سوائل حفر الآبار النفطية (ج6) Drilling Mud Engineering

المواد المستخدمة في تحضير سائل الحفر

رأينا سابقاً الكثير من أنواع موائع الحفر، ولكن هذه الأنواع تبقى عبارةً عن موائع خاصة تستعمل وتحضر بشكلٍ قليلٍ وبحالات خاصّةٍ من البئر. أمّا المائع الوحيد الذي يستعمل على نطاقٍ واسعٍ وفي أغلب حقول العالم هو سائل الحفر العادي المؤلّف من ماء وغضار وبعض مواد المعالجة التي تقتضيها ظروف عمل السائل بحيث تمكّنه من أداء الوظائف المرجوّة منه وهذا المائع هو المستخدم في الحقول السورية. أمّا المواد المستخدمة في تحضير هذا المائع فهي:

-1-1-4الماء: وهو الجزء الأساسي الذي تتوزع فيه بقية المواد، وهو الذي يعطي لسائل الحفر القدرة على الحركة والجريان.

-2-1-4الغضار: وهو الذي يعطي لسائل الحفر الخاصّية الغرويّة ويسبّب زيادةً في اللزوجة وقوّة الهلام لسائل الحفر كما يقلّل من فاقد الرشح.

-3-1-4مواد لزيادة الوزن النوعي:

الوزن النوعي لخليط الماء والغضار فقط يعتمد على نوعيّة وتركيز الغضار، فبازدياد تركيز الغضار ووزنه النوعي، يزداد الوزن النوعي لسائل الحفر إلى الحدّ المطلوب والذي تفرضه الشروط المصادفة في البئر. لذلك تضاف إلى سائل الحفر مواد خاصة لزيادة الوزن النوعيّ بحيث تكون هذه المواد قابلة للطحن بشكل ناعم ويمكن أن تبقى مبعثرةً بالسائل وأن تكون حياديّة لا تؤثّر على خواص سائل الحفر الأخرى وأن يكون تأثيرها المحتّ للمعدّات أقل ما يمكن إن لم يكن معدوماً.

من هذه المواد:

-1-3-1-4كبريتات الباريوم /BaSo₄/:

وله وزن نوعيّ يتراوح ما بين 3.6 - 4.2 kg/dm³ ويمكن زيادة الوزن النوعي لسائل الحفر حتى قيم تتراوح ما بين 2 - 2.2 Kg/dm³ والبارايت هو أكثر المواد استعمالاً لزيادة الوزن النوعي.

-2-3-1-4كربونات الكالسيوم: وهو عبارة عن صخور رسوبيّة غير منحلة ولها وزن نوعي قدره 2.7 kg/dm³.

-3-3-1-4المثقلات الحديديّة:

مثل الهيماتيت /Fe₂O₃/ والماغنيت /Fe₃O₄/ ومخلّفات الأفران العالية. ولكن لهذه المثقلات تأثير أكال على المعدات واستخدامها مرهون بالحالة إلى وزن نوعيّ كبير. وهناك مواد أخرى مثل كبريتات الرصاص.

-4-1-4مواد لتقليل الوزن النوعي:

أحياناً تصادف شروط في البئر تفرض علينا ضرورة تقليل الوزن النوعي لسائل الحفر، لذلك نضطر إلى إضافة موادٍ معينةٍ لسائل الحفر لتقليل الوزن النوعي. أرخص هذه المواد ظاهرياً هو الماء ولكن إضافة الماء تؤدّي إلى التأثير الكبير على الخواص الأخرى لسائل الحفر وخاصةً اللزوجة، ممّا يترتّب عليه بالضرورة إضافة المواد اللازمة لمعالجة هذه التأثيرات. وهذه الإضافة من المواد مكلفة اقتصادياً، وكذلك فإن إضافة الماء إلى سائل الحفر لا تؤدّي إلى إنقاص الوزن النوعي إلى الحدّ المطلوب لأنّ الوزن النوعيّ للماء هو 1gr_f/cm³ ولذلك يستعمل النفط بدلاً من الماء لأنه ذو وزنٍ نوعيّ أقل من الماء.

-5-1-4مواد لإصلاح اللزوجة:

قلّما تصادف شروطاً يضطر فيها لزيادة اللزوجة لسائل الحفر ولكن فيما إذا صدفت مثل هذه الشروط فعندها يمكن استعمال الغضار لزيادة اللزوجة، كما أنّه بنفس الوقت فإن بعض المواد التي تضاف لسائل الحفر لإنقاص فاقد رشحه التي سنراها فيما بعد تزيد من لزوجته.

ولكن أحياناً كثيرةً يضطر لإنقاص لزوجة سائل الحفر والمحافظة عليها عند حدود معينة بعد أن تزداد نتيجة تدخل عوامل طبيعية كأن يصادف السائل طبقاتٍ غضاريةً أو ملحيةً تنحلّ فيه عاملةً على زيادة لزوجته.

ولإنقاص اللزوجة فأنّه يستعمل مواداً عديدةً وأرخصها ظاهرياً هو الماء. ولكنّ الواقع هو العكس تماماً لأنّ الماء الرخيص وعند زيادته بكميات كبيرة سيؤثر على الخواص الأخرى لسائل الحفر ممّا يضطر معه إلى إضافة المواد التي تعالج هذا التأثير. لذلك فإنّ الماء يستعمل بشكل نادر فقط عند تغيرات القليلة ولوقت قصير (أي عندما تكون سماكة الطبقات الغضارية والملحية قليلة).

ويستعمل لتقليل اللزوجة بدلاً من الماء مواد أخرى بكمياتٍ قليلةٍ ولكنّها ذات مفعولٍ كبيرٍ ولا تؤثّر سلبياً على الخواص الأخرى لسائل الحفر.

من هذه المواد:

-1-5-1-4سداسي فوسفات الصوديوم: ₆( NaPO₃ ):

ويضاف بكمياتٍ قليلةٍ ( 0,2 – 1 kg ) لكل 1m³ . هذه الكمية من هكساميتا فوسفات الصوديوم تؤدّي إلى تعادل جزءٍ من الشحنات الكهربائية السالبة على سطوح الحبيبات الغضارية مشوهةً بذلك البنية التركيبية لهذه الحبيبات . ونتيجة لذلك تقلّ قوة جذب جزيئات الماء التي تحتوي الشوارد الموجبة وبالتالي تقلل من لزوجة السائل وكذلك القوة الهلامية.

لا يجوز استعمال كمياتٍ كبيرةٍ من هذه المادة لأنّها تؤدّي إلى فعلٍ عكسيٍّ ، أي إنّها تزيد اللزوجة لأنها تتصرف وكأنها ملح . هذه المادة تقل فعاليتها عند ارتفاع درجة الحرارة وتستعمل فقط عند درجة الحرارة الأقل من / 50 / درجةً مئويةً ، أي على أعماقٍ قليلةٍ.

-2-5-1-4تانات الصوديوم:

هي أملاح الصوديوم لحمض التانك، ويحضر مباشرة على البئر بمعالجة الصودا الكاوية / NaOH / بالتانات. هذه المادة تؤثّر ببطءٍ أقلّ من السابقة ولكنّ تأثيرها يستمر لفترةٍ أطول ولها مقاومة أكبر عند درجات الحرارة العالية، أي تستعمل لأعماقٍ أكبر.