بخشی از مقاله
خلاصه
حفاری چاه هیدروکربنی اولین و اغلب گرانترین مرحله در تولید نفت و گاز است. طبق آمارهای ارایه شده ناپایداری دیواره چاهها منجر به هدررفت دو میلیارد دلار سالیانه در سراسر جهان می گردد. ناپایداری دیواره چاه اغلب بر اثر تورم لایه های شیلی موجود در پروفایل چاه می باشد. آنچه تجربیات نشان داده است سیال حفاری kcl جهت اینکه تاثیرات منفی کمتری روی محیط زیست و محیط های دریایی داشته باشد لازم است به آن سیالات پایه استری که بعنوان روغن گیاهی محسوب میشوند، اضافه گردد.
روغن گیاهی شامل روغن صدر به عنوان جایگزینی برای روغن های دیزلی و روغنهای معدنی در سیالات حفاری پایه روغنی و آبی پیشنهاد می شود. آزمایشات نشان داد استفاده از نوع روغن گیاهی صدر و مخلوط با گل kcl درصد بقا ارگانیسم ها در محیط ازمایشگاهی بیش از 80 درصد می باشد و درصد بقا ارگانیسم بر حسب غلظت گل kcl در سیال بدون استفاده از روغن های گیاهی به زیر 60 درصد رسیده است. اما به طور کلی روغن های گیاهی دارای مزایایی از جمله: عدم سمیت برای محیط زیست، نداشتن محتویات آروماتیکی، هزینه کمتر در مقایسه با روغن های تجاری هستند.
.1 مقدمه
بر اساس آمار و ارقام موجود هزینه مقابله با مشکلات به وجود آمده از حفاری لایههای شیلی در دنیا برابر با یک میلیارد دلار در سال میباشد
مشکلات به وجود آمده در حفاری لایههای شیلی یا براثر فرایندهای مکانیکی بوده یا در اثر فرایندهای فیزیکی و شیمیایی میباشد. تاثیرات فیزیکو شیمیایی که موضوع اصلی بررسی شده در این مقاله است، در اثر واکنش بین آب و کانیهای رسی موجود در لایههای شیلی بوده و به شدت تابعی از زمان میباشد.
خاصیت متورم شدن لایههای شیلی به شدت تابعی از نسبت درصدی کانیهای رسی موجود در آن میباشد و در بین کانیهای رسی موجود در شیلها کانیهای مونت موریلونیتی هم بیشترین مقدار تورم را دارد و هم از نظر فراوانی فراوانتر از سایر رسها میباشد. لایه های شیلی در اثر تماس با آب و شکل گرفتن واکنشهای فیزیکو شیمیایی و نفوذ آب به داخل ذررات رسی، استحکام و سختی خود را از دست میدهند و مشکلات فراوانی را به وجود میآورند.
درست است که در حفاری لایههای شیلی میتوان از سیالات حفاری پایه نفتی استفاده کرد چرا که نفت خود عمل بازدارندگی را انجام میدهد ولی استفاده از آن به وسیله محدودیتهای زیست محیطی و هزینه بالایی که دارد همیشه امکان پذیر نیست. بنابراین امروزه صنعت حفاری برای حفاری لایههای شیلی جذب مسیری شده است که در آن از سیالات حفاری پایه آبی به همراه افزودنیهای بازدارنده استفاده شود.
امروزه پتاسیم کلرید به عنوان بازدارنده در حفاری لایههای شیلی به کار میرود هرچند که این ماده نیز معایبی دارد که عبارتند از ایجاد مشکلات محیطی زیستی و در اثر آن به وجود آمدن هزینههای دفع کردن سیال پس از اتمام عملیات، خاصیت خوردندگی این ماده در مجاورت با فلزات، ناسازگاری با برخی افزودنیهای دیگر سیال حفاری و.
در این مقاله عصاره صدر برای اولین بار به عنوان افزودنی مناسب برای سیال حفاری در جهت ایفای نقش بازدارندگی و مقابله با مشکلات به وجود آمده در حفاری لایههای شیلی معرفی میگردد. که در ابتدا توسط دستگاه رسانایی سنج مقدار CMC این ماده اندازهگیری میشود و سپس در غلظتهای CMC و بالاتر از CMCبراساس آزمایشات مختلف خواص بازدارندگی آن مورد سنجش قرار گرفته و با عملکرد پتاسیم کلرید مقایسه میگردد و در پایان برای مشاهده مکانیزم مولکولی عملکرد این ماده توسط دستگاه SEM از رس اصلاح شده این ماده تصویربرداری میشود
عصاره صدر یک سورفکتانت طبیعی می باشد که در ایران وعراق به وفور یافت میشود.
شکل : 1 تصویر سازند شیلی پابده
.2 آزمایشات
2. - 1 مواد
1. -2-1 سورفکتانت طبیعی
عصاره صدر که به فارسمَهْکی گفته میشود، از عصاره برگ های درخت کنار به دست می آید. در اکثر نقاط ایرانخصوصاً در استان های گرمسیری به فراوانی میروید . برگهای آن مرکب است و از 4 تا 7 زوج برگ به اضافه یک برگچه انتهایی تشکیل یافتهاست که به سبب ترشح شیره، چسبندهاند. گلهایش مایل به آبی و میوهاش شامل 5 تا 6 دانه مایل به قهوهای است. ریشه و ساقه زیرزمینی آن مصرف دارویی دارد ریشهها و ریزومهای این گیاه دارای پوستی قهوهایرنگ یا سیاه و مغز زردرنگ است. که در شکل شماره 2 تصویر گیاه نشان داده شده است.
شکل :2 تصویر گیاه صدر
- 2-1 .2 کانیهای شیلی
دو نوع کانی، خردههای حفاری شیلی و سدیم بنتونایت، به عنوان شیل در این آزمایشات به کار رفتهاند. خردههای حفاری از عمق 2800 متری سازند نفتی آسماری به دست آمدهاند که از طریق شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب تهیه شده است.
2. - 2 روشها
1. 2-2 -تخمینCMC
روشهای مختلفی از قبیل کشش بین سطحی، رسانایی، روشهای دمایی و ... برای تخمین CMC سورفکتانت وجود دارد. در این کار CMC عصاره صدر از طریق دستگاه رسانایی سنج به دست آمده است. به طوری که رسانایی محلولهای با غلظتهای مختلف این ماده در آب مقطر اندازه گیری شده و در دستگاه مختصات کارتزین رسم میگردد و نقطه شکست این منحنی به عنوان CMC معرفی میگردد و به نوعی غلظت بهینه را نشان میدهد. در سایر آزمایشاتی که برای بررسی خاصیت بازدارندگی این ماده انجام شده است، این غلظت بهینه نیز لحاظ گردیده است
2. - 2-2 روشهای بررسی بازدارندگی
1. - 2-2-2 تست بازدارندگی بنتونابت
این آزمایش به عنوان شاخصی است که نشان میدهد که فاز آبی چه مقدار شیل - بنتونایت - را میتواند در خود مخلوط کند بدون اینکه تبدبل به ژل شده و خواص رئولوژیکی آن خیلی بالا برود - تتای 600 بالاتر از . - 100
در این آزمایش 400 گرم محلول آب مقطر به همراه ماده بازدارنده در غلظتهای مختلف و آب مقطر خالی مورد استفاده قرار میگیرد و به مقدار 10گرم بنتونایت - به عنوان رس در این آرمایش استفاده شده است - به فاز آبی اضافه میگردد
