گل حفاری

سیستم مایع حفاری در عملیات حفاری ، سهم بسزائی ایفا می کند و میتوان آنرا مانند دستگاه گردش خون در بدن انسان تشبیه کرد زیرا با نبودن این مایع نمی توان حفاری نمود فواید گل جحفاری زیاد هستند ولی مهم ترین فواید آن به عبارت زیر است

فهرست مطالب

عنوان                                           صفحه

 

 

مقدمه ......................................  1

اطلاعات عمومی زمین شناسی مناطق نفت خیز ......  1

فواید كلی گل حفاری .........................  9

حفاری با هوا و گاز طبیعی ...................  12

گل طبیعی چه نوع گلی است ....................  12

دانستنیهای لازم برای گل شناسی ها ............  13

دیاگرام وظایف گل حفاری .....................  14

فشار هیدرواستاتیك ..........................  16

خواص فیزیكی گلهای حفاری ....................  20

تعریف گرانروی ..............................  21

خصوصیات جریان (Flow) و استحكام ژله ای .......  28

خواص شیمیایی گلهای حفاری ...................  32

بحث مختصری در مورد PH‌ .....................  40

آب .........................................  42

كف صابون ...................................  62

خاكهای رسی .................................  63

انواع خاكهای رسی ...........................  63

عملكرد خاكهای رسی ..........................  71

طرز محاسبه مقدار مواد لازم برای افزایش وزن و حجم گل  73

خاك رس نمكی با آتاپولگایت ..................  75

بررسی گلهای حفاری در جنوب غربی ایران .......  79

وزن گل چیست ................................  82

گل مورد استفاده در ایران ...................  82

علت اصلی استفاده از پودر سنگ آهك در آسماری .  85

طرز ساختن گل برای حفاری در طبقه آسماری .....  86

مایع تكمیلی حفاری ..........................  87

وسایل جدا كننده مواد جامد اضافی در گلهای سبك     87

دستگاه های جدا كننده مواد جامد اضافی در گلهای سنگین  88

جدا كننده ذرات رسی از گل ...................  89

طرز كار دستگاه گریز از مركز ................  90

عوامل شكستگی طبقات .........................  90

مشكلات و راه حل آنها ........................  91

مهاجرت گل در طبقه آسماری ...................  96

پیدایش آب با فشار زیاد .....................  97

كنترل عصاره گل .............................  99

خصوصیات عمومی آبهای سطح الارض در جنوب ایران .  100

آبهای آسماری ...............................  100

انواع گلهای حفاری ..........................  102

اجزاء سازنده گل های حفاری ..................  102

گلهای روغنی ................................  109

انواع گلهای روغنی ..........................  111

موارد استفاده گلهای روغنی ..................  111

اكتیویته گل های روغنی ......................  116

طرز تهیه و تدارك گل روغنی ..................  117

طرز تهیه و چگونگی به هم زدن گل به طور متناوب     118

روش محاسبه نمك در گلهای روغنی ..............  119

اضافه كردن نفت به گل حفاری .................  125

محاسبات مورد نیاز در مورد چگونگی تهیه و تدارك گلهای روغنی     125

طرز تهیه نسبت روغن به آب در گلهای روغنی ....  126

اثر اضافه كردن آب یا روغن به گلهای روغنی روی وزن     128

آلودگیهای گلهای حفاری ......................  135

تبدیل واحد ها ..............................  145

زنگ زدگی فلزات .............................  147

نتیجه كلی ..................................  160

طبقه بندی عمل زنگ زدگی فلزات ...............  161

تذكر مهم ...................................  163

خلاصه .......................................  164

مقدمه

اطلاعات عمومی زمین شناسی مناطق نفت خیز

1-  سازند بختیاری

این سازند شامل سنگ جوش conglomrate می باشد معمولاً با آب حفاری می شود و بعلت دارا بودن ذرات ریز ماسه ای بهتر است با سیستم باز حفاری گردد در غیر اینصورت ته نشست در تانکهای گل حتمی و استفاده از Desander و Desilter اجباری خواهد بود .

2- سازند آغاجاری

این سازند شامل مارلهای قرمز تا قهوه ای رنگ و گاهی متناوباً مارلهای خاکستری رنگ و ماسه سنگ بوده و بندرت لایه های آهکی نیز در آن یافت می شود .

این سازند معمولاً مسائل زیادی را بهمراه ندارد فقط در بعضی از میدانها مانند کوپال و رامین آبهای شور تحت فشار موجودند که با افزایش وزن گل کنترل می گردند و در بعضی دیگر از میدانها در این سازند گل گم شدگی دیده شده است مانند بینک و از دیگر مسائل این سازند شسته شدگی بدنه چاه است و آن نیز بدین دلیل است که چون مارلها ترکیبات رسی هستند آب فیلتر شده مایع حفاری را جذب و سپس باد کرده از طبقه جدا میگردند .

3- سازند میشان 

این سازند در قسمت های بالائی خود شامل مارلهای خاکستری حاوی مواد کربنات و ذرات silt از جنس سیلیس می باشد و متناوباً طبقات آهکی نیز در آنها یافت می شود این طبقات آهکی در قسمت تحتانی بیشتر می شود و در ایالت فارس این آهکها بصورت متراکم بخش کوری را تشکیل می دهند که در میدان سر خون گاز خیز می باشد .

4- سازند گچساران

این سازند عموماً شامل انیدرید caso₄ مارلهای خاکستری و قرمز رنگ و نمک Nacl و طبعات نازک آهکی می باشد . مسائل و مشکلات حفاری در این سازند متنوع و غیر قابل پیش بینی می باشد و بطور احتمالی بشرح ذیل اند .

الف – حفاری در مارلها

حفاری ضخامتهای زیاد مارل موجب می گردد که مواد رسی در گل حفاری پراکنده شده و گرانروی گل حفاری را از حد متعارف خارج می سازد .

در صورتیکه Water Loss کنترل نشود و از صفر تجاوز کند مقداری آب بوسیله شبکه بلورین کانی های رسی جذب شده و موجب باد کردن رسها که بصورت تنگ شدگی چاه و بالاخره بصورت واریزه به درون چاه خواهد ریخت البته این واکنش بوسیله حرارت دینامیک چاه نیز تسریع و تشدید می گردد .

ب : حفاری در نمک ها

حفاری در نمکها اگر با ضخامت کم نمک در نظر گرفته شود بسیار مفید و گل راغ متعادل می سازد ولی ضخامتهای زیاد نمک موجب می شود که ذرات نمک از غربالهخای لرزان گذشته و مقدار مواد جامد گل را افزونی بخشد .

ج : آبهای شور پر فشار سازندی

آبهای شور تحت فشار از قانون خاصی از نظر سنگ شناسی تبعیت نمی کند و در هر نوع سنگ رسوبی می تواند محبوس شود در مورد منشأ این آبها نظریات متفاوتی موجود است از آن جمله است :

ج -1 تبدیل ژیپس به انیدرید

چون در طبیعت سولفات کلسیم بصورت ژیپس (Caso_{4 ,} 2H_­2O ) ته نشین می شود و اعماق زمین تنها بصورت انیدرید ، (Caso₄ ) یافت شده است لذا اعتقاد بر این است که تحت فشار طبقات فوقانی و حرارت زمینی ژیپس تبدیل به انیدرید شده و دو مولکول آب آزاد می شود .

                                         ژیپس                      انیدرید

                                   2H_­2O +  Caso₄                          Caso_{4 ,} 2H_­2O

ج-2 تبدیلات کانی های رسی

کانی های رسی در طول زمان زمین شناسی بر اثر فشار و حرارت به یکدیگر تبدیل می شوند در بعضی از مراحل واکنش همراه با آزاد شدن مولکولهای آب می شود مانند :

Montmorilonite                       Illite +  2H_­2O                                                                

 

 بهر صورت نظریه تبدیل ژیپس به انیدرید در رابطه با سازند گچساران مورد قبول به نظر می رسد.

سازند گچساران به هفت بخش عمده تقسیم می گردد که به ترتیب از بالا به پائین:

4-1 بخش هفتم

این بخش شامل انیدرید آهک و مارلهای خاکستری رنگ می باشد در میدان پازنان یک لایه نسبتاً نازک از مارل قرمز رنگ در اواسط این بخش دیده می شود . بطور کلی این بخش کم فشار بوده و با گل سبک حفاری می شود قاعده این بخش بر سر بخش ششم قرار دارد که سازندی پر فشار محسوب می گردد بهمین علت معمولاً در یک تا دو متری قاعده این سازند بعنوان نقطه جداره گذاری انتخاب می شود .

کلیه میدانهائی که بخش هفتم در آنها کاملاً شناسائی شده است در محدوده ای به شرح ذیل قرار دارد .

شمالاً گچساران ، کرنج ، باریس ، ماماتین ، نفت سفید

جنوباً بینک ، رگ سفید ، مارون ، رامین می باشند در سایر نواحی بخش هفتم گچساران از مشخصات آن در محدوده مذکور تبعیت نمی نماید .

یکی دیگر از مسائل در جداره گذاری در آخرین انیدرید بخش هفتم انست که در طبقات فوقانی این انیدرید مقادیری سنگ آهک ضعیف وجود دارد که توان مقاومت در مقابل گلهای سنگین را ندارد لذا کاملاً روشن است که اگر این انیدرید کاملاً شناسائی نشود چه مشکلاتی را در خواهد داشت .

4-2- بخش ششم

این بخش شامل مارنهای قرمز رنگ انیدرید نمک مارنهای خاکستری و باندهای نازک آهک می باشد در بعضی از میدانهای نفتی مانند اهواز ، منصوری ، رگ سفید و غیره لوله جداری بجای آخرین باند انیدرید بخش هفتم در اولین انیدرید بخش ششم سیمان می گردد و آن بعلت کم فشار بودن سر بخش ششم می باشد ولی با وجود این در بعضی از همین میدانها حفاری زیاده از حد در بخش ششم موجب پاره گی لوله جداری شده است .

4-3- بخش پنجم

این بخش شامل انیدرید و مارنهای خاکستری و نمک مارنهای قرمز و آهک های نازک لایه می باشد.

 

 

4-4- بخش چهارم

این بخش بیشتر شامل نمک است و مارنهای خاکستری و قرمز انیدرید و بندرت آهک های نازک در آن یافت می شود یکی از مشخصات بارز این بخش تغییر شدید ضخامت آن می باشد .

4-5- بخش سوم گچساران

این بخش بیشتر شامل مارنهای خاکستری گاهی تیره انیدرید نمک و طبقات نازک آهک می باشد بخش سوم و پنجم بعلت داشتن مارنهای فراوان از مسئله سازترین بخشها می باشند .

4-6- بخش دوم گچساران

عنصر اصلی این بخش را نمک تشکیل داده و در آن مارن خاکستری و انیدرید نیز یافت می شود .

4-7- بخش یکم گچساران با پوش سنگ

این بخش شامل تناوب انیدرید مارن و سنگ آهک می باشد در بعضی از مناطق طبقات نمک نیز در این بخش گزارش گردیده ضخامت آن در میدانهای مختلف تفاوت دارد و گاهی از ده متر کمتر و زمانی از صد متر بیشتر است . پوش سنگ دارای شش طبقه راهنما است که از A شروع شده و به F ختم می شود و بجز طبقات A,B بقیه سنگ آهکهای خاصی می باشند .

در پوش سنگ احتمال گل کم شدگی ، وجود آب شور و وجود هیدروکربور می رود وچون این بخش آخرین بخش پر فشار گچساران محسوب می گردد و حد تحتانی آن نیز سازند کم فشار آسماری می باشد لذا با در نظر گرفتن احتمالات فوق در حد معینی از طبقات راهنما جداره گذاری می گردد که البته در هر میدانی حدود آن مشخص است .

 

 

4-8- ملاحظات ( الف )

 4-8-1 دریال جنوب شرقی میدان پازنان بعلت گسل شدن آبهای شور تحت فشار در درون بخش هفتم ظاهر می شوند لذا در این منطقه تغییر فشار نشانه تغییر سازند نمی باشد .

2-8-4- در منطقه CREST ساختار آغاجاری در حوالی چاه شماره 131 سازند گچساران بخش هفتم با کسله ای در ارتباط با مخزن آسماری بوده و در آن گاز دیده شده است .

3-8-4- در منطقه هفتگل نیز گچساران بخش 2و3 نیز با مخزن در ارتباط گسلی هستند و بهمین علت در دو بخش مذکور گاز دیده می شود .

4-8-4- مطالعه مارلها جهت استفاده گل شناسان میبایستی بر مبنای خواص کانی های رسی استوار باشد که این نیز نیاز به در اختیار داشتن دستگاههای X-RAY DIFFRACTION و میکروسکوپهای الکترونی است با وجودیکه این وسایل در ایران در اختیار موسسات علمی است هنوز هیچگونه تلاشی در این زمینه صورت نگرفته است .

مرحله دوم مطالعه مارلها در آزمایشگاههای گل شناسی شرکت ملی نفت – مناطق نفت خیز صورت گرفته است که طی آن بعضی از مارلها در مقابل انواع گل آزمایش شده و تنها حاصل آن پیشنهاد گل های نفتی برای حفاری سازند گچساران در میدان مارون بوده است.

5- سازند آسماری

این سازند عموماً از سنگ آهک Caco₃ و دولومیت CaMg(CO₃)₂ و ماسه سنگ و شیل می باشد این سازند در نواحی مختلف دارای مشخصات زمین شناسی متفاوتی می باشد بهمین علت در سازند آسماری دو بخش عمده تشخیص داده شده است .

5-1- بخش ماسه سنگی اهواز این بخش در میدانهای اهواز ، مارون ، منصوری توسعه یافته است.

 

5-2- بخش انیدریدی کلهر این بخش بیشتر مشتمل بر انیدرید و نمک مارن و آهک می باشد .

6- سازندهای پابده و گورپی

این دو سازند بترتیب در زیر سازند آسماری واقع شده اند و شامل شیل مارن و رسهای آهکی و گاهی آهکهای مارلی می باشد .

7- سازند تنگستان

این سازند شامل آهک و لایه هائی از شیل می باشد . این سازند در بعضی از میدانها نفت خیز می باشد مانند اهواز .

8- سازند گژدمی

این سازند از شیل و لایه های نازک آهک تشکیل یافته است و معمولاً بعلت شور و بخش از محل خود ( Slough ) مسئله ساز می باشد . گاهی این سازند گاز خیز است مانند کوه دارا که علت وجود گاز را در این سازند غیر مخزنی را می توان منوط به شکستگی دانست .

9- گروه خامی

بطور کلی این گروه شامل سنگ آهک دولومیت و شیل می باشد . گروه خامی شامل سازندهای ذیل می باشد .

9-1- داریان                         آهک با لایه های نازک شیل

9-2- کدوان                         شیل با لایه های نازک آهک

9-3- فهلیان                         آهک و لایه های  نازک شیل در خارک نفت خیز است .

9-4- هیت                           انیدرید و کربنات 

9-5- سورمه                     آهک دولومیت و مقداری شیل در خارک نفت خیز است .

10- گروه کازرون

این گروه شامل دو سازند است و بطور کلی فاقد خصوصیات مخزنی و پوش سنگ طبقات زیرین خود محسوب می شود .

10-1- سازند نیریز که بیشتر شامل آهک و دولومیت می باشد .

10-2- سازند دشتک از تناوب دولومیت و انیدرید و شیل یافته است این سازند از سر جداره گذاری بسیار پر اهمیت می باشد و با وجودیکه ترکیب اصلی آن انیدرید و اصولاًَ فاقد فورانی است ولی در قسمت تحتانی آن به علت وجود شکستگی ها گاهی موجب فوران می شود و اصطلاحاً به آن (BLUE ZONE  ) اطلاق می گردد .

 11- گروه دهم