فواید کلی گل های حفاری

مقدمه :
اكنون كه با ياري خدا و راهنمايي اساتيد محترم و مجرب مي توانم واحد كار آموزي را بردارم بران شدم كه با توجه به وابسته بودن اقتصاد بسياري از كشورها به منابع نفتي و گازي حتي كشور عزيز ما ايران كه داراي منابع و با توجه به فعاليت اينجانب در صنعت نفت ارتباط آن با رشته تحصيلي بر آن شدم كه اين واحد درسي را در صنعت نفت بگذرانم كه بايد توجه ذاشت صنعت نفت صنعت بسيار پيشرفته و بزرگي است كه هر روز درب تا زه اي از آن گشوده مي گردد و بسياري از اين در

بها و بخشها براي عموم مردم شناخته شده نيست كه متاسفانه باعث حرفها و حديثهاي بي اساس مي شود كه واقعاً صنعت مردان نفت را بدرد مي آورد . كه يكي از اين بخشها ي مهم و ضروري كه صنعت نفت و تمامي پالايشگاهها پتروشيمي ها و به آن وابسته است شركت ملي حفاري ايران (NIDC) مي باشد كه خود اين بخش به علت بزرگي از بخشهاي بزرگ ديگري تشكيل شده است كه بازيكي از اين بخشها بخش گل (گل حفاري و سميانكاري و جداره گذاري )است . بايد در اينجا ذكر شود كه اين بخش از پيچيدگي ها و ويژگي هاي خاص و مهمي برخوردار است كه نمي توان حتي با چندين كتاب ذكر كرد اين نوشتار جزء كه حاصل چندين سال كار كردن در صنعت حفاري و گذراندن حدود ۴۸۰ ساعت كار ورزي و راهنمايي استاد گرانقدر اينجانب است كه مطمئناً خالي از اشتباه و اميدوارم تصور و اشتباهات اينجانب باعث ناراحتي نگردد و در اينجا جا دارد كه از زحمات استادم بسيار بسيار تشكر و قدر داني بكنم .

تاريخچه ومكان سازماني :
همچنانكه در مقدمه عرض كردم صنعت ملي حفاري صنعت بزرگ و پيچيده اي است كه يكي از اركان حتي مهم ترين اركان شركت نفت مي باشد زيرا تا چاه نفت يا گازي حفر نشود در اين نعمت بزرگ از دل زمين بيرون نيايد مابقي صنعت نفت از كار مي افتد كه خود صنعت ملي حفاري داراي بخش هاي مهم ديگري است كه يكي از آنها بخشي گل مي باشد . خود صنعت مالي حفاري در انزواء كامل آگاهي عمومي قرار دارد چه برسد به بخش هاي جزء آن تاريخ بخش گل با صنعت ملي حفاري عجين شده و از پيدايش اولين چاه و حفاري اولين حلقه چاه و براي سهولت كار داري حفر

چاه اين بخش هم بوده كه بعدها به علت پيچيدگي و عظمت و مهم بودن كار تقريباً بخشي جدا و داراي ساختمان اداري و تجهيزاتي جدا (هر چند در محوطه اصلي شركت ) مي باشد كه مركزيت اصلي آن در تهران و ساختمان عملي وفني كارهاي مهم در شهر اهواز قرار دارد و از هواران نيروي سازماني اهم از كارمندي و كارگري و مهندسي استفاده مي نمايد كه اهم آنها رئيس ناحيه (براي نظارت بيشتر و …) و گلشناسي ارشد (براي نظارت مستقيم و مستمر تصميم گيري در حين عمليات …) و آزمايشگر گل و (براي اندازه گيري و اطلاع رساندن وضعيت به گلشناسي ) و كمك

صنعتگران گل .. مي توان نام برد .

فوايد كلي گلهاي حفاري
سيستم مايع حفاري در عمليات حفاري ، سهم بسزائي ايفا مي كند و مي توان آنر مانند دستگاه گردش خون در بدن انسان تشبيه كرد زيرا با نبودن اين مايع نمي توان حفاري نمود . فوايد گل حفاري زياد هستند ولي مهم ترين فوايد آن به عبارت زير است :
۱) حمل مواد حفر شده : بريده هائيكه توسط مته از طبقات زمين كنده مي شوند بوسيله گل حفاري از ته چاه حمل و به سطح زمين آورده مي شوند ، البته قدرت حمل مواد به سرعت ، وزن مخصوص وگرانروي گل بستگي كامل دارد .

۲)خنك كردن و روان كردن مته حفاري : بهنگام حفاري در اثر درگيري مته با ذرات خاك ، نيروي اصطحكاك بوجود مي آيد كه اين نيرو خود باعث بوجود آمدن حرارت زياد در مته مي شود . در اتينجا شانس كمي هست كه اين حرارت به طبقات زمين منتقل شود ولي يكي از خواص اصلي گلهاي حفاري اينست كه مته و لوله هاي درون چاه را خنك نمايند و يا بعبارت ديگر گرماي آنها را كاهش دهد زيرا گل هميشه در حال گردش است و طبق قانون هدايت ، حرارت آنها را بخود گرفته و از افزايش درجه گرما جلوگيري نمايد ضمناً نبايد فراموش كرد كه گلهاي حفاري ، مته را به خوبي روان مي كنند تا بخوبي بچرخد .
۳) ديواره سازي : بهترين گل حفاري آبست كه بتواند بخوبي ته نشين شود . ((Deposite وكيك خوبي برديواره چاه برجاي بگذارد و اجازه بدهد كه گل بطرف طبقات زمين مهاجرت نمايد . البته بايد گفت كه براي بهبود بخشيدن به وضعيت فيلتريشن گل ، بايد مقداري بسونايت يا مواد كلرئيدي ديگر اضافه نمود تا حالت پراكندگي مواد جامد موجود در گل را بنحو مطلوبي اصلاح نمايد و كيك مناسبي برديواره چاه تشكيل دهد .

۴) كنترل فشارهاي ناشي از طبقات زمين : راه اصلي و صحيح براي جلوگيري و كنترل فشار ناشي از طبقات زمين اينست كه بايد وزن گل را طوري تنظيم كنيم كه فشار هاي مزبور را خنثي نمايد و يك حالت تعادل بوجود بيايد هر چه قدر در طبقات زمين پائين تر برويم بازاء هر فوت حدود ۴۶۵% پوند بر اينچ مربع فشار افزايش مي يابد بنابراين بايد بفشار هيدروساتيك گل با فشار طبقات زمين هميشه در حال تعادل باشد و در غير اين صورت ممكن است مشكلاتي نظير مهاجرت گل در طبقات زمين يا روانه شدن آب موجود در ميان طبقات بداخل سوراخ چاه باعث گردد .
فشار هيدروستاتيك چيست ؟ عبارتست ازوزن سوني از گل بكار برده شده بر نقطه اي از سوراخ چاه كه بطريقه زير محاسبه مي گردد .

۰۰۶۹۵/۰ وزن گل (پوند بر فوت مكعب ) عمق بفوت = فشار هيدروستاتيك (pst) (052/0 ) وزن گل (پوند بوگالن ) عمق به فوت = فشار هيدروستاتيك (پوند بر اينچ مربع )

۵) جدا سازي مواد معلق اضافي (شن و مواد حفر شده ) از گل به هنگام رسيدن به سطح زمين :
بهترين گل حفاري رآنست كه بتواند ذرات خاك حفر شده را در خود به حالت معلق در آورد و به همراه خود به سطح زمين حمل نمايد كه اين خود اساسي ترين هدف حفاري است . البته ممكن است مقداري شن به همراه مواد حفر شده توسط گل به سطح زمين حمل شود در اينجا از مقدار شن موجود در گل (suction) و گل (fiow line) مي توان به زيادي شن موجود در گل پي برد .
بايد توجه داشت در صورتيكه مقدار شن در گل (flow line) زياد باشد خود باعث فرسايش و تخريب در پمپها و ساير سيستمهاي ديگر چاه مي گردد و زيانهاي جبران ناپذيري بر جاي خواهد گذاشت هميشه بايد مقدار شن موجود در گل از ۲ درصد تجاوز نكند .
۶) شناسائي بافت طبقات حفرشده : بطوريكه ميدانيم مواد حفر شده ، بوسيله گل به سطح زمين آورده مي شوند و دستگاههاي مخصوصي آنها را از گل جدا مي سازند . ذرات اين مواد خود مشخص لايه اي از زمين هستند و براي تشخيص طبقات حفاري شده و يا اگر بخواهند پس از اين حفاري كنند زمين شناسان با مطالعه روي ساختمان و بافت ذارت مزبور خواهند توانست شناسائي و پيش بيني هاي لازم را انجام دهند .
۷) نگهداري مواد حفر شده بحالت معلق : در حالتي كه گل در داخل چاه ساكن باشد گل بايد بتواند مواد حفر شده را در خود بحالت تعليق نگهدارد و مانع نشست آنها بشود .
۸) قسمتي از وزن لوله هاي جداري : لوله هاي دروني چاه بوسيله گل حفاري نگهداري مي شود .

حفاري با هوا و گاز طبيعي :
در بعضي از مناطق نفت خيركه طبقات زمين سخت و خشك هستند هواي فشرده شده يا گاز طبيعي را براي حفاري بكار مي برند ترتيب كه گاز را بين ديواره چاه و لوله حفاري تلمبه مي كنند . اين روش سرعت حفاري را زياد تر مي نمايد ولي در طبقاتي كه محتوي آب هستند مواد حفر شده در اثر آب مرطوب شده و بصورت گلوله در اطراف سرمته حفاري قرار مي گيرند و همچنين از طرفي خطر آتش گرفتن گاز نيز وجود دارد بنابراين دو عيب فوق الذكر قابل توجيه ، و غير مقرون بودن گاز ر

ا نشان مي دهد روش ديگري بنام روش حفاري با گل و گاز وجود دارد كه فعالاً مورد آزمايش است .
در اين روش ۹۵ درصد هواي فشرده شده در شرائط معمولي به گل موجود در چاه تلمبه مي كنند كه پس از اين كار فشار هيدروستاتيك گل مزبور پائين مي آيد و سرعت حفاري را بيشتر مي نمايد . عقيده بر اين است كه اين روش از مخارج اضافي چاه مي كاهد .

 

گل طبيعي چه نوع گلي است :
معمولاً حفاري با آب معمولي شروع مي شود و كم كم مواد جامديكه بوسيله مته حفر مي شوند به آن اضافه شده و باعث افزايش گرانروي آب مي گردند . بطور كلي به مخلوط آب و ذرات خاك حفر شده اصطلاحاً گل طبيعي يا Natural Mud گويند .

دانستيهاي لازم براي گل شناسها
محاسبات زير طبق قوانين سرانگشتي انجام شده است .
۱) گنجايش تقريبي سوراخ چاه
قطر سوراخ چاه = بشكه در هر صد فوت

۲) اپيتيمم گرانروي قيف مارش
وزن گل بر حسب پوند بر فوت مكعب = گرانروي قيفي بر حسب ثانيه

۳) اپيتيمم نقطه واروي (Yield point)
وزن گل بر حسب پوند بر فوت مكعب = يلد پوينت بر حسب پوند /۱۰۰ فوت مربع

۴) مقدار تقريبي Displacement لوله
بشكه در هر ۱۰۰ فوت = ۰۳۶۳۸/۰ وزن لوله (پوند بر فوت )
۵) مقدار نمك طعام و شوري گل
۳۷۵۰ قسمت در ميليون كلرورسديم = يك پوند نمك در هر بشكه آب
۶) حجم تقريبي open Hole
تعداد بشكه در ۱۰۰۰ فوت = (قطر داخلي بر حسب اينچ )
سرعت جداره هاي گل يا Annular Velocity
باز دهي پمپ (بشكه در دقيقه ) = سرعت جداري بر حسب ۱۰۰ فوت در دقيقه

دياگرام وظايف گل حفاري (صفحه ۱۱)

دانستيهاي لازم براي گل شناسها
محاسبات زير طبق قوانين سرانگشتي انجام شده است .
۱) گنجايش تقريبي سوراخ چاه
قطر سوراخ چاه = بشكه در هر صد فوت

۲) اپيتيمم گرانروي قيف مارش

وزن گل بر حسب پوند بر فوت مكعب = گرانروي قيفي بر حسب ثانيه

۳) اپتيمم بار حاصل (Yield point):
وزن گل بر حسب پوند بر فوت مكعب = يلد پوينت

۴) مقدار تقريبي Displacement لوله

بشكه در هر ۱۰۰ فوت = ۰۳۶۳۸/۰ وزن لوله (پوند بر فوت )
۵) مقدار نمك طعام و شوري گل
۲۷۵۰ قسمت در ميليون كلرورسديم = يك پوند نمك در هر بشكه آب
۶) حجم تقريبي open Hole
تعداد بشكه در ۱۰۰۰ فوت = (قطر داخلي بر حسب اينچ )
سرعت جداره هاي گل يا Annular Velocity
باز دهي پمپ (بشكه در دقيقه ) = سرعت جداري بر حسب ۱۰۰ فوت در دقيقه
فشار توليد روستاتيك :
فشاريست كه بوسيله مايع حفاري (گل) بر تمام نقاط داخلي سوراخ چاه اعمال مي شود و مانع ورود آب با گاز از طبقات بداخل سوراخ چاه مي شود و بخوبي قادر خواهد بود كه فشار ناشي از طبقات زمين را خنثي نمايد براي محاسبه اين فشار بطريقه زير عمل
مي نمايند .
۰۰۶۹۵/۱ عمق به فوت وزن برحسب (PCF) = فشار هيدروستاتيك (PSI)
052/0 عمق به فوت وزن برحسب (PPG) = فشار هيدروستاتيك (PSI)
زمان لازم براي بازگشت گل از ته چاه به سطح زمين چنين محاسبه مي شود :
(P . D.D+ ظرفيت Drill Pipe) – حجم گل در سوراخ چاه = زمان برحسب دقيقه

D.D.P. = Displacemant Drill Pipe
زمان لازم براي رفت و برگشت كامل گل در چاه :
حجم تمام گل در سيستم = زمان بازم براي يك گردش كامل گل در چاه (دقيقه )
بازدهي پمپ (بشكه در دقيقه )
چگونگي افزايش و كاهش وزن كل
پوند برگالن (PPG) يا پوند برفوت مكعب (PCF) = وزن مخصوص

وزن مخصوص يا وزن (PPG) يا وزن (PCF) = ضريب وزن
افزايش وزن گل بوسيله باريت
پوند باريت مورد نياز براي هر بشكه = (وزن اوليه – وزن مورد نظر) ۱۴۷۰

كاهش وزن گل
(وزن مورد نياز – وزن اوليه گل ) حجم اوليه گل برحسب بشكه = مقدار آب مورد نياز بر حسب شبكه

تذكر واحد وزن در دوفرمول برحسب پوند برفوت مكعب مي باشد .

افزايش حجم گل :
باريت مصرفي برحسب پوند = افزايش حجم برحسب بشكه (بوسيله باريت )

خاك رس مصرفي برحسب پوند = افزايش حجم برحسب بشكه (بوسيله بنتومايت يا خاك رس نمكي )

افزايش وزن گل بوسيله سنگ آهك (limestone)

وزن اوليه – وزن مورد نياز )۹۴۵ = پوند سنگ آهك مورد نياز براي هر بشكه

چگونگي محاسبه گل در حوضچه هاي مختلف
۱-حوضچه استوانه اي
۱۳۹۶ /۰ عمق به فوت (قطر استوانه بر حسب فوت ) = حجم برحسب بشكه
۲- حوضچه مربع مستطيلي
(فوت) عمق عرض طول = حجم برحسب بشكه

۱۷۸/۰ (فوت ) عمق طول عرض = حجم برحسب بشكه يا

۳- حوضچه ذوذنقه اي
(فوت ) عمق عرض طول متوسط = حجم بر حسب بشكه

قاعده تحتاني + قاعده فوقاني = طول متوسط

عمليات زير بدون استثنا بايد روي نمونه گلهائي از چاه به آزمايشگاه آورده مي شود انجام شود :
واحد خواص
(pcf ) پوند بر فوت مكعب
(RPM) دور در دقيقه
(RPM) دور در دقيقه
(RPM) دور در دقيقه
(RPM) دور در دقيقه
(RPM) دور در دقيقه
(RPM) دور در دقيقه
(cp.) سانتي پويز گرانروي ظاهري
(cp.) سانتي پويز (plastic vis.) گرانروي پلاستيكي
پوند بر ۱۰۰ فوت مربع (yield point) بار حاصل
پوند بر ۱۰۰ فوت مربع ژل اوليه
پوند بر ۱۰۰ فوت مربع ژل ده دقيقه اي
(ppm) قسمت در ميليون مجموع سختي ) كلسيم + منيزيم
(ppm) قسمت در ميليون يون كلر
ميلي ليتر حالت قليائي (mf.) (pf)
درصد حجم روغن
درصد حجم آب
درصد حجم مواد جامد
ميلي ليتر (API) عصاره گل
ميلي ليتر عصاره گل تحت فشار و دماي زياد

حداكثر اينچ ضخامت كيك
ولت قدرت امولسيون گل روغني
واحد ندارد پي – اچ

خواص فيزيكي گل
۱- وزن گل :
وزن گل با فشار سازندهائيكه در آنها حفاري مي شود نسبت مستقيم دارد . ازاين نظر در هر طبقه اي از زمين با وزن معيني حفاري مي شود مثلاً در طبقات گچساران كه فشار طبقاتي آن فوق العاده زياد است وزن گل حفاري گاهي از ۱۵۵ پوند بر فوت مكعب تجاوز مي كند .
بهر حال گل يكي از خواص مهمي است كه هميشه مورد توجه گل شناسها قرار دارد زيرا در موقع حفاري از روي تغييرات وزن گل مي توان به عوامل فوران (FLOW) پي برد .
وزن گل رمعمولاً بر حسب پوند بر فوت مكعب (PCF) – پوند بر گالن (PPG) پا پوند بر اينچ مربع بر ۱۰۰ فوت عمق (۱۰۰۰/PSI) گزارش مي شود . ضمناً براي اندازه گيري آن از وسيله اي بنام ترازوي گل (MUD BALANCE ) استفاده مي شود .
۲-ويسكوزيته يا گرانروي :
مشاهدات معمولي نشان مي دهد كه مايعات هنگام جاري شدن از قشرهاي متعددي كه در

روي هم ميلغزند تشكيل يافته اند ، مانند لوله هاي متحد المحوري كه داخل يكديگر قرار دارند و هر كدام داراي حركت افقي مي باشند . قشر خارجي داراي سرعت بسيار كم و هر چه بداخل پيش برويم سرعت قشرها زياد مي شود . و در محور قشرها ، مايع داراي حداكثر سرعت جاري شدن است ، اين قشرها با هم اصطحكاك دارند و اين قوه اصطحكاك را گرانروي مايع مي گويند بعبارت ديگر گرانروي عبارت از قواه اي است كه با جاري شدن مايع مخالفت مي كند و هرچه گرانروي

يك مايع زيادتر باشد سرعت جاري شدن آن كمتر است . بطور كلي بايد گفت كه گرانروي يكي از عوامل مهم فيزيكي گل ميباشد كه دائماً در حال تغيير است و بايد مراقبتهاي لازم از آن بعمل آورد .

۳- تعريف گرانروي :
گرانروي هر مايع عبارت از نيروئي است كه بيك سانتي متر مربع از قشر روئي مايع وارد كنيم تا سرعت جاري شدن آن نسبت به قشر زيري يك سانتي متر در ثانيه بيشتر شود. (واحد اندازه گيري گرانروي پورآز است ).
براي اندازه گيري گرانروي از قيف مخصوصي بنام قيف مارش يا از دستگاهي بنام ويسكومتر الكتريكي استفاده مي شود در اينجا به بررسي انواع گرانروي كه بوسيله ويسكومتر اندازه گيري مي شود مي پردازيم .
الف) دور ۶۰۰ ويسكومتر(FANN600 )كه برحسب دور در دقيقه اندازه گيري مي شود .
ب) دور ۳۰۰ويسكومتر ( FANN300)كه برحسب دور در دقيقه اندازه گيري مي شود .
اعداديكه از خواندن دور ۳۰۰ و ۶۰۰ ويسكومتر بدست ميايند گوياي مقدار و چگونگي نيروي الكتروشيميايي و نيروي اصطكاك بين ذرات گل مي باشد .
ج) گرانروي ظاهري
براي اندازه گيري گرانروي ظاهري گلهاي حفاري ممكن است از قبف مارش يا از ويسكومتر الكتريكي استفاده شود . در صورت استفاده از ويسكومتر مي توان آنرا بطريق زير حساب كرد :
گرانروي ظاهري = دور ۶۰۰ ويسكومتر

اين گرانروي برحسب سانتي پويز گزارش مي شود ولي در صورتيكه از قيف مارش استفاده شود بر حسب كوارت در ثانيه خواهد بود . (ميلي ليتر ۹۴۶ = كوارت)

۴) گرانروي پلاستيكي
بطوريكه اشاره شد براي بدست آوردن پلاستيك ويسكوزيتي مي توان از رابطه (دور ۳۰۰ منهاي دور ۶۰۰ ) بدست آورد و براي بيشتر توجيه كردن مطلب به بررسي آن مي پردازيم .
اين نوع گرانروي كه برحسب سانتي پويز گزارش مي شود . بما نشان مي دهد كه مقدار سطوح مواد جامد موجودي در گل چقدر است بدين معني كه اگر مقدار آن زياد باشد نشانه تقسيم شدن ذرات مواد جامد به ذارات كوچكتر كه درنتيجه سطوح بيشتري توليد مي گردد يا به عبارت ديگر پلاستيك ويكسوزيتي نماينگر سطوح ذرات جامد موجود در گل مي باشند ف و با غلظت مواد جامد گل نسبت مستقيم دارد .
بطور كلي مي توان گفت كه اين نوع گرانروي يكنوع مقاومت در مقابل جريان كه بوسيله اصطكاك ميكانيكي صورت مي گيرد كه اين نيروي اصطكاك ممكن است :
۱- بين مواد جامد موجود در گل
۲- بين مواد جامد و مايع اطراف آنها – اتفاق بيافتد .

پس گلهائيكه مقدار درصد مواد جامد آنها زياد باشد بهمان نسبت نيروي اصطكاك بين ذرات آنها بيشتر مي شود و در نتيجه پلاستيك ويكسوزيتي و حتي گرانروي ظاهري نيز بهمراه آن افزايش پيدا خواهد كرد .

۳- نقطه واروي يا نقطه لهيدگي (YIELD POINT)
عبارتست از نيروي الكتروشيميائي موجود در بين ذرات مواد جامد مي باشد و اين نيروها در

نتيجه شارژهاي الكتريكي منفي يا مثبت كه در نزديك يا روي سطوح ذرات پراكنده در مايع بوجود ميايند . قدرت اين نيروها تابعي است از :
۱-نوع مواد جامد و شارژهاي الكتريكي سطوح آنها
۲- مقدار مواد جامد و غلظت يوني و يا نمكا هاي موجود در فاز مايع گلهاي حفاري مي باشد .
نقطه واروي مايعات چنين حساب مي شود :

۴- ژل اوليه و ثانيه
عبارتست از اندازه نيروي الكتروشيميائي موجود در بين ذرات جامد با جامد – جامد با مايع و يا جامد با مواد شيميائي در شرايطي كه گل در حال سكون مي باشد . ژل اوليه را پس از ۱۰ ثانيه ولي ژل ثانويه ولي ژل ثانويه را پس از ۱۰ دقيقه اندازه گيري مي كنند و برحسب پوند /۱۰۰ فوت مربع گزارش مي شود .
۵- آب از دست دادگي گل (WATER LOSS)
تا هنگاميكهه گل در چاه وجود دارد چه در حال سكون و چه در حال حركت مقداري از مايع درون گل بسوي طبقات زمين مهاجرت مي كند ، بنابراين گلي خوبست كه بتواند يك كيك نازك و غير قابل نفوذ بر ديواره چاه باقي بگذارد تا از اين مهاجرت جلوگيري نمايد .

در اينجا به بررسي انواع (FILTRATION) مي پردازيم :
۱- نوع ساكن يا استاتيك : در اين حالت گل ساكن است و هيچ حركتي در آن ديده نمي شود كه اين مسئله خود باعث افزايش قطر كيك و كاهش عصاره گل مي گردد .
۲- نوع متحرك يا ديناميك : در اين نوع بطور كلي سيستم گل در حال گردش است و قطر كيك در اثر حركت گل قادر نيست افزايش يابد در اين موقعيت عصاره گل بستگي به ضخيم يا نازك بودن كيك دارد . آنچه مسلم است عصاره گل در نوع ديناميك بيشتر از نوع استاتيك است .
بطور كلي مي توان گفت كه اگر مقدار زيادي از مايع موجود در گل بسوي طبقات زمين مهاجرت كند باعث ضخيم تر شدن كيك بر ديواره چاه مي گردد و اين خود باعث مشكلات فراوراني مي شود و وضع بسيار نامطلوبي ببار خواهد آورد .
تذكر : قطر كيك نبايد از اينچ تجاوز نمايد و براي كنترل كردن آب در گلهاي آبي بايد از نشاسته ، ثعلب يا بنتونايت استفاده كرد .
تعريف كلي : عصاره گل مقدار مايعي است كه گل تحت شرايط فشار ، حرارت و يا وجود مواد جامد از دست ميدهد .
۶- تعيين مقدار درصد آب و روغن مواد جامد در گلهاي حفاري
براي تعيين مقدار درصد آب ، روغن و مواد جامد در گل از دستگاهي بنام (RETORT KIT) كه عبارتست از يك كوره الكتريكي استفاده مي شود .

۷- ضخامت كيك :
در موقع حفاري مقداري از عصاره گل با لطبع وارد طبقات زمين مي شود كه در نتيجه يك ديواره نازكي اطراف جدار داخلي چاه مي سازد كه به آن كيك مي گويند ضخامت يك كيك ايده آل بايد از اينچ تجاوز نكند .
۸- قيف مارش (گرانروي ) :

استفاده از قبف مارش مخصوص سر چاه است . در اين روش واحد گرانروي ثانيه است بدين معني كه اگر قيف مزبور را تا سطح مماس با تور سيمي كه در قسمتي از دهانه آن نصب شده پرنمائيم (۱۵۰۰ سي سي ) طبق APL مقدار ۹۴۶ سي سي از اين گل ، در مدت چند ثانيه از دهانه قيف خارج مي شود ؟ اين مدت را گرانروي قيفي مي گويند .

بازم بياد آوري است كه گرانروي قيفي آب در حرارت ۷۰ درجه فار نهايت ۵/۰ ۲۶ ثانيه مي باشد البته روشهاي ديگري نيز متداول است بدين معني كه در مدت زمان لازم براي خارج شدن ۱۰۰۰ سي سي از حجم كل قيف اندازه گيري مي كنند و يا اينكه مقدار ۵۰۰ گل درون قيف ميريزند و مدت زمان خروج كامل آنرا اند ازه مي گيرند كه در اين حالتها گرانروي آب نيز فرق مي كند .
۹- مقاومت الكتريكي گل MUD RESISTIVITY
مقاومت الكتريكي گل يا عصاره آن جهت محاسبات بعضي از فاكتورهاي مورد نياز به هنگام راندن لاگ هاي الكتريكي بمنظور تعيين نوع مايع (آب يا نفت ) موجود در مخازن سنگي بكار مي رود . همچنين بمنظور تعيين و تشخيص تركيب نمك محلول در گل بكار مي رود .
واحد ها و تبديلات مربوط به صفحه دوارسنج (DIAL READINGS) وچگونگي جايگزيني (SETTINGS) دستگاه ويسكومتر بطور كلي دو تغيير اساسي در ساختمان ويسكومتر كه ما با آنها علاقمند هستيم عبارتند از :
تغييرات تنش برشي (SHEAR STRESS) و تغيير نسبي برشي (SHEAR RATE) ساختمان دستگاه ويسكومتر بگونه اي طرح ريزي شده است كه براي هر دور در دقيقه هاي مختلف (R.P.M.SETTING) يك DIAL READING متناسبي بما مي دهد. DIAL READING نماينده تنش برشي و RPM SETTING نماينده تغيير نسبي برشي مي باشد .
در اين بحث مشكل تفسير و چگونگي درك واحد هاي (DIAL READING) و تبديل R.P.M به معكوس ثانيه مي شود .

تبديل R.P.M به معكوس ثانيه
تغيير نسبي برش (SHEAR RATE) بعنوان يك جزء از سرعت (VELOCITY) معرفي شده است . از طرفي مي دانيم كه واحد سرعت عبارت از فاصله در واحد زمان
مي باشد . بطور كلي سرعت بر اساس طول (خطي ) مورد مطالعه قرار مي گيرد . ما مي توانيم مقدار (SHEAR RATE) را بوسيله دستگاه ويسكومتر از طريق خواندن R.P.M بدست بياوريم در اين حالت لازم مي آيد كه آنرا به سرعت خطي تبديل نمائيم . عمليات ذيل نمايانگر چگونگي تبديل RPM به فوت در ثانيه (Sec/FT) مي باشد .
تذكر : در اينجا سرعت دوراني به سرعت خطي تبديل مي گردد .
اينچ ۴۶/۱ = قطر كشوئي (SLEEVE)
اينچ ۷۳/۰ = شعاع كشوئي (SLEEVE)
اگر سرعت خطي ر ا (LINER SPEED) كه بر حسب فوت در

ثانيه است به S نمايش دهيم خواهيم داشت :

فاصله بين كشوئي (SLEEVE) و شاقول (BOB) 045/0 اينچ مي باشد .
در صورتيكه SH.RATE را به نشان دهيم خواهيم داشت :

براي تبديل RPM به چنين عمل مي شود .

بنابراين
پس اگر اندازه شاقول (BOB) ويسكومتر را تغيير دهيم در حقيقت فاصله بين كشوئي و شاقول را عوض كرده ايم .

تفسير (FANN DIAL READING) :
همانطوريكه مي دانيم واحد گرانروي مايعات پويز مي باشد كه چنين تعريف مي شود .

براي تبديل پويز از سيستم متريك به سيستم آمريكائي چنين عمل مي شود :
= پويز

پس صفحه سنجش دوار موجود در ويسكومتر دايره اي شكل است و بر حسب درجه انكسار خوانده مي شود .

از طرفي مي دانيم كه : براي بدست آوردن يك سانتي پويز از طريق ويسكومار در حالتي كه SH.RATE آن باشد مقدار DIAL READING در واحد انكسار چنين خواهد شد :

X=(0.0020886

يا بعبارت ديگر درجه انكسار كه از طريق صفحه دوار ويسكومتر بدست مي آيد معادل است با ( ۱۰۰/۱b 067/1 )

خصوصيات جريان (FLOW ) و استحكام ژله اي
در طول تمام عمليات حفاري ، كنترل شرايط فيزيكي گل بسيارمهم و حائز اهميت
مي باشد دو جزء از خواص مزبور را كه بايد هميشه مد نظر قرار داشت يكي گرانروي و ديگري استحكام ژله اي (GET STRENGTH) مي باشد اهميت و كنت

رل اين دو بخاطر :
۱- حمل تراشه هاي حفاري
۲- بحالت معلق نگهداشتن تراشه هاي حفاري و مواد وزن افزا در گل بهنگاميكه گل حركت گردشي نداشته باشد .
۳- جدا سازي تراشه هاي حفاري در سطح زمين
۴- كسب اطلاعات در مورد بافت طبقات حفاري شده .
گرانروي عبارت از قو هاي است كه با جاري شدن مايع مخالفت مي كند و هر چه گرانروي يك مايع زيادتر باشد سرعت جاري شدن كمتر مي شود . گرانروي را در سر چاهها بوسيله قيف مارش اندازه مي گيرند و آنرا بعنوان يك گرانروي عملياتي قبول دارند ، گرانروي قيفي عبارتست از جريان يا عبور مقدار ۹۴۶ ميلي ليتر مايع در واحد زمان از قيف مارش در سيستم ميتريك نيز بر حسب ۱۰۰۰ ميلي ليتر مايع در ثانيه گزارش مي شود
البته بايد توجه داشته كه نمي توان گرانروي قيفي را بعنوان يك شاخص واقعي براي تمام گلها بكار برد بلكه ممكن است برنامه گرانروي يك چاهي كه موفقيت آميز بوده است در چاه ديگر شكست بخورد و قابل اجرا نباشد ، اما بهر حال قوانين سر انگشتي هميشه بوسيله گل شناسها اعمال مي گردد و گرانروي قيفي اغلب گلها را معمولاً بطريقه زير محاسبه
مي نمايند .
۱- اگر وزن گل بر حسب پوند / گالن باشد گرانروي قيفي آن را ۴برابر مقدار وزن يا كمي كمتر از آن در نظر مي گيرند .
۲- اگر وزن گل بر حسب پوند / فوت باشد گرانروي قيفي آن را نصف مقدار وزن گل يا كمي كمتر از آن در نظر مي گيرند .
لازم بياد آوري است كه بعضي مواقع گرانروي قيفي بالاتر از حد معمول مورد نياز است كه از قاعده فوق مستثني مي باشد . براي اندازه گيري و كسب اطلاعات دقيق در مورد گرانروي و چگونگي كنترل آن ، مي توان از گرانروسنج دوراني استفاده نمود و گرانروي را بر حسب سانتي پوآز و استحكام ژله اي را بر حسب پوند /۱۰۰ فوت مربع محاسبه نمود
همانطوريكه گفته شد استحكام ژل (GEL STRENGTH) عبارتس

ت شرايط سكون نشان مي دهد.
در هنگام حفاري بعلت ورود مواد جامد فعال و غير فعال و يا آلودگيهاي ديگر ناشي از طبقات حفر شده ، مقدار گرانروي ژل گل از حد مطلوب ممكن است تجاوز نمايند و براي كنترل آنها بايد از آب يا مواد شيميائي و يا هر دو با هم استفاده نمود .
بطور خلاصه بايد گفت كه قيف مارش قادر نيست كه گرانروي واقعي گل را نشان دهد بنابراين تعيين مقدار استحكام ژله اي گل از عهده آن خارج است و فقط مي توان بوسيله دستگاه گرانروي دوار آنرا تعيين نمود .

اطلاعاتي كه بوسيله دستگاه گرانروسنج دوراني (ويسكومتر) مي توان بدست آورد در تعيين :
۱- نوع جريان (حركت )مايع
۲- هرز روي فشار سيستم
۳- پروفيل هاي جريان
۴- سرعتهاي SLIP
5- گرانروي هاي موثر
۶- E.C.D گل دخالت داشته باشد .
تنش برشي يا SHEAR STRESS :
هنگاميكه يك مايع در حال حركت است نيروئي در داخل مايع مخالفت (ضد ) مي كند و اين نيرو را تنش برشي (SHEAR STREES) مي گويند .
بطور كلي مايعات هنگام جاري شدن از قشرهاي متعددي كه در روي هم ميلغزند تشكيل يافته اند . قشر خارجي آنها داراي سرعت بسيار كم و هر چه بداخل پيش برويم سرعت قشرها زياد مي شود و در محور قشرها مايع داراي حداكثر سرعت جاري شدن است .اين قشرها در هنگام حركت برروي هم نيروي اصطكاك توليد ميكنند كه با آن تنش برشي يا SH. STREES مي گويند.ميزان جابجايي يك لايه مجاور خود به تغيير برشي يا (SHEAR RATE )معروف است.

هرگاه نيروي (دين) بر يك سطح معيني (سانتيمتر) قابل تحرك اعمال شود اين سطح با يك مقداري سرعت (سانتيمتر بر ثانيه)حركت ميكند.قشرهاي مايع قادر به حركت از روي سطح مجاور خود نيستند در عوض لايه (A) بر روي لايه (B) حركت لغزشي پيدا خواهد كرد لايه A از مايع داراي سرعت بيشتري نسبت به لايه B از مايع ميباشد پس ميتوان گفت كهSHEAR ST. عبارتست از اندازه كششي اصطكاكي كه بين لايه هاي AوB مايع بوجود ميايد و بر حسب نيرو بر واحد سطح (دين/ سانتيمتر مربع) گزارش ميشود.
ولي SH.RATE عبارتست از سرعت (سانتيمتر/ثانيه) لايهA بر روي لايهB در مقدار فاصله معين.
بهر حال هر چه SH.RATE افزايش يابد SH.STREES نيز افزايش مي يابد SH.STتابعي است از فشار ولي SH.RATE تابعي است از علم هندسه و متوسط سرعت مايع .
رابطه بين SH.ST وSH.RATE در يك مايع نشان دهنده چگونگي جريان آن مايع مي باشد .

مايعات نيوتني:
ساده ترين كلاس مايعات را نيوتني مي گويند مثل آب معمولي – گليسيرين و روغن سبك كه همگي مايعات نيوتني هستند .در اين مايعات SH.ST مستقيماً با SH.RP متناسب است بدين معني كه اگر SH.R. دو برابر شود به همان نسبت SH.ST دو برابر مي گردد و يا اينكه مقدار گردش CIRCULATING RATE دو برابر شود فشار لازم براي پمپ كردن مايع نيز دو برابر خواهد شد.
بطور كلي مايعاتي كه در لوله هاي استوانه اي جريان دارند به صورت جريان آرام LAMINAR ويا در جهت حركت مايع بصورت قشر يا لايه هاي متحدالمركزي حركت مي نمايند .
مقدار تغيير سرعت با مسافت (SH.RATE) عبارت از دامنه برش سرعت مايع در هر نقطه اي از لوله ميباشد.
خواص شيميايي گل هاي حفاري
مطالاتي كه روي خواص شيميايي گل انجام مي شود نتايج حاصله از آن بسيار مهم وشايان اهميت است زيرا با مطالعه اين خواص قادر خواهيم بود بخوبي از گل محافظت كنيم و نواقص آنرا بر طرف سازيم . آزمايش هاي زير طريقه عمل را بما ياد خواهد داد .

آزمايش كلسيم و منيزيم :
الف) يك سي سي از عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .

ب) حدود ۵۰ سي سي آب مقطر به آن اضافه كنيد و بهم بزنيد .
ج) ۴ تا ۶ قطره محلول بافر بمنظور تثبيت دهنده محيط اضافه كنيد .
د) ۲ تا ۳ قطره معرف ئي – بي – تي بداخل ارلن بريزيد تا رنگ تقريباً قهوه اي مايل به بنفش ظاهر گردد .
هـ ) حال محلول را به وسيله ورسنات ۴۰۰ قسمت در ميليون تيتره كنيد تا اينكه رنگ سبز تيره ظاهر گردد . به محض مشاهده رنگ مزبور مقدار ورسنات مصرف شده را يادداشت مي كنيم .

توضيح :

ورسنات ۴۰۰ (p.p.m.) محلولي است كه يك سي سي آن معادل ۴۰۰ (P.P.M) كلسيم و منيزيم باشد . ضمناً فرمول ورسنات عبارتست از اتيل ديامين تترااستيك اسيد دي اسيد سالت مي باشد .
آزمايش مقدار كلر :
الف) يك سي سي از عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
ب) حدود ۲ تا ۳ قطره فنل بآن اضافه نمائيد . اگر رنگ صورتي ظاهر شد مقدار اسيد سولفوريك اضافه كنيد تا رنگ صورتي از بين برود .
ج) حدود ۲۵ سي سي آب مقطر اضافه كنيد و محلول را بهم بزنيد .
د) ۴ تا ۶ قطره كرومات پتانسيم به آن اضافه كنيد تا زرد رنگ شود .
هـ ) بوسيله نيترات نقره ۰۰۰/۲۰ (P.P.M) آنرا تيتره كنيد تا رنگ محلول از حالت زرد به نارنجي متمايل بقرمز (قرمز آجري ) مبدل گردد .
طرز محاسبه .
۰۰۰/۲۰ نيترات نقره مصرفي = مقدار كلرور (P.P.M) (1)

۶۵/۱ مقدار كلرور (۱) = كلرور سديم (P.P.M) (2)
فرمول شماره ۲ براي محاسبه مقدار نمك طعام موجود در گل بكار ميرود ولي ما معمولاً فرمول اول را مورد استفاده قرار مي دهيم و نتيجه حاصل از آنرا گزارش مي كنيم .
حالت قليائي عصاره گل : كه آنرا به نمايش مي دهند و بطريقه زير آزمايش مي شود :
روش آزمايش :
۱- يك سي سي از آزمايش را عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
۲- چند سي سي آب مقطر اضافه كنيد (منظور افزايش حجم )
۳- دو تا سه قطره فنل نتالئين بريزيد تا رنگ محلول صورتي شود البته اگر رنگ صورتي ظاهر نشد از ادامه تست خود داري مي كنيم زيرا محلول حالت قليائي ندارد .
۴- محلول را به وسيله اسيد سولفوريك .۵/N تيتره مي كنيم تا رنگ صورتي محلول كاملاً بيرنگ شود . يعني محلول پرنگ و شفاف در آيد .
طرز محاسبه : مي توان مقدار اسيد مصرف شده براي بيرنگ كردن محلول بعنوان گزارش كرد .
حالت قليائي گل : آنرا به نشان مي دهند و چنين آزمايش مي شود .
۱- يك سي سي از گل برداشته و در يك ارلن ماير بريزيد .
۲- ۵۰ سي سي آب مقطر به آن اضافه كنيد و خوب بهم بزنيد .
۳- حدود ۴ قطره فنل فتالئين اضافه كنيد تا رنگ صورتي ظاهر گردد .

۴- بوسيله اسيد سولفوريك ۵/N تيتره كنيد تا رنگ صورتي ظاهر گردد .
۵- مقدار اسيد مصرف شده براي خنثي كردن محيط مي توان بعنوان PM گزارش كرد .
تذكر : در هر دو آزمايش ذكر شده موقعيكه رنگ صورتي محلول به بيرنگ تبديل
مي شود PH محلول حدود ۳/۸ خواهد بود .

طرز تعيين مقدار آهك :
آهك همان كه با آن (LIME) نيز مي گويند براي محاسبه مقدار آن در هر بشكه گل چنين عمل مي شود .
۲۶/۰ = مقدار پوند در هر بشكه گل
F.W. مقدار درصد آب موجود در گل كه بوسيله دستگاهي بنام Retort Kit تعيين مي گردد .

تعيين مقدار كيفي كلسيم :
تعيين مقدار كيفي كلسيم در گل نيز خود حائز اهميت فراواني است كه براي تشخيص آن بطريقه زير عمل مي شود .
۱- يك سي سي از عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
۲- حدود ۳۰ سي سي آب مقطر به آن اضافه كنيد .
۳- چند قطرهع اكسالات آمونيم اشباع شده در آن بريزيد .
۴- اگر رسوب رنگي توليد شد مي توان گفت كه گل محتوي كلسيم بوده كه زياد يا كم بودن آن بمقدار رسوب بستگي دارد .

تعيين مقدار كيفي سولفات :
سولفاتها بيشتر در آبهاي طبيعي و همچنين در طبقات زمين يافت مي شوند ، سولفات موجود در گل از ۲۰۰۰ (p.p.m) بالاتر باشد باعث افزايش گرانروي و در نتيجه افزايش عصاره گل مي گردد .
طريقه آزمايش :
۱- ۲ سي سي از عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
۲- چند قطره كلرور باريم به آن اضافه كنيد تا رسوب سفيد رنگي پديد آيد .
۳- اين رسوب ممكن است كربنات يا سولفات باشد زيرا هر دو بصورت رسوب سفيدي هستند .
۴- چند قطره اسيد نيتريك اضافه كنيد . اگر رسوب حل شد آن رسوب كربنات است و اگر حل نشد سولفات خواهد بود .
الف) اگر رسوب شفاف باشد يون سولفات بالاتر از ۱۰ (EPM)
ب) اگر رسوب شيري سفيد باشد بين ۱۰ تا ۲۰ (EPM) يون سولفات وجود دارد .
ج) اگر رسوب سفيد سنگسني وجود داشته باشد يون سولفات بالاتراز ۲۰ (EPM) خواهد بود .
تذكر :EPM يعني اكوالنت در ميليون .

كرومات سديم :

اين ماده براي جلوگيري از زنگ زدگي و بعنوان (corrosion Inhibiton) بكار
مي رود در گاهي اوقات نيز بعنوان (BACTERICIDE ) مورد استفاده قرار مي گيرد .
طريقه آزمايش :
۱)يك سي سي از عصاره گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
۲)۵ قطره محلول نشاسته بعنوان معرف اضافه كنيد .
۳)۵ قطره اسيد كلرويد ريك ۶ نرمال اضافه كنيد .
۴) اگر رنگ آبي متمايل به سياه ظاهر شد دليل بروجود كرومات است .
۵) چند قطره تيوسولفات سديم اضافه كنيد تا رنگ موجود از بين برود .

محاسبه : تعداد قطرات تيو سولفات ۱۰۰= (P.P.M.( SNDL ;V,LHJ .

سولفات كلسيم :
سولفات كلسيم يا ژيپسم موجود در گل ، بطريقه زير اندازه گيري مي شود .
۱) ۵ سي سي از گل را در يك ارلن ماير بريزيد .
۲) حدود ۲۵۰ سي سي آب مقطر به آن اضافه كنيد و بهم بزنيد .
۳) محلول را حدود ۱۵۰ درجه فارنهايت حرارت داده و مدت ۱۵ دقيقه آنرا بهم بزنيد .
۴) اگر وسيله حرارت نباشد ۳۰ دقيقه آنرا بهم بزنيد .
۵) چون ممكن است در اثر حرارت مقداري آب بصورت بخار خارج شود بايد دقيقاً حجم محلول را به ۲۵۰ سي سي برسانيد (بوسيله آب مقطر )
۶) محلول مزبور را در دستگاه عصاره گير قرار داده تا مايع صافي را بدست آوريد .
۷) ۱۰ سي سي از محلول صاف شده را برداشته با آن چند قطره هاردنس با فروسپس معرف (ئي – بي – تي ) اضافه كنيد .
۸) بوسيله ورسنات ۴۰۰ (P.P.M) محلول مزبور را تيتره نمائيد .
۲/۰ vt 38/2= سولفات كلسيم
مقدار ورسنات مصرف شده براي خنثي كردن ۱۰ سي سي عصاره گل .
مقدرا آب موجود در گل كه از Retort Kit خوانده مي شود .
مقدار ورسنات مصرف شده براي خنثي كردن ۵ سي سي از عصاره .

سولفات هيدروژن :
اين گاز بخوبي مي تواند وارد گل شود و باعث خوردگي در لوله هاي حفاري گردد . اين گاز سمي بايد بروش زير مقدار آنرا اندازه گرفت و از پيشرفت آن با اضافه كردن مواد شيميائي مخصوص بتوان جلوگيري نمود .
روش آزمايش :
۱) ۳/۸ سي سي از گل مورد آزمايش را در يك لوله مخصوص ميريزيم .
۲) ۷/۱۶ سي سي آب مقطر اضافه مي كنيم و خوب بهم مي زنيم .
۳) اگر محلول مقداري كف داشته باشد مي توانيم ماده ضد كف اضافه كنيم .
۴) يك عدد قرص Alka Salt در محلول بريزيد دريان موقع محلول شروع به جوشيدن مي كند بايد بلافاصله درب لوله كه قبلاً يك كاغذ صافي استات سرب است در آن جاسازي شده روي لوله گذاشته و محكم ببنديم .
۵) پس از چند دقيقهكاغذ صافي را در آورده ، اگر گل محتوي گاز مزبور بوده اس

ت رنگ آن عوض مي شود و با مقايسه رنگ آ» با (ورقه رنگها) مي توان ميزان سولفورهيدروژن را تعيين كرد . مقدار p.p.m سولفوريد هيدروژن كه از روي ورقه رنگها بدست مي آيد بايد در عدد ۳ ضرب شود تا مقدار (p.p.m) گاز موجود سولفوراي محلول بكار مي رود .
توجه : براي محاسبه سولفو رهاي نامحلول مثل سولفور آهن بايد بهنگام اضافه كردن چند قطره اسيد سولفوريك ۶ نرمال اضافه كنيد تا هر سولفورآهني محلول گردد .

 

توضيح مهم : اگر مقدار سولفور هيدروژن موجود در گل از ۱۵ (p.p.m ) تجاوز كند طريقه حل كردن نمونه در آب چنين است .
در صورتيكه p.p.m بين ۲۵ تا ۱۲۵ باشد يك سي سي نمونه را در ۲۴ سي سي آب حل كنيد و نتيجه اي كه از روي ورقه رنگها بدست مي آوريد در عدد ۲۵ ضرب كنيد تا (p.p.m) حقيقي بدست آيد .

كربنات مس :
كربنات مس رابراي رسوب دادن گاز هيدروژن سولفوره كه در گل وارد مي شود بكار مي رود .
طريقه آزمايش :
۱) در لوله مخصوص آزمايش ۲۳ سي سي آب مقطر ريخته و با آن يك ( سي سي از گل مورد نظر اضافه كنيد و خوب بهم بزنيد .
۲) يك سي سي از محلول ۲۵۰ را به محلول اضافه كنيد و ۱۵ دقيقه صبر كنيد
۳) حال يك قرص ALKAASALT اضافه كنيد بلافاصله كاغذ صافي مخصوص تست را در درب لوله آزمايش جاي دهيد و درب را روي لوله محكم ببنديد و ۵ دقيقه صبر كنيد .
۴) حال درب لوله را برداشته چنانچه اگر آزمايش مثبت باشد يعني گاز متصاعد شده باشد دليل بر نبودن كربنات مس مي باشد ولي اگر هيچ گازي متصاعد نشده يعني رنگ كاغذ صافي آغشته به استات سرب تغيير نكرده دليل حتمي بر وجود كربنات مس در محيط
مي باشد .
۵) در صورتيكه محيط محتوي كربنات مس باشد آزمايش را از دوباره شروع مي كنيم و بجاي يك سي سي ۲ سي سي از محلول ۲۵۰ (P.P.M) هيدروژن سولفات استفاده
مي كنيم حال اگر آزمايش مثبت باشد حدود ۳/۰ پوند در بشكه گل كربنات مس داريم ولي اگر باز هم گاز هيدروژن سولفوره متصاعد شد آزمايش را تكرار خواهيم كرد . بصورت جدول زير
كربنات مس بر حسب :

توضيح : محلول استاندارد ۲۵۰ (P.P.M) سولفور هيدروژن نبايد بيشتر از يك هفته نگهداشت چون خاصيت خود را از دست مي دهد .
امروزه براي مبارزه با گاز هيدروژن سولفوره ازموادي نظير ميل گارد نيز استفاده مي شود .
• قرص الكاسانتزر (ALKA SALTZER) مخلوطي است از اسيد استيل ساليسيك(۵ گرم) + اسيد سيتريك آنهيدروس (۹/۱۴ گرم )+ بيكربنات سديم (۱/۲۵گرم ) مي باشد .

بحث مختصري درمورد PH
تعريف : اندازه غلظت يوني هيدروژن در هر محلول PH گويند كه براي پيدا كردن آن براي هر محلولي بدو طريق عمل مي شود .

۱-روش تغيير رنگ : كه بوسيله نوار كاغذ مخصوص تعيين مي گردد يعني با قرار دادن تكه اي از نوار در محلول از روي تغيير رنگ نوار و مقايسه آن با رنگ موجود روي جعبه نوار مي توان PH محلول را بطور تقريب معين كرد .
۲- روش الكتريكي : در اين حالت مقداري از نمونه محلول را در يك ظرف شيشه اي ريخته و الكترود هاي دستگاه اندازه گيري PH را در آن قرار مي دهيم و با فشار دادن دكمه مخصوص دستگاه مي توان مستقيماً مقدار PH محلول را بخوانيم .
براي شناسائي مسئله PH لطفاً به دياگرام زير توجه كنيد .

(بازي ) قليائي خنثي اسيدي معمولاً PH آب مقطر بايد ۷ باشد و آنرا بعنوان نقطه خنثي انتخاب مي كنند كه نه خاصيت اسيدي دارد و نه بازي ، حال اگر مقداري سود سوز آور را در آب مقطر حل مي كنيم PH آب بالا مي رود و محيط قليائي خواهد شد . و برعكس اگر به آن اسيد اضافه كنيم محيط اسيدي خواهد بود و PH از ۷ پائين تر خواهد رفت .

پس بطور كلي : هرگاه PH از هفت بالاتر باشد محيط قليائي است و اگر كمتر باشد اسيدي است هر چه از عدد ۷ بطرف ۱ نزديك شويم حالت اسيدي بيشتر خواهد بود و برعكس هر چه از ۷ بطرف ۱۴ نزديك شويم حالت قليائي محيط بيشتر خواهد شد .
با توجه به عمليات زير مي توان به مفهوم واقعي PH پي برد .
يا
براي يون هيدروژن به غلظت يا ۱۰

براي يون هيدروژن به دغلظت ۰۰۰۰۱/۰ يا چنين خواهد بود.

پس اگر
پس و اگر
يا به عبارت ديگر هر چه يون هيدروژن افزايش يابد يون هيدروكسيل در محيط كاهش خواهد يافت .
آب :
آب يك الكتروليت بالنسبه ضعيف است زيرا بطور كامل يونيزه نمي شود زيرا طبق فرمول زير معادله آ» پايدار نيست .

يك ليتر آب كه ۱۰۰۰ گرم وزن دارد محتوي ۵/۵۵ مولكول آب (۵/۵۵=۱۸ ۱۰۰۰)
مي باشد به تجزيه ثابت شده كه يك ليتر خالص در حرارت ۲۵ درجه سانتيگراد داراي يون گرم از يونهاي هيدروژن و يون گرم از يو نهاي هيدروكسيل مي باشد .

از معادله فوق معلوم مي شود كه حاصل غلظت يون هيدروژن و هيدروكسيل در آب خالص يا در هر محلول الكتروليت ديگر معمولاً مي باشد .
لازم بتذكر است كه در آب خالص غلظت يونهاي هيدروژن و هيدروكسيل با هم برابر و هر كدام معادل با يون گرم در ليتر باشد غلظت يون هيدروكسيل از يون گرم در ليتر كمتر خواهد شد براي مثال اگر غلظت يون هيدروژن يون گرم در ليتر باشد غلظت يون هيدروكسيل يون گرم در ليتر خواده بود .

معرفها :

بعضي از معرفها كه در PH معيني رنگ آنها تغيير مي كند و در آزمايش خواص گل از آنهااستفاده مي شود بشرح زير است .
۱- متيل اورانژ : اين معرف وقتي كه PH محيط به ۴/۴ برسد رنگ آن از پرتغالي به قرمز تغيير مي يابد .
۲- فنل فتالئين : معرفي است بيرنگ كه در مجاورت بازها قرمز ارغواني مي شود و وقتي كه PH محيط آن به ۳/۸ تنزل كند بيرنگ مي گردد .

ارزيابي استاندارد :
در بين سالهاي ۱۹۵۸ تا ۱۹۵۹ اولين مشخصات ارزيابي مواد مصرفي در گلهاي حفاري بوسيله كميته اي مركب از نمايندگان شركتهاي نفتي اروپايي و امريكائي بنام انجمن كالاهاي شركتهاي نفتي OIL COMPONIES MATERIALS ASSOCIATION (مخفف آن OCMA) ابداع و تدوين شده است . مواديكه مورد ارزيابي قرار گرفته اند عبارتند از : باريت – بنتونايت – خاك رس نمكي – نشاسته – كرابواكسي متيل سلولز (ثعلب) – تانن – ليگنوسولفانات و تي نرها مي باشد .
لازم بياد آوري است كه مشخصات و مختصات مواد فوق الذكر پس از آن تاريخ مورد ارزيابي مكرر قرار گرفته بودند و انستيتوي نفتي آمريكا (شاخه بهره برداري ) در سال ۱۹۵۹ سيزدهمين كميته ارزيابي را كه بنام كميته مركزي استاندارد كالاهاي نفتي نام داشت برگزار نمود ولي با وجود اين در سال ۱۹۶۲ اولين مجموعه مشخصات SPECIFICATIONS بنام (API SPEC . 13 A) را منتشر كرد كه محتوي مشخصات استاندارد آزمايشي مواد ، باريت بنتونايت و خاك رس نمكي بوده است . سيزدهمين كميته API مسئوليت چاپ و نشر (PAI RP . 13 B) را نيز بعهده داشته است .
ضمناً بايد ياد آوري شد كه مشخصات استاندارد داده شده براي ارزيابي مواد مصرفي در گلهاي حفاري تا اين تاريخ مختصر تغييراتي داده شده است كه ما در اين بحث آخرين روشهاي استاندارد بين المللي ياد آور مي شويم .

باريت :
ماده ايست معدني كه در ايران بوفور يافت مي شود و بستگي به ناخالصيها يي كه در آن وجود دارد برنگهاي صورتي يا سفيد متمايل بخاكستري ديده مي شود . فرمول شيميايي آن (BASO4) محتوي ۸/۵۸ درصد باريم و وزن مخصوص آن ۵/۴ است ، درجه خلوص و وزن مخصوص باريت تجارتي بعلعت ناخالصيهائي نظير كوارتز ، كالسيت ، آنهيدرات و سيليكاتهاي مختلف پائين تر است . بطور كلي باريت هاي تجارتي معمولاً محتوي آهن معدني كه خود باعث افزايش وزن مخصوص باريت تجارتي مي گردد .
باريت در آب نامحلول است و با اجزاء موجود در گل تركيب نمي شود ف گاهي اوقات سولفات كلسيم بصورت ژيپسم يا آنهيدرات در كنار رذرات باريت مجتمع است و وجود آنها باعث آلودگي گل مي گردد . از طرفي باريت ممكن است به سولفورهاي معمولي مثل پيريت آلوده شده باشد و با نمكهاي محلول موجود در سازندها عمل اكسيد اسيون انجام مي دهد كه بر روي خواص كل اثر منفي خواهد گذاشت .
در معادن آركانزاس باريت برنگ هاي خاكستري تيرهد يا سياه وجود دارد و همچنين باريت موجود در معادل كاليفرنيا و نتوادا محتوي مقداري مواد آلي هستند كه بهنگام خرد كردن سنگ معدن باريت بوي سولفور هيدروژن بمشام مي رسد ولي در نهايت اين بو پا برجانيست و در حين عمليات آماده سازي پودر باريت از بين مي رود .

باريت ممكن است در ميان سنگهاي رسوبي و آتشفشاني و متامورفيك تشكيل شود . باريت تجارتي ممكن است بصورت رگه هائي و يا حفره هائي مملفو از رسوب يافت شود
قبل از هر چيز بايد گفت كه مسئوليت ارزيابي تمام مواد شيميائي مصرفي گلهاي حفاري با آزمايشگاه حفاري است كه نمونه هائي از مواد مورد نظر را طبق روشهاي استاندارد
بين المللي آزمايش نمايد .

 

ذيلاً مشخصات مورد نياز براي خريد باريت نوشته شده است .
خواص واحد مشخصات مورد نياز نتايج آزمايش
PH در حرارت معمولي
PH در حرارت ۱۸۰ درجه
فارنهايت –
– ۵/۶ حداقل
۵/۶ حداقل
وزن مخصوص گرم بر سانتيمتر مكعب ۲۰/۴
شستشو بوسيله الك (ASTM)
باقيمانده روي الك شماره ۲۰۰
باقيمانده روي الك شماره ۲۰۰
درصد
درصد
۳ حداكثر
۵ ۱۰

مواد جامد محلول در آب درصد ۱۰/۰ حداكثر
نتيجه عملكرد
گرانروي ظاهري قبل از افزايش گچ
گرانروي ظاهري بعداز افزايش گچ
سانتي پويز
سانتي پويز
۱۲۵ حداكثر
۱۲۵ حداكثر
مقدار فلزات قليائي خاكي محلول
بعنوان يون كلسيم قسمت در ميليون
(P.P.M) 250 حداكثر

تذكر : در صورتيكه يكي از خواص نمونه با مشخصات فوق مطابقت ننمايد از خريداري آن ممانعت مي شود .

خواص ديگر سولفات باريم :

۱- درجه خلوص ۹۵ درصد
۲- جزو مواد جامد غير فعال بحساب ميامد زيرا از نظر مواد شيميائي خنثي است .
۳- براي بحالت معلق در آوردن آن در گلها احتياج به يك ماده كلوئيدي مثل نشاسته دارد
۴- براي اطلاع بيشتر از چگونگي محاسبه مقدار باريت لازم براي ساختن يك گل كه پايه آن آب ، است از فرمول زير استفاده مي شود .
مقدار باريت لازم براي بشكه گل =

۲/۴ – وزن مخصوص باريت ۲/۴ ۳۵۰ =۱۴۷۰

۴/۶۲ – وزن آب معمولي برحسب پوند بذفوت مكعب ۲/۴ ۳/۶۲ =۵/۲۶۲
ياد آوري : سولفات باريم در آب حل نمي شود و اشعه x را از خود عبور نمي دهد بنابراين در موقع عكسبرداري با اشعه x مقداري از نوع خالص اين ماده با آب مخلوط كرده و در ناشتا بمريض مي خورانند و از او عكس مي گيرند ، در نقاطي كه معده يا روده انسان مجروح باشد سولفات باريم نفوذ نكرده و در عكس سياه ديده مي شود .