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.