نظام الحفر ( Drilling system )-(الجزء العاشر)

 **تأثير خواص سائل الحفر على السرعة الميكانيكية** : &

1. تأثير الوزن النوعي لسائل الحفر على سرعة الحفر

            إن السوائل الحفر وظيفتين أساسيتين:

• تأمين ثبوتية جدران البئر. ،
• تنظيف قاع البئر من الفتاتات المحنة.

وبالتالي لا يوجد هناك علاقة مباشرة ما بين الوزن النوعي و السرعة الميكانيكية ولكن هناك علاقة غير مباشرة، ولتوضيح هذه العلاقة نستعرض القوى التي تتعرض لها الفتاتة على القاع:

P1: تنتج عن وزن عمود سائل الحفر، وهي من الأعلى للأسفل.

P2: تنتج عن الضغط الطبقي، وهي من الأسفل للأعلى.

P3 , P4 : هي قوى جانبية وناتجة عن حركة السائل ما بين نقطتي صدم. نلاحظ أن (P1) هي قوة مثبتة للفتاتة أي معيقة للتنظيف، وتحسب من العلاقة التالية :

إذا، فلابد من إنقاص (P) وهذا يتم بالشكل التالي:

• إنقاص ارتفاع عمود سائل الحفر (وهذا غير مسموح).
• إنقاص الوزن النوعي لسائل الحفر إلى الحد الأدنى الذي تسمح به ثبوتية جدران البئر.

إن القوة (P2) ناتجة عن الضغط الطبقي الموجود بالمسامة ، أما الضغط بالمسامة فهو أكبر من ضغط عمود سائل الحفر ، وبالتالي فإن ( P2=pf/p1 ) ففي البداية يكون ( p2=pf ) ومن ثم يكون ( p2=p1) وحتى يتعادل كلا من P2,P1 لابد من زمن، وبعد التعادل تصبح الفتاتة لا وزن لها، عندها فإن أي قوة أفقية مهما كانت قيمتها تكون قادرة على رفع الفتاتة.

كما ذكرنا سابقا , أنه ليس هناك علاقة مباشرة ما بين السرعة الميكانيكية والوزن النوعي، أما العلاقة ما بين (Vm) و(Pf-Pc  )فهي موضحة بالشكل المجاور، فكلما كان الفرق أقل، كانت (Vm) أكبر ، وكلما زادت قيمة الفرق كلما كان (Vm) أقل ، بحيث أنه إذا كان الضغط الطبقي كبير لابد أن نستخدم وزن نوعي كبير، وذلك لتحقيق التوازن.

من الجدير ذكره أن استخدام وزن نوعي كبير عند مصادفة طبقات ذات ضغوط كبيرة، فإن السرعة الميكانيكية لن تتأثر ، أما إذا استخدمنا وزن نوعي كبير وكانت الطبقات ذات ضغوط طبقية منخفضة، فإن السرعة الميكانيكية ستقل بسبب تشكل فرق ضغط أكبر على القعر والذي يسئ للتنظيف، وبالتالي يسئ للسرعة الميكانيكية.&

& بشكل عام يفضل استخدام وزن نوعي أصغر ما يمكن من وجهة نظر التنظيف ، ولكن ما يتحكم بذلك أيضا هو درجة ثبوتية البئر، حيث أن استخدام وزن نوعي بقيم أكبر من اللازم ستسيئ لعملية الحفر من ناحيتين:

•  تعيق التنظيف وبالتالي تقل السرعة الميكانيكية للحفر.
• السائل الثقيل تكون حركته بطيئة وبالتالي يتطلب ضغط أكبر لدفعه وحركته ، مما يؤدي التعرض المضخات لضغط مرتفع أي أنها تتعرض لأعطال متكررة ونضطر للتوقف من أجل الإصلاح، ومنه زيادة في كلفة الحفر. ومن نتائج استخدام أوزان نوعية كبيرة هي الإساءة لسرعة الحفر نفسها، وذلك حسب الشكل السفلي ، فهذا السن (1) عندما يدخل في الصخر (3) يتشكل قسم أسفل السن وهو ما يتعرض للطحن (2) وقسم آخر يحيط بالسن (3) ويتأثر بدرجة ما بدخول السن وحجم هذه المنطقة المحيطة بالسن يتبع لنوع السن، فالصخور الطرية يكون حجما هذه المنطقة مساويا لحجم السن وتزداد أبعاد هذه المنطقة بزيادة قساوة الصخر فكلما كان الصخر أكثر قساوة كلما كان حجم هذه المنطقة أكبر، أما تأثر هذه المنطقة يكون على شكل صدع والتصدع هو تفتيت وتشقيق ، ولكن القطع كبيرة وتسمى هذه الفتاتات ، بالفتاتات المحتة جزئيا، و إذا توفر سائل حفر بشروط قياسية عندها يمكن رفع هذه الفتاتات ، و بالتالي تزداد السرعة الميكانيكية للحفر بشكل هائل كما أن هناك سطح احتكاك ما بين الصخر الأصلي والصخر المتصدع  وهذا يتعرض لضغط مساوي لضغط عمود سائل الحقر فكلما كان هذا الضغط أكبر يكون تثبيتها بشكل أكبر ومنه إعاقة للتنظيف أكبر أي أن الوزن النوعي الكبير سيعيق القطع الجزئي اللفتات ولهذا يجب أن يعمل على أن يكون الوزن النوعي السائل الحفر أقل ما يمكن.&

الشكل يوضح العملية المتبادلة بين السن والصخر