رسیدن به استقلال صنعتی اکنون از مهم ترین اهداف نظام مقدس جمهوری اسلامی ایران است؛ گرچه در گذشته همه امکانات در وابسته کردن جامعه صنعتی ما به دنیای استکباری بسیج شده بودند اما امروزه با اتکال به الطاف الهی و نیروی فکری و جسمی متخصصین داخلی بیش از هر زمان دیگری زمینه برای خودکفایی و استقلال صنعتی مهیا گردیده است. از همین رو می توان فعالیت های صنعتی را با آخرین تحولات علمی هماهنگ ساخته و نیروی انسانی فعال و کارآمد را به دشوارترین موضوعات تخصصی مجهز نمود. از این فعالیت های صنعتی، تکنولوژی حفاری در این سال ها دستخوش تحولات بنیادی بوده است که این تغییرات چه به لحاظ ساخت تجهیزات و چه به دلیل بهبود روش ها قابل بررسی می باشند، بدیهی است در این صنعت انتقال تکنولوژی پیشرفته و کاربرد آخرین دستاوردهای علمی برای ضمانت توسعه این صنعت ضرورت خواهد داشت. گل حفاری یکی از بخش های مهم این تکنولوژی است که اهمیت و آشنایی و ضرورت آن بر دست اندرکاران صنعت نفت پوشیده نیست. در طول تاریخ حفاری چاه های نفت، این تکنولوژی پیشرفت زیادی نسبت به دیگر فرآیندهای حفاری داشته است و از آن در واقع به عنوان شاه کلید حفاری نام می برند، که بی توجهی به آن باعث افزایش هزینه ها و عدم پیشروی مناسب و ایجاد خطر در حین حفاری می گردد، از همین رو پیمانکاران دائم در حال تحقیق و بررسی سیال حفاری می باشند و چون ضروری است کلیه افرادی که در امور طراحی عملیات حفاری چاه دخالت دارند با این تکنولوژی آشنا باشند و از آن در پیشرفت حفاری استفاده نمایند، اقدام به نگارش کتاب مبانی مهندسی گل حفاری گردید تا قدم کوچکی در راستای آشنایی مقدماتی و روش های بکارگیری گل حفاری باشد

در طی عملیات حفاری چه در صنعت نفت و چه در صنعت معدن مهم ترین عوامل و فاکتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال(گل) حفاری می باشد؛ زیرا با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی که هر یک از سیالات دارند به پیشرفت عملیات کمک شایانی می نماید. به عنوان مثال از طریق سیال می توان به نوع سازند زمین شناسی که در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز حوادث بسیار مخرب و خطرناک همچون فوران چاه جلوگیری نمود. 

 

فهرست مطالب

 

فصل اول: مقدمه.. 19

1-1- تاریخچه

 1-2- تعریف... 20            

1-3- وظایف... 21

1-3-1- خارج کردن کنده های حفاری از داخل چاه 21

1-3-2- خنک کردن، روان کاری و نگهداری مته و تجهیزات حفاری.. 22

1-3-3- ایجاد پایداری در چاه 23

1-3-4- کنترل فشار سازند. 24

1-3-5- معلق نگه داشتن خرده ها هنگام خاموش بودن پمپ ها 25

1-3-6- ترخیص شن و خرده های حفاری روی سرند لرزان. 25

1-3-7- تحمل بخشی از وزن لوله‏های حفاری و لوله‏های جداری.. 26

1-3-8- به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازند‏های مجاور چاه 26

1-3-9- انتقال توان هیدرولیک پمپ‏ها به مته. 27

1-4- زمین شناسی مناطق نفت خیز جنوب... 27

فصل دوم: انواع گل حفاری.. 31

2-1- گل پایه روغنی.. 32

      2-1-1- ترکیبات کلی انواع مختلف گل پایه روغنی.. 32

2-1-2- موارد استفاده از گل های پایه روغنی.. 33

2-1-3- معایب گل های پایه روغنی.. 34

2-1-4- طبقه بندی گل های پایه روغنی.. 34

2-2- گل پایه گازی.. 35

 

.. 35 

 2-2-2- انواع حفاری توسط گل پایه گازی.. 35             

2-3- گل های پایه آبی.. 36

2-3-1- انواع فازهای گل پایه آبی.. 37

2-3-2- انواع گل های پایه آبی.. 39

   فصل سوم: افزودنی‌های گل حفاری.. 41

3-1- عوامل کنترل کننده وزن 42

3-2- عوامل کنترل کننده هرزروی جریان. 43

3-3- عوامل کنترل کننده فیلتراسیون. 44

3-4- گرانروکننده ها 46

3-5- افزودنی های شوری.. 46

3-6- افزودنی های کنترل خاصیت قلیایی گل.. 47

3-7- پایدارکننده های شیل.. 48

3-8- باکتری کش.... 48

3-9- سورفاکتانت... 49

3-10- امولسیون کننده 49

3-11- عوامل ترکننده 50

3-12- کف سازها 51

3-13- تینرها یا رقیق کننده ها 51

3-14- روان سازها 52

3-15- ممانعت کننده های خورندگی.. 53

3-16- پلیمرها 53

3-16-1- انوع اصلی پلیمرهایی که به طور معمول در ترکیب گل حفاری به کار می روند. 53

3-16-2- کاربرد پلیمرها 56

3-16-2-1- گرانرو کردن گل.. 56

3-16-2-2- پخش کردن بنتونیت... 56

3-16-2-3- فولوکولاسیون. 56

 3-16-2-4- دی فولوکولاسیون. 56  

3-16-2-5- کنترل فیلتراسیون. 56

3-16-2-6- پایداری شیل.. 57

فصل چهارم: خواص فیزیکی گل حفاری.. 61

4-1- تنش برشی(Shear Stress) و سرعت برشی(Shear Rate) 62

4-2- وزن گل(Mud Weight) 64

4-3- گرانروی یا ویسکوزیته(Viscosity) 65

4-3-1- گرانروی ظاهری(Apparent Viscosity) 66

4-3-2- گرانروی پلاستیکی(Plastic Viscosity) 66

4-4- نقطه واروی یا لهیدگی(Yield Point) 66

4-5- استحکام  ژله ای (Gel Strength) 68

4-6- هرزروی آب درون گل(Water Loss) 69

4-7- مقاومت الکتریکی گل(Mud Resistivity) 74

فصل پنجم: رس و نقش آن در گل حفاری.. 75

5-1- کلوئید(Colloid) 76

5-2- مونت موریلونایت(Montmorillonite) 77

5-3- بنتونایت (Bentonite) 78

5-4- اتصالات لایه های رسی.. 80

 5-4-1- تجمع(Aggregation) 80

5-4-2- پراکندگی(Despersion) 80

5-4-3- لختگی(Flocculation) 81

5-4-4- رفع لختگی(Deflocculation) 82

5-5- بازدهی رس ها(Yield of Clays)  83  

فصل ششم: سیستم گردش گل حفاری.. 89  

6-1- پم  پ های گل

6-2- لوله قائم و شیلنگ کلی

6-3- مته و فضای حلقوی

6-4- خط برگشت، سرند لرزان و تانک های گل.. 93

6-5- مخازن گل حفاری.. 94

6-6- تصفیه گل حفاری.. 97

 فصل هفتم: ابزارآلات و روش‌های آزمایش گل حفاری.. 103  

7-1- اندازه گیری وزن گل

7-2- اندازه گیری گرانروی گل.. 105

7-3- اندازه گیری صافاب گل.. 109

7-4- اندازه گیری درصد شن گل.. 113

7-5- اندازه گیری درصد مواد جامد و مایع (نفت و آب) گل.. 115

7-6-  اندازه گیری Ph و (غلظت یون هیدروژن) گل.. 117

7-7- اندازه گیری مقاومت گل، صافاب و اندود گل

7-8- اندازه گیری امولسیون و پایداری.. 122

7-9- سایر ابزارآلات... 123

 فصل هشتم: آلودگی‌های گل حفاری.. 125

8-2- آلودگی ناشی از مواد جامد

8-2- آلودگی سیمان. 127

8-3- آلودگی گچ.. 127

8-4- آلودگی آب دریا 128

8-5- آلودگی اکسیژن. 128

8-6- آلودگی کربنات و بی کربنات... 128

8-7- آلودگی گازهای اسیدی.. 129

فصل نهم: محاسبات گل حفاری.. 131

9-1- گرادیان فشار. 131

9-2- فشار هیدرواستاتیک... 131

 

9-3- وزن مخصوص.... 132

9-4- چگالی معادل گردش گل.. 132

9-5- حداکثر وزن مجاز گل.. 133

9-6- خروجی پمپ... 133

9-6-1- پمپ سه گانه. 133

9-6-2- پمپ دوگانه. 133

9-7- سرعت گل در دالیز. 133

9-8- گنجایش.... 134

9-9- رابطه بین فشار پمپ و ضربه آن. 135

9-10- افزایش وزن گل.. 135

9-11- رقیق سازی.. 137

9-12- ترکیب کردن سیالات مختلف با وزن های متفاوت... 137

9-13- تجزیه جامدات... 138

9-14- ساخت گل.. 139

9-14-1- تعیین مقدار مواد تشکیل دهنده گل پایه آبی- بنتونایتی.. 139

9-14-2- تعیین مقدار مواد تشکیل دهنده گل پایه آبی- روغنی.. 140

منابع و مآخذ 141

 

پیوست‌ها 143              

لغات و اصطلاحات گل حفاری