بر

حفاری پایه روغنی

نفت و گاز از جمله منابع انرژی اصلی در جهان هستند که برای تأمین نیازهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و حفاری چاه‌های نفتی و گازی در صنعت نفت و گاز نیز به منظور ایجاد یک چاه جدید یا توسعه چاه موجود انجام می‌شوند. حفاری چاه‌های نفتی و گازی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: حفاری بر پایه آبی و حفاری پایه روغنی. اما گل حفاری یک ترکیب پیچیده از آب، روغن و ترکیبات جامد است که در حین حفاری چاه به چاه تزریق شده و سپس از چاه خارج می‌شود. نقش گل حفاری حمل تراشه‌های حفاری، کنترل فشار چاه، پایداری دیواره چاه، انتقال گرما و انجام تست‌های چاه بوده و باید خواص مشخصی باشد که با استفاده از افزودنی‌های مختلف قابل کنترل و بهبود است.

در این نوع از حفاری، مورد استفاده دارای پایه روغنی است. پایه روغنی می‌تواند از نوع روغن معدنی، روغن سنتزی یا روغن گیاهی باشد. این کار در شرایطی که حفاری پایه آبی ممکن یا مطلوب نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بطور مثال:

• حفاری در سازندهای با تخلخل و تراوایی بالا و احتمال رسوب سیال حفاری
• حفاری در سازندهایی که دارای شوری و یا حاوی گازهای تهاجمی مانند هیدروژن سولفید و دی‌اکسید کربن و احتمال تورم یا تجزیه سیال حفاری
• حفاری در سازندهای با حرارت بالا و احتمال افت ویسکوزیته و تثبیت گل حفاری
• حفاری در سازندهایی با فشار بالا و احتمال نشت گل حفاری به سازند و یا نشت سیال سازند به چاه و یا نشت گل حفاری به سطح
• حفاری در سازندهای با خاصیت مغناطیسی و احتمال اختلال در ابزارهای حفاری و اندازه‌گیری

گل حفاری پایه روغنی

گل حفاری بر پایه روغنی به دو دسته کلی تقسیم می‌شود: گل حفاری آبدار و گل حفاری خشک. گل پایه روغنی در حفاری آبدار معمولا ویسکوزیته کمتر، تراکم بیشتر و قیمت کمتری نسبت به گل حفاری پایه روغنی خشک دارد.

نامبرده می‌تواند از نوع روغن معدنی، روغن سنتزی یا روغن گیاهی باشد. روغن معدنی از نفت خام استخراج می‌شود و معمولا دارای قیمت کمتر، تراکم بیشتر و خاصیت مغناطیسی بیشتر از روغن‌های دیگر است. روغن سنتزی از فرآیندهای شیمیایی تولید شده و روغن گیاهی از دانه‌های گیاهانی مانند کلزا، سویا و ذرت تهیه می‌شود. انتخاب نوع گل پایه روغنی در حفاری بستگی به شرایط، خواص گل و استانداردهای زیست‌محیطی در حفاری دارد.

مواد جامد گل پایه روغنی نیز می‌توانند از نوع طبیعی یا مصنوعی باشند. مواد جامد طبیعی معمولا از خاک‌، سنگ‌ و رسوبات معدنی تشکیل شده و نمونه مصنوعی آن معمولا از پلیمرها، فلزات و نانو ذرات تشکیل می‌شود.

کاربرد گل حفاری پایه روغنی

گل حفاری پایه روغنی از مخلوط روغن و ترکیبات دیگر شیمیایی تولید می‌شود. این نوع گل حفاری در شرایطی که استفاده از گل حفاری پایه آب ممکن یا مطلوب نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای گل حفاری پایه روغنی عبارتند از:

• افزایش لغزندگی و کاهش اصطکاک مته و دیواره چاه
• جلوگیری از تورم و ترکیدگی شل‌ها و سنگ‌های حساس به آب
• افزایش تحمل حرارتی و کاهش خوردگی مته و تجهیزات حفاری
• حمل و خارج نمودن تراشه‌های حفاری
• کنترل فشار بالا و پایین در چاه

گل پایه روغنی در سیال حفاری از روغن‌هایی نظیر گازوئیل، روغن موتور، روغن سنتزی و روغن گیاهی تهیه می‌شود. همچنین، مواد افزودنی مختلفی مانند امولسیفایرها، ویسکوسیفایرها، تنظیم کننده‌های pH، کاهنده‌های فشار، ضد باکتری‌ها و ضد خوردنده‌ها به آن اضافه می‌شود. گل حفاری پایه روغنی مزایا و معایبی نسبت به گل حفاری پایه آبی دارد که به شرح زیر هستند:

مزایا

• کاهش زمان حفاری و افزایش بازدهی حفاری
• جلوگیری از خرابی مته و تجهیزات حفاری
• پایین آوردن احتمال گیر کردن مته در چاه
• کاهش احتمال بروز بلوآوت و نشت گاز
• افزایش دقت و کیفیت اطلاعات لاگینگ

معایب

• هزینه بالای تهیه و تعویض گل حفاری
• مشکلات زیست محیطی و بهداشتی ناشی از تخلیه گل حفاری
• نیاز به تجهیزات و دستگاه‌های خاص برای حفظ و کنترل خواص گل حفاری
• مشکلات شیمیایی و فیزیکی ناشی از تعامل گل حفاری با سیالات مخزن
• محدودیت‌های قانونی و مجوزهای مربوط به استفاده از گل حفاری پایه روغنی

افزودنی‌های گل حفاری پایه روغنی

افزودنی‌های گل حفاری پایه روغنی، ترکیبات شیمیایی هستند که به گل روغنی در حفاری اضافه می‌شوند تا خواص مطلوبی اضافه و یا خواص نامطلوبی را از آن بیرون آورند. افزودنی‌های گل پایه روغنی در حفاری به چند دسته کلی تقسیم می‌شوند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

ویسکوزیته‌دهنده‌ها

ویسکوزیته‌دهنده‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که با افزایش ویسکوزیته گل حفاری در این نوعش، کاربرد آن را ارتقا می‌دهند.

• افزایش حمل تراشه‌های حفاری و کاهش ریسک رسوب
• ارتقای پایداری دیواره چاه و جلوگیری از گیر کردن ابزارهای حفاری
• بهبود کنترل فشار چاه و ممانعت از نشت گل حفاری
• انتقال گرما و جلوگیری از تثبیت گل حفاری

برخی از ویسکوزیته‌دهنده‌های معروف مورد استفاده در این گل عبارتند از:

• پلیمرهای آلی مانند کسانتان گام، سلولز و پلی‌آکریل‌آمید
• پلیمرهای معدنی مانند بنتونیت، آتاپولگیت و سپیولیت
• مواد طبیعی مانند آرد گندم، نشاسته و ژلاتین

تثبیت‌کننده‌ها

تثبیت‌کننده‌ها با افزایش پایداری گل حفاری پایه روغنی در برابر تغییرات شرایط حفاری، کاربردهای مختلفی را برای آن فراهم می‌کنند. تثبیت‌کننده‌ها در افزایش پایداری گل حفاری در برابر تغییرات زیر موثر هستند:

• دما و فشار
• شوری و pH
• تراکم و ویسکوزیته
• خاصیت مغناطیسی و الکتریکی

همچنین برخی از تثبیت‌کننده‌های مورد استفاده عبارتند از:

• مواد بافری مانند کربنات کلسیم، هیدروکسید پتاسیم و اسید استیک
• مواد ضد‌تورم مانند سولفات کلسیم، کلرید پتاسیم و کلرید سدیم
• مواد ضد‌تجزیه مانند اکسیژن‌گیرها، ضد‌اکسیدان‌ها و ضد‌باکتری‌ها
• مواد ضد‌الکترواستاتیک مانند کلرید آمونیوم، نیترات پتاسیم و سورفکتانت‌ها

تراکم‌دهنده‌ها

تراکم‌دهنده‌ها نیز با افزایش تراکم گل حفاری پایه روغنی، ویژگی‌های مخصوص گل را ارتقا می‌دهند. از جمله این موارد:

• کنترل بهتر فشار چاه و کاهش ریسک نشت گل حفاری
• افزایش پایداری دیواره چاه و جلوگیری از ریزش دیواره چاه
• بهبود انتقال گرما و ممانعت از تثبیت گل حفاری
• بهبود حمل تراشه‌های حفاری و جلوگیری از رسوب گل

چند نمونه از تراکم‌دهنده‌های مورد استفاده در این مدل حفاری عبارتند از:

• مواد معدنی مانند باریت، هماتیت و کلسیت
• مواد آلی مانند گرافیت، کربن سیاه و چوب
• مواد سنتزی مانند گلس‌بید، سرامیک و میکروسفر

شکننده‌ها

شکننده‌ها با کاهش ویسکوزیته ، در عملکرد آن تاثیر بسزایی دارند و راندمان گل را در حفر چاه افزایش می‌دهند. از جمله تاثیرات این ترکیبات:

• کاهش هزینه‌های حفاری و تست چاه
• جلوگیری از گیر کردن ابزارهای حفاری
• کاهش ریسک تشکیل پوسته و رسوب
• جلوگیری از تجزیه شیمیایی گل حفاری

برخی از انواع رایج شکننده‌های مورد استفاده در این نوع حفاری :

• انزیم‌های آمیلاز، پکتیناز و سلولاز
• اسیدهایی نظیر اسید سولفوریک، اسید نیتریک و اسید فرمیک
• اکسیدان‌ها مانند پرمنگانات پتاسیم، هیدروژن پراکسید و کلرین