مقدمه‌ای بر حفاری با گل: مزایا و معایب

حفاری گل، که به عنوان حفاری چرخشی سیال نیز شناخته می شود، یک تکنیک اساسی است که به طور گسترده در صنعت حفاری، به ویژه برای اکتشاف نفت و گاز، چاه های آب، و تحقیقات ژئوتکنیکی استفاده می شود. این فرآیند شامل چرخاندن یک سیال مهندسی شده خاص - که معمولاً "گل حفاری" نامیده می شود - از طریق لوله مته به پایین، از طریق مته بیرون می آید و فضای حلقوی بین لوله و دیواره گمانه را پشتیبان می دهد.

این «گل» در حال گردش صرفاً خاک و آب نیست. این ترکیب پیچیده ای از مایعات (آب یا روغن)، خاک رس (مانند بنتونیت)، پلیمرها و مواد افزودنی شیمیایی مختلف است که برای انجام عملکردهای حیاتی طراحی شده اند. اثربخشی این سیستم مجموعه ای از مزایا و چالش های متمایز را به همراه دارد.

مزایای حفاری گل

1. پایداری گمانه

   فشار هیدرواستاتیکی که توسط ستون گل حفاری اعمال می‌شود، با فشارهای شکل‌گیری مقابله می‌کند و از فروریختن دیواره‌های گمانه جلوگیری می‌کند. این در سازندهای زمین شناسی ضعیف یا تثبیت نشده بسیار مهم است.

2. حذف قلمه ها

   سرعت بالای گل هنگام خروج از مته به طور موثری تکه های سنگ (برش ها) را از پایین سوراخ برداشته و به سطح می برد. این مته را تمیز نگه می دارد و امکان نفوذ مداوم را فراهم می کند.

3. خنک کننده و روانکاری مته

   فرآیند حفاری حرارت و اصطکاک بسیار زیادی را در مته ایجاد می کند. گل در حال گردش، بیت و رشته مته را خنک و روان می کند و به طور قابل توجهی عمر عملیاتی آنها را افزایش می دهد و از آسیب جلوگیری می کند.

4. تشکیل کیک فیلتر

   گل یک لایه نازک و کم نفوذ به نام "کیک فیلتر" بر روی دیواره های گمانه رسوب می کند. این مهر و موم از دست دادن سیال از رشته مته به سازند اطراف را به حداقل می رساند، که از مناطق نفوذ پذیر محافظت می کند و سیال حفاری را حفظ می کند.

5. اطلاعات زیرسطحی

   برش هایی که توسط گل به سطح آورده می شود، اطلاعات حیاتی و در زمان واقعی را در مورد سنگ شناسی و نمایش هیدروکربنی بالقوه سازندهای در حال حفاری در اختیار زمین شناسان و مهندسان قرار می دهد.

6. کنترل فشارهای زیرسطحی

   چگالی گل حفاری را می توان به دقت کنترل کرد. با استفاده از افزودنی های وزنی (مانند باریت)، فشار ستون گل را می توان برای کنترل هجوم سیالات سازند (مانند نفت، گاز یا آب) افزایش داد و در نتیجه از فوران های خطرناک جلوگیری کرد.

   

معایب حفاری گل

1. تاثیر زیست محیطی

   این مهم ترین اشکال است. گل های مبتنی بر روغن و برخی مایعات مبتنی بر مصنوعی می توانند بسیار سمی باشند. نشت، دفع نامناسب قلمه های حفاری شده، و انتشار تصادفی می تواند خاک و آب های زیرزمینی را آلوده کند. مقررات سختگیرانه و روشهای پرهزینه مدیریت زباله مورد نیاز است.

2. هزینه و تدارکات

   سیستم پیچیده و گران است. این نیاز به تجهیزات سطحی قابل توجهی (چاله های گل، پمپ ها، شیکرها، گاز زدایی ها) و تامین مداوم مواد گل دارد. هزینه خرید، اختلاط و نگهداری گل می تواند بسیار بالا باشد.

3. آسیب سازند

   در برخی موارد، گل حفاری می تواند به سنگ مخزنی که سعی در ارزیابی آن دارد، نفوذ کرده و به آن آسیب برساند. ذرات ریز یا واکنش های شیمیایی با تشکیل می توانند نفوذپذیری اطراف چاه را کاهش دهند و به طور بالقوه تولید آینده از مناطق نفت یا آب را مختل کنند.

4. چالش های دفع

   حجم زیاد گل حفاری استفاده شده و قلمه های آلوده تولید شده نیاز به دفع مناسب دارد. این اغلب شامل حمل و نقل به تأسیسات تخصصی، تصفیه یا تزریق به چاه های دفع عمیق است که همه اینها به هزینه عملیاتی و ردپای محیطی می افزاید.

5. خوردگی و فرسایش تجهیزات

   ماهیت ساینده گل، به ویژه زمانی که حاوی ماسه و قلمه باشد، می تواند باعث فرسایش پمپ ها، لوله های حفاری و سایر اجزا شود. علاوه بر این، گل‌های مبتنی بر آب اگر با بازدارنده‌های مناسب درمان نشوند، می‌توانند باعث خوردگی رشته مته فولادی شوند.

6. تناسب محدود

   حفاری گل معمولاً برای سازندهای حساس به هوا، مانند برخی از درزهای زغال سنگ یا شیل‌هایی که ممکن است در معرض آب متورم یا شکسته شوند و منجر به ناپایداری چاه شود، مناسب نیست.

نتیجه گیری

حفاری گل به دلیل اثربخشی بی نظیر آن در حصول اطمینان از ساخت گمانه ایمن و کارآمد، سنگ بنای عملیات حفاری مدرن است. توانایی آن در تثبیت سوراخ چاه، حذف قلمه ها و کنترل فشارهای زیرسطحی آن را ضروری می کند. با این حال، این مزایا با مسئولیت های قابل توجهی همراه است، که در درجه اول در مورد حفاظت از محیط زیست، مدیریت هزینه و کاهش آسیب سازند است. توسعه مداوم سیالات حفاری سازگار با محیط زیست و فن آوری های پیشرفته تصفیه زباله به رفع این معایب ادامه می دهد و از ارتباط حفاری گل برای آینده قابل پیش بینی اطمینان حاصل می کند.