استفاده از گل حفاري

استفاده از گل حفاري

می‏توانیم چنین فرض کنیم که گل‏های حفاری ساخته شده توسط جامدات چاه، یا خیلی سنگین بودند و یا گرانروی زیادی داشت و تنها آب برای رقیق کردن آن استفاده می‏گرفت. اگرگرانروی گل کاهش می‏یافت یا از درون مخازن ذخیره به سیستم گل جدید افزوده می‏شد و یا حفاری با همان گل رقیق ادامه می‏یافت و اگر وزن گل اندک بود چاه فوران میکرد و اگر هرز روی گل زیاد می‏شد یا اندود گل تشکیل شده باعث گیر کردن لوله‏های حفاری می‏شد و یا ریزش دیوارة چاه باعث گیر کردن لوله‏ها می‏گشت، هیچ نوع مواد افزودنی مؤثری برای کنترل خواص فیزیکی گل وجود نداشت. 13 سال بعد از ظهور نخستین گل حفاری لوکاس در سال 1901 در اسپیندل تاپ برای مباحثه در مورد سیالات حفاری و مطرح کردن آن بعنوان یک ضرورت در صنعت حفاری حضور پیدا کرد. این مسئله در سال 1914 از تحقیقات وسیعی توسط پولارد و هگبورک کشف گردید که از گل فوق‏العاده غلیظی برای حفاری توسط دکل‏های ضربه‏ای در ایالت اوکلاهاما استفاده می‏شده است. مشکل پولارد و هگبورک، توسعه روشی برای بهبود کیفیت حفاری با روش ضربه‏ای، به منظور جلوگیری از ضایعات اضافی گاز که بهنگام حفاری گازی با روش ضربه‏ای صورت می‏گرفته، بود. در این روش تنها مقدار کمی سیال بدرون چاه فرستاده می‏شد. آنها توصیه می‏کردند که برای جلوگیری از فوران چاه به منظور کنترل فشار هیدرو استاتیکی از گل خاک رس غلیظ استفاده کنند. ترکیب و خواص سیالات خاک رسی، توسط آنها عرضه شد و احتمالاً در آن زمان در روش حفاری دورانی نتایج مطلوبی را بدست داده است. گل مطلوب به گلی گفته می‏شود که به اندازه کافی غلیظ باشد تا بتواند منافذ طبقات و ماسه‏ها را طوری مسدود نماید که سیال نتواند بدرون آنها نفوذ نماید. گل مطلوب گلی است که توانایی انسداد منافذ ماسه و جلوگیری از ریزش دیواره چاه و کنترل فشارهای گاز را داشته باشد.

تاریخ جدید سیالات حفاری یعنی زمانی که تلاش برای کنترل خواص گل با استفاده از مواد افزودنی طراحی شد در سال 1921 آغاز گردید. استراود در سال 1921 در تلاش بود که وسیله‏ای بیابد که گل را آنقدر سنگین نماید که با کنترل فشار گاز از فوران جلوگیری نماید. چندین فوران شدید و آتش سوزیهای مهلک به هنگام حفاری با گل سبک و گاز خورده اتفاق افتاده بود. استراود متوجه شد که نمونه‏های برگشتی گل در مخازن، در مناطق گازی، وزنی معادل 5/10 تا 11 پوند در گالن داشته و بسیار چسبناک هستند. بطوریکه بحدی می‏رسیدند که قابل تلمبه شدن نبودند. این نوع گل در اثر این اتفاقات فوران می‏کرد. در آزمایشگاه کشف شد که ذرات ریز اکسید آهن علاوه بر سنگین کردن وزن گل (15 تا 18 پوند در گالن) براحتی قابل تلمبه شدن است. این مواد برای استفاده در صنعت توصیه شده و مقدار زیادی از آن در مناطق گازی آلکاتراس جنوبی و لویزیانای شمالی بکار گرفته شد و نتایج خوبی هم داشت. استفاده از اکسید آهن به چند دلیل مورد اعتراض کارگران حفاری قرار گرفت که در بین این دلایل رنگ تیره و ایجاد لک به روی پوست توسط این ماده جالب توجه بود. در سال 1922 باریت تحت آزمایش قرار گرفت و مطلوبتر از اکسید آهن برای سنگین‏تر کردن گل تشخیص داده شد. استراود در ضمن، این واقعیت را که وزن مخصوص زیاد اکسید آهن و سولفات باریم باعث تهنشین شدن و ایجاد اشکالاتی در کنترل می‏شود را بیان نمود. بطور کلی می‏توان تاریخچه گل حفاری رادر شش مرحله خلاصه کرد:

مرحله اول (از سال 1914 تا 1920): تعاریف مختلف برای گل حفاری از افراد مختلف ارائه می‏شد و به آن صورت استفاده از گل حفاری عمومیت پیدا نکرده بود.

مرحله دوم (از سال 1920 تا 1930): در این سالها شرکت‏های گل حفاری شروع به کار کردند و هر کدام موادی را برای استفاده در گل حفاری وارد بازار نمودند.

مرحله سوم (از سال 1930 تا 1940): در این سالها شرکت‏ها توانستند ابزاری را جهت انجام آزمایشات مختلف بر روی گل حفاری ارائه نمایند.

مرحله چهارم (از سال 1940 تا 1955): توسعه ویژگیها و ابزارهای سیستم گل حفاری مانند مخازن مدرن، آخورک گل، تفنگهای گل و غيره پیشرفتهایی بود که در طی این سالها صورت گرفت.

مرحلة پنجم (از سال 1955 تا 1970): پیدایش مهندسی گل بدین معنی که کلاسهای درسی برای افراد تحصیل کرده ابلاغ شد و فرمولها یکی بعد از دیگری درباره گل عرضه شد.

مرحلة ششم (از سال 1970 به بعد): که امروزه مشاهده می‏کنیم که در سیستم گل و خواص گل چه تغییرات و پیشرفتهایی بوجود آمده است. بهر حال، هدف از ارائة این بخش ، آشنایی با گل حفاری و وظایف آن و معرفی انواع گل حفاری و نیز ارائة آزمایشات مختلف مورد استفاده جهت بدست آوردن میزان کمی و کیفی خواص گل حفاری می‏باشد. مهندس حفاری همواره نگران انتخاب و نگهداری سیال حفاری مورد استفاده برای حفاری است. سیالات حفاری ارتباط مستقیم با مشکلات حفاری دارند. اگر سیالات حفاری دارای خواص مورد نظر نباشند، نباید آنها را مورد استفاده قرار داد. کارکرد سیستم گل حفاری در موفقیت عملیات حفاری سهم بسزائی دارد چرا که می‏توان آنرا بعنوان مثالی مشابه دستگاه گردش خون در بدن انسان دانست که وظایف محوله به این سیستم در حفاری به همان مهمی وظایف سیستم گردش خون و خود خون در تداوم حیات انسان است.