مبانی مهندسی سیالات حفاری

امروزه در علم حفاری بحث سیال حفاری از جایگاه و اهمیت خاصی برخورداراست و بنظر می رسد که اهمیت سیال حفاری جایگاه خود را از دست ندهد .سیستم گردش گل حفاری چه از نظر اهمیت و چه از نظر شباهت به سیستم گردش خون دربدن انسان تشبیه شده است .و بحث افزودنی های گل حفاری نیز قطعاً و بطور یقین از توجه خاصی در نزد مهندسین گل برخورداراست و شاید بتوان گفت که مهمترین موضوع موردبحث در این زمینه می باشد و همواره در جهت تحول و تغییر گل و تولید گل های حفاری جدیدتر و اقتصادی تر، متناسب با شرایط حفاری شرکتهای کوچک و بزرگ در رقابت هستند .

گل حفاری آمیزه ای از آب و مواد دیگر جهت سهولت و ادامه عملیات حفاری است که از دیر باز در حفاری های ایران مورد استفاده قرار می گرفت و بمرور زمان مواد مختلف با خواص گوناگون فیزیکی و شیمیایی به آن افزوده گشت.

نقش مواد در گل حفاری

کنترل وزن مخصوص

برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

انواع گلهای حفاری

بطور کلی گل حفاری را بر مبنای پایه آن (فاز اصلی) می توان به سه گروه تقسیم بندی نمود.

۱- آب

۲- روغن (گازوئیل)

۳- گاز

در اغلب گلهای حفاری مخلوطی از ۲ تا و گاهی مخلوط از هر سه مایع نامبرده بالا بطور همزمان با یکدیگر حضور دارند و هر کدام خصائصی از مایع حفاری را به عهده دارند.

باریت مهمترین ترکیب در گل سنگین

باریت ترکیب طبیعی سولفات باریم به فرمول BaSO4 می باشد که به نام Heavy Spar نیزشناخته می‌شود که جزو گروه سولفاتها می‌باشد. نام باریت از واژه یونانی barys به معنای سنگین و به دلیل سنگینی ویژه و بالای آن گرفته شده است. سیستم تبلور آن ارتورومیک می‌باشد. مهمترین کانیهای باریم‌دار عبارتند از : (BaSO4) و ویتریت (BaCO3). میزان فراوانی باریت بیشتر از ویتریت است. باریت در طبیعت به صورت رگه‌ای ، لایه‌ای و بر جای مانده یافت می‌شود.

انواع سیالات حفاری

سیالات حفاری عمدتا عبارتند از :

۱-گازها

۲-مایعات

۳- گل حفاری

۴- امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب و یا آب در هیدرو کربن های نفتی

۵- ترکیبی از دو نوع سیال حفاری.

مبانی مهندسی مته

مته وسیله ای است در انتهای رشته حفاری که بطور کلی سه دسته می باشند:

۱) Milled Teeth یا (Steel Tooth) که انواع مته های tri-cone است و دندانه های آن بصورت مخروطی می باشند.

۲) Tangstan Carbid Insert یا (TCI) نوعی مته  tri –cone است که برای سازندهای سخت بکار می روند.

۳) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و کاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زیادی الماس در قسمت پائین و اطراف آن جاسازی شده است که برای سازندهای سخت مناسب هستند.

سه نوع مته ای که وجود دارد :

الف) PDC  یا Poly Crystalline Diamond Contact که مهمترین انواع مته الماسه است.

ب)   Bottom Bit

پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = دارای قطعات کاج شکل فولادی که کاج نامیده می شوند که بطور آزاد همزمان با دوران مته می چرخند. اغلب مته ها سه کاج دارند ولی دو کاج و چهار کاج هم وجود دارد. سازندگان مته یا دندانه ها را روی سطح خود کاج می تراشند یا اینکه تکمه های خیلی سخت  تنگستن  کاربید  را  روی  کاج جا سازی می کنند. از نظر سختی سازند مته های سازند نرم  نرم متوسط  – متوسط – متوسط سخت – سخت و متراکم – فوق العاده سخت و ساینده و شکسته ساخته می شوند.

از نظر کاربرد مته ها را معمولا” به دو دسته مته های حفاری و مته های مغزه گیری تقسیم می نمایند که البته در هر دسته از انواع مختلف  ابزارهای  برنده  و  طرحهای  مختلف  تاج  و  آبرو  استفاده می نمایند. در داخل تمامی مته ها مسیرهائی تعبیه شده که به گل حفاری اجازه خروج می دهند. اکثر مته ها فواره هائی (Nozzle) دارند که سیال حفاری را بصورت جریانی با سرعت زیاد به اطراف و زیر هر کدام از کاجها هدایت می کنند.