سیال حفاری

تاریخ آخرین بروزرسانی: ۲۱ام فروردین ۱۴۰۰

سیال حفاری را می توان به عنوان هر گونه سیالی تعریف کرد. در طول عملیات حفاری درون چاه به گردش پس از عبوراز رشته حفاری ومته ازطریق فضای حلقوی به سطح برمیگردد.

سیال حفاری را می توان به عنوان هر گونه سیالی تعریف کرد که در طول عملیات حفاری درون چاه به گردش در می اید و پس از عبور از رشته حفاری  و مته از طریق فضای حلقوی به سطح برمی گردد.

با توجه به زمان حال سیال حفاری باید حداقل ده نیاز را برآورده سازد تا بتوان آن را یک سیال مطلوب نام برد:

تمیز کردن چاه و انتقال کنده ها به سطح زمین

خنک کردن مته و لوله های حفاری

روان کردن مته و لوله های حفاری

اندود کردن دیواره و جلوگیری ازریزش آن به درون چاه

کنترل فشارهای زیر زمینی

شناور نگه داشتن کنده های حفاری و مواد وزن افزای سیال به هنگام خاموشی پمپ ها

ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان

تحمل بخشی از وزن لوله ها

کاهش دادن ضایعات وارد بر سازند های مجاور و ارائه ی حداکثر اطلاعات پیرامون آنها

انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته

تمیز کردن چاه و انتقال کنده ها به سطح زمین

سیال حفاری، وقتی که از نازل های مته بیرون می آید به واسطه ی فشار شدیدی که دارد سبب تمیزی کف چاه و لبه های مته شده ،به این ترتیب طول عمر مته را بیشتر کرده و در عین حال سرعت و بازدهی حفاری را نیز افزایش می دهد.

این فرایند به عوامل بسیاری بستگی دارد که می توانیم از سرعت سیال در فضای حلقوی (Annulus) وزن سیال (Mud Weight) و گرانروی (Viscosity) آن نام ببریم.

خنک کردن مته و لوله های حفاری در محل مته و در نقاطی از چاه که لوله ها با سازند تماس دارند در اثر چرخش مته و لوله ها نیروی اصطکاک تولید گرمای فوق العاده زیادی می کند که اگر این گرما هر چه سریع تر منتقل نشود مته را می سوزاند و لوله های حفاری نیز در محل تماس شان با سازند بر اثر فرسایش سوراخ می شوند، بنابراین وظیفه ی سیال حفاری جذب نمودن این گرما و رها کردن آن در سطح است.

روان کردن مته و لوله های حفاری سیال حفاری تا حدودی سبب روان شدن مته و لوله های حفاری در چاه نیز می شود رسی که در بیشتر سیالات پایه آبی به کار می رود خود به عنوان ی روان کننده (Lubricant) عمل می کند. اندود کردن دیواره و جلوگیری ازریزش آن به درون چاه سیال حفاری باید بتواند دیواره ی چاه را حتی اگر سست و نا منسجم هم باشد به وسیله ی یک لایه نازک وغیر قابل نفوذ (Cake) اندود کند تا هم از هرزروی سیال و عصاره ی آن به درون سازند جلوگیری کند و هم به پایداری سنگ های سازند و دیواره چاه کمک کرده باشد و مانع ریزش آنها به درون چاه گردد.

کنترل فشارهای زیر زمینی در حین حفاری ممکن است با سازندهایی که محتوی آب، نفت ویا گاز با فشار بسیار زیاد هستند روبرو شویم که کنترل این فشارها نیز از جمله وظایف سیال حفاری به شمار می آید.

شناور نگه داشتن کنده های حفاری و مواد وزن افزای سیال به هنگام خاموشی پمپ ها اگر در حین عملیات حفاری مجبور به خاموشی پمپ ها شویم که ممکن است از چند دقیقه تا چندین روز هم به طول انجامد سیال حفاری باید بتواند کنده ها و مواد وزن افزای خود را شناور نگه دارد چرا که در غیر اینصورت و با ته نشینی این مواد ، مته و بخشی از لوله های حفاری نیز در زیر کنده ها و مواد جامد  دفن شده.

ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان سیال حفاری باید به گونه ای باشد که وقتی از چاه خارج می شود، کنده های حفاری و شن ها بتوانند به راحتی از آن جدا شده و روی الک ارزان به بیرون از سیستم گردش سیال هدایت شوند و دوباره به داخل چاه بر نگردند، اهمیت بسیار این عمل از آن جهت است که شن بسیار فرساینده بوده و بازگشت دوباره ی آن به سیستم و چاه:موجب فرسایش شدید قطعات پمپ ها و اتصالات لوله های حفاری و دیگر ادوات خواهد شد.

تحمل بخشی از وزن لوله ها با ادامه ی حفاری و عمیق تر شدن چاه، وزن لوله های حفاری و ادواتی که وارد چاه می شوند نیز افزایش یافته و به همین نسبت دکل نیز باید وزن بیشتری را تحمل کند پس با توجه به قانون ارشمیدس به اندازه وزن سیال هم حجمشان از وزن لوله ها کاسته خواهد شد و این کاهش وزن لوله ها که توسط سیال حفاری تحمل می شود به نفع جراثقالهایی ست که لوله ها را آویزان نگه می دارند، بدیهی ست که هر چه وزن سیال بیشتر باشد لوله ها نیز سبک تر خواهند شد و به عبارتی وزن ظاهری آنها کمتر خواهد شد. کاهش دادن ضایعات وارد بر سازند های مجاور و ارائه ی حداکثر اطلاعات پیرامون آنها هر چند به منظور حفاظت از سازند ها، تثبیت کلیه خواص سیال حفاری در سطحی مطلوب یک ضرورت است، با این همه گاهی باید شرایط و خواص سیال را فدا کرد تا در عوض اطلاعات کافی پیرامون سازند حفاری شده به دست بیاید .

به عنوان مثال افزودن نفت به سیال کارآیی و ضریب تولید چاه را بهتر می کند اما اگر نفت در کار زمین شناس اختلال ایجاد کند باید از مصرف آن در سیال خودداری شود. انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته هنگام   برنامه ریزی یک سیال حفاری به هایدرولیک آن باید توجه کافی نمود، بدین معنی که سرعت گردش سیال حفاری و خواص فیزیکی آن و همچنین نوع ذرات جامد معلق در سیال و درصد آنها را به شکلی باید در نظر گرفت که از کل توان پمپ ها تنها اندکی به شکل گرما تلف شود و بیشتر آن در مته و برای تمیز کردن چاه مصرف شود.