گل حفاری یک نوع سیال حفاری است که در عملیات حفاری چاه‌های نفت و گاز به کار گرفته می‌شود و این سیال چند وظیفه عمده بر عهده دارد:

• حمل و خارج کردن ضایعات حفاری از داخل چاه
• خنک و تمیز نگه داشتن مته و دیواره چاه
• ایجاد فشار هیدرواستاتیک برای جلوگیری از ورود سیالات مخزن به چاه
• حفظ پایداری چاه و جلوگیری از ریزش دیواره‌ها
• انتقال اطلاعات لرزه‌ای و الکتریکی از داخل چاه به سطح زمین

گل حفاری بر اساس فاز مایع آن به چند دسته تقسیم می‌‍شوند.

• گل حفاری پایه روغنی
• گل حفاری پایه سنتزی
• گل حفاری پایه آبی

گل حفاری پایه آبی (WBM):

این نوع گل حفاری دارای فاز مایع آبی است که مواد جامد مختلفی را به صورت محلول یا معلق در خود موجود دارد. این مواد شامل خاک رس، باریت، نمک، پلیمر، روانکار، امولسیفایر و غیره هستند. گل حفاری بر پایه آبی مزایایی ازجمله سازگاری با محیط زیست، هزینه پایین، قابلیت کنترل آسان و تنوع بالا دارد. اما معایب آن نیز مانند حساسیت به تغییرات دما و فشار، تاثیر منفی بر خواص سنگ مخزن، کاهش بازده حفاری و افزایش خطر گیر کردن مته را نیز در بر دارد. گل حفاری پایه آبی عموما در حفره‌های اولیه و متوسط چاه استفاده می‌شوند.

گل حفاری بر پایه آبی یکی از رایج‌ترین انواع گل حفاری است که در بسیاری از چاه‌های نفت و گاز مورد استفاده قرا می‌گیرد و به تناسب نوع و شرایط حفاری، ویژگی‌ها و کاربردهای متنوعی دارد که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

ویژگی‌های گل حفاری پایه آبی

انواع گل حفاری پایه آبی ویژگی‌های متنوعی دارند در انتخاب و کنترل آن‌ها نقش موثری دارند. این ویژگی‌ها عبارتند از:

وزن گل:

• یکی از مهم‌ترین پارامترهای گل حفاری است که بر حسب پوند بر گالن (ppg) یا گرم بر میلی‌لیتر (g/ml) اندازه‌گیری می‌شود. وزن گل باید به گونه‌ای تنظیم شود که بتواند فشار سیالات مخزن را مهار کرده و از ورود آن‌ها به چاه جلوگیری کند. اگر وزن گل کم باشد، ممکن است سیالات مخزن به چاه وارد شوند و باعث ایجاد بلوآوت (Blowout) شوند. اگر وزن گل زیاد باشد، ممکن است فشار بیش از حدی به دیواره چاه وارد شود و باعث ترکیدگی و ایجاد نشتی در آن شود. وزن گل باید با توجه به فشار سیالات مخزن و عمق چاه محاسبه و کنترل شود.

ویسکوزیته گل:

• میزان مقاومت گل در برابر جریان است که بر حسب سانتی‌پوئز (cp) یا میلی‌پاسکال-ثانیه (mPa.s) اندازه‌گیری می‌شود. ویسکوزیته گل تاثیر مستقیم در حمل و خارج کردن ضایعات حفاری دارد و همچنین فشار و اصطکاک لازم را برای حفظ پایداری چاه ایجاد می‌کند. اگر ویسکوزیته کم باشد، ضایعات حفاری در چاه رسوب می‌کنند و باعث انسداد و گیر کردن مته می‌شوند. اگر ویسکوزیته گل زیاد باشد، ممکن است فشار و اصطکاک بیش از حدی به مته وارد شود و باعث کاهش سرعت و بازده حفاری شود. در نتیجه ویسکوزیته گل باید با توجه به نوع و اندازه ضایعات حفاری، سرعت و نوع مته و شرایط چاه محاسبه و کنترل شود.

میزانpH :

• میزان اسیدی یا قلیایی بودن که بر حسب واحد pH اندازه‌گیری می‌شود. PH در نگهداری و حفظ خواص شیمیایی گل، جلوگیری از خوردگی مته و لوله‌ها تاثیرگذار است. اگر pH کم باشد، گل اسیدی و باعث خوردگی و تخریب مته و لوله‌ها شده و اگر pH زیاد باشد، ممکن است گل قلیایی شده و باعث تغییر خواص خاک رس و پلیمرها می‌شود.

فیلتراسیون گل:

• میزان نفوذ سیال گل از طریق دیواره چاه به سمت سنگ مخزن است که بر حسب سی‌سی بر ساعت (cc/hr) یا میلی‌لیتر بر ساعت (ml/hr) اندازه‌گیری می‌شود و در از دست رفتن سیال گل و ایجاد تغییرات در خواص سنگ تاثیر دارد.

کاربردهای گل حفاری پایه آبی

از گل حفاری بر پایه آبی در موارد متنوعی استفاده می‌شود که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد:

گل حفاری پایه آبی شور (SWBM):

دارای فاز مایع آب شور که معمولا از آب دریا یا آب شور زیرزمینی تهیه می‌شود. دارای وزن و ویسکوزیته کم و فیلتراسیون بالا است و در حفاری حفره‌های اولیه و کم عمق چاه استفاده می‌شود.

مزایا

• هزینه پایین
• دسترسی آسان
• سازگاری با محیط زیست
• کاهش خطر تورم خاک رس

معایب

• کنترل سخت وزن گل
• کاهش پایداری چاه
• افزایش خطر گیر کردن مته
• تاثیر منفی بر خواص سنگ مخزن

گل حفاری پایه آبی لجنی (MWBM):

دارای فاز مایع آبی که مواد جامد لجنی به صورت معلق در خود و وزن و ویسکوزیته بالا و فیلتراسیون کم دارد. عموما در حفره‌های متوسط و عمیق چاه استفاده می‌شود.

مزایا

• کنترل آسان وزن گل
• افزایش پایداری چاه
• کاهش خطر گیر کردن مته
• تاثیر مثبت بر خواص سنگ مخزن

معایب

• هزینه بالا
• دسترسی سخت
• ناسازگاری با محیط زیست
• افزایش خطر تخمیر و تولید گاز در گل

گل حفاری پایه آبی پلیمری (PWBM):

دارای فاز مایع آبی با مواد جامد پلیمری به صورت محلول یا معلق در آن است و وزن و ویسکوزیته متوسط و فیلتراسیون کم دارد. از این گل برای حفاری حفره‌های متوسط و عمیق چاه استفاده می‌شود.

مزایا

• کنترل آسان وزن گل
• افزایش پایداری چاه
• کاهش خطر گیر کردن مته
• تاثیر مثبت بر خواص سنگ مخزن

معایب

• هزینه بالا
• دسترسی سخت
• ناسازگاری با محیط زیست
• افزایش خطر تخمیر و تولید گاز در گل