دکل حفاری

 

صنعت حفاری

صنعت حفاری کلیدی ترین بخش عملیات بالا دستی نفت و گاز است و حلقه آغاز زنجیر ارزش در فرایند تولید است و بخش عمده ای از هزینه های سرمایه ای در زنجیره اکتشاف و تولید را حفاری به خود اختصاص داده است و این صنعت تاثیر مستقیم بر تولید نفت دارد، بر همین اساس راهبردهای اصلی وزارت نفت  بر زمینه سازی و تقویت و حمایت از توان داخلی در این حوزه استوار شده است.

گل حفاری در صنعت حفاری

حفاری:

حفر زمین جهت رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری گویند ، حفاری میتواند جهت رسیدن به منطقه نفت ،آب ،گاز و غیره انجام گیرد عملیات های حفاری با سرعت  بسیار زیادی انجام میگیرند، زیرا استفاده از دکل های حفاری به مدت طولانی از نظر اقتصادی بسیار پر هزینه میباشد و عملیات حفاری بسیار خطرناک میباشد لذا نیاز به با تجربه ترین افراد جهت انجام این کار میباشد.

گل حفاری

در حفاری چاههای نفتی، از سیالی با عنوان گل حفاری استفاده میشود که مخلوطی از آب و رس میباشد که برای حمل مواد حفر شده در سیستم های حفاری، به سطح زمین از آن استفاده میگردد.

گل حفاری غیر از بالا آوردن تراشه های زمین ،کاربردهای دیگری نیز در ته چاه ، انجام میدهد، که عبارتند از خنک کردن و روان کردن مته. علت اینکه بجای آب از گل حفاری استفاده میشود این است که خرده سنگ های حفاری شده ، دارای وزن مخصوص زیادی هستند و با اینکه گل به علت سرعت زیاد آنها را با خود بالا میآورد ولی باید گرانروی گل بحدی باشد ، که بتواند خرده سنگ ها را با سهولت و به سرعت از چاه خارج نماید.

گل حفاری باعث میشود ستون گل حفاری به دیوار چاه فشار آورد و مانع ریزش آن شود و همچنین مانع میشود که گاز یا نفت از منافذ لایه های دیواره که ممکن است فشار زیادی هم داشته باشد به روی چاه ، راه یابد.

نقش گل حفاری

امروزه سیال حفاری باید بتواند حداقل ده نیاز را برآورده سازد تا بتوان از آن به عنوان یک سیال خوب نام برد ;

1) تمیز کردن حفره چاه و انتقال کنده‌ها به سطح زمین .

2) خنک کردن مته و لوله‌های حفاری .

3) روان کردن مته و لوله‌های حفاری .

4) اندود کردن دیواره و جلوگیری ازریزش آن به درون چاه و جلوگیری از پیشروی فیلتره گل حفاری و وارد شدن اسیب به مخزن ناشی از آن

5) کنترل فشارهای زیر زمینی .

6) شناور نگه داشتن کنده‌های حفاری و مواد وزن افزای سیال به هنگام خاموشی پمپ‌ها برای جلوگیری از رسوب آن‌ها که می‌تواند منجر به گیر کردن رشته حفاری و نهایتاً مانده‌گذاری و یا از دست دادن چاه گردد.

7) ترخیص شن و کنده‌های حفاری روی الک لرزان در حداقل زمان ممکن با کمترین میزان هرزرفت

8) تحمل بخشی از وزن لوله‌ها با توجه به خاصیت شناوری

9) کاهش دادن ضایعات وارد بر سازندهای مجاور و ارائهٔ حداکثر اطلاعات پیرامون آن‌ها .

10) انتقال توان هایدرولیک پمپ‌ها به مته با مکانیزم برخورد جت ( jet impact )

وظیفهٔ اصلی گل حفاری

مهمترین وظیفه گل حفاری حمل خرده‌های حفاری به سطح چاه می‌باشدویکی از وظایف اصلی دیگر گل حفاری ایجاد شناوری برای وسایل و تجهیزات درون چاه می‌باشد؛ بدین صورت که با شناور شدن اجزا از وزن آن‌ها کاسته شده و در نتیجه از فشار وارد بر رشته‌های حفاری به‌مقدار زیاد کم می‌شود. همچنین دومین وظیفهٔ مهم گل ایجاد فشار هیدروستاتیک جهت جلوگیری از فوران چاه می‌باشد

 

مواد اولیه گل حفاری و  افزودنی های آن

برای تولید گل حفاری نیاز است که مواد شیمیایی و معدنی مناسب به منظور کنترل ترکیب شیمیایی ، کنترل وزن مخصوص،تنظیم غلظت مایع ، استفاده شود. برای حفاری نفت و گا ز و یا مواد دیگر از روش های متفاوت استفاده میشود که به مقاومت سنگ، ترکیب کانی شناسی، عمق، میزان شکستگی و مواد گازی بستگی دارد، بنابراین استفاده از گل حفاری و افزودنی های آن امروزه یک ضرورت در صنعت حفاری محسوب میشود.

محصولات شرکت شهاب شیمی ساوه و مجتمع تولیدی شیمیایی کلان حفار عرشیا بعنوان مواد اولیه گل حفاری به شرح زیر میباشد :

  • کلسیم کلراید با آنالیزهای مطابق با شاخص های مناطق نفتخیز ایران
  • انواع نشاسته های حفاری ، پری ژلاتینه در چهار نوع به شرح ذیل است:

الف- استارچ ال وی (Starch LV) یا نشاسته سیب زمینی (سبز)

ب- استارچ اچ تی (Starch HT) یا نشاسته دما بالا (آبی)

ج- استارچ ام وی(Starch MV) یا نشاسته گندم(قرمز)

د – نشاسته اصلاح شده تا دمای 300 درجه فارنهایت

  • صمغ طبیعی حفاری
  • اکسی پلیمر
  • پلی آنیونیک سلولز ال وی (PAC LV)
  • پلی آنیونیک سلولز اچ وی(PAC HV)
  • پلی آنیونیک سلولز آر (PAC R ) )
  • کربوکسی متیل سلولز ( CMC) به صورت HV , LV
  • کلرور پتاس KCL

 

نشاسته حفاری پریژلاتینه

فرمول شیمیایی: C12H22O11

این  نوع نشاسته ، از مشتقات پلی ساکاریدی محافظت شده با کیفیت بالاست که برای ارائه کنترل پایداری و فیلتراسیون رئولوژی در انواع سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب استفاده میشود. این یک پلیمر طبیعی غیر یونی است و در تمام آبها از جمله شوره های بالا و آب نمک سخت بسیار کارآمد است .

این نوع نشاسته در واقع یک افزودنی کنترل کننده  فیلتراسیون اقتصادی و بسیار موثر در سیال حفاری میباشد و در تمام آب ها از جمله آب شیرین ، آب بسیار شور، آب سخت به خوبی کار میکند و میتواند به طور موثر در اکثر سیستم های گل و لای استفاده شود و باعث کاهش ، از دست دادن مایعات و افزایش ویسکوزیته میشود. همچنین این نوع نشاسته قدرت جذب آب و تورم بیشتری نسبت به نشاسته خام دارد و بعنوان قوام دهندگی،بهبود دهنده خواص رئولوژیکی،تثبیت امولسیون کنترل کننده و کاهش دهنده میزان مصرف گل حفاری، مقاومت در برابر حرارت، ایجاد ویسکوزیته بالا ، خنک کننده مته حفاری و در جلوگیری از ریزش دیواره حفاری استفاده میشود و همچنین در محدوده وسیعی از  PH  قابل مصرف میباشد .

انواع نشاسته های حفاری پری ژلاتینه

الف نشاسته سیب زمینی ال وی (LV ، سبز)

در گل سنگین تا وزن 150 پی سی اف ، در دمای 200 درجه فارنهایت استفاده میشود.

ب نشاسته اچ تی ، دما بالا ( HT ، آبی)

در گل سنگین تا وزن 150 پی سی اف ، در دمای 250 درجه فارنهایت استفاده میشود

ج نشاسته گندم و ذرت یا نشاسته ام وی ( MV، قرمز)

این نشاسته در گل وزن 100 تا 135 پی سی اف ، در دمای 200 درجه فارنهایت میشود

د نشاسته حفاری اصلاح شده

این نوع نشاسته دارای مشخصات بسیار منحصر به فردی است که در رنج گسترده دما با حداکثر کنترل از دست دادن آب در وزن های مختلف گل انتخابی میباشد ، همچنین مواد 8 ساعت نورد گرم را ،  در 300 درجه فارنهایت تحمل میکند و قابل ذکر است که در این محصول دارای مقاومت و پایداری بالا در برابر املاحی مانند کلسیم و منیزیوم که درخاک بعضی از مناطق نفتخیز  وجود دارد ، میباشد .

صمغ طبیعی حفاری

بعنوان افزودنی سیال حفاری مورد استفاده قرار میگیرد و از جمله فواید این مواد کنترل خواص رئولوژی و رفتار شناسی سیالات حفاری است .صمغ طبیعی ترکیبی از صمغ های اصلی است که با صمغ های مصنوعی غنی شده و ویسکوزیته و ثبات حرارتی تا 220 درجه فارنهایت را برای گل و لای حفاری آب اشباع شده با نمک فراهم میکند.

پلی آنیونیک سلولز  (PAC HV)

بعنوان افزودنی پلیمری برای افزایش گرانروی و کنترل هرزروی سیال حفاری پایه آبی مورد استفاده میگیرد و بصورت متفاوت کم قوام (پک ال وی) و پر قوام (پک اچ وی) استفاده میشود.

این پک با گرونروی بالا ، سلول آنیونی سلولزی است ، با  ویسکوزیته بالا ، که تا دمای 250 درجه فارنهایت را،  با کنترل فیلتراسیون معتدل را  به طور قابل توجهی فراهم میکند. این محصول میتواند در آب شیرین در نمک آب اشباع تا دمای 250 درجه فارنهایت  پایدار و غیر تخمیری استفاده شود. غیر سمی میباشد و در جای خشک وزیر سایبان نگهداری شود و توصیه میشود از ماسک گرد و غبار گیر در زمان جابه جایی استفاده گردد.

پلی آنیونیک سلولز ال وی (PAC LV)

یک سلول آنیونی ویسکوزیته پایین است و کنترل فیلتراسیون را بدون افزایش ویسکوزیته فراهم میکند کاربرد آن برای کنترل از دست دادن مایعات، تثبیت کننده کیک دیواری وتمیز کردن سوراخ ها می باشد.

کربوکسی متیل سلولز(CMC )

کربوکسی متیل سلولز عبارت است از یک گرد سفید رنگ، بی بو، بدون رنگ، قابل تعلیق در آب و تحت شرایط نرمال غیر قابل تخمیر می باشد. در دو گرید صنعتی و غذایی به صورت فراگیر مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های کاربردیCMC

این پلیمر ایجاد چسبندگی وایجاد استحکام، عامل انتشار، عامل نگهدارنده آب، تثبیت کننده ، عامل تعلیق ساز، امولسیون ساز و عامل تشکیل لایه است. به دلیل ویژگی های متنوع، CMC در طیف گسترده ای استفاده میشود. این ماده به سرعت در آب سرد و گرم حل میشود و اساساً در مواردی که کنترل ویسکوزیته هدف باشد،  از این ماده استفاده میگردد.

کاربرد های CMC

این پلیمر در کاربرد های بسیاری نظیر خوراکی، دارویی صنایع شوینده،  رنگ و رزین و چسب ها ، نساجی ، چرم مصنوعی و مواد آرایشی و درگل های حفاری نفت و... مورد استفاده قرار میگیرد.

مصارف CMC در حفاری چاه های نفت:

این محصول در حفاری بعنوان عامل مهمی در بهبود کیفیت گل حفاری عمل میکند و یک ماده افزودنی برای کاهش هرزروی آب در گل حفاری میباشد. هرزروی آب یکی از مشخصه های مهم عملیات حفاری میباشد.  در زمان حفاری هرچه آب کمتری از دست رود ، عملیات حفاری با زمان کمتری انجام میشود و از طرفی گل حفاری ماندگاری طولانی مدت پیدا میکند که این امر از نظر اقتصادی مرقون به صرفه است همچنین جاذب و نگهدارنده آب عاملی برای درزگیری دیواره های چاه،  تعلیق ساز خاک و نیز غلطت دهنده  میباشد

انواع  CMC در گل حفاری

CMC LV

در این نوع  CMCبا ویسکوزیته پایین بعنوان عاملی در کاهش ضایعات فیلتراسیون محلول حاصل از حفاری است

CMC HV

در این نوع ،  ویسکوزیته بالای ان ،  برای ایجاد غلظت در گل حفاری به کار میرود.