ساخت سیال پلیمری و بررسی اثر آن بر میزان پایدار سازی شیل ها و خواص جریانی سیال حفاری

دشواری های حفاری در شیل های حساس به آب یکی از مسائل اساسی صنعت نفت و گاز به شمار می رود. بیش از 10% هزینه های حفاری چاه، مربوط به مشکلات ناپایداری شیل هستند که در واقع چیزی بیش از یک میلیارد دلار در سال خواهد شد. سازندهای شیلی با داشتن کانی های رسی به سادگی می توانند آب موجود در گلِ حفاری را به خود جذب کنند و به سرعت دچار تورم و ریزش شوند و موجب ناپایداری دیواره چاه، چسبیدگی لوله ها و توپی شدن مته گردند. برای رفع این مشکل، گل های حفاری پایه روغنی، به ویژه گلِ امولسیون معکوس به کار می روند. این گل ها در کنار برتری هایی مانند پایدارسازی شیل، روانکاری مناسب و عدم چسبندگی، کاستیهایی نیز همچون هزینه بالا، محدودیتهای زیست محیطی و پیامدهای زیان آور بر روی حفاری و تکمیل قسمت بهره ده دارند. گلهای پایه آبیِ پلیمری از گزینه هایی هستند که در صورت بازده مناسب می توانند جایگزین گل پایه روغنی شوند. پلیمرهای کپسوله کننده شیل، خرده های حفاری و رویه شیلها را می پوشانند و برهمکنش شیل با آب را محدود می کنند. پلی گلایکول نیز با داشتن حلالیت پذیری وارونه در دمای ته چاه به صورت درجا به شکل امولسیون درمی آید و از فاز آبی جدا می شود و منافذ شیل را پُر می کند. بنابراین نفوذ سیال و فشار آب، محدود خواهد شد. اگر طراحیِ خوبی در فرمولاسیون گلهای پلیمری انجام پذیرد، در حفاری بسیاری از شیلها می توانند جایگزین گل روغنی شوند. شرکت ملی حفاری ایران در سال 1390 در یک طرح پژوهشی، ، فرایند تورم شیل را بر روی قرصهای بنتونایتی در آزمایشگاه به کمک دستگاهِ تورم سنج خطیِ پویا بررسی کرد که به طراحی یک فرمولاسیون گلِ پلیمری برای جایگزین شدن با گل پایه روغنی انجامید. در پژوهش حاضر، فرمولاسیون طراحی شده در شرکت ملی حفاری مورد بازبینی قرار می گیرد و تلاش خواهد شد تا با جابه جا نمودن ترتیب افزودنِ افزایه ها، کارایی گلِ در کنترل و کاهش تورم شیل بررسی گردد و در واقع این فرمولاسیون بهینه سازی شود. برای این منظور تعداد بیست و دو سیال پلیمری با فرمولاسیون یکسان ساخته شد که ترتیب افزودنِ مواد در آنها متفاوت بود. یک گل پایه روغنی نیز به عنوان سیالی با کارکرد ایده آل در کنترل شیل ساخته شد. پس از آماده سازی سیالها، ویژگیهای جریانیِ آنها اندازه گیری و به کمک دستگاه تورم سنج، نمودارِ تورم شیل با گذشت زمان در برهمکنش با هر یک از این سیالها تهیه و مقایسه گردید. در این پژوهش از قرصهای فشرده بنتونایتی به جای نمونه شیلی بهره گرفته شده است. در پایان پس از اصلاحِ فرمولاسیون اولیه، یک فرمولاسیون بهینه برای گل حفاریِ پلیمری پیشنهاد گردید.