گل حفاری(سیال حفاری)

 پردیس فناوری کیش سطوح مشاوره تخصصی مهندسی- نفت بهره برداری

 

گل حفاری چیست؟

به سیالی (آب) که توسط رشته ی حفاری به انتهای مته ودرون چاه  منتقل میشود .سیال حفاری میگفتند.

اما به دلیل گذشت زمان و افزوده شدن مواد جدید به این سیال ازقبیل رس و دیگر موادشیمیایی اصطلاحا از کلمه ی گل حفاری استفاده کردند.

ودر اوایل قرن سوم چینی ها از آب به عنوان مایعات حفاری برای نفوذ بهتر در زمین استفاده کردند.

گل حفاری

گل حفاری خون سیستم حفاری

موارد  و دلایل استفاده ازگل حفاری:

برای حفاری چاه های دارای عمق زیاد، طولانی تر،سخت تر وحساس تراستفاده میشود.

البته با پیشرفت فناوری حفاری ودرامتداد آن با پیشرفت سیالات حفاری حفر این چاه ها امکان پذیر شده است.

وبخشی از موارد کاربرد ان ها به شرح زیر است .

تعلیق قلمه ها ،کنترل فشار ،تثبیت سنگ در معرض ،آب شناسی، خنک کاری و روغن کاری استفاده میشود.

  والبته به یکی از دیگر موارد مهم استفاده از گل حفاری که میشود به ان اشاره کرد.

جلوگیری از هجوم مایع تشگیل شده از لایه های زمین به درون چاه است.

  چون اگر این جریان سیال تشگیل شده به طور ناگهانی به سطح راه یابد احتمال انفجار در دکل واز جا کنده شدن دکل وجود دارد.

  انواع سیالات حفاری

 ۱٫ برپایه آب

 ۲٫ پایه روغن و مصنوعی

 

نکته :هرکدام از انواع سیالات حفاری علاوه بر کارایی هایی که برای همه ی انها بیان شد.

وظایف و کارایی مخصوص به خود را دارند. و در موارد مختلف استفاده میشوند. والبته هر کدام معایب مربوط به خود را هم دارند .

طراحی گل حفاری :

برای طراحی یک گل حفاری مناسب عوامل مختلفی دخیل است. که باید توسط مهندس گل در نظر گرفته شود.

 و یک طراحی  خوب میتواند ایمنی حفاری در چاه های خطر ناک را تا  حدودی تضمین کند .

 از جمله مواردی که یک مهندس حفار وطراح گل  به طور پیوسته باید در مورد یک سازند مورد  نظارت وبررسی قرار دهد. میتوان به عوامل زیر  اشاره کرد.

دما و فشار سازند میزان تخلخل ونفوذ پذیری سازند در اعماق مختلف است .

و از خصوصیات دیگری که باید برای گل حفاری  کنترل شود میتوان به مواردی مثل وزن گل ،ویسکوزیته، قدرت مهار ومیزان شوری یا شیرینی گل حفاری اشاره کرد(بسیار مهم و حساس)

نکته: باید تغییرات ترکیب گل  متناسب با سازند در تماس گل حفاری وخصوصیات سازند باشد.

برخی از مشگلاتی که با طراحی گل مناسب رفع میشوند.

الف)هنگام حفاری سازند های واکنشی مشگل تورم در چاه به وجود می آید .

که در این صورت گل باید خواص مهاری داشته باشد .ومیزان مهاری بودن گل را میتوان با میزان شوری گل حفاری کنترل کرد.

 چون معمولا برای طراحی گلی با این خصوصیات از محلول اب ونمک استفاده میشود .

که معمولا از نمک های

kcl,nacl.cacl2

استفاده میکنند .

سیستم چرخش گل حفاری:

قسمتی دردکل حفاری است که وظیفه ی مهمی دارد.

وشامل چندین بخش و اجزا مختلف است.

وهرکدام از اجزا نیز از یک یا چند بخش تشگیل شده اند.

که به اختصار در مورد هر کدام از این موارد اشاره میکنیم.

.تانک گل :

به مخزنی که دران گل حفاری اماده میشود. واماده ی پمپاژ توسط پمپ ها است را میگویند.

مواد افزودنی و شیمیایی ،باریت ، بنتونایت به آب و رس ودیگر اجزا اضافه میشوند.

واماده مرحله ی پمپاژ میشوند .که میزان ترکیب درصد هرکدام از ان ها توسط مهندس گل تعیین میشود.

۲٫پمپ های گل

:یکی از مهم ترین بخش های سیستم چرخش گل را میتوان پمپ ها وکارایی وانواع انها اشاره کرد.

پمپ های پمپاژ کننده گل بر دو نوع هستند. پمپ های دوطرفه و پمپ های یک طرفه.

وحالا پس از اماده شدن گل در مخازن گل و پمپ شدن توسط پمپ ها گل حفاری،

وارد قسمتی معروف به خرطومی کلی میشود.

واین لوله قاءم طولی به ازای نصف ارتفاع دکل دارد. ولذا سیال را تاهمان ارتفاع بالا میبرد.

 این لوله انطاف پذیر است. واز سویی به لوله قاءم واز طرف دیگر به هرز گرد متصل است .

وبا جابه جایی هرز گرد در فضای دکل به  بالا و پایین حرکت میکند.

  وسپس سیال حفاری از طریق این خرطومی وارد قسمتی به نام هرزگرد.

و پس از ان وارد کلی واز انجا وارد لوله های حفاری میشود.

و تاپایین ترین قسمت چاه یعنی  مته حفاری به پایین میرود وانجا از طریق نازل ها(جت ها)ی موجود درمته خارج میشود.

و عمل خنک کاری روغن کاری مته را انجام میدهد.

ودر عین حال حمل خرده های حفاری ودیگر قطعات جداشده در حین انجام فراند حفاری را از فضای حلقوی بیرون لوله های حفاری واز طریق چاه به سمت بالاحمل میکند.

 و این عمل را تا انجا انجام میدهد. که به قسمت بالایی به نام انالوس برسد.

ودر این قسمت گل حفاری به همراه دیگر اجزا از طریق خط برگشت گل وارد مراحل تصفیه گل میشود.

 که در این مراحل به اولین قسمتی که برخورد میکنیم الک لرزان نام دارد.

بخش تصفیه گل حفاری

۳٫الک لرزان:

این قسمت شامل دوصفحه با سایز روزنه های مختلف است .که به راحتی در ان میتوان کنده های حفاری که ابعادی بزرگتر از۵۰۰میکرون دارند.

را از ان جدا کرد ولایه ی پایینی الک لرزان به علت کوچک بودن دانه یا مش بالاتری که دارند . اجزای ریز تری را نیز میتواند جدا کند.

 ودر قسمت زیر الک لرزان نیز تانکی وجود دارد که دارای وسیله ای به  نام تله ماسه است .

و در ان مدت زمان کوتاهی سیال حفاری به صورت ساکن باقی می ماند .

و این سکون باعث میشود ذرات جامد سنگین تر تهنشین شود. ومقداری عمل تصفیه نیز در همین مرحله انجام شود .

۴٫هیدروسیکلون:

پس از عبور از مرحله ته نشین کردن و الک کردن برای جداسازی اجزای ریز تری در حد لای و ماسه از سیال حفاری از انواع هیدروسیکلون  استفاده میشود.

 که اساس کار ان مبنی برسرعت سیال در حال گردش در هیدروسیکلون است وسرعت بالای موجود در ان باعث میشود .

تا ذرات درشت تر به سمت بیرون وپایین ان انتقال یابد و ذرات ریزتر درقسمت مرکز باقی بمانند وبا این کار یک مرحله تصفیه ی دیگر را نیر انجام داده ایم.

 واین دستگاه بر اساس سرعت واندازه ی ان وکاربرد ان به دو دسته ی ماسه زدا و لای زدا تقسیم بندی میشوند.

که در دسته لای زدا ریز ترین قسمت ها نیز از سیال حفاری خارج میشوند.

 ولی چون هیچکدام از این اجزا توانایی جدا کردن باریت را ندارند وباریت عنصری مفید وگران بها است. وبرای سیال حفاری نیز از ان استفاده میشود .

به این سبب از دستگاه دیگری به نام تمیزکننده گل حفاری استفاده  می شود.

۵٫تمیزکننده گل

این دستگاه قادر است با استفاده از یک نوع الک لرزان ویک سیستم بازیافتی باریت خارج شده از هیدرو سیکلون را  دوباره به گل حفاری بازگرداند .

وحالا اگر در حین حفاری به لایه های دارای گاز برخورد کرده باشیم وگاز وارد گل حفاری وچاه شده باشد پس از خروج گل باید گل را ازگاز نیز تصفیه کنیم .

واین روند توسط دستگاهی به نام گاز زدا انجام میشود که اساس کار ان به صورت زیر است .

۶٫دستگاه گاز زدا

:اساس کار این دستگاه بدین شرح است. ابتدا لایه نازکی ازسیال حفاری را درون دستگاه قرار میدهیم.

و سپس با کاهش فشار باعث جداشدن مولکول های گاز از گل حفاری میشویم .

ودر این دستگاه از پمپ خلا و سطح شیبدار استفاده میشود.

واما اگر از دستگاه گاز زدا استفاده نشود باعث میشود سیال حفاری سبک گردد و درنتیجه سیال سبک وارد چاه میشود.

واحتمال کیک در چاه به وجود میاید واز دیگر مشکلات احتمالی میتوان به گاززدگی پمپ ها اشاره کرد.

که این باعث میشود بازدهی پمپ ها بسیار کاهش یابد .

 واما بخش بسیار اعظمی از سیستم چرخش گل حفاری را تانک ها ومخازن تشگیل میدهند.

و به همین سبب تعداد بسیار زیادی از مخازن کوچک وبزرگ ساخته شده است.

از مخازن استوانه ای نگهدارنده مواد افزودنی به گل حفاری تا مخازن مکش، ترکیب کننده ،مخازن گل سنگین و…

واگر مکان دکل در خشکی باشد .گودال های بزرگ وروباز ی را طراحی میکنند .که میتوانند میزانی گل حفاری به عنوان ذخیره در ان ها قرار دهند.

و یا حتی از بعضی از این کودال ها مواد اضافه را پس از تصفیه ذخیره کنند.

ولی ساختن این گودال ها نیز باید به مواردی از جمله عایق کاری گودال واگر محیط بارانی باشد .

از عدم ورود اب باران به این گودال ها اطمینان حاصل کرد.