل هاييكه از آنها جهت جلوگيري از هرزروي استفاده مي شود .
الف : پيل هاييكه از آنها براي تميز شدن چاه استفاده ميشوند عبارتند از :
1- بنتو نايت پيل : به پيل غليطي گفته مي شود که از بنتوتايت و تركيب آن با آب وكاستيك تهيه مي گردد.
از اين پيل هم مي توان براي تميز كردن چاه استفاده كرد و هم در هرزروي از آن بهره گرفت .
2- پيل HV CMC : از اين پيل هم مي توان برای تميز كردن چاه و هم جهت جلوگيري هرزروي استفاده نمود
ج – پيل هاييكه از آنها جهت جلوگيري از هرزروي استفاده مي شود و به آنها L.C.Mپيل هم ميگويند. L.C.M يا Loss circulate material موادي هستند كه با دانه های درشت و وزن تقريباً سبك كه آنها را مي توان با بنتونايت پيل جهت هرزروي هاي TOP HOLE و با پيل C.M.C HV جهت جلوگیری از هرزروی در مخازن از آنها استفاده كرد .
مواد L.C.M عبارتند از:
ميكا ، و walnut shell يا پوست گردو ، Fiberlock يا (ضايعات كنفي و پوست برنج) ، Shell fish يا صدف آهكي .
از ميكا ، Walnut shell و Fiberlock در تمام سازندهايي كه دچار هرزروي مي شوند٬. بجز مخازن نفت و گاز مي توان استفاده کرد. ولي از صدف آهكي در تمام سازند ها ٬بخصوص مخازن مي توان استفاده نمود صدف آهكي كاملاً قابل حل در اسيد است .
گانگ پيل : ازاين نوع پيل در شرايط بسيار ويژه و زماني كه ديگر پيل ها جواب ندهند يعني درسازندهاي غار مانند استفاده مي گردد. بكارگيري اين پيل دقت ، شجاعت ، و سرعت بسيار مي خواهد چون اگر مقدار كمي آب وارد اين پيل شود بسيار سخت شده و تمام مسيرها را مسدود خواهد كرد .
طرز تهيه گانگ پيل :
1- يكي از مخازن ذخيره را شسته و كاملاً خشك مي كنند .
2- حدود 40 بشكه گازوئيل درمخزن آماده شده مي ريزند .
3- 400- 350 پوند دربشكه بنتونايت به آن اضافه مي كنند.
بدين طريق پيل آماده مي شود . لوله هاي حفاري تابالاي نقطه هرزوري جابجا مي شوند . مقدار 10- 5 بشكه گازوئيل قبل از پيل و 10- 5 بشكه گازوئيل به عنوان حايل ٬پشت سر پيل پمپ شده و با سرعت پيل را ازدرون لو له ها خارج مي كنند. اگر چاه خالي باشد لازم است كه درزمان جابجايی پيل ازدرون آنولاس آب پمپ شود .