استفاده از عبارت گِل حفاری در متون تخصصی حفاری نفت بسیار رایج است. اگر در صنعت نفت و گاز تازه‌وارد هستید، ممکن است بپرسید گل حفاری چیست؟ در مهندسی ژئوتکنیک، گل حفاری یا به‌عبارتی ماد حفاری، به‌منظور کمک در حفاری چاه‌ها به‌کار گرفته میشود. این مواد نه‌تنها در حفاری چاه‌های نفت و گاز طبیعی و در دکل‌های حفاری اکتشافی مورد استفاده قرار می‌گیرند، بلکه برای چاه‌های ساده‌تر مانند چاه‌های آب نیز کاربرد دارند. این مواد همراه با افزودنی‌های پلیمری و رسی مناسب برای حفاری سازندهای مختلف نفت و گاز استفاده می‌شوند. همچنین، گل‌های حفاری گازی که معمولاً از هوا یا گاز طبیعی با افزودنی‌های کف‌کننده استفاده می‌کنند، در شرایط مناسب زیرزمینی به‌کار می‌روند.
گل حفاری به شرکت‌های حفاری نفت کمک کرده تا چاه‌ها و سوراخ‌های عمیق‌تر و طولانی‌تری در زمین حفر کنند. گل حفاری به‌طور کلی ترکیبی از آب و خاک رس است، اما انواع مختلفی از گل‌های حفاری با پایه‌های آبی و نفتی و افزودنی‌های مختلف وجود دارند که کاربردها و ویژگی‌های متفاوتی دارند. در کل، گل حفاری مایعی غلیظ‌تر از آب است که در صنعت حفاری چاه‌های عمیق استفاده میشود.
در این مقاله از آسیاگیلسونایت به طور کامل در مورد گل حفاری، کاربردها و ویژگی های آن صحبت می کنیم.
گل حفاری چیست؟
گل حفاری به انگلیسی (Drilling mud) در مهندسی نفت، گل حفاری به عنوان مخلوطی سنگین و چسبناک از سیالات شناخته میشود که در عملیات حفاری نفت و گاز به کار می‌رود. این گل‌ها وظیفه حمل خرده‌سنگ‌ها به سطح و نیز روانکاری و خنک‌سازی مته را بر عهده دارند. گل حفاری با استفاده از فشار هیدرواستاتیکی به جلوگیری از فروپاشی لایه‌های ناپایدار به درون چاه کمک می‌کند و از ورود آب از لایه‌های آب‌دار جلوگیری می‌نماید.
ترکیبات گل حفاری نفتی چیست؟
به‌طور سنتی، گل‌های حفاری بر پایه آب ساخته می‌شوند که می‌تواند شامل آب شیرین، آب دریا، محلول‌های نمکی طبیعی یا محلول‌های نمکی آماده شده باشد. بسیاری از گل‌ها نیز بر پایه نفت تهیه می‌شوند و از محصولات مستقیم پالایش نفت مانند نفت دیزل یا نفت معدنی به عنوان ماتریس سیال استفاده می‌کنند. علاوه بر این، گل‌های به‌اصطلاح سنتزی با استفاده از ترکیبات سیالی که به‌صورت دقیق‌تری نسبت به روغن‌های نفتی سنتی تنظیم شده‌اند، تهیه می‌شوند.
به‌طور کلی، گل‌های پایه آب برای حفاری‌های کمتر پیچیده چاه‌های عمودی متعارف در اعماق متوسط مناسب هستند، در حالی که گل‌های پایه نفت برای اعماق بیشتر یا حفاری‌های جهت‌دار یا افقی که فشار بیشتری بر دستگاه حفاری وارد می‌کنند، بهتر عمل می‌کنند. گل‌های پایه سنتزی در پاسخ به نگرانی‌های زیست‌محیطی نسبت به سیالات پایه نفتی توسعه یافته‌اند، هرچند که ترکیب تمامی گل‌های حفاری به شدت تنظیم شده و در برخی موارد ترکیبات خاصی از استفاده در محیط‌های خاص ممنوع شده‌اند.
انواع گل حفاري
گل حفاری پایه آب، معمولاً حاوی یک نوع رس مانند بنتونیت است که به آن ویسکوزیته کافی برای حمل خرده‌سنگ‌های حفاری به سطح می‌بخشد. همچنین شامل یک ماده معدنی مانند باریت (سولفات باریم) است که برای افزایش وزن ستون و تثبیت چاه به کار می‌رود. مقادیر کمتری از صدها ماده دیگر ممکن است اضافه شود، مانند سود سوزآور (سدیم هیدروکسید) برای افزایش قلیائیت و کاهش خوردگی، نمک‌هایی مانند پتاسیم کلرید برای کاهش نفوذ آب از گل حفاری به سازند سنگی، و انواع روان‌کننده‌های حفاری مشتق شده از نفت. گل حفاری سنتزی حاوی آب (معمولاً به صورت محلول نمکی) و پایه نفتی، بنتونیت و باریت برای ویسکوزیته و وزن، و انواع امولسیفایرها و شوینده‌ها برای روانکاری هستند.
کاربردهای گل حفاری
وظایف گل حفاری در فرآیند حفاری عبارتند از:
- اولین و مهم‌ترین کاربرد گل حفاری ، خارج کردن خرده‌سنگ‌ها و زباله‌های ناشی از حفاری از کف چاه است. گل حفاری دارای ویژگی خاصی به نام وزن مخصوص است. هرچه وزن مخصوص گل بیشتر باشد، مقدار بیشتری از خرده‌سنگ‌های استخراج شده از چاه به راحتی در آن شناور شده و از چاه خارج می‌شوند. با این حال، افزایش وزن مخصوص گل، تحرک آن را کاهش می‌دهد و حفاری را سخت‌تر می‌کند.
- یکی دیگر از کاربردهای گل حفاری ، حفظ پایداری چاه است. ابتدا، فشار گل بر روی دیواره چاه از فروپاشی آن جلوگیری می‌کند. از سوی دیگر، گل حفاری توانایی پر کردن منافذ در دیواره چاه و غیرقابل نفوذ کردن آن را دارد. نتیجه این فرآیند، افزایش پایداری و استحکام دیواره‌های چاه است.
- سومین کاربرد مهم گل حفاری جلوگیری از مسدود شدن مته و ایجاد فشار مضاعف بر روی آن است. در واقع، گل‌های حفاری در اعماق چاه و جایی که مته در حال کار است، با خنک کردن مته و حذف خرده‌سنگ‌ها از اطراف آن، از مسدود شدن مته جلوگیری می‌کنند.
سه نوع اصلی این ترکیب شامل گل پایه آبی پراکنده یا غیرپراکنده، گل پایه نفتی و گل گازی است که برای استخراج گاز طبیعی استفاده میشود. برای تهیه گل حفاری، از ترکیبی از مواد معدنی مانند بنتونیت و باریت، مواد شیمیایی مانند سود مایع و امولسیفایرها، و مواد پلیمری استفاده میشود. وظایف اصلی این ترکیبات به شرح زیر است:
- حذف ضایعات هنگام حفاری
- خنک و تمیز نگه‌داشتن چاه در هنگام حفاری
- ایجاد فشار هیدرواستاتیک برای جلوگیری از فروپاشی دیواره چاه در هنگام خروج سیالات
- تعلیق ضایعات حفاری زمانی که عملیات حفاری متوقف شده و تجهیزات جایگزین می‌شوند
افزودنی‌های گل حفاری
افزودنی‌های مختلف ویژگی‌های متنوعی به گل‌های حفاری می‌بخشند. وزن مخصوص گل، میزان ویسکوزیته، درجه سختی، توانایی پوشش‌دهی منافذ دیواره و غیره، همگی از ویژگی‌هایی هستند که توسط افزودنی‌های مختلف درگل‌های حفاری ایجاد می‌شوند.
از جمله مهم‌ترین افزودنی‌های گل حفاری می‌توان به مواد زیر اشاره کرد:
- -کلسیم: یکی از افزودنی‌های گل حفاری که باعث افزایش سختی سیال میشود.
- – خاک رس: محبوب‌ترین افزودنی برای گل حفاری است. مهم‌ترین وظیفه خاک رس افزایش ویسکوزیته گل حفاری است.
- – باریت: افزودنی دیگری است که اغلب با افزایش وزن مخصوص به گل حفاری اضافه میشود. افزایش وزن باعث میشود که خرده‌سنگ‌ها و قطعات بزرگ‌تری از چاه خارج شوند.
- – بنتونیت: ماده دیگری که به‌طور گسترده در گل‌های حفاری استفاده میشود. این ماده نیز ویسکوزیته گل‌های حفاری را افزایش می‌دهد و جایگزین خوبی برای خاک رس است.
- – کاستیک: ماده‌ای دیگر که برای افزایش قلیائیت سطح گل حفاری استفاده میشود.
- – پودر پوسته گردو: پودر پوست گردو افزودنی دیگری است که پوشش خوبی روی دیواره چاه ایجاد می‌کند و با بستن منافذ کوچک آن، مقاومت دیواره چاه در برابر آسیب و فروپاشی را افزایش می‌دهد.
- – مواد نانو: در گل‌های حفاری مدرن‌تر، استفاده از انواع افزودنی‌های نانومواد ویژگی‌های بسیار مهمی را با دقت بالا به این سیال می‌افزاید. افزودنی‌های نانوپلیمری بیشتر از هر جای دیگری در چاه‌های نفت عمیق استفاده می‌شوند.
شرکت های تولید کننده گل حفاری
صنعت حفاری نفت و گاز، صنعتی پیچیده و تخصصی است که نیازمند استفاده از مواد و تجهیزات خاصی است. یکی از مهم‌ترین این مواد، گل حفاری است که نقش حیاتی در تسهیل و بهبود فرآیند حفاری ایفا می‌کند. با توجه به اهمیت گل حفاری، شرکت‌های بسیاری در سراسر جهان به تولید و عرضه این ماده مهم مشغولند.
شرکت آسیا گیلسونایت با تمرکز بر تولید و صادرات گیلسونایت و انواع گل حفاری، به یکی از تامین کنندگان اصلی این مواد در داخل کشور تبدیل شده است. این شرکت همچنین در زمینه تولید پودر پوست گردو، باریت و بنتونایت که در گل حفاری استفاده میشود نیز فعالیت دارد.
