سوائل حفر الآبار النفطية (ج5) Drilling Mud Engineering

تحضير ومعالجة سوائل الحفر وتنظيفها

كلّ جهاز حفر يجب أن يؤمّن بمعدات مناسبة كي تؤمّن بدورها تحضير وتخزين الحجم اللازم من سائل الحفر والخلط للحصول على سوائل متجانسة، والتحويل من خزّان إلى آخر، معالجة السائل بالمواد الكيميائية، فصل المواد الصلبة غير المناسبة في سائل الحفر وكذلك الغازات. هذه المعدات تتألّف من خزانات سائل الحفر العاملة منها والاحتياطية ،خلاطات للسائل، أجهزة تنظيف (مناخل هزّازات، منظّفات للرمل، فاصل الغاز). وفيما يلي ندرس بعض هذه المعدات:

-1-1-3تحضير ومعالجة سائل الحفر:

العنصرين الأساسيّين في سائل الحفر هما الماء والغضار، خلط هذين العنصرين يتم بمساعدة خلاط هيدروليكي يسمى قمع الخلط. كما في الشكل :                                                                                      

والذي يتألّف من القمع (1) حيث يضاف الغضار، أنبوبة دخول الماء (2)والتي تنتهي بفالة (3)، ثم غرفة الخلط (4) وأنبوبة الخلط (4) وأنبوبة خروج السائل المحضر(5). 

بواسطة هذا القمع للخلط يعالج سائل الحفر بمختلف المواد التي تكون بشكل مسحوق مثل البارايت، الملح...إلخ. نتيجة السرعة العالية التي يخرج بها الماء من الفالة عند نهاية أنبوبة دخول الماء يتشكّل في غرفة الخلط تخلخل في الضغط الذي يؤدّي إلى سحب الغضار من القمع إلى الغرفة حيث يخلط مع الماء ثم يدفع ضمن الأنبوبة (5) إلى خزانات السائل.

انحلال أو تحضير بعض المواد الإضافية بمعالجة السائل (الجير وتحضير محاليل الليغنين) يتّم في خزانات خاصة توضع فوق خزانات سائل الحفر أو فوق خط جريانه من البئر إلى الخزانات كي يجري السائل المحضر بشكل حر في سائل الحفر, كذلك فإن بعض المواد الكيميائية مثلCMC  يمكن أن تضاف بشكل مسحوق مباشر في خط السائل ما بين البئر والخزانات, وهذا يجب أن يتمّ في مجالٍ كافٍ من الزمن لمعالجة الحجم الكامل لسائل الحفر الموجود في الحركة(يجب أن تستغرق المعالجة زمناً يساوي لدورة كاملة للسائل).(7)

-2-1-3تنظيف سوائل الحفر:

نتيجة لدوران سائل الحفر في البئر فإنّه يشحن بفتاتات الصخر المحتّ من قبل رأس الحفر أو تلك الناتجة عن تهدّم جدران البئر. هذه الفتاتات يمكن أن تبقى على حالتها الأولى من حيث أبعادها أو أن تشكل حبيبات كالرمل أو أن تُهدرج وتتوزع في سائل الحفر مزيداً من لزوجته. فصل هذه الحبيبات الصلبة غير الضرورية من سائل الحفر يتمّ عادةً بشكلٍ ميكانيكيٍّ وبواسطة المناخل الهزازة أو في أجهزة طرد مركزية (فاصل) الرمل والمسمّى (هيدروسيكلون)

وفي بعض الأحيان نتيجة توضع الحبيبات تحت تأثير ثقلها فقط والذي يتم في الخزانات وفي خط السائل من البئر إلى الخزانات.

-1-2-1-3المناخل الهزازة (choking screen):

وهي من أكثر أجهزة تنظيف سائل الحفر استعمالاً وتتألّف من منخل معدني مركّب على قاعدتين معدنّيتين مائلتين. هاتان القاعدتان تثبّتان على نابضين ويثبّت عليهما أيضاً محور دوار بوساطة محرك كهربائي غير متحرك معه ونتيجة الدوران غير المتمركز للمحور فإنّه يسبب اهتزاز القاعدتين بحوالي 2000-1750هزة في الدقيقة, كما موضح في الشكل .

سائل الحفر الذي يخرج من البئر يمر مباشرة فوق المناخل الهزازة والسائل المنظف يمرّ من خلال المناخل ويسقط في الطريق الواصل ما بين الهزازات والخزانات. أما الحبيبات الصلبة تبقى فوق المناخل التي نتيجة اهتزازها تسقط وتتجمع في مكان خاص لها حيث تبعد عنه.

1. محرّك كهربائي
2. سائل الحفر الصاعد من البئر ومع الفتاتات الصخري.
3. محور غير متمركز والمحرك الكهربائي.
4. المناخل الهزازة.
5. نابض.
6. الفتاتات المفصولة عن سائل الحفر.
7. سائل الحفر المنظف من الفُتاتات.

فعالية فصل المواد(الحبيبات) من قبل المناخل الهزازة تعتمد  على لزوجة السائل وأبعاد فتحات المناخل. لتلافي انسداد فتحات المناخل وكذلك للتقليل من لزوجة السائل فإنّ المناخل تغسل بالماء بشكل مستمر إذا لم تكن شروط البئر تمنع ذلك. في حالة معدلات سائل اكبر من 35dm³\s تستعمل مناخل مزدوجة.

3-1-2-2 منظفات الرمل (الهيدروسيكلون):

وهي تستخدم لتنظيف الحبيبات الصلبة الأصغر من 1mm والتي عبرت المناخل الهزازة