تشریح ساخت گل حفاری فوق سنگین برای مهار چاه‌های پرفشار نفت و گاز​

به گزارش می متالز، این موفقیت در حین حفاری چاه ۱۸۳ بی‌بی‌حکیمه محقق شد؛ آنجا که عملیات حفاری در اثر فشار بالای مخزن بی‌نتیجه ماند و هر لحظه ممکن بود فوران چاه شرایط ناگواری را رقم بزند، در چنین شرایطی بود که کارشناسان معاونت حفاری شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب نوعی گل حفاری فوق سنگین طراحی کردند تا عملیات حفاری چاه بدون مشکل پایان یابد. در ادامه این گزارش صفرعلی رئیسی، معاونت حفاری مدیریت امور فنی شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب جزئیات بیشتری در این مورد ارائه می‌دهد:

میدان نفتی بی‌بی‌حکیمه در جنوب غربی کشور جزو یکی از میدان‌های هیدروکربوری پیچیده جهان است که متخصصان حفاری در حین حفاری با چالش‌های فراوانی دست و پنجه نرم می‌کنند. به تازگی نیز در چاه ۱۸۳ این میدان عملیات حفاری در حفره ۱۲ و یک چهارم اینچی، به دلیل فشار بالای مخزن با مشکل مواجه شد و خطر فوران چاه پیش رو قرار داشت. در این وضعیت حساس بی‌درنگ گروه ویژه‌ای در معاونت حفاری تشکیل و گزینه‌های مختلف برای غلبه بر فشار چاه  بررسی کارشناسی و علمی شد. با توجه به شرایط عملیاتی چاه و مطابق با محاسبات به عمل آمده پس از بررسی راهکارهای مختلف پیشنهادی، تنها گزینه پیش‌رو طراحی ساخت و استفاده از گل فوق سنگین به وزن ۱۷۴ پی‌سی‌اف (پوند بر فوت مکعب) پیش‌بینی شد. با توجه به اینکه تا کنون این نوع گل با چنین مشخصاتی در کشور طراحی نشده بود و بیشترین وزن گل ثبت شده در کشور ۱۶۴ پی.سی.اف بود بنابراین طراحی گل فوق سنگین در دستور کار این معاونت قرار گرفت.

طراحی روش جدید؛ مطالعات فنی و ارزیابی آزمایشگاهی

در ایران که بیشترین میزان فشار هیدرواستاتیک مخازن هیدروکربوری جهان را دارد تاکنون بیشترین وزن سیال ثبت شده ۱۶۴ پی.سی.اف برای مقابله با حفاری لایه‌های زیرین سازند گچساران طراحی شده است، بنابراین چنانچه فشار هیدرواستاتیک از فشار سازند کمتر باشد خطر جریان یافتن چاه و احتمال فوران آن پیش‌بینی می‌شود. در چاه ۱۸۳ بی‌بی حکیمه نیز با توجه به استمرار جریان چاه و مشاهده افزایش فشار، ادامه عملیات حفاری امکان‌پذیر نبود و احتمال وقوع هر نوع حادثه‌ای وجود داشت. کارشناسان واحد مهندسی سیالات حفاری و عملیات حفاری برای ادامه عملیات هدف پس از بررسی‌های مکرر و مطالعات فنی و بررسی‌های آزمایشگاهی که مبتنی بر دانش و تجربه بالای آنها بود با توجه به شرایط عملیاتی چاه و مطابق محاسبات به عمل آمده،  فرمول تهیه گل حفاری را با استفاده از ماده‌ای به نام سی.وای.مکس (‌CY-MAX)  به‌دست آوردند.

عملیاتی کم نظیر در تاریخ صنعت حفاری

پس از ساخت نمونه آزمایشگاهی این سیال با استفاده از مواد موجود و تأیید کارایی آن، گل حفاری فوق سنگین در چاه ۱۸۳ در چند مرحله به کار گرفته شد و سرانجام گل حفاری بر فشار مخزن غلبه کرد و چاه به کنترل درآمد و ادامه عملیات بدون هیچ مشکلی پایان یافت. این اقدام ارزشمند و منحصر به فرد برای نخستین بار در صنعت حفاری کشور ازسوی نیروهای سخت‌کوش معاونت حفاری مدیریت امور فنی انجام شد. طراحی و ساخت این گل از این جهت کم‌نظیر است که افزون بر اعمال وزن بالا دارای ۶۰ درصد مواد جامد بوده و به دلیل جریان چاه دارای خواص رئولوژیکی بسیار مناسب است.

اهمیت و کاربرد گل حفاری

گل حفاری ترکیبی است از مواد شیمیایی معدنی و آلی که به شکل مایع ساخته و در حفاری چاه‌های نفت و گاز به کار گرفته می‌شود. این ترکیب از دو فاز جامد و مایع تشکیل شده و خصوصیات آن با کم و زیاد شدن مواد جامد تغییر می‌کند. گل‌های حفاری نقش مهمی در عملیات حفاری چاه‌های نفت و گاز ایفا می‌کنند. اهمیت گل‌های حفاری در عملیات حفاری مانند اهمیت خون و گردش آن در بدن موجود زنده است.

گل مناسب حفاری وظایف مختلفی را به‌عهده دارد که از جمله می‌توان به کنترل فشار مخزن و جلوگیری از ایجاد حفره یا فوران چاه، خارج کردن کنده‌های حفاری از چاه، خنک و روان‌کاری مته و رشته‌های حفاری، جلوگیری از ریزش دیواره چاه با ایجاد دیواره‌ای از اندود گل، کمک به تحمل وزن رشته حفاری و لوله‌های جداری و ارائه بیشترین اطلاعات قابل اطمینان از سازند اشاره کرد.

انواع گل‌های حفاری

به طور کلی گل‌های حفاری به دو دسته گل‌های پایه آبی و گل‌های پایه روغنی تقسیم می‌شوند.

گل‌های پایه آبی از دو فاز مایع و جامد ساخته می‌شود که فاز مایع فاز مایع آنها آب است. آب برخی از مواد را به صورت محلول و بعضی دیگر را به صورت معلق در خود نگه می‌دارد. انواع مختلفی از گل‌های پایه آبی تهیه می‌شود که عموما در حفاری حفره اول ۲۶ اینچ، حفره دوم ۱۷ و یک دوم اینچ و حفره ۱۲ و یک چهارم اینچ استفاده می‌شوند. همچنین در مخازنی که لایه شیلی وجود نداشته باشد و به وزن‌گیری بیش از آب نیاز باشد برای کاهش هزینه‌ها و آلودگی کمتر از لحاظ زیست محیطی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آب مورد استفاده در تهیه گل حفاری هم از نظر وزن مخصوص و هم به لحاظ نوع کاربرد انواع مختلفی دارد که عبارتند از آب شیرین، آب شور دریا و آب شور سیر شده از نمک کلرید سدیم.

فاز جامد گل حفاری به موادی گفته می‌شود که به فاز مایع اضافه می‌شوند و مقدار آنها در سیال حفاری از ۵ تا ۵۰ درصد حجمی متغیر است.

گل‌های روغنی در لایه‌هایی که دارای شیل هستند و چاه‌هایی که دمای بالاتر از ۳۵۰ درجه فارنهایت دارند استفاده می‌شود. این نوع گل مخلوطی از ۷۰ درصد گازوئیل و ۳۰ درصد آب است.