بخشی از مقاله
چکیده :
نا پایداري دیواره چاه اغلب به وسیله شکست سازند هاي شیلی به وجود می آید که یکی از بزرگترین مشکلات حفاري در صنعت نفت و گاز است و باعث افزایش بیش از حد هزینه هاي حفاري شده است. ناسازگاري بین شیل و سیال حفاري یکی از دلایل اصلی ناپایداري دیواره چاه به شمار می آید. روشهاي آزمایشگاهی در زمینه بررسی ناپایداري شیلها و بر هم کنش آنها با سیالات حفاري توسط محققین مختلف ارائه شده است لذا از آنجایی که این بر هم کنش پیچیده است جهت بررسی آن تنها یک روش آزمایشگاهی کافی نمی باشد و احتیاج به انجام روشهاي آزمایشگاهی بیشتري دارد.
اگرچه مهندسین ژئومکانیک و مهندسین سیالات حفاري داراي روشهاي متفاوتی در ارزیابی ناپایداري شیل ها و واکنش آنها با سیالات حفاري هستند اما هر دو آنها داراي هدف همانندي بنام کاهش ناپایداري شیل به وسیله انتخاب بهینه وزن سیال حفاري و ترکیب آن هستند. در این مقاله اکثر روشهاي آزمایشگاهی و سرچاهی مهم را که اغلب به وسیله مهندسین سیالات حفاري جهت بررسی بر هم کنش بین شیل و سیالات حفاري ، چگونگی مکانیسم عملکرد یک ماده به عنوان بازدارنده شیل و همچنین طراحی هر چه بهتر فرمولاسیون سیالات حفاري انجام می شود شرح و مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار هم قرار دادن نتایج این روشها تصویري کامل را از واکنش بین سیالات حفاري و شیل ها بدست می دهد.
-1 مقدمه :
در فرایند حفاري شیل ها مسئول 90 درصد مشکلات ناپایداري دیواره چاه هستند[1] به طوري که مشکلات ناپایداري دیواره چاه در لایه هاي شیلی به عنوان یکی از دلایل اصلی هزینه هاي بیش از حد عملیات حفاري شناخته شده است که حدود بیش از 15 در صد هزینه هاي حفاري را به خود اختصاص می دهد.[2] دو فاکتور اصلی که در ناپایداري شیل ها نقش اصلی را ایفا می کنند عبارت اند از تغییر حالت تنش سنگ به وسیله نفوذ سیال حفاري و تضعیف شیل به دلیل دگرگونی در کانیها به واسطه سیال حفاري.[2] مشکلات حفاري لایه هاي شیلی به وسیله سیالات پایه روغنی به واسطه بازدارندگی عالی, پایداري حرارتی و روان کاري مناسب این گونه سیالات در حداقل مقدار ممکن می باشد اما محدودیت هاي محیط زیستی و هزینه بالاي این سیالات مخصوصا در مناطق دریایی استفاده از آنها را با محدودیت مواجه کرده است از این رو استفاده از سیالات پایه آبی مورد توجه بیشتري قرار گرفته است.
[1] آب موجود در سیالات پایه آبی جذب لایه هاي شیلی شده و سبب تورم کانی هاي رسی موجود در شیل ها می شود که باعث به وجود آمدن مشکلاتی از جمله:, ریزش دیواره چاه، گیر لوله ها, تمیز سازي ضعیف چاه, پرش مته و کاهش نرخ حفاري می شود.[3] وزن بهینه سیال حفاري اغلب بر اساس مطالعات ژئو مکانیکی پایداري دیواره چاه که توسط مهندسین ژئو مکانیک صورت می گیرد انتخاب می شود در حالی که نوع و ترکیب شیمیایی سیالات حفاري بر اساس ملاحضات محیط زیستی و عملکرد سیالات در آزمایشگاه توسط مهندسین سیالات حفاري انتخاب می شود. مهندسین سیالات حفاري تست هاي ازمایشگاهی مختلفی را جهت ارزیابی واکنش بین شیل و سیالات حفاري و همچنین طراحی بهینه فرمولاسیون سیالات حفاري انجام می دهند.
مهندیسن ژئومکانیک و مهندسین سیالات حفاري داراي هدف یکسانی بنام به حداقل رساندن مشکلات ناپایداري دیواره چاه به وسیله انتخاب بهینه وزن و ترکیب سیال حفاري هستند اما روشهاي آنها جهت بررسی ناپایداري شیل ها متفاوت است.[4] روشهاي استفاده شده توسط مهندسین ژئومکانیک مدل کردن اثرات انتقال یونی بر فشار منفذي, تنش هاي وارده بر شیل ها و اثرات سیالات بر مقاومت شیل است در حالی که اجراي بسیاري از این مدل ها مشکل هستند.
از طرف دیگر روشهاي استفاده شده توسط مهندسین سیالات حفاري جهت بررسی بر هم کنش بین شیل و سیالات حفاري بیشتر بر اساس تست هاي آزمایشگاهی استوار است. بیشتر این تست ها ساده و در عین حال در بر طرف کردن هر یک از مشخصه هاي برهم کنش بین شیل و سیالات حفاري موثر هستند. براي بررسی بر هم کنش هاي بین شیل و سیالات حفاري ابتدا باید نمونه شیل مورد نظر را به خوبی شناخت و سپس روشهاي آزمایشگاهی مختلفی را در ارزیابی اثرات یک نمونه سیال حفاري بر روي آن بکار برد.
-2 آزمایشات خصوصیات شیل :
آزمایشات خصوصیات شیل یکی از قسمت هاي مهم بر هم کنش هاي بین شیل و سیالات حفاري جهت برآورد ویژگی هاي زمین شناسی نمونه هاي شیلی و خصوصیات مرتبط با رفتار هاي مختلف نمونه هاي شیلی درسیالات حفاري می باشد. جهت آنالیز نمونه هاي شیلی و براورد ویژگی هاي آنها در صورت امکان باید روشهاي زیر بکار گرفته شود.
