گل های حفاری

[Milad Zamanzadeh]

http://kishindustry.com/
گل حفاري و نقش آن در حفاري هاي اکتشافي نفت و گاز
 
وظايف گل حفاري
در بدو پيدايش حفاري چرخشي، وظيفه گل حفاري عمدتاً انتقال كنده‏هاي حفاري از ته چاه به سطح زمين بود. ليكن با توسعه سيستم حفاري دوراني، وظايف گل حفاري نيز سنگين‏تر شده است. اجراي وظايف محوله به گل و سيال حفاري در عمليات حفر چاه آنقدر مهم و اساسي است كه نمي‏توان اهميت آنها را ناديده گرفت به همين دليل بايد در انتخاب و نگهداري و بكارگيري آن دقت لازم را انجام داد.
 
موارد استفاده از گل حفاري
 
 براي انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدني فلزي و غير فلزي ، نفت ، گاز و آب و همچنين به منظور بررسي و مطالعه خصوصيات سنگ شناسي ، آلتراسيون و کاني سازي لايه‌هاي زيرزميني يک منطقه به حفاري مي‌پردازند. انواع مهم حفاري عبارتند از : نوع مغزه گير ، نوع روتاري و نوع ضربه‌اي. مواردي که براي حفاري استفاده مي‌شود تابع روش حفاري ، مقاومت سنگها ، ميزان شکستگي ، عمق ، مواد گازي و ترکيب کاني شناسي سنگ است.
گل حفاري غير از بالا آوردن تراشه هاي زمين كاربردهاي ديگري نيز در ته چاه انجام مي دهند كه عبارتند از خنك كردن و روان كردن مته . علت اينكه بجاي آب از گل حفاري استفاده مي شود اين است كه خرده سنگهاي حفاري شده داراي وزن مخصوص زيادي هستند و با اينكه گل بعلت سرعت زياد آنها را با خود بالا مي آورد معهذا بايد گرانروي گل بحدي باشد كه بتواند خرده سنگها را با سهولت وبه سرعت از چاه خارج كند .
گلي كه بدين ترتيب خرده سنگها  را از چاه بيرون مي كشد و بدرون صافي مخصوصي كه شبيه غربال است هدايت مي شود در آنجا خود گل از صافي عبور كرده اما خرده سنگها روي صافي باقي مي مانند و گل پس از عبور از صافي در مخزني جمع آوري و از آنجا مجددا بداخل رشته حفاري تلمبه مي شود . بدين ترتيب جريان دائمي گل از درون كاسه گردان به داخل رشته حفاري و سرمته و از آنجا به فضاي بين رشته حفاري و چاه و تا صافي مخزن ادامه پيدا مي كند .
گل حفاري باعث مي شود ستون گل حفاري به ديوار چاه فشار آورد و مانع ريزش آن شود . به علاوه بدنه چاه را اندود كرده و منافذ آنرا مي گيرد و ديگر آنكه در مواقعي كه مته در اعماق زياد به لايه گاز يا نفت ( در حفاري هاي نفت و گاز ) مي رسد ستون گل مانع مي شود كه گاز يا نفت از منافذ لايه مذكور كه ممكن است فشار زياد هم داشته باشد بروي چاه را يابد . به همين جهت غلظت و وزن گل حفاري بايد بيش از وزن آب و بحدي باشد كه بتواند فشار لايه متخلخل مذكور را خنثي كند
 
يك گل حفاري مطلوب و كارساز و مورد نظر در يك حفاري موفقيت‏آميز بايستي داراي اين تواناييها و ويژگي‏ها باشد:
1) تميزكردن ته چاه و انتقال كنده‏هاي حفاري به سطح زمين؛       
2) خنك كردن مته و لوله‏هاي حفاري؛
 3) روان كردن مته و لوله‏هاي حفاري؛
4) اندود كردن ديواره چاه و جلوگيري از ريزش چاه؛
5) كنترل فشارهاي زير زميني؛
6) معلق نگه داشتن كنده‏ها و مواد وزن افزا به هنگام قطع جريان گل حفاري؛
7) ترخيص شن و كنده‏هاي حفاري بر روي الكهاي لرزان و ساير تجهيزات جدا كننده؛
8) تحمل قسمتي از وزن لوله‏هاي حفاري و لوله‏هاي جداري؛
9) به حداقل رسانيدن ضايعات و آسيب‏ها به سازنده‏هاي مجاور چاه
10) انتقال توان هيدروليكي پمپ‏هاي گل به مته و بحركت در آوردن تيغه‏هاي متحرك مته.
البته اين وظايف گل در عمليات حفر چاه است. در برخي عملياتهاي جانبي حفر چاه بطور مثال سيمانكاري لوله‏هاي جداري، پكرگذاري، توپك‏راني، كشيدن چاه، تعمير چاه و … علاوه بر اين وظايف، وظايف خاص مورد نياز ديگري نيز به عهده گل حفاري خواهد بود. حال براي اينكه بهتر با وظايف و دلايل استفاده از گل حفاري آشنا شويم هر يك از ده مورد بالا را به تفضيل مورد بحث و مطالعه قرار مي‏دهيم:
 
تميزكردن ته چاه و انتقال كنده‏هاي حفاري
تميزكردن ته چاه از كنده‏هاي حفاري هنوز هم يكي از مهمترين وظايف گلهاي حفاري بشمار مي‏آيد. گل وقتي كه از جهت‏هاي مته بيرون مي‏آيد بواسطه فوران شديدي كه دارد، سبب تميز شدن ته چاه و لبه‏هاي مته شده و به اين ترتيب هم طول عمر مته بيشتر مي‎‏شود و هم سرعت و بازدهي حفاري را افزايش مي‏دهد. گل همچنانكه در فضاي حلقوي بالا مي‏رود، كنده‏هاي حفاري را با خود حمل كرده و آنها را از ته چاه به سطح زمين مي‏رساند. كنده‏ها همزمان كه به سوي سطح زمين در حركت هستند تحت تأثير نيروي جاذبة زمين نيز هستند و به همين دليل پيوسته تمايل به سقوط و بازگشت مجدد به ته چاه را دارند. اگر سرعت صعود گل در فضاي حلقوي بيش از سرعت سقوط كنده‏ها باشد، در اين صورت مي‏توان انتظار داشت كه كنده‏ها به سطح زمين برسند.
سرعت سقوط كنده‏ها و ذرات جامد گل از يك سو بستگي به شكل هندسي و وزن مخصوص
آنها و از سوي ديگر بستگي به گرانروي، خاصيت جنبش مولكولي، وزن و سرعت گل در فضاي حلقوي دارد. توانايي گل در تميز نگاهداشتن ته چاه و انتقال كنده‏هاي حفاري به سطح زمين بستگي بعوامل متعددي دارد. مهمترين عوامل مؤثر در انتقال كنده‏هابه سطح زمين، سرعت گل در فضاي حلقوي، وزن گل و گرانروي گل است.
[font=Nazanin]خنك كردن مته و لوله‏هاي حفاري
[/font]
 

در محل مته و نيز در نقاطي از چاه كه لوله حفاري با سازند تماس دارد، در اثر نيروي اصطكاك گرمائي فوق‏العاده زيادي توليد مي‏شود، اگر اين گرما سريعاً منتقل نشود مته مي‏سوزد و لوله‏هاي حفاري در محل تماسشان با سازندها در اثر فرسايش شديد سوراخ مي‏شوند. چون سازند نمي‏تواند اينهمه انرژي گرمايي را انتقال دهد. اين وظيفه را گل به عهده دارد. گل همينطور كه در چاه گردش مي‏كند، حرارت‏هاي توليد شده در نقاط اصطكاك را جذب فاز مايع يا گاز خود مي‏كند و وقتي كه به سطح زمين مي‏رسد، آنها را در هوا رها مي‏كند. به اين ترتيب خود دوباره سرد شده و آماده رفتن بداخل چاه مي‏شود.

 

روان كردن مته و لوله‏هاي حفاري

گل حفاري تا اندازه‏ بالايي باعث روان شدن مته و لوله‏هاي حفاري در چاه نيز مي‏شود. رسي كه در بيشتر گلهاي حفاري پايه آبي مصرف مي‏شود علاوه بر ساير وظايف خود بعنوان يك روان كننده نيز عمل مي‏كند. آغشتن گل حفاري به نفت يا مواد روان كننده ديگر، خاصيت روان كنندگي آن را افزايش مي‏دهد و سبب كاهش گشتاور پيچشي روي مته و لوله حفاري مي‏شود. با اين همه اگر وزن روي مته بيش از اندازه زياد باشد حتي بهترين گل حفاري آغشته به نفت هم نمي‏توانند جلوي فرسايش و خراب شدن ياتاقانهاي مته را بگيرند. در چنين شرايطي كاربرد روان كننده‏هاي فشار قوي مي‏تواند در رفع مشكل مؤثر باشد.

 





 اندود كردن ديواره چاه و جلوگيري از ريزش آن

يك گل حفاري خوب بايد بتواند ديواره چاه را حتي اگر بافتي سست و نامنسجم داشته باشد بوسيلة يك لايه نازك و غيرقابل نفوذ طوري اندود كند كه هم جلوي هرز رفتن گل و صافاب آن بداخل سازند را بگيرد و هم به پايداري و تحكيم سنگهاي سازنده ديواره چاه كمك كند و مانع ريزش آنها به داخل چاه گردد. افزودن بنتونايت و درمان شيميايي گل به منظور ايجاد محيطي يكنواخت از ذرات

 جامد و پرهيز از كلوخه‏اي شدن اين ذرات. بخش كلوئيدي گل را تقويت كرده و توانائي گل را در نشاندن اندودي غيرقابل نفوذ بر ديواره چاه را بالا مي‏برد. گاه لازم است كه گل را بوسيله مواد كنترل كننده صافاب گل درمان كرد تا كيفيت اندود از نظر نفوذ ناپذيري بهبود پيدا كند و صافاب گل كاهش يابد.

  كنترل فشارهاي زير زميني

در حين حفاري ممكن است با سازندهايي روبرو شويم كه محتوي آب، نفت يا گاز با فشار بسيار زياد باشد. كنترل اين فشارهاي زير زميني به عهده گل حفاري است. يكي از خواص فيزيكي گل ايجاد فشار ستون سيال در چاه است. مقدار اين فشار بستگي به وزن گل و عمق چاه دارد. با تنظيم مناسب وزن گل بوسيلة تنظيم مناسب وزن گل بوسيلة مواد وزن‏افزا، مي‏توان مقدار فشار ستون سيال را طوري تنظيم كرد كه درست مساوي فشار سازند باشد و بتوان آنرا كنترل كرد. اختلاف فشار گل و سازند را اختلاف فشار مي‏گويند. بديهي است كه اگر اين اختلاف فشار مثبت باشد يعني اگر فشار هيدرواستاتيك از فشار سازند بيشتر باشد، خطر شكستن ديواره چاه و بدنبال آن گم شدن گل در سازند وجود دارد و چنانچه اختلاف فشار منفي باشد يعني فشار هايدرواستاتيك از فشار سازند كمتر باشد، خطر جريان يافتن چاه و احتمال فوران آن پيش مي‏آيد.

قابل ذكر است كه شيب فشار طبيعي برابر است با 465/0 پي‏اس‏آي بر فوت و اين برابر با فشار يك ستون سازند آب به بلندي يك فوت است.

 

 معلق نگه داشتن كنده‏ها و مواد وزن‏افزاي گل به هنگام خاموشي پمپ‏ها

در حين عمليات حفاري گاهي ممكن است بعللي ناچار شويم كه پمپ‏هاي گل را خاموش كرده و عمليات را متوقف كنيم. زمان اين توقف بسته به دليل آن ممكن است چند دقيقه باشد و يا چند ساعت و حتي چند روز باشد. بهر حال در عرض اين توقف كه گل از گردش باز ايستاده است، كنده‏ها و ذرات جامد موجود در آن مي‏توانند در چاه ته نشين شده و مته و بخش بزرگي از لوله‏هاي حفاري را در زير خود مدفون سازد و ادامه حفاري را غيرممكن يا دست كم بسيار مشكل سازد. ليكن اگر گل به اندازه كافي وزن و گرانروي و بندش مولكولي و نيروي استحكام ژلاتيني داشته باشد، آنگاه مي‏توان انتظار داشت كه گل در تمام طول مدت سكون، شن و ساير ذرات جامد حفاري شده را در خود معلق نگه داشته و هر يك رادر محل خود قفل كرده و تا گردش مجدد، مانع ته نشين شدن آنها شود.

ترخيص شن و كنده‏هاي حفاري روي الك لرزان

يك گل حفاري خوب بايد به گونه‏اي باشد كه وقتي از چاه بيرون مي‏آيد و روي تورهاي لرزان ريخته مي‏شود، كنده‏هاي حفاري و شن‏ها بتوانند براحتي از آن جدا شوند تا مجدداً بداخل چاه باز نگردد.

 ترخيص شن روي توريهاي لرزان حائز اهميت بسيار است. زيرا شن فوق‏العاده فرساينده است و اگر از محيط گل خارج نشود و مجدداً وارد پمپها بشود، سبب فرسودگي شديد و سريع قطعات آنها و اتصالات لوله‏ها مي‏گردد. درصد شن در گل حفاري را سند كونتنت گويند و بويژه در هنگام حفاري سازندهاي شني بايد پيوسته اندازه‏گيري شود و اين درصد هرگز نبايد از دو درصد تجاوز كند.

تحمل بخشي از وزن لوله‏هاي حفاري و لوله‏هاي جداري

هر چه حفاري عميق‏تر شود، وزن لوله‏هاي حفاري و لوله‏هاي جداري كه بايد در چاه وارد شوند بيشتر شده و فشار وارد بر دستگاههاي نگهدارنده آنها در روي دكل نيز افزايش پيدا مي‏كند. از آنجا كه لوله‏ها در چاه ناچار در دكل قرار خواهند گرفت پس تحت تأثير خاصيت شناورسازي گل يعني بويانسي افكت، به اندازه وزن گل هم حجمشان از وزن آنها كاسته خواهد شد. اين كاهش وزن لوله‏ها كه توسط گل تحمل مي‏شود به نفع جرثقيل‏هايي است كه در روي دكل، لوله‏ها را آويزان نگه داشته است. بديهي است كه هر چه وزن گل زيادتر شود لوله‏ها سبك‏تر مي‏شود يا بعبارت ديگر وزن ظاهري آنها كمتر مي‏شود.

به حداقل رسانيدن ضايعات وارد بر سازند‏هاي مجاور چاه

به منظور حفاظت از سازندها، تثبيت كليه خواص گل حفاري در سطحي مطلوب، يك ضرورت است. با اين همه گاه بايد خواص گل را فدا كرد تا در عوض اطلاعات كافي پيرامون سازند حفاري شده بدست آورد. به عنوان مثال، نمك اگر چه گل را منقلب كرده و صافات يا فيلتريد آن را افزايش مي‏دهد ليكن اگر قرار است در چاه نمودار الكتريكي گرفته شود، براي دريافت نتايج صحيح از اين دستگاه بايد مقاومت گل را كنترل كرد و اين امر با افزودن نمك به گل ميسر است.

همچنين افزودن نفت به گل اگر چه كارآيي و ضريب توليد چاه را بهتر مي‏كند، ليكن همين نفت، در كار زمين شناسي اختلال ايجاد مي‏كند و بايد از مصرف آن در گل حفاري خودداري و صرفه نظر كرد.

انتقال توان هيدروليك پمپ‏ها به مته

گل حفاري محيط پيوسته‏اي است كه توان توليد شده در پمپ‏ها را به نوك مته منتقل مي‏كند و ضمن اين كار، بخشي از اين توان را بصورت حرارت در قسمتهاي مختلف مسير حركت خود از دست مي‏دهد. بنابراين، همة توان توليد شده در پمپ‏ها به سر مته نمي‏رسد. بلكه فقط قسمتي از آن بنام توان مفيد به مته مي‏رسد و در آنجا مصرف مي‏شود. در هنگام برنامه‏ريزي براي تهيه يك گل حفاري به هيدروليك آن بايد توجه كافي نمود. اين به اين معني است كه سرعت گردش گل و خواص فيزيكي آن و همچنين نوع ذرات جامد معلق در گل و درصد آنها را طوري بايد در نظر گرفت كه از كل توان پمپ‏ها فقط اندكي بصورت گرما تلف شودو بيشتر آن در مته و براي تميز كردن ته چاه مصرف شود

توانايي يک گل براي معلق نگه داشتن کنده در طي زمان non_circalation بستگي به         gel_strength گل حفاري دارد.gel strength نشان دهنده ي خاصيتthixotropy است. همچنين اين خاصيت بايد برگشت پذير باشد ،يعني بايستي  gel بر اثر هم زدن به مايع تبديل شود.

معلق نگه داشتن کنده ها در طي زمانshut down  پمپ ها باعث مي شود تا کنده ها به ته چاه سقوط نکرده و باعث چسبيدن و سفت شدن مته نشود. ته نشين شدن کنده ها در بالاي D.C ها باعث گير کردن لوله حفاري(stockpipe) مي شود که در اين چنين مواقعي نياز به عملياتfishing  خواهيم داشت که عملياتي بسيار گران است

انواع گل هاي حفاري

 

گل هاي حفاري معمولاً به 5 دسته زير تقسيم مي شوند :

1) fresh water muds

2) salt water muds

3) Emulsion muds

4) oil base muds

5) surfactant muds

fresh water mud :جزء اصلي  fresh water mud،آب تازه مي باشد. به طور کلي اين نوع از گل هاي حفاري براي حفاري هاي کم عمق مناسب مي باشد. وقتي که با سازند هايي مواجه مي شويم که داراي Nacl ،gypsum ، ايندريت هستند ،گل هاي حفاري شامل نبتونايت ،راضي کننده نيستند ،زيرا اين گونه سازنده ها داراي يک يون کلسيم هستند که باعث Floccalation گل حفاري مي شوند. اين عمل باعث افزايش قابل ملاحظه يloss        water، M         gel strengthمي شود و در نتيجه مواد شيميايي بايد به گل حفاري افزوده شود تا کاهش يابد.

کلوئيد هاي حفاري آلي مانند  peregelatiniz starechيا CMC به گل حفاري افزوده مي شود تا water loss کاهش يابد.

salt water muds :استفاده از گل هاي حفاري salt water muds در مناطقي مي باشد که سازند هاي نمکي بايستي حفاري شوند و يا در مناطقي که به قدر کافي آب نمکي موجود است مانند offshore يا مناطق نزديک به دريا. به طور کلي فرق اصلي بين fresh water muds و salt water muds در نوع کلي استفاده شده براي ايجاد فاز gel مي باشد.

Emulsion mud :عمده ترين نوع Emulsion mud ،نوع oil-in-water مي باشد ،که در آن oil فاز dispersed مي باشد و به صورت قطرات ريز وجود دارد. گل پايه مي تواند fresh water يا salt water باشد.

پايداري چنين امولسيون هايي بستگي به وجود عواملي مثل emulsifier دارد.

Soops ، lignin compound ، starech و يا CMC و يا ساير colloidal Solids عوامل اصلي ايجاد امولسيون مي باشند.

Oil base muds   بطور کلي تشکيل يافته اند از diesel oil به عنوان فاز پيوسته ، alkali و عوامل مختلف پايدار کننده گل و 2 تا 5 درصد آب.

اين نوع گل هاي حفاري گران مي باشند و فقط براي حفاري هاي ويژه از آنها استفاده مي شود. آنها کاملاً غير حساس به نا خالصي ها (آلوده کننده ها) مانند نمک ، gypsum ، anhydrite مي باشد زيرا اينها غير قابل حل در نفت هستند.

Surfactant muds در واقع گل هاي حفاري water base تغيير يافته مي باشند و آنها توسط افزودن surfactant هاي غير يوني به اين نوع از گل هاي حفاري تبديل مي شوند.    Surfactant  ها عواملي هستند که در سطح فعال مي باشند و باعث مي شوند که حالت کولوئيدال به يک حالت انباشتي کنترل شده در آيند.

مواد افزودني به اين نوع گل هاي حفاري داراي نام هاي تجاري DMS و DME مي باشند که از DMS(Drilling mud surfactant) استفاده مي شود تا حالت انباشتي ايده آل ميزال هاي clay بدست آيد. از DME(Drilling mud Emulsi fier) فقط در emulsion mud استفاده مي شود.

 





خواص رئولوژيکي گل حفاري

 

پارمتر هاي مهم گل حفاري که تحت عنوان خواص رئولوژيکي شناخته شده است عبارتند از :

الف) وزن حجمي (دانسيته)

وزن واحد حجمي گل را مي گويند که بر حسب يکي از واحد هاي PPG و PCF يا گزارش مي شود.

ب)گرانروي (ويسکوزيته)

عبارتست از مقاومتي که سيال در برابر جابجايي و حرکت از خود نشان مي دهند. علاوه بر خود گراندوي ،پارامتدي به نام گوانروي پلاستيکي نيز وجود دارد .

ج) نقطه ي واروي(Yeild point )

در ترکيب گل حفاري يک سري ذرات جامد وجود دارد که آنها با مواد ديگر فاز مايع پيوند هاي الکترو شيميايي ايجاد مي کند ،به مقاومتي که اين مواد در برابر برش خوردن نشان مي دهند نقطه ي واروي مي گويند که واحد آن است. به عبارت ديگر نقطه ي واروي بيانگر نيروي چسبندگي و نيروهاي الکترو استاتيکي بين ذرات است.

د) مقاومت ژلاتيني (gel strength)

بيانگر برشي است که يک گل بايد در برابر وزن ذرات جامد درونش تحمل کند. مقاومت ژلاتيني بر دو نوع است Initial gel strength و Ten_minute gel strength مي باشد.

 





دستگاه هاي تست گل حفاري

از اين دستگاه براي همگن ساختن دو فاز مايع و جامد استفاده مي کنند. در حالت کلي مي توان گفت که کار اين دستگاه عبارتست از ايجاد يک محيط مناسب براي ساخت گل حفاري معمولاً مدت زمان mixing بين 10 تا 15 دقيقه است.

2)Mud Balance

در حالت کلي از اين وسيله براي اندازه گيري وزن گل استفاده مي شود. اين دستگاه از بخش هاي مختلفي تشکيل شده است که عبارتند از: mud cap ، cap ، rider ، balancing screw ، base support .

براي اطمينان از دقت اين دستگاه معمولاً آن را با آب کاليبده مي کنند ،بدين صورت که ابتدا آن را بر روي يک سطح صاف و تخت قرار داده و ظرفش را از آب پر مي کنند. اگر در اين حالت دستگاه عدد را نشان داد ،دستگاه کاليبده است. در غير اين صورت مي توان آن را با پيچ تنظيم کاليبده کرد.

نکته مهم در کاربرد اين وسيله اين است که بايد هميشه خشک و تميز باشد تا دقت کافي را داشته باشد. براي استفاده از اين وسيله ابتدا تکيه گاه را بر روي يک سطح تخت قرار مي دهيم ،سپس ظرف گل را از سيال حفاري پر کرده و در پوش آن را قرار مي دهيم طوري که از در پوش ،گل بيرون بزند. بعد از تميز کردن گل هاي زائد ،آن را بر روي تکيه گاه قرار مي دهيم و وزنه ي بازو را آنقدر حرکت مي دهيم تا حباب تنظيم درست در وسط قرار بگيرد در اين صورت عدد مقابل پيکان وزنه را يادداشت مي کنيم.

3) Fann V_G Meter

اين دستگاه وسيله اي است که براي اندازه گيري،، Initial gel strength ، Ten_minate ، gel stregth بکار مي رود. معمولاً گدانروي سنج ها مستقيم از نوع چرخشي به وسيله الکترو موتور و يا هندل دستي نيرو مي گيرند. اين دستگاه هم نوع ويژه اي از گدانروي سنج هاي مستقيم است که از سرعت هاي همزمان در موتور نيرو مي گيرد که اين سرعت بر روي دورهاي قابل 3 ، 6 ،100  ، 200 ، 300 ، 600  قابل تنظيم کردن است.

در اين دستگاه ،سيال حفاري در يک فضاي حلقوي بين دو وسيله سيلندر مانند مي چرخد که سيلندر بيروني ثابت و سيلندر دروني دوار است. بر روي اين دستگاه يک دستگيره قرار دارد که بر روي آن مي توان دستگاه را روي دورهاي مختلفي تنظيم کرد. دستگاه مذکور يک ظرف نيز براي ريختن سيال حفاري دارد که توسط زائده هاي آن بر روي دستگاه سوار مي شود.

براي شروع به کار با اين دستگاه ،ابتدا ظرف مخصوص گل را تا خط نشان ،از سيال حفاري پر کرده و سپس از بالا آوردن تکيه گاه و ثابت کردن در جاي خود دستگاه را روشن کرده و در دور 600 قرار مي دهيم و صبري مي کنيم تا عقربه ي آن ثابت شود. سپس عدد ثابت شده را تحت عنوان يادداشت مي کنيم سپس دستگاه را بر دور 300 برده و پس از steady شدن ،عدد مذکور را تحت عنوان گزارش مي کنيم.

براي بدست آوردن Initial gel strength گل نيز ابتدا دستگاه را در دور 600 قرار مي دهيم و سپس بر روي دور 3 گذاشته و دستگاه را خاموش مي کنيم. پس از 10 ثانيه مجددا دستگاه را روشن کرده و ماکزيمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام اوليه ژلي گزارش مي کنيم.

اما براي بدست آوردن Ten minute gel trength نيز دستگاه را بر روي دور 300 گذاشته و پس از بردن آن به دور 3 آن را خاموش کرده ،پس از 10دقيقه دستگاه را دوباره روشن کرده و ماکزيمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام نهايي ژلي يادداشت مي کنيم.

پس از پايان کار ظرف گل را از آب پر کرده و دستگاه را مدتي در دور تند قرار مي دهيم تا خوب تميز شود.

 





طرز ساخت گل پايه

 

براي ساخت x بشکه از گل نبتونايتي پايه ،ابتدا به مقدار آب تازه را جدا کرده و داخل ظرفي ريخته و زير mixer قرار مي دهند. پس از روشن کردن mixer به مقدار نبتونايت را وزن کرده و آهسته آهسته به روي آب اضافه مي کنند و مدت 10 تا 15 دقيقه صبر مي کنند تا خوب دو فاز جامد و مايع در هم حل شده و به حالت همگن در آيند.

براي ساختن گل روغني از 30% نفت و 70 درصد آب  استفاده مي کنند.

 

كاربردهاي نانو مواد در گل حفاري صنايع بالادستي نفت

 
[font=Nazanin]براي دست يابي به سيال مخزن مي بايست چاههايي را از سطح زمين تا محل تجمع نفت و گاز (مخزن) حفر نمود. يكي از ديسيپلينهاي مربوط به حفاري گل حفاري و سيتم گردش گل است. گل حفاري سيالي است که از دورن لوله‌هاي رشته‌ حفاري به پايين پمپ مي‌شود، از سوراخ‌هاي مته بيرون مي‌آيد و سپس از فضاي حلقوي بين ديواره چاه و لوله‌هاي حفاري، کنده هاي حاصل از حفاري را به سطح حمل مي‌کند. همچنين گل حفاري، کار خنک کردن مته و کنترل سيالات موجود در لايه‌ها را نيز بر عهده دارد.گل حفاري بايد خواص ريولوژيك و چگالي و ويسکوزيته مناسبي جهت حمل کنده‌هاي حفاري شده به بالا را داشته باشد و از قابليت‌ انتقال توان هيدروليکي پمپ‌ها برخوردار باشد[/font]
[font=Nazanin][font=Nazanin] خواصي همچون چگالي مناسب با استفاده از نانوافزودني‌ها قابل حصول است. ويسکوزيته مناسب نيز با اضافه کردن نانوافزودني‌هايي که خاصيت روغنکاري دارند (Nano lubricants) بدست مي‌آيند.  حصول خاصيتي همچون قابليت انتقال توان هيدروليکي و تراکم‌پذيري (Compressibility) از مهم‌ترين عواملي است که به نظر مي‌رسد با استفاده از نانوکامپوزيت ‌ها, نانوتيوب‌هاي کربني و برخي از نانوپودرهاي سراميکي سخت با وزن مخصوص مناسب نظير نانوپودرهاي کربيد سليسيم قابل دستيابي باشد. گل‌هاي حفاري يا پايه آبي هستند يا پايه نفتي (روغني).  براي حصول خواصي  همچون چگالي مناسب، عدم خورندگي يا خورندگي کم، خاصيت روان‌کاري، جلوگيري از هرزروي، تراکم‌پذيري مناسب، سمي نبودن و بالاخص خاصيت تيکسوتروپ(ژلاتيني) از نانو افزودني ها استفاده ميشود.  اگر احياناً عمليات حفاري قطع شد، گل مي بايست به حالت ژلاتيني در آمده و مانع از ته نشين شدن کنده هاي حفاري شده و از گير كردن ابزار حفاري درون چاه جلوگيري كند. همچنين گل ژلاتيني بايد به گونه‌اي باشد که با کمترين تنش از حالت ژلاتيني به حالت روان درآيد و مجدداً خاصيت تيکسوتروپيک گل را اعاده ‌کند. در اين بخش نيز با توضيح خواص فوق, نانوپليمرها و نانوکامپوزيت‌ها, نانوذرات رسي (Nano clays) و همچنين نانوپراکنده‌کننده‌ها (Nano dispersant) تأثيرات بسزايي روي بهبود اين خواص دارند.

بارِن و همكارانش در سال (2003) موفق به توليد نانوموادي شده اند كه سطحشان پرداخت شده است و به سيالات اضافه مي شوند تا يک نوع کف خاص را توليد نمايد. از کف مذکور در ساختن گل هاي حفاري سبک که مي توان با آن حفاري غيرتعادلي(Under Balanced Drilling) انجام داد مي توان استفاده کرد. اين کف قابليت خارج کردن ضايعات حفاري را  نيز دارد.[/font][/font]
[font=Nazanin][font=Nazanin][font=Nazanin]مواد مورد استفاده در گل حفاري

 براي انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدني فلزي و غير فلزي ، نفت ، گاز و آب و همچنين به منظور بررسي و مطالعه خصوصيات سنگ شناسي ، آلتراسيون و کاني سازي لايه‌هاي زيرزميني يک منطقه به حفاري مي‌پردازند. انواع مهم حفاري عبارتند از : نوع مقر گير ، نوع روتاري و نوع ضربه‌اي. مواردي که براي حفاري استفاده مي‌شود تابع روش حفاري ، مقاومت سنگها ، ميزان شکستگي ، عمق ، مواد گازي و ترکيب کاني شناسي سنگ است. براي انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدني فلزي و غير فلزي ، نفت ، گاز و آب و همچنين به منظور بررسي و مطالعه خصوصيات سنگ شناسي ، آلتراسيون و کاني سازي لايه‌هاي زيرزميني يک منطقه به حفاري مي‌پردازند. انواع مهم حفاري عبارتند از : نوع مقر گير ، نوع روتاري و نوع ضربه‌اي. مواردي که براي حفاري استفاده مي‌شود تابع روش حفاري ، مقاومت سنگها ، ميزان شکستگي ، عمق ، مواد گازي و ترکيب کاني شناسي سنگ است[/font][/font][/font]