تبلیغات
DRILLING FLUID - سیستم سیال حفاری گلایکولی
DRILLING FLUID
سیستم سیال حفاری
گلایکولی


بازدارندة جدید به عنوان هدف در نظر گرفته می شود.

علاوه بر مزایای ذکر شده در مورد سیالات حفاری غیر آبی، این خانواده از سیالات دارای یک سری نواقصی

هم هستند که از آن جمله می توان به هزینة بالا، محدودیتهای زیست محیطی، مشکلات مربوط به دفع،

مشکلات مربوط به سلامتی و ایمنی و خسارتهایی که به سازندهای بهره ده می زنند اشاره کرد. نتیجتاً، یک

سیال حفاری پایه آبی که شبیه به یک گل روغنی عمل کند به عنوان هدف نهایی در صنعت حفاری به

حساب می آید. دو شاخص مهم در ارزیابی میزان عملکرد یک سیال حفاری پایه آبی با توانایی بالا عبارتند

از: پایدارسازی شیلها و میزان روانکاری.

هنگامیکه شیلهای حساس به آب در معرض سیالات حفاری پایه آبی معمولی قرار می گیرند، تمایل به جذب

سریع آب از سیال حفاری دارند که در نتیجة آن بر حسب خواص شیمیایی شیل، پدیدة متورم شدن یا

عدم انسجام ،( bit‐balling ) پراکندگی شیل روی می دهد. نتیجة نهایی این پدیده ها توپی شدن مته

کنده ها، گشاد شدگی چاه، تنش پیچشی و کششی زیاد و گیر لوله ها است.

در 5 دهة گذشته، مواد شیمیایی متعددی برای بازدارندگی شیلهای حساس به آب به کار گرفته می شدند.

در این میان متداولترین روشی که مورد استفاده قرار می گرفت عبارت بود از استفاده از غلظتهای بالای

نمکهایی از قبیل کلرید پتاسیم، کلرید سدیم و نمکهای دوظرفیتی. ادعاهای متعددی در مورد مکانیسم این

نمکها در بازدارندگی از متورم شدن وجود دارد. توسعه یافته ترین سیالات بازدارندة شیل شامل گلهای کلرید

سدیم/نشاسته، گلهای سیلیکاتی، گلهای آهکی و گلهای ژیپسی بر پایة سولفات کلسیم هستند.

با این وجود، استفاده از این نمکها به مقدار زیاد اثرات منفی شیمیایی و زیست محیطی بر اکوسیستم می

٧

گذارد. این نمکها همچنین محدودیتهایی را بر انعطاف پذیری و سازگاری افزایه های سیال حفاری در

عمومیت یافت. دسته KCL/ فرمولاسیون گل اعمال می کند. در اواخر دهة 1960 و اوایل 1970 گلهای پلیمر

مورد بررسی قرار گرفتند و نتیجة آن این بود که این ترکیب در مقایسه با KCL ای از پلیمرها در ترکیب با

در غلظتهای پائین پلیمر بسیار کارایی بالایی داشت. KCL/PHPA . دارای بازدارندگی شیل بالاتری بود KCL

با این وجود، به خاطر بازدارندگی ناکافی شیل و گرانروی بالای پلیمر تورم سطحی اتفاق می افتد که نتایج

به این خاطر که در اثر هیدرولیز آکریلامید از خود گاز PHPA ، رضایتبخشی را ایجاد نمی کند. علاوه بر این

آمونیاک متصاعد می کند و به خاطر بقایای مونومرهای آکریلامید، برای سلامتی انسان مضر است. گلهای

شوری بالایی دارد و به این خاطر دفع این سیالات با شوری بالا می تواند برای اکوسیستم KCL/PHPA

دریایی و خاکهای کشاورزی مضر باشد. در هر مورد از موارد ذکر شده کلرید پتاسیم به عنوان عامل اصلی در

بازدارندگی شیل در ترکیب با دیگر نمکها یا سیالات مورد استفاده قرار می گیرد.

وابستگی آنها به الکترولیتها برای بازدارندگی بهینة شیل است. چنین ،KCL/ نقص این سیالات حفاری پلیمر

موادی می توانند اثر شدیدی بر روی محیطهای دریافت کننده داشته باشند که استفاده از آنها و تخلیة آنها

را محدود می کند یا گاهی اوقات قبل از تخلیه نیاز به عملیات تصفیه ای پر هزینه ای دارند.

پلیمر در سال 1990 در میدان نفتی بکار /KCL و یک KCL سیستم گلایکول و پلی گلایکول در ترکیب با

گرفته شد که موفقیتهایی را کسب کرد و در شرایط خاصی که آزمایشها بر روی مغزه ها نشان از جواب

[ مثبت بر روی شیلها داشته باشند، می توان از آنها استفاده کرد.[ 6
) همچنین این سیستم برای حفاری شیلهای فرسایشی در جایی که گیر اختلاف فشاری

لوله های حفاری بزرگترین نگرانی به حساب م یآید، در عملیات حفاری آبهای ( pressure-sticking

عمیق و در حفاری چاههای با زاویه زیاد در سازندهای فعال و نیز در جایی که پایداری دیواره چاه و نیروی

نوعی نگرانی محسوب می شود، کاربردی ایده آل دارد. ،( Drag
) و کشش ( Torque ) گشتاوری

از دیگر مزایای آن می توان، افزایش انسجام و یکپارچگی کنده های حفاری، بهبود کیفیت کیک گل، میزان

پائین نیاز به رقیق سازی، کاهش پدیده گشاد شدگی چاه، مقاومت بیشتر در برابر مواد جامد، کارایی بهتر

و افزایش سرعت حفاری را نام برد. این سیستم از ( bit balling ) کاهش توپی شدن مته ،PDC مته های

لحاظ زیست محیطی نیز به دلیل سمیت کم و میزان پسماند پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

از طریق جذب سطحی شیمیایی تا حدی بازدارندگی POLYGLYCOL هر چند که پلیمر پیشرفته

مکانیسم اصلی آن جهت " ( CLOUD- POINT ) ایجاد می نماید، اما پدیده " نقطه ابری شدن

درجه حرارتی است که در آن پلی CLOUD-POINT بازدارندگی و پایدار سازی است. نقطه ابری شدن

گلایکول از محلول به طور کامل به نامحلول تغییر حالت می یابد. در دمای بالاتر از این پدیده، پلی

گلایکولها به شکل قطرات کوچک کلوئیدی در می آیند که منتج به تشکیل یک میکروامولسیون می شود. از

1 یاد می شود. (TAME) « گل امولسیونه فعال حرارتی » این پدیده در گلهای حفاری غالباً به عنوان

به سه روش کاملاً متمایز روی پایداری دیواره چاه اثر می گذارد: TAME

- از راه جذب سطحی شیمیایی

- از طریق ایجاد میکرو امولسیون و نشستن آنها به روی خلل و فرج چاه و مسدود کردن آنها.

- به وسیله فراهم آوردن یک کیک نازک با منافذ کمتر روی دیواره چاه.

به جهت بازدارندگی یونی و KCL سیستمهای پلی گلایکول وقتی با یک نمک بازدارنده، به عنوان مثال

مورد استفاده قرار گیرند، موثرتر واقع می شوند. پس توصیه می شود که PHPA یک پلیمر کپسول ساز مثل

در سیستم از نمک پتاسیم کراید یا سدیم کلراید استفاده شود. حداکثر کارایی با تنظیم دمای نقطه ابری

Thermally Activated Mud Emulsion ١

١٠

شدن پلی گلایکول با دمای ته چاه یا درجه حرارت سازند در حال حفاری به دست می آید و منتج به جذب

سطحی پلی گلایکول بر روی دیواره چاه و به داخل دیواره کیک گل می شود. جذب پلی گلایکولهای

نامحلول بر روی سازند رسی/ شیلی تشکیل یک سد محافظ در مقابل آب و اثر ویرانگر آن م یدهد.

جذب پلی گلایکولهای نامحلول به درون بافت کیک فیلتراسیون روی منافذ تراوای سازند، ضخامت کیک و

میزان عصاره را کاهش می دهد. از آنجایی که پلی گلایکول نامحلول میل ترکیبی با سطوح دارد می تواند

مواد جامد و سطوح بیرونی آنها را بپوشاند و همچنین روانکاری مته را فراهم م یسازد و بدین وسیله از توپی

شدن مته جلوگیری می کند. اغلب سیستمهای پلیمر پلی گلایکول برای حالتی طراحی شده اند که وقتی از

فضای حلقوی چاه به سطح م یرسند سرد شده و همیشه در سطح به طور کاملاً محلول باشند، با این وجود،

برخی از سیستمهای موجود طراحیشان به گونه ای است که در همه مدت زمان گردش گل به صورت

نامحلول می باشند.

گلایکولهای مختلفی با دامنه گسترده و متنوعی از نظر دمای نقطه ابری شدن برای رسیدن به شرایط دلخواه

در دسترس است. بنابراین، سیستمهای پلیمری پلی گلایکول قبل از شروع عملیات حفاری چاه طراحی می

شوند و تنها گلایکول مناسب به محل چاه فرستاده می شود. این پلی گلایکولها در زیر لیست شده اند:

POLYGLYCOL GP Broad-range-clouding polyglycol, low salinity

POLYGLYCOL LC Low-salinity-clouding polyglycol, < 30000
mg/l Cl-

POLYGLYCOL MC Moderate-salinity-clouding polyglycol, 30000
to 90000 mg/l Cl-

POLYGLYCOL HC High-salinity-clouding polyglycol, >90000
mg/l Cl-

سیستمهای پلی گلایکول شبیه دیگر سیستمهای پلیمری باید از ابتدا و از شروع به صورت خالص و در یک

مخزن جداگانه تهیه شوند. اگر قرار است گل گلایکولی جایگزین گلی دیگر در درون چاه شود، گل قبلی می

بایست به طور کامل با گل گلایکولی از پیش ساخته شده جایگزین شود. تبدیل گل قبلی ( هر نوع گلی که

باشد ) به گل گلایکولی کار اشتباهی است.

اصلی ترین مسئله مورد توجه در نگهداری سیستم پلی گلایکول، مراقبت و حفظ غلظت پلیمر در حد

١١

مناسب، کنترل مواد جامد در حد مطلوب و استفاده از غلظت و نوع پلی گلایکول مناسب در سیستم برای

نقطة ابری شدن ) گلایکول با شوری گل ( ) CLOUD POINT . می باشد TAME دستیابی به اثر

پائین می آید. غلظت پلی پلاس باید از راه تست آمونیاک مورد بررسی قرار گیرد. ( به (NACL
و KCL

قسمت "آزمایشات مربوطه و تجهیزات
مورد نیاز
" مراجعه شود. ) غلظت پلی گلایکول را می توان هم به

دستی و با استفاده ( refractometer ) وسیله ریتورت کیت دو مرحله ای و هم با استفاده از شکست سنج

از محاسبات مخصوص که در قسمت آزمایشات گل گلایکولی آمده، حساب کرد. بعد از تقطیر آب در

510°
تقطیر شده و جهت اندازه گیری گلایکول c (950°F) 149° دستگاه خاموش و نمونه در c (300°F)

گل باید زیر 15 پوند در بشکه باشد. MBT آماده می شود. میزان

مکانیسم بازدارندگی گلایکول به سه طریق کاملاً متفاوت می باشد که عبارتند از:

- جذب سطحی شیمیایی

- ایجاد میکرو امولسیون و نشستن آنها به روی خلل و فرج چاه و مسدود کردن آنها.

- ایجاد یک کیک نازک با منافذ کمتر روی دیواره چاه.

-5 بازدارنده های مکمل و مکانیسم
آنها
:

به جهت بازدارندگی یونی KCL سیستمهای پلی گلیکول وقتی با یک نمک بازدارنده، به عنوان مثال

مورد استفاده قرار گیرند، موثرتر واقع می شوند.[ 1 ] در این قسمت به PHPA و یک پلیمر کپسول ساز مثل

جوانب مختلف مربوط به این مواد و مکانیسم اثر آنها خواهیم پرداخت.

:KCL -1-5

مورد نیاز برای استفاده KCl این ماده جهت جلوگیری از آبگیری رسها به کار می رود. مقدار واقعی

در گل حفاری متغیر بوده و بستگی به شرایط چاه و لایه های حفاری شونده دارد. سازندهای قدیمی که

١٢

و شیلهای جوانتر که دارای رسهای قابل آبگیری KCl % دارای رسهای متورم نشونده هستند نیاز به 3 تا 5

حدود % 15 نیاز دارند. بسته به شرایط و محدودیتهای زیست محیطی که احتمال KCl می باشند به میزان

دارد برای کلراید وجود داشته باشد ممکن است از منابع دیگر پتاسیم نیز ( با کمی تفاوت در عملکرد و نه

[ و ... استفاده گردد. [ 3 K2CO3 ،KNO خیلی زیاد ) مانند 3

این سیستم جهت پایدار سازی شیلهای حساس به آب گسترش زیادی پیدا کرده و به وسیله یونهای

بازدارنده پتاسیم این امر صورت می گیرد. طبیعت بازدارندگی این سیستم، آبگیری شیلها را به حداقل کاهش

می دهد که در نتیجه به هم آمدن دیواره چاه و توپی شدن استابلایزر و مته، ریزش شیلها به درون چاه و نیز

تقلیل نفوذ پذیری نقاط بهره ده چاه به حداقل خواهد رسید. سیستم پتاسیم کلراید از نمک کلرید

به عنوان منبع اصلی یون پتاسیم به دلیل خاصیت بازدارندگی آن استفاده می کند. این (KCL) پتاسیم

سیستم در حالتی که از پلیمر برای خصوصیت کپسوله کردن آن استفاده شود نتیجه بخش تر خواهد بود.

می توانند برای (PHPA) یا پلی آکریلامیدهایی با هیدرولیز ناقص (PAC) هر کدام از پلی آنیونیک سلولزها

تولید کپسولهای جامد رسی مورد استفاده قرار گیرند. این پلیمرها کنده های حفاری را پوشش می دهند و اثر

متقابل آب با شیلهای در معرض آب را محدود می کند.

از آنجایی که بعضی از شیلها حساسیت بیشتری نسبت به آب دارند(در مقایسه با شیلهای دیگر)، به مقادیر

برای باز داشتن این شیلها نیاز است. در حین عملیات حفاری، کنده های شیلی به طور KCL متفاوتی

پیوسته باید از بابت پایداری مدنظر گیرند. اگر غلظت کلرید پتاسیم ناکافی باشد کنده های شیلی نرم و

سست خواهند شد و بالعکس با غلظت کافی نمک، کنده ها یکپارچگی خود را حفظ خواهند کرد.

3 تا 5 درصد / شیلهای قدیمی تر معمولاً در حدود 10 تا 15 پوند در بشکه به پتاسیم کلراید نیاز دارند( 5

وزنی) در حالی که برای شیلهای جوانتر( از لحاظ عمر زمین شناسی) ممکن است 30 تا 50 پوند در بشکه

8 تا 15 درصد وزنی).پتاسیم کلراید و دیگر مواد شیمیایی می بایست قبل از اضافه / نمک مورد نیاز باشد ( 5

شدن به سیستم در آب خوب مخلوط شوند تا بهترین و مناسبترین بازدهی را داشته باشند. وقتی آب سخت

برای این سیستم مورد استفاده است باید سختی آب تا حد کمتر از 300 میلی گرم در لیتر نگهداشته شود.

١٣

این کار به وسیله سودا اش قبل از اضافه کردن پلیمر به سیستم صورت می پذیرد زیرا پلیمرها به سخت یهای

موجود در آب حساس هستند.

از آنجایی که سیستمهای پتاسیم کلرایدی حساسیت زیادی به مواد جامد دارند بهتر آن است که برای تهیة

آنها از یک محلول تازه به جای سیال حفاری حفرة قبلی استفاده کرد. به این منظور در اولین گام، آب را به

وسیله سودااش جهت کنترل سختی درمان کرده، سپس بنتونایت را در آب شیرین پیش هیدراته(از قبل در

و ..... اضافه م یکنند. POLY PAC و POLY- PLUS ،KOH ،KCL آب حل شده) نموده و سپس

خصوصیات رئولوژیکی و کنترل صافاب توسط مواد پلیمری کنترل می شود که نباید در دمای بیشتر از

300° مورد استفاده قرار گیرند. این سیستم در مقابله با مواد جامد و کلسیم حساس بوده و معمولاً گرانتر F

از بقیه سیستمهای پایه آبی می باشد. غیر از منبع کلرایدی جهت یون پتاسیم منابع دیگر مثل کربنات

[ پتاسیم، سولفات پتاسیم، استات پتاسیم و هیدروکسید پتاسیم (پتاس) موجود است.[ 1

گلهای پایه پتاسیم در مناطقی استفاده می شوند که شیلها می بایست از تغییرات شیمیایی بازداشته شوند.

مکانیسم عمل بدین صورت است که کاتیون پتاسیم جایگزین یونهای سدیم یا کلسیم اسمکتایت

و رسهای میان لایه ای می شود. علت بازدارندگی بیشتر یون پتاسیم در مقایسه با یون کلسیم (smectite)

یا دیگر یونهای بازدارنده اینستکه بهتر در شبکه ساختاری رسها قرار می گیرد و مانع از آبگیری آنها می

شود. گلهای پایه پتاسیمی در شیلهایی که شامل مقادیر بالایی اسمکتایت یا رسهای میان لایه ای هستند به

که شامل مقادیر بالایی ،(Shallow shales) بهترین وجه عمل می کنند. اما با این وجود شیلهای کم عمق

از مونت موریلونایت هستند، در سیستم گلهای پایه پتاسیمی متورم می شوند. مزایای استفاده از این نوع گل

نبایستی ما را از هزینه ها غافل کند.

کاری که پتاسیم با رسها انجام می دهد بر مبنای دو مکانیسم است: سایز یونها و انرژی هیدراسیون. در

حقیقت یونهای پتاسیم دارای اندازه های مناسبی هستند که در درون فضای بین دو لایة چهاروجهی سیلیکا

2.66 است که



نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

جمعه 12 دی 1393 :: نویسنده : رضا سپهوند
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.


درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : رضا سپهوند
نویسندگان
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی