مقدمه

کاهش فزاینده دسترسی آسان به منابع نفت خام باعث شده است که تمرکز صنایع نفت وگاز به سمت بهره برداری از نفت سنگین و استفاده از مخازن تخلیه شده تغییر کند قوانین سخت گیرانه بعلاوه افزایش تقاضای جهانی نفت باعث افزایش تمرکزها به سمت تکنولوژیهای بهبود دهنده ی تولید شود . یک راه بسیار مهم برای کاهش هزینهها و بالابردن استانداردها ارتقای تکنولوژیهای حفاری و استفاده از روشهای نوین حفاری میباشد و برای ارتقای تکنیکهای حفاری بهبود و بهینه سازی در تکنولوژی سیال حفاری الزام آور است . به خصوص در حفاری مخازن تقریبا تخلیه شده (مخازنی که فشار پایینی دارند و به اواخر عمر خود رسیدهاند .) نوع خاصی از سیال حفاری مورد نیاز است . علاوه بر کاربرد در مخازن کم فشار در بهره برداری از چاههای افقی و چند جانبه نیز استفاده از سیالات حفاری بهبود یافته ضروری به نظر میرسد(. (kuru 2010

رایج ترین روش حفاری بالاتر نگه داشتن فشار گل از فشار سازندی است . لازم به ذکر است که حفاری به این روش نیز مشکلات

×دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی نفت-حفاری، دانشگاه صنعتی شریف، ایران ۱

دانشجوی دکتری مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ایران۲

عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر،ایران ۳

۱

زیادی را دارد، اگر فشار سیال حفاری در دهانه چاه خیلی بیشتر از فشار سازندی باشد سیال حفاری به درون سازند نفوذ میکند که باعث مسدود شدن خلل و فرج سنگ و وقوع آسیب سازندی میشود. از مشکلات دیگر میتوان به مشکل گیر لولههای حفاری که به گیر ناشی از اختلاف فشار معروف است اشاره کرد. بنابراین برای حذف مشکلات مذکور استفاده از تکنیک حفاری به روش زیر تعادلی توصیه میشود .در این روش فشار سیال حفاری پایین تر از فشار سازندی نگه داشته میشود بنابراین به سیال سازند اجازه داده میشود در زمان حفاری چاه تولید گردد .یکی از مزایای حفاری به این روش این است که دیگر احتمال نفوذ سیال به درون سازند و ایجاد آسیب سازندی از بین میرود . اما حفاری به این روش گران است زیرا نیاز به یک سری تجهیزات مخصوص برای مخلوط کردن هوا با گل دارد . همچنین به دلیل امکان ایجاد فوران از لحاظ ایمنی هم مشکلاتی دارد که به افزایش هزینهها و تامین ایمنی کارکنان میتوان اشاره کرد . مشکل دیگر این روش ناپایداری دیواره چاه به دلیل کمتر بودن فشار سیال حفاری از فشار سازندی میباشد .بنایراین ضرورت استفاده از سیالات افرونی به دلیل موارد ذکر شده در بالا اهمیت دو چندانی پیدا می کند.(( Shivhare2011

در ادامه مروری خواهیم داشت بر کارهایی که در این زمینه صورت گرفته است:

افرون برای اولین بار در سال ۱۹۸۷ توسط سبا معرفی شد. افرون یک کلمهی یونانی است. که به معنای حباب میباشد. بنابراین سبا میکروحبابهای شبیه حباب با خصوصیات شبه کلوئیدی را برای افرون تعریف کرد. افرونها حبابهای ریزی هستند که اندازهی آنها بین ۱۰ تا ۱۰۰ میکرون است. سبا متذکر شده است که جالب توجهترین خصوصیت این میکروحبابها، ماهیت غیرپیوستهی۴ آنها میباشد. کوششهای فراوانی جهت تعیین خصوصیات افرون انجام شده است.

شکل ۱ ساختار حبابهای معمولی

۴ Non coalescence nature

۲

×کنترل فیلتراسیون :

به منظور کنترل فیلتراسیون در سیالات حفاری رایج، از جامدات و یا پلیمرها بهره گرفته میشودو با ایجاد یک کیک گل بر روی دیوارهی چاه از نفوذ صافاب گل به سازند ممانعت به عمل آید. در سیستم سیالات حفاری افرونی، میکروحبابهای حاصل شده نقش جامدات پل زن را داشته ولی به جای ایجاد کیک گل، با مسدود سازی منافذ سازند منجر به کاهش فیلتراسیون و آسیب سازند می-شوند.((Brookey2008 .بروکی استفاده از سیالی را که تنش واروی۵ بالایی داشته باشد و با افزایش تنش به آن، رقیق شود را مناسب استفاده برای سیالات حفاری افرونی دید. لذا پلیمری که این خاصیت را به سیال حفاری بدهد را پیشنهاد داد. با توجه به ویسکوزیتهی بالایی که سیالات حفاری افرونی در نرخهای برش پایین دارند، همانند یک جامد پلزن عمل کرده اما برخلاف جامدات رایج، با توجه به شکل پذیر بودن میکروحبابها، این سیال توانایی عایق کردن شکافها و حفرات را نیز دارد. وی از مواد اضافی دیگری نیز جهت کنترل فیلتراسیون مورد استفاده قرار داد. به این منظور او از یک پایدارکنندهی حرارتی اولیگوساکارید که به صورت خیلی مؤثر فیلتراسیون را کنترل میکرد بهره برد که این ماده LSRV را نیز افزایش داد. همچنین هرزروی اسپارت۶ را نیز به خوبی کنترل کرد. (هرزروی اسپارت،میزان فیلتراسیونی است که قبل از تشکیل کیک گل وارد سازند میشود). گروکوک و همکارانش (۲۰۰۳)، تستهای کاملی را به منظور آنالیز فیلتراسیون بر روی محیطهای متخلخل متفاوتی انجام دادند. در نمونههایی که مغذه از جنس لایمستون با تراوایی بالا بود، اولین اثرسیالات حفاری افرونی بر روی این نمونهها کاهش هرزروی اسپارت بود. در مغزههایی که دارای تراوایی کمی بودند، نرخ فیلتراسیون کاهش بیشتری یافت. در ماسه سنگهایی که دارای تراوایی بالایی بودند، سیالات حفاری افرونی مورد استفاده قرار گرفتند ونتایج نشان دهندهی این بود که این سیال توانایی آن را دارد که فیلتراسیون را حتی در محیطهای متخلخل با تراوایی بسیار زیاد را نیز کنترل کند که این همان توانایی مسدود سازی سیالات افرونی نامیده میشود .