فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول بخش معدن
دانشگاه ها و اساتيد معدن
آموزش علوم رشته معدن
آموزش نرم افزارهاي معدني
معرفي معادن سراسر دنيا
مراکز تحقيقاتي بخش معدن
آشنايي با تجهيزات معدني
بانک مقالات رشته معدن

معرفي متخصصين معدني

پروژه هاي تحقيقاتي معدن

رده بندي سايتهاي معدني
پايان نامه هاي دانشجويي
نشريات و کتابهاي معدني
معرفي شرکتهاي معدني
گالري عکسهاي معدني
 
 

عنوان: گل حفاري
ويسنده: سيامک خسروي               ايميل: siamak_kh2006@yahoo.com

منبع اطلاعاتي: www.e-drilling.blogfa.com  post_27            تاريخ نگارش: 09/08/1387

 

 

گالري تصاوير

 

مطالب مرتبط 1

 

مطالب مرتبط 2

 
 
 

اساس گل حفاري را ممکن است آب (water base mude)، روغن (oil base mude ) يا آب نمک (salt water mude ) تشکيل دهد. اما برحسب ضرورت به آن ذرات کلوئيدي مانند رس يا ذرات درشت تر مانند باريت اضافه مي شود و در شرايط استثنايي ممکن است بعضي از ترکيبات شيميايي به ترکيب گل نيز اضافه گردد.

  
+   ذرات کلوئيدي (colloidal particle )
وجود ذرات کلوئيدي در گل حفاري باعث افزايش گرانروي و چگالي مي گردد که در مسدود کردن منافذ ريز ديواره ي چاه و کنترل فشار طبقات موثر است . در ضمن به هنگام قطع جريان گل حفاري خاصيت به تعليق نگهداشتن ذرات حفاري را بين چال افزايش مي دهد . کلوئيد به ذراتي اطلاق مي گردد که اندازه آنها بين 5 تا 500 ميلي ميکرون باشد (يک ميلي ميکرون معادل 10 به توان 7- سانتي متر است ) . ذرات کلوئيدي که در ترکيب گل حفاري به کار مي روند از جنس بنتونايت (نام سنگ شناسي) يا مونتور يلونايت(montmorillonite ) ( نام کاني شناسي) هستند . در صنعت حفاري اين دو واژه در بيشتر موارد به طور يکسان به کار برده مي شوند به هنگام حفاري از ميان شيل،چون مقداري از آن به ته چاه ريزش مي کند و از طريق مته کاملا خورد و پخش مي گردند ، لذا بدين طريق مي توان بخشي از ذرات کلوئيدي مورد نياز گل حفاري را از رس موجود در شيل طبقات ديواره ي چاه تامين کرد. بايد دقت شود که در چنين مواردي با افزايش آب به گل حفاري از غلظت بيش از اندازه ي آن جلوگيري به عمل مي آورد و در مواردي که بنتونايت به آب اضافه مي شود معمولا با بهم زدن و يا فوران شديد آب ذرات به گونه اي ريز و در آب آميخته مي شوند که با چشم قابل روئيت نيستند.... وجود بنتونايت (ذرات کلوئيدي )در گل حفاري نه تنها موجب افزايش فشار هيدرواستاتيکي گل مي شوند بلکه باعث کاهش به هدر رفتن آب از گل حفاري نيز مي گردد .(شکل زير):

 

 

مقدار گرانروي بر حسب سختي پوئز(cp )براي نمونه رس را نشان مي دهد بايد توجه داشت که غير از بنتونايت رسهاي ديگر نيز در صنعت حفاري براي ترکيب گل حفاري به کار گرفته مي شوند. که بعضي از آنها صرفنظر از ارزان بودن خاصيت کمتري دارند مانند آتاپلژايت(Attapulgite ) که در عمليات حفاري در مناطق نمکي به کار برده مي شود.

دوماده ديگر به عنوان ذرات کلوئيدي در ترکيب گل حفاري به کاربرده مي شود که اصطلاحا آنها را ذرات کلوئيدي ارگانيکي مي نامند. اين دو عبارتند از :

1-نشاسته(starch)که به ذرات کلوئيدي ارکانيکي ژلاتينه شده اطلاق مي گردد که موجب کاهش به هدر رفتن آب گل حفاري مي شود و کانيهايي چون کلسيم يا نمک موجود در بين طبقات به روي آن تاثير نمي گذارد اما به دليل هزينه زياد آن نسبت به رس جز در موارد ضروري از آن استفاده نمي شود و چون تخمير و تخريب آن را غير قابل استفاده مي نمايد لذا توصيه مي شود که از اين نوع ذرات کلوئيدي در گل هاي حفاري که آب نمک به جاي آب خالص بخش اصلي ترکيب را تشکيل مي دهد استفاده مي شود.

2-(CMC ) (carboxy methyl cellulose )،اين نوع ماده،داراي ترکيب ارگانيکي مي باشد و گرانتر از نشاسته است اما در عوض در مقابل تخمير و فساد مقاومت بيشتري دارد. از cmc مانند نشاسته جهت جلوگيري از به هدر رفتن آب از ترکيب گل حفاري استفاده مي شود و چون تاثير آن روي آب نمک کم است لذا به همين دليل در گلهاي حفاري که ترکيب اصلي آنها را آب نمک تشکيل مي دهد کمتر استفاده مي شود.

  
+   ذرات ريز جامد
در گل حفاري از ذرات ريز جامد شامل کوارتز ، سيليس،باريت و ذرات ديگر کانيها که مي توانند به حالت تعليق در ايند استفاده مي شود . به منظور جلوگيري از به هدر رفتن گل حفاري و افزايش وزن گل اين نوع ذرات به گل اضافه مي شوند. از بين اين ذرات جامد باريت با چگالي 4.3 متداولترين کاني است ،باريت با مقايسه با فولاد (جنس لوله هاي حفاري و بعضي از مته ها ) مقاومت کمتري دارد و لذا موجب ساييدگي و خوردگي رشته لوله حفاري نمي شود. باريت علاوه بر ارزان بودن همچنين با توجه به چگالش (4/3) با مقايسه با رس ، کوارتز و ديگر ذرات جامد چون سنگيني بيشتري دارد لذا حجم کمتري از گل حفاري را اشغال مي کند اما باعث افزايش وزن گل مي شود ضمن آنکه باريت ارزان نيز هست . به هدر رفتن گل حفاري را اصطلاحا هرز روي گل حفاري (loss circulation ) مي نامند.


  
+   ترکيب شيميايي
اضافه کردن بعضي از ترکيبات شيميايي به گل حفاري موجب کاهش گرانروي ،کاهش خاصيت ژله اي (gel-strength ) ،جلوگيري از ضخيم شدن بيش از حد گلحفاري و جلوگيري از به هدر رفتن آب گل حفاري مي شوند. به عبارت ديگر اين ترکيبات موجب کنترل ذرات کلوئيدي مي گردند.از اين ترکيبات موقعي استفاده مي شود که حفاري روي طبقات حاوي نمک،ژيپس(caso4NH2O )و انيدريت(CASO4 ) انجام مي گيرد. در اين شرايط گل حفاري بنتونايتي ،بازدهي مناسبي ندارد زيرا اين مينرالما که بيشتر حاوي يون کلسيم هستند و موجب به هم پيوستن و جمع شدن ذرات مندرس با يکديگر مي گردند.

(FLOCCULATION OF CLAY PARTICLES) . نتيجه ي افزايش اين به هم پيوستگي باعث به هدر رفتن آب گل حفاري ، افزايش بيش از نياز گرانروي و ضخيم شدن بيش از حد گل مي شود. در اين حالت بايد ترکيب يا ترکيبات شيميايي به گل حفاري اضافه کرد تا خواص گل را به حد دلخواه رساند. اگر مقدار کلسيم موجود در گل کم باشد انتقال دادن آن از طريق کربنات باريم و جوش شيرين به صورت کربنات کلسيم امکان پذير است. در غير اين صورت (اگر مقدار يون کلسيم CA موجود زياد باشد ) از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است که به سيستم گل حفاري کلسيم اضافه شود که به چنين گل حفاري گل کلسيمي مي گويند(Calcium or lime treated mud).

بنابراين چنانچه ملاحظه مي شود نسبت به مقدار کلسيم ،دو روش در مورد گل حفاري به کار برده مي شود. در حالت اول اگر مقدار کلسيم کم باشد آن را با استفاده از کربنات باريم و جوش شيرين از سيستم خارج مي سازند اما در حالت دوم که مقدار کلسيم در گل زياد است ، اجازه داده مي شود که کلسيم در گل باقي بماند. اين گونه گل حفاري داراي گرانروي مورد نياز و خاصيت ژله اي کافي است. از اين نوع گل حفاري در حفر چاه هاي عميق زياد استفاده مي شود.

 

◄   خواص گل حفاري و نحوه ي اندازه گيري آنها:

   +   وزن مخصوص گل حفاري:
  وزن مخصوص گل حفاري اهميت ويژه اي در حفاري دارد زيرابا ايجاد فشار هيدرو ستاتيکي در عمق مي تواند مانع از مشکلاتي که ناشي از فشار هيدرو استاتيکي طبقات است بشود . در صنعت حفاري معمولا وزن گل را بر حسب پوند بر گالن مشخص مي کنندو به دليل سهولت در تبديل واحد گالن به بشکه است که معمولا از بشکه (bbl ) به عنوان واحد حجم براي مخازن گل استفاده مي شود (مخازن گل حفاري بين 300 تا 700بشکه متغيير است) براي اندازه گيري وزن مخصوص گل حفاري از ترازوي مخصوصي استفاده مي شود(mud balance )

جدول زير تاثير وزن گل حفاري بر فشار طبقات براي عمق 1000 فوت (304 متر ) را نشان مي دهد.

 

 

مثال : اگر فرضا در عمق 1000فوت گل حفاري 10.4 پوند بر گالن يا 77.8 پوند بر فوت مکعب (1025) باشد فشار هيدروستاتيکي گل عمق چقدر است؟
 

حل:p=0.052Dm.h
 

P=0.052*10.4(1b/gal)*1000(st)=540psi
 

که با مقايسه با جدول (3-1) در ستون چگالي براي 1.25 فشار گل از جدول نيز 540 پي.اس.اي است.

 +   گرانروي:
گرانروي عبارت است از مقاومتي که مايع جهت به جريان افتادن در مقابل نيرو از خود نشان مي دهد و آن را با m نشان مي دهند و واحد آن نيز به طور معمول سختي پونز (cp )(يک صدم پوئز ) مي باشد و از رابطه ي ذيل به دست مي ايد.
 

M=(F/A)/(dv/dy)=(7)/(dv/dy)
 

که در رابطه فوق 7 بررشي که موجب به جريان افتادن (حرکت) مايع مي گردد و واحد آن در سيستم C.G.S اين بر سانتي متر مربع (D/CM2 ) مي باشد و DV= تغييرات سرعت و واحد آن سانتي متر برثانيه (cm/s ) مي باشد و y = ارتفاع و يا ضخامت سيال و واحد آن نيز بر حسب سانتي متر (cm ) است . گرانروي آب در حرارت اتاق (25c) و فشار اتمسفر يک سختي پوئز (cp ) مي باشد.

      + +   تقسيم بندي سيالات بر اساس گرانروي:
به طور کلي سيالات با توجه به خاصيت سيالي شان به دو گروه تقسيم بندي مي شوند:

1- سيالاتي که گرانروي آنها در حرارت و فشار مشخص ثابت مي ماند مانند : آب ،روغن موتور،گليسيرين و نفت (نفت چراغ ) به اين گروه ، چون از قانون نيوتن (Newtonian fluid ) تبعيت مي کنند ، سيالات نيوتني و گاهي به آنها سيالات واقعي يا حقيقي ( tru fluid ) نيز مي گويند. براي اين نوع سيالات فشار بسيار کم (F/A ) لازم است تا به جريان در ايند.

2- دومين گروه از سيالات ،سيالاتي هستند که در حرارت و فشار معين گرانروي آنها ثابت نيست و مقدار آن به عوامل ديگري نيز بستگي دارد و چون اين گروه از سيالات از قانون نيوتن تبعيت نمي کنند لذا آنها را سيالات غير نيوتني مي نامند. در اين گروه از سيالات بين فشاري که موجب به حرکت در آمدن سيال مي شود و سرعت حرکت سيال رابطه ي خطي مستقيم وجود ندارد و به صورت منحني است آن گروه از سيالات که خاصيت ضخيم شدن يا ساختمان ژله اي در حالت سکون (quiescent ) پيدا مي کنندرا نيز جز مايعات غير نيوتني از نوع تيکسوتروپيک (thixotropic drilling muds) مي نامند.

گرانروي پلاستيکي شامل سيالاتي مي شود که بين فشار موجب حرکت مايع (F/A ) و نسبت DV/DY رابطه خطي مستقيم وجود دارد با اين تفاومت که خط از مرکز نمي گذرد بلکه براي به حرکت درآوردن مايع به فشار اوليه احتياج است که آنرا تنش تسليم مي نامند و چون يکي از اولين کساني که رابطه مزبور را براي چنين سيالاتي (پلاستيکي ) در مورد لوله هاي کاچيلاري (کم قطر ) ارائه داده است تي. سي. بينگهام است لذا اين گونه سيالات را سيالات پلاستيکي بينگهام (Bingham pastic fluid) مي نامند. کل بالا ارتباط بين فشار موجب حرکت مايع و تغيير است سرعت براي سيالات نيوتني و غير نيوتني را نشان مي دهد .

      + +   روشهاي اندازه گيري گرانروي گل حفاري:
- روشهاي اندازه گيري گرانروي گل به سه گروه تقسيم مي شوند که عبارتند از :
1- قيف مارش (marsh funnel )
2- گرانروي سنج استورمر ( stormer viscosimeter)
3- گرانروي سنج فن (fann viscosimeter )

 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت