مقدمه

برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ,نفت,گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی,آلتراسیون و کانی سازی لایه های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می پردازند .انواع مهم حفاری عبارتند از:نوع مغزه گیر ,نوع Rotary و نوع ضربه ای.مواردی که برای حفاری استفاده میشود تابع روش حفاری ,مقاومت سنگها ,میزان شکستگی,عمق,مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.http://kishindustry.com

<<طراحی گل حفاری>>

 سیال حفاری:

حفـاری یـک فراینـد تعیین کننـده بـرای بازیابـی مـواد مهــم زیــر زمینــی اســت. حفــاری میتوانــد بــرای بازیابــی نفــت، فلــزات گرانبهــا، آب و دیگــر منابــع طبیعـی اسـتفاده شـود. بـه دلیـل بـالا بـودن هزینه هـا در اکتشـافات زیرزمینـی، بسـیار ضـروری اسـت کـه چـاه مـورد نظـر از لحـاظ قابلیـت سـوددهی تجاری بـرآورد شــود.اکتشـاف و اسـتخراج ذخایـر معدنـی مانند نفـت و گاز و حتـی آب و دیگـر مـواد غیـر آلـی، اغلـب بـا ایجـاد چاه هایی بــا اســتفاده از مته هــای دوار همــراه اســت.  سـنگریزه های حاصـل از حفـاری، بـه طـور پیوسـته از درون چــاه بیــرون بــرده میشــود.در چاههــای بــا عمــق کــم (کمتــر از چنــد صــد فــوت)، خــارج کــردن سـنگها بـا تزریـق گاز تحـت فشـار از طریـق یـک میلـه حفـاری تـو خالـی انجـام میشـود. سـنگریزه ها از راه فضـای میـان لولـه حفـاری و چـاه خـارج میشـود. در چاههـای عمیـق از یـک مایـع بـرای خـارج کـردن سـنگریزهها اسـتفاده میشـود. ایـن مایعـات را در اصطـلاحا سـیالات حفـاری و یـا گل حفاری گویند.

انواع سیالات حفاری:

 سـیالات حفـاری نوعـا براسـاس سـیال پایـه تشـکیل دهنده آن بـه سـه دسـته اصلـی ,گل هـای پایه آبـی ,گل های پایه روغنـی و گل های سنتزی تقسیم بندی می شوند.در گل های پایه آبی ,آب بـه صـورت فـاز پیوسـته و روغـن بـه صـورت امولسـیون (فـاز پراکنـده) حضـور دارد، ایـن در حالـی اسـت کـه ذرات جامـد در آب بـه صـورت سوسپانسـیون در می آید. سـیالات حفاری شـورابه ای در واقـع نوعـی از سـیالات حفـاری پایه آبـی اسـت کـه در آن بـه جـای آب از شـورابه اسـتفاده میشـود .در گل هـای حفـاری پایـه روغنـی رفتـار فازهـا عکـس سـیالات پایه آبـی اسـت. بـه ایـن صـورت کـه در اینجـا روغـن فـاز پیوسـته و آب یـا شـورابه بـه صـورت امولسـیون (فـاز پراکنـده) ظاهـر میشـود. در ایـن دسـته از سـیالات، ذرات جامـد در روغـن بـه صـورت سوسپانسـیون در می آیـد. گل هـای پایه روغنـی میتواننـد هرگونـه از ماکروامولسـیون های پایه روغنـی یـا آب-در-روغـن  باشد که به آن امولسیون های معکوس نیز گفته میشــود. در ایــن گونــه از ســیالات حفــاری، روغــن میتوانــد شــامل دیــزل ، روغنهــای  معدنــی، اســترها یــا آلفا-اولفین هــا باشــد. البتـه دسـته ای دیگـر از سـیالات حفـاری بـا نـام گل حفـاری پایه سـنتزی نیـز وجـود دارد کـه در آن از روغن های سنتزی استفاده می شود و نوعی امولسیون آب _در_روغن محسوب می شود.بدیهـی اسـت کـه انتخـاب نـوع سـیال حفـاری بـرای اکتشـاف گاز یـا نفـت بسـتگی بـه ایـن دارد که سـیال مورد نظـر بتوانـد بـه خوبـی خـواص مـورد نیـاز بـرای کاربـرد نهایـی مدنظـر را فراهـم آورد. از آنجـا که سـیال حفاری بایـد بتوانـد بـه طـور همزمـان چنـد وظیفـه را در عملیـات حفـاری انجـام دهـد، انتخـاب سـیال حفـاری مناسـب، کار چندان آسـانی نیسـت .در حفـاری دوار، عملکردهـا و ویژگیهـای مختلفـی از سـیالات حفـاری انتظـار مـیرود. سـیال حفـاری بایـد سـنگریزه ها و مـواد حاصـل از حفـاری را از زیـر متـه خـارج کـرده و بـا عبـور از فضـای خالـی میـان لولـه و چـاه آنهـا را تـا سـطح چـاه حمـل نمایـد و همزمـان موجـب تمیـز شـدن متـه و خنـک شـدن آن شـود. یـک گل حفـاری بایـد بتوانـد موجـب کاهـش اصطـکاک میـان ادوات حفـاری و دیـواره چاه شـده و پایـداری بخشهای لوله گـذاری نشـده چـاه را نیـز حفـظ نمایـد.سـیال حفـاری بـه نحـوی فرمولـه میشـود کـه از یکسـو مانـع از تـراوش سـیالات سـازندی از درون سـنگهای تـراوا شـود و از طـرف دیگـر بتوانـد یـک فیلتـر کیـک نـازک تـراوا تشـکیل دهـد کـه موقتـا موجـب مسـدود شـدن منافـذ سـازند شـود. سـیالات حفـاری ممکـن اسـت بـرای جمـع آوری و تفسـیر اطلاعـات بـه دسـت آمده از سـنگریزه های حفـاری، پرزهـا و نمودارهـای الکتریکـی بـه کار گرفتـه شـود.

به طـور کلـی میتـوان گفـت وظایـف اصلـی سـیال حفـاری عبارتنـد از:

_خـارج کـردن سـنگریزه از زیـر متـه کـه نیازمنـد افـت فشـار بسـیار زیـاد اسـت. ۵۰ درصـد فشـار پمپ بـرای تامیـن ایـن هـدف مهـم صـرف میشـود

_انتقـال سـنگریزه هـا از پاییـن چـاه بـه سـطح، کـه ۵۰ درصـد فشـار پمـپ نیـز بـرای غلبه بـر اصطکاک عبـوری از رشـته لولـه هـای حفـاری و نیـز عبـور از فضـای میـان لولـه و جـداره چاه صرف می شـود. ویسـکوزیته سـیالات حفـاری یـک پارامتـر ثابـت بـرای سـیال حفـاری نیسـت چـرا کـه مقـدار آن بـا تنـش برشـی ناشـی از پمپـاژ گل تغییـر میکنـد. ویسـکوزیته گل در نـرخ جریـان پاییـن پمـپ، مقـدار بالایـی دارد امـا بـا افزایـش نـرخ جریـان پمـپ، مقـدار ایـن ویسـکوزیته کاهـش می یابـد

_حفـظ پایـداری چـاه، ایـن وظیفـه خـود شـامل حفـظ پایـداری شـیمیایی، پایـداری مکانیکـی و کنتـرل فیلتراسـیون اسـت

دیگر وظایف گل حفاری عبارتست از:

_خنک کردن و روانکاری مته و لوله های حفاری

_پیشگیری از هرزروی گل به درون شکافهای چاه

_آوردن اطلاعات از پایین چاه به سطح چاه

 افزودنی های گل حفاری:

گرچـه سـیالات حفـاری مزایـای زیادی بـرای فرآینـد حفـاری دارنـد، امـا فشـار بـالای سـیالات حفـاری امـکان هجـوم ایــن ســیالات را بــه درون ســازندهای ســنگی تــراوا فراهــم میکنــد. ایــن تراوایــی مطلــوب نیســت چــرا کــه موجــب نفــوذ ســیال حفــاری بــه درون ســازند شــده و کاهــش تولیــد را بــه همــراه دارد. بدیــن منظــور اغلــب، بـه سـیالات حفـاری مـوادی افـزوده مـی شـود تـا بـا تشـکیل فیلتـر کیکـی ناتراوا _نسبت به سیالات حفاری_منافــذ ســازند را مســدود ســازد.فیلتـر کیکهـا در واقـع باقیمانده هـای تهنشین شـده گل حفـاری روی سـطح سـازند هسـتند. خـواص فیلتـر کیـک ماننـد ضخامـت، سـختی، یکدسـت بـودن و تراوایـی کیـک بسـیار مهم انـد چـرا کـه تشـکیل یک کیک نامناسـب میتوانـد مشـکلات زیـادی را در حفـاری بـه وجـود آورد معمـولا افزودنیهایـی چون بنتونیت، سـلولز، پلیمرها، آسـفالت، Gilsont و کربنـات کلسـیم بـرای بهبـود خـواص فیلتـر کیـک بـه گل حفـاری اضافه میشـوند.

 گاه میـزان پاییـن تولیـد نفـت یـا گاز میتوانـد در نتیجـه تشـکیل یـک فیلتـر کیـک ضعیـف باشـد. در چنیـن شـرایطی لازم اسـت کـه فیلتـر کیـک نسـبت بـه سـیال حفـاری کامـلا ناتـراوا باشـد از طرفـی، فیلتـر کیـک ضخیـم نیـز موجـب تنگ شـدن فضـای بیـن لولـه و چـاه -کـه مسـیر عبـور سـیال حفـاری اسـت- میشـود. مشـکل دیگـر، وقتـی اتفـاق میافتـد کـه فیلتـر کیـک تشـکیل شـده نتوانـد مانـع نفـوذ سـیال حفـاری بـه درون سـازندهای سـنگی بـا تراوایـی بـالا شـود. در چنیـن شـرایطی، جریـان سـریع سـیال حفـاری بـه درون ایـن نـوع سـازندها موجـب گیرکـردن لولـه حفـاری میشـود کـه در اصطـلاح بـه آن (گیرکـردن لولـه)گوینـد.افزودنیهایـی ماننـد باریت اغلـب بـرای افزایـش دانسـیته بـه سـیالات حفـاری اضافـه میشـوند تـا در اعمـاق چـاه فشـار هیدرواسـتاتیکی لازم فراهـم شـود. افزایـش دانسـیته گل حفـاری از یـک طـرف مانع نفوذ سـیالات از سـازند بـه درون چـاه میگـردد و از طرفـی دیگـر، مانـع تخریـب چـاه در اثـر فشـار بسـیار بـالای حیـن حفـاری میشــود.خــاک رس و پلیمرهــا نیــز نقــش بســیار مهمــی در کنتــرل ویســکوزیته ســیال حفــاری دارنــد. همچنیـن، خـاک رس نقشـی محـوری در پایـداری چـاه دارد.اگرچـه بنتونیـت و مـواد مشـابه آن، موجـب کاهـش تراوایـی سـازندهای سـنگی میشـود، بـا ایـن حـال فیلتر کیـک بـه طـور کامـل نسـبت بـه سـیال حفـاری ناتـراوا نیســت، لــذا میتوانــد مشــکلات فراوانــی در ســازند بــه وجــود آورد. بــه عنــوان مثــال، نفــوذ آب میتوانــد منجــر بــه متــورم شــدن ســازندهای خــاک رســی و در نتیجـه کاهـش تولیـد شـود. عـلاوه بـر ایـن، وقتـی سـیال حفــاری بــه درون ســنگ نفــوذ میکنــد، ســیال اولیــه(نفــت یــا گاز) در ســنگ جابجــا میشــود. در نتیجــه وقتـی پتانسـیل تولیـد بـا اسـتفاده از ابـزار پایـش ارزیابـی میشــود، احتمــال دارد کــه منطقــه پیش بینــی شــده بـرای تولیـد -در اثـر ایـن جابجایـی- از دسـت بـرود علاوه بـر افزودنیهایـی کـه موجـب بهبـود ویسـکوزیته و کنتـرل رئولـوژی سـیال حفـاری میشـود، افزودنیهـای دیگـری نیـز بـرای بهبـود کارکـرد سـیال حفـاری بـه کار مـیرود.

یـک طـرح شناسـایی منابـع زیـر زمینـی نوعـا نیازمنـد اسـتفاده از شناسـاگری اسـت کـه بـا مـاده شـیمیایی مـورد نظـر (آنالیت)برهم کنـش دهـد بـه طـوری کـه بتـوان بـا یکسـری تکنیکهـای آنالیـز، ایـن آنالیـت را شناسـایی کـرد. ایـن شناسـاگرها، ترکیبـات خاصـی هسـتند کـه معمولا شـامل رنگهـای آلـی، آنتـی بادی های فلورسـنت، رادیوایزوتوپ هـا و نانـو ذرات هسـتند کـه بـه گل حفـاری اضافـه میشـوند. چالشـی کـه طرحهـای شناسـایی فعلـی بـا آن مواجهنـد مـدت زمـان مـورد نیـاز بـرای آنالیـز ترکیبـات شـیمیایی موجـود در یـک چـاه اسـت کـه معمـولا بیـن چندیـن روز تـا چندیـن هفتـه طـول میکشـد .در مجمـوع، توسـعه سـیالات حفـاری بـا خـواص بهبـود یافتـه کـه بتوانـد بـه طـور کامـل یـا بـه مقـدار قابـل توجهـی از نفـوذ سـیالات حفـاری بـه درون سـازندهای سـنگی بکاهـد بسـیار ضـروری اسـت. ایـن گونـه از سـیالات حفـاری، ضمـن ارتقـای عملیـات حفـاری سـبب کاهـش تخریـب سـازند، تولیـد فیلتـر کیکهایـی بـا ضخامـت مناسـب، کاهـش هـرزروی سـیال، حفـظ فشـار اولیـه سـازند، کاهـش فرسـایش ادوات حفـاری و نیـز کاهــش مشــکل گیرکــردن لولــه میشــوند .

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 صورتیکه فشار آب و یا گاز در سنگهای که حفاری می شود 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 بنتونیت سدیم دار ,اتاپولژیت Attapulgite ,آزبست,موسکویت,گرافیت و دیاتومیت میتوان استفاده کرد.

کنترل تغییر شیمیایی محلول حفاری :ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ,وزن مخصوص,سرعت حفاری و دستگاه های حفاری تاثیر مستقیم میگذارد مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از:

بی کربنات سدیم ,نمک,آهک ,دولومیت و ژیپس.

  مواد معدنی که در حفاری استفاده می شود :

بنتویت:به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاه هایی که درز و شکاف زیاد دارند میتوانند از بنتویت سدیم دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود .بنتویت خاصیت کلوئیدی را افزایش میدهد و در نتیجه درصد بازیابی پودر سنگ افزایش می یابد.

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

گرافیت:هرگاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آنرا از چاه خارج کرد.

باریت:برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده میکنند.

گالن:به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می نمایند.

آهک و دولومیت:جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیایی ازآهک 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 بی کربنات سدیم :به منظور کنترل محلول ها و وجلوگیری از خطر آلودگی ,کربنات را مورد استفاده قرار میدهند.

برلیت و خاکستر های آتشفشانی:این مواد به عنوان سیمان به کار میروند.

http://www.nano.ir

 <<سیستم گردش گل حفاری>>

اجزا تشکیل دهنده سیستم گردش گل حفاری 

۱_Suction tank

۲_Mud pump

۳_Stand pipe

۴_Kelly hose

۵_sw6_Kelly

۷_Bit

۸_Annulus

۹_Mud return line

۱۰_Shale shaker

۱۱_Shaker tank

۱۲_Middle tank

۱۳_Hopper

 سیستم گردش گل:

سیستم گردش گل باعث حرکت سیال حفاری از داخل رشته حفاری به ته چاه و سپس از ته چاه به سطح می شود که این عمل سبب جابجایی کنده های حفاری از ته چاه به سطح خواهد شد .

سیال حفاری یا گل حفاری که معمولا مخلوطی از آب و بنتونایت مواد وزن افزا (باریت) و افزایه های شیمیایی در داخل مخازن گل مخلوط میشوند و به شرایط دلخواه میرسد سپس با استفاده از پمپ های رفت و برگشتی به داخل لوله های قائم Stand pipe_خرطومی کلی Kelly hose _هرزگردSwivel_کلی Kellyو رشته های حفاری تزریق میشود.گل پس از رسیدن به انتهای رشته حفاری از داخل مته  Bitخارج می شود و به ته چاه میرسد . سپس سیال از داخل فضای حلقوی Annulus به طرف سطح حرکت میکند و با خود خرد کننده های حفاری را به سطح حمل میکند.سیال حفاری پس از عبور از خط برگشت گل Mud return line از الک لرزان Shale shakerعبور میکند که طی این حرکت مقداری از کنده های حفاری از آن جدا میشود حفاری سپس وارد تجهیزات تصفیه گل میشود که طی آن در هر یک از این دستگاه های کنده های حفاری دارای اندازه گیری مشخص از آن جدا میشود و پس از آن دوباره به داخل چاه تزریق می شود بنابراین سیال یک سیکل کاملا بسته را طی میکند خصوصیات گل به صورت مداوم چک میشود و در صورت بروز تغییر در هر یک از این خصوصیات مثل وزن مخصوص  یا PHموادی به صورت تدریجی به گل اضافه میشود تا خصوصیات دلخواه سیال بدست آید .

وظایف Swivel:

۱_باعث انتقال گل حفاری به داخل لوله حفاری میشود.

۲_اجازه چرخش لوله حفاری را میدهد.

۳_وزن کل رشته حفاری را در برمیگیرد.

معمولا چندین مخزن گل وجود دارد که همه آنها به هم متصل هستند و گل در هنگام گردش خود از تمام آنها عبور میکند .در هر یک از این مخازن یک همزن وجود دارد تا از ته نشین شدن ذرات جامدی که برای افزایش وزن گل به آن اضافه شده است جلوگیری شود مخازن گل معمولا به صورت زیر نامگذاری میشوند:

Shaker tank

Trip tank

Middle tank

Reserve tank

Mix tank

Suction tank

Shaker tank درست زیر الک لرزان قرار دارد و سیال حفاری پس از عبور از الک لرزان وارد این تانک میشود .در ته این تانک وسیله ایی به نام تله ماسه ایی    sand trip وجود دارد که اجازه میدهد سیال برای مدت زمان کوتاهی بدون حرکت باقی بماند و به این ترتیب مقداری از ذرات جامد موجود در آن تهنشین شود سیال حفاری پس از آن وارد یک و یا چند مخزن میانی به نام Middle tank می شود. وظیفه این مخزن به وجود آوردن فضایی برای ذخیره گل و نیز نصب دستگاه های لازم برای جدا کردن ذرات جامد اضافه موجود در گل است.سیال پس از تمیز شدن وارد Suction tankمیشود که به پمپ های گل متصل بوده و تزریق گل را از این تانک به داخل چاه انجام میشود.

معمولا مقدار مشخصی از سیال با وزن سنگین تر نسبت به سیال اصلی در Reserve tank ذخیره شده و از آن در مواقعی همچون زمان کشتن چاه استفاده میشود . در دکل های دریایی مخزن کوچک دیگری به نام Slug tank وجود دارد که برای ساختن مقدار کمی گل سنگین جهت پمپاژ در لوله ها حین لوله بالا استفاده میشود همچنین عملیات مخلوط کردن و ساختن گل در مخزن دیگری به نام Mix tank انجام میشود Trip tank. مخزن کوچکی است که میتواند به صورت خودکار چاه را توسط سیال حفاری پر کند .هر اینچ این مخزن برابر یک بشکه است و در حین لوله بالا برای پر کردن چاه استفاده میشود تا در صورت ورود سیال سازند به چاه بتوان به موقع متوجه این مهم شد .یک خط خروجی از پمپهای گل به لوله قائم (Stand pipe) متصل میشود و سیال از آنجا میتواند وارد یک شلنگ لاستیکی قوی به نام خرطومی کلی (Kelly hose) شود و بعد از آن وارد هرز گرد (Swivel) شده و به طرف رشته حفاری حرکت کند.سیال حفاری هنگام برگشت از ته چاه به سطح مقدار زیادی از ناخالصی ها از جمله خرده های حفاری و یا گاز مخلوط خواهد شد که قبل از ورود دوباره گل به داخل چاه باید این آلودگی ها برطرف شوند
که به این منظور از تجهیزات تصفیه گل استفاده میشود.

 سیستم تصفیه گل:

جدا کردن ذرات جامد موجود در گل هنگامیکه این گل از چاه بر میگردد میتواند به علل زیر هزینه های حفاری را کاهش دهد :

۱-افزایش سرعت حفاری به علت بهتر برطرف شدن کنده های حفاری

۲-بهبود هیدرولیک چاه به علت کاهش ویسکوزیته پلاستیک گل هنگام کم شدن ذرات جامد

۳-کاهش خوردگی در تجهیزات سطحی مثل پمپها در حالت کلی چهار روش برای کاهش غلظت ذرات جامد موجود در سیال حفاری وجود دارد که عبارتند از:

تهنشین کردن Setting

رقیق کردن Dilution

سرند کردنSieving

سانتریفیوژ Centrifuge

در روش تهنشین کردن سیال حفاری باید برای مدت زمان طولانی بدون حرکت باقی بماند تا ذرات جامد موجود در آن تهنشین شوند.انجام این کار ممکن است ایجاد دو مشکل کند اول اینکه چنین وقت زیادی هنگام حفاری در اختیار نیست و دوم اینکه در فرآیند تهنشین شدن ذرات باریت هم ممکن است از سیستم خارج شوند البته ناگفته نماند در هنگام حفاری قسمتهای اولیه چاه با استفاده از گودال های بزرگی که در نزدیکی محل حفر چاه ایجاد میشود . سیال حفاری به این روش تصفیه میشود .

روش رقیق کردن هم بسیار هزینه بر خواهد بود و در عمل صرفه اقتصادی ندارد بنابراین اکثر تجهیزاتی که برای جداسازی ذرات جامد استفاده میشود از روش سرند کردن ,سانتریفیوژ یا ترکیبی از این روشها بهره می جویند .

سیال حفاری بلافاصله پس از برگشت از چاه از الک لرزان عبور داده میشود و پس از آن بنابر شرایط چاه و نیز مقدار آلودگی ها ممکن است از چند دستگاه دیگر به نام های تله ماسه زدا (Desander ),لای زدا (Desilter,),سانتریفیوژ و گاز زدا (Degaser)عبور داده شوند.

 الک لرزان Shale shaker:

الک لرزان دارای غربال هایی است که به شدت مرتعش میشوند .از خط برگشت سیال حفاری و کنده ها بر روی این الک ریخته می شوند.الک های مرتعش کنده های درشت تر را جدا میکنند این کنده ها در داخل تانک ذخیره دریا یا دیگر ظروف برای دفع جمع آوری میشوند.

 ماسه زدا (Desander) و سیلت زدا (Desilter ):

ماسه زدا و سیلت زدا وسایل جدا کننده مواد جامد اضافی در گل های سبک می باشد .در هر دکل حفاری این دو دستگاه باید وجود داشته باشند زیرا اضافه شدن مقدار مواد جامد باعث ساییدن تمام دستگاه های حفاری می شود و آن خود باعث ضرر های جبران ناپذیری میگردد.

دستگاه Desanderبرای جدا کردن ذرات یا بریده های درشت به کار می روند ولی Desilterبرای جدا کردن ذرات بسیار ریز به کار می رود.

گاهی اوقات هر دو دستگاه با هم کار میکنند به طوریکه گل اول از Desanderعبور میدهند تا ذرات درشت مواد جامد  جدا شود و سپس از Desilterعبور داده تا مقداری از ذرات ریز مواد جامد جدا شود.

 گاز زدا (Degassing ):

در بعضی مواقع سیال حفاری را از یک گاز زدا عبور میدهند تا گاز از سیال حفاری جدا شود.در صورت جدا نکردن گاز از سیال حفاری مشکلات زیر پدید می آید:

_اگر گاز از سیال حفاری جدا نشود سبب می شود که سیال سبک گردد در نتیجه سیال سازند میتواند وارد چاه شود (این حالت را Kickمی گویند) .پس به منظور جلوگیری از فوران چاه باید از آن جلوگیری کرد.

_در اثر گردش مجدد سیال حفاری گاز زدا ممکن است موجب گاز زدگی پمپ میشود به این معنی که پمپ به جای اینکه فقط سیال حفاری را پمپ کند,سیال حفاری و گاز را پمپ میکند که بازدهی پمپ را بسیار پایین می آورد.

مکانیزم عملکرد گاز زدا به این صورت است که در یک گاززدا سیال حفاری و گاز همراه آن از بالا وارد میشوند و بر روی چندین صفحه مغشوش کننده (اسپریدر) پخش میشوند . پخش شدن سیال حفاری ,سطح بزرگی را برای خروج گاز از سیال فراهم میکند.همچنین یک پمپ خلا فشاری کمتر از فشار محیط اطراف در درون گاز زدا ایجاد میکند.این خلا نسبی ایجاد شده در درون گاز زدا سبب می شود گاز براحتی از سیال حفاری پخش شده رها شود و جدا گردد.

 هیدروسیکلون:

 سیستم هیدروسیکلون شامل چندین مخروط است.سیال حفاری از طریق یک ورودی کناری که در قسمت بالا یا قطور مخروط ها قرار دارد وارد هر مخروط میگردد. در داخل مخروط سیال شروع به چرخش میکند این نیروی گریز از مرکز یا حرکت سیکلونی سبب میشود ذرات بزرگتر به سوی کناره های مخروط پرتاب شوند در آنجا ذرات به سمت پایین مخروط حرکت میکنند و خارج میشوند هرچه مخروط کوچکتر باشد ذرات کوچکتری را میتواند جدا کند اما مخروط های بیشتری برای تصفیه حجم معینی از سیال لازم است.

 Mud cleaner:

ابزاری است که برای جداسازی ذرات به کار میروند زیر هیدرو سیکلون قرار دارد مثلا در هیدروسیکلون باریت هم جداسازی میشود این وسیله باریت را جدا میکند و دوباره به گل حفاری اضافه میکند .

سانتریفیوژ(پمپ گریز از مرکز):

به طور نرمال سیستم سیال حفاری چندین پمپ گریز از مرکز دارد.یک پمپ گریز از مرکز فشار کمی ایجاد میکند که میتواند حجم زیادی از سیال را جابجا نماید .یکی از کارهایی که اغلب یک پمپ گریز از مرکز انجام میدهد پر نگه داشتن پمپ سیال حفاری است .سانتریفیوژ سیال را از مخزن مکش گرفته و از میان خط لوله مکش اصلی متصل به مخزن مکش پمپ کرده و خط مکش را در تمام زمانها از سیال پر میکند اگر سیستم از این پمپ تغذیه نکند نیروی جاذبه زمین به تنهایی نمیتواند ورودی پمپ را از سیال کاملا پر کند زیرا پیستون های پمپ آنچنام سریع گل را میکشند که نیروی جاذبه زمین نمیتواند خط مکش را از سیال حفاری پر کند .

hopper:

این ابزار برای ریختن اکثر افزودنی های خشک گل حفاری در آن استفاده میشود.یکسری از افزودنی های خشک مانند کاستیک را به علت امکان پاشش به بیرون و خطرات سوزانندگی ذرات آن را نمیتوان از آخورک برای افزودن آن به گل حفاری استفاده کرد.

همزن پارویی شکل:

این ابزار برای هم زدن گل حفاری مورد استفاده قرار میگیرد.

 Mud pump:

قلب سیستم گردش گل حفاری پمپ میباشد اغلب دستگاه های حفاری مجهز به دو پمپ گل میباشند که یکی از آنها همواره در حال کار و دیگری به عنوان پمپ جایگزین یا پشتیبان به کار گرفته میشود .گاه میتوان هر دو پمپ را همزمان مورد استفاده قرار داده و حجم زیادی از گل حفاری را در سیستم به گردش در آورد.در هنگام عملیات حفاری بر روی چاه های عمیق ,دستگاه حفاری ممکن است ۳یا۴پمپ به کار گیرد.دستگاه حفاری یا از پمپ های دوگانه استفاده میکند یا از پمپ هاس سه گانه.

 پمپ های دو گانه گل حفاری:

در یک پمپ دو گانه ,پیستون,سیال را در یک سمت بسوی خروجی پمپ میکند و در همان زمان در سمت دیگر پیستون سیال را به سمت داخل میکشد. درحالیکه پیستون به سمت جلو حرکت میکند در یک سمت خود سیال را بسوی خارج پمپ میکند و در سمت دیگر پیستون,سیال به داخل کشیده می شود بنابراین پمپ های دوگانه دومرحله ای هستند.

پمپ های دو مرحله ایی نسبت به پمپ های یک مرحله ایی سیال بیشتری در هر رفت وبرگشت پیستون پمپ میکنند.با وجود این بدلیل اینکه این پمپ ها دو مرحله ایی هستند در اطراف میله پیستون آب بند دارند و این آببند از حرکت سریعتر پمپ های دوگانه نسبت به پمپ های سه گانه جلوگیری میکند. محدوده اسب بخار ورودی برای پمپ های دوگانه از۱۹۰_۱۷۹۰ است

پمپ های سه گانه گل حفاری:

پمپ سه گانه دارای سه پیستون است که در استری به سمت عقب و جلو حرکت میکنند .پمپ های سه گانه ۳۰ درصد وزن کمتری از پمپ های دوگانه دارند و هنگامیکه قطعات دارای وزن کمتری باشند حمل و نقل و نصب آنها آسانتر است.

مزیت های دیگر پمپ های سه گانه نسبت به پمپ های دو گانه عبارتند از:

_هزینه عملیاتی کمتری دارند

_به قسمت انتهای پمپ راحتتر میتوان دسترسی پیدا کرد

_خروجی سیال پمپ تلاطم کمتری دارد یعنی خروجی پمپ به اندازه پمپ دوگانه موج تولید نمیکند .

_مقادیر زیادی از سیال حفاری را با فشار بالا پمپ میکنند

امروزه فشار های بالا برای حفاری چاه های عمیق مورد نیاز می باشد به دلایل ذکر شده پمپ های سه گانه تدریجا پمپ های دو گانه را از رده خارج کردند .

در یک پمپ سه گانه پیستون ها فقط زمانیکه در جهت جلو در استری حرکت میکنند سیال حفاری را به سوی خروجی هدایت میکنند در نتیجه هنگامیکه آنها به سمت عقب حرکت میکنند سیال حفاری را در همان پیستون به داخل میکشند . به همین دلیل پمپهای سه گانه یک مرحله ایی نامیده میشوند.

 در مسیر خروجی پمپ وسیله ایی به نام pulsation damper وجود دارد که وظیفه آن حذف نوسانات فشاری ناشی از حرکت پیستون ها بوده و باعث یکنواختی جریان خروجی میشود .هنگامیکه در اثر رسیدن یکی ار پیستونها به انتهای لایر یک قله فشار ایجاد می شود این فشار در داخل pulsation damperذخیره شده و در هنگام برگشت پیستون به تدریج آزاد میشود .این وسیله دارای یک دیافراگم و محفظه گاز نیتروژن میباشد در هنگام قله فشار دیافراگم به داخل رانده شده و گاز نیتروژن را متراکم میکند در حین کاهش فشار (زمان بین دو قله فشار ) گاز نیتروژن دیافراگم را به سمت گل حرکت داده و مقداری از افت فشار را جبران میکند.همچنین یک پمپ سانتریفیوژ در راه ورودی سیال به داخل پمپ قرار میگیرد تا سیال را با فشار به داخل پمپ تزریق کند و بازده حجمی پمپ را افزایش دهد.

https://www.aftabir.com/articles/view/science