پژوهش سيمان و گل حفاري

[Diba]

روان كننده هاي گل حفاري (lubricants): چاهائيكه حفاري ميشوند معمولا به طور كامل عمود نيستند رشته هاي حفاري انعطاف پذير بوده و درون چاه به كناره هاي آن برخورد كرده و مقاومت اصطكاكي ايجاد ميشود كه براي آن به گشتاور اضافي قابل ملاحظه اي نياز است. ممكن است مقاومت اصطكاكي در بالا و پايين بردن لوله هاي حفاري نيز افتاده و عمل drag روي دهد. ميتوان با قرار دادن لايه اي از نفت و گريس يا عامل روان كننده بين قطعات فلزي متحرك، اصطكاك را كاهش داد. روان كننده هاي حفاري افزودنيهايي گل حفاري هستند كه ميزان تورك ناشي از عوامل فوق را پايين آورده و سبب روانكاري مته حفاري ميشوند شير آنها روي ضريب اصطكاك كه به صورت نسبت نيروي موازي سطح به نيروي عمود بر سطح تعريف ميشود ازريابي ميشود. ضريب اصطكاك = M نيروي موازي سطح=F نيروي عمود بر سطح=W مقدار براي سطوح همگن ثابت ميباشد. مواد زيادي به اين منظور استفاده ميشود و در انواع مختلف وجود دارند. 1-1-نوع جامد: مهره هاي پلاستيكها، مهره هاي شيشه اي، بنتونيت، ميكاي ريز ، گرافيت 1-2-نوع مايع: انواع روغنها، گريسها، سيالات مصنوعي گليكول ، روغن هاي گياهي، صابونهاي اسيد چرب و سورفكتانتها امروزه خواص روان كنندگي سيالات حفاري تحت فشارهاي زياد (E.P lubricating) در سرچاهها، از طريق ظرفيت متحمل بار كه توسط دستگاهي بنام E.P mud tester تعيين كنترل ميگردد. اين خاصيت روي فرسايش سطوح فلزات بهم ديگر در فشارهاي بسيار بالا (30000 تا PSI 100000) بحث ميكند. روانسازي سطوح فلزات توسط لايه اي مقاوم در برابر فشار در اثر واكنش سينمائي تحت A درجه حرارت زياد (در تماس با لايه هاي سخت ) بوجود مي آيد. ايجاد ميشود. بنابراين بررسي مقاومت لايه و غشاء مهيار براي كنترل روانسازها ميباشد. 2-كاربرد (Application): هدف اوليه استفاده از اين مواد جدا كردن سطوح متحرك به منظور كاهش نيروي اصطكاك و پوشش دادن به آنها ميباشد. لذا با كاهش ضريب اصطكاك ميتوان عمر مته و رشته هاي حفاري را افزايش و همچنين فشار وارده به پمپ و لزجي شدن مته را به حداقل رساند مشتقات هيدروكربني در بسياري از موارد افزوده قرار گرفته ولي در شرايط خاص از نظر افزايش درجه حرارت وعدم استفاده از نوع سيال بالا جبار از روانسازهاي به شكل جامد (گرانيت....) استفاده ميشود. 3-خواصProperties) ): 1-1- خواص فيزيكي : شكل ظاهري: مايع يا جامد وزن مخصوص: درحد گازوئيل يا كمي بيشتر و كمتر از آب رنگ: معمولا قهوه اي حلاليت : معمولا در آب پخش شده و در گازوئيل حل ميشوند. 1-2- خواص شيميائي: PH: حدود9-5 پايداري : بايد به صورت همگن باشد 4-بسته بندي (Packaging) : معمولا شكل مايع آن در بشكه هاي مطمئن و فولادي با وزن خالص حدود170 كيلوگرم و شكل جامدان ميتواند در كيسه هاي چند لايه اي بسته بندي شوند. 5-روشهاي ارزيابي و كنترل كيفي و كاربردي : 5-1-روشهاي استاندارد (standard methods) 5-1-1- دستگاه E.P MUD Tester : دستگاهي است براي كنترل كيفي و ارزيابي مواد روانساز ساخت شركت بارويد ميباشد دستگاه ساده اين است كه قدرت لغزندگي تحت فشار نسبي سيال حفاري و نيز سرعت سايش قطعات مكانيكي را در سيم هاي سيال مشخص اندازه گيري و پيش بيني ميكند . توجه : مقاومت سايشي جهت گردش ميله حفاري را گشتاور و مقاومت سايشي در بالا كشيدن و پايين بردن رشته حفاري را كشش يا drag گويند. نتايج آزمايشات اين دستگاه به عنوان استاندارد در ارزيابي روانسازها مورد استفاده قرار ميگيرد. -1-2- وسايل مورد نياز يا متعلقات دستگاه (Accessories): 1- دستگاه كامل با آچار torquemeter 2- حلقه هاي آزمايش 3- بلوكهاي آزمايش 4- ظرف نمونه 5- آچار تنظيم و محكم كننده مهره 6- سوليس براي اندازه گيري عرض خراش با دقت 00518/0 5-1-3- دستورالعمل آزمايش (Procedure) : 1- بلوك و حلقه آزمايش از هر گونه آلودگي (گريس يا روغن) با استفاده از كينه يا دستمال و يا حلال خاصي شسته تميز شوند. به هنگام نگهداري آنها بايد سطح آنها را گريسكاري كرد تا از زنگ خوردن جلوگيري شود. از آنجائيكه سطوح اين دو قطعه توسط پوشش كاملي از يك غشاء (film) لغزنده و روان محافظت ميشوند بنابراين بايستي در نگهداري آنها دقت شده واز هر نوع آلودگي بدور نگهداشت. 2- حلقه آزمايش را در انتهاي شفت اصلي دستگاه قرار داده و مهره آن را با استفاده از آچار رينگ محكم ببنديد تا از لغزيدن و سرخوردن حلقه در خلال آزمايش جلوگيري كند قفل شفت در قسمت عقب قاب دستگاه در جهت مخالف شفت تعبيه شده است. مهره را زياد محكم نبنديد چون ممكن است رزروه هاي آن بريده شوند . اگر حلقه از جايگاه خود حركت كرد مهره را باز كرده و سطح باريك و كوچك روي شفت را تميز واز يك حلقه ديگر استفاده كنيد 3- بلوك آزمايش را در نگهدارنده خود كه در ته شفت متصل به تورك متر قرار دارد نگهداريد.نگهدارنده بلوك را از هر نوع آلودگي گل حفاري دور سازيد. بلوك را كه آزادانه حركت ميكند مقابل حلقه قرار دهيد. اگر در حملش ثابت نباشد با يك لبه چاقو آن را تنظيم كنيد. اگر تنظيم نشود موقع آزمايش شكل خراش به صورت ذوزنقه يا مثلث خواهد بود كه بايد با مشاهده اين علائم آزمايش تكرار شود. علامت مستطيل شكل مطلوبترين است در صورت عدم تشكيل مستطيل بايد نگهدارنده بلوك كاملا بررسي و بوسييه شل كردن پيچ آن را باز كرد. 4- ظرف نمونه را كاملا تميز كرده وآن را با گل حفاري كه روي آن كاملا با ماده آزمايش پوشيده شده است ، در جايگاه خود قرار دهيد. 5- پيچ نگهدارنده ظرف را شل كرده ظرف بند 4 را طوري بالا ببريد كه مجموعه حلقه و بلوك ( مكعب مستطيل)و نگهدارنده كاملا درون آن قرار گيرند سپس پيچ رامحكم ببنديد. 6- دستگاه را بدون بار روشن كنيد (هرگز دستگاه را تحت بار روشن نكنيد) اجازه دهيد به مدت 1 دقيقه كار كنيد يا شدت جريان از 1 تا 2 آمپر در آمپرسنج مشاهده شود اگر شدت جريان بيشتر از 2 آمپر باشد نشاندهنده اين است كه دستگاه به طور صحيح كار نمي كند. 7- با تورك متر (torqumeter) را در جايگاه خود قرار داده و توسط بازوي آن در خلاف جهت عقربههاي ساعت گشتاوري با نرخ 5in-1bf/sec اعمال كنيد ( اين فشار به بلوك منتقل شده و ايجاد نيروئي بر ضد حلقه خواهد كرد) اين كار ادامه دهيد تا اينكه يك شيرور (seizure) رخ دهد بار و قدرت شدت جريان را يادداشت كنيد. 7-1-تعريف شيرور (Seizure) : پاره شدن و گسيختگي قسمتي از فلز در تماس مابين سطح حلقه و بلوك تحت آزمايش بوده و نشاندهنده كم بنيهگي و درهم شكستگي كامل هر نوع قابليت و توانايي روان كنندگي تحت فشار است كه سيالات حفاري يا هر سيال مورد آزمايش از خود نشان ميدهد. 7-2- چگونگي تشخيص شيرور(Identifing): 1- افزايش سريع در شدت جريان (به طوريكه آمپر سنج نشان ميدهد) و درمقابل افزايش جريان افزايش يافته و با ادامه آن فيوز دستگاه ميسوزد. 2- شدت جريان افزايش بسيار سريع و قابل توجه يافته سپس به حالت معمولي و نرمال ( قبل از عمل شيرور بر ميگردد نوع دوم شدت كمتري نسبت به نوع اول داشته و معمولا در گشتاورهاي پايين (كمتر از 200in-1b ) و يا زمانيكه مواد جامد گل حفاري تسيار زياد و سائيده باشد اتفاق مي افتد. درخلال تشخيص شيرور در استفاده از آمپر سنج ، تغييرات واضحي در شكل چهارگوش خراشيده شده و نوسانات ويا صداي دستگاه اتفاق خواهد افتاد. صداي نرمال به صورت صداي وز وز ثابت خواهد شد در شيرور نوع دوم صداي دستگاه گوش خراش بوده و بعد از اين عمل سطح سائيده بلوك بزرگ و زبر شده برعكس آنچه كه در عمل گذشتن سطح نرم و براق ايجاد ميشود . 8- هنگاميكه شيرور رخ ميدهد بار را سريعا كاهش داده به صفر برسانيد سپس حلقه آزمايش را عوض كنيد از هر بلوك ميتوانيد براي هشت آزمايش (بخاطر وجوه آن) استفاده كنيد. برداشتن سريع بار از وارد شدن بار زياد به موتور جلوگيري ميكند. ميتوان ميزان بار را كه نبايد بيشتر از 8 آمپر باشد روي آمپرسنج مشاهده كرد اگر بار زياد باشد فيوز ميسوزد. 9- مراحل 7-1 را تكرار كنيد البته با بار 50in-1b ، 5 دقيقه صبر كنيد مگر اينكه شيرور اتفاق افتاد در اين صورت با شنيدن شيرور مراحل 1 تا 7 را با كاهش بار تا1n/1b50 اين دستورالعمل را آنقدر ادامه دهيد تا عمل گذر (Pass) اتفاق بيافتد : 10-1- عمل گذشتن(Pass) : قابل قبول بودن مايع روان كننده به همراه گل حفاري پايه آبي با كاركرد دستگاه با يك بار ثابت به مدت 5 دقيقه (بدون اينكه سيزور رخ دهد ) در اين موقع يك سطح نرم و صيقلي و صاف روي بلوك ايجاد ميشود. 10-2- چگونگي تشخيص (Pass) : 1- كاركردن دستگاه به مدت 5دقيقه تحت بار ثابت كه آمپرسنج عدد ثابت را نشان داده و قسمت سائيده شده روي بلوك كوچك صيقلي باشد. 2- كاركردن به مدت 5 دقيقه كه آمپرسنج رقم متعادلي را نشان داده و سطح سائيده بلوك و حلقه متوسط بوده و ممكن است به صورت صيقلي يا تيره (بستگي به سائيدگي گل دارد) باشد. 11-محاسبه وگزارش نتايج (Calculation & Reporting Results) : 11-1- اندازه گيري عرض سائيدگي روي بلوك: ميتوان با استفاده از كوليس با دقت in 005/0 و بزرگنمايي كافي عرض محل سائيدگي را اندازه گرفت مثلا مقدار 095/0 اينچ برابر 5/9 تا از صدهاي يك اينج است. بلوك را از گل تميز كرده و كوليس را در مركز بريدگي و موازي با لبه هاي آن قرار داده و مقدار عرض را يادداشت ميكنيم (w) 11-2- محاسبه فشار وارد روي بلوك : حاصلضرب عرض بريدگي (w) در طول آن (عدد ثابت 125/0) مساحت آن را مشخص خواهد كرد. تقسيم قرائت عدد تورك متر (كه درآن عمل گذشتن اتفاق افتاده است) در بازوي آن (عدد ثابت 5/1) برابر ميزان نيروئي وارد بر مساحت آن خواهد بود اين فشار بيان كننده مقاومت پوسته يا حدنهائي فشار قابل تحمل لايه گل است: 11-3- از معادله ساده زير ميتوان مقاومت پوسته را حساب كرد. مقاومت پوسته، P=Psi ظرفيت تحمل بار= قرائت تورك متر، T=in-1b عرض بريدگي ، صدمهايي از 1 اينچ=W معادله فوق از طريق زير محاسبه شده است. نيرو =فشار سطح (گشتاور)تورك =نيرو بازوي گشتاور عرض × طول = مساحت براي دستگاه E.P.mud شركت بارويد: In=L 125/0 = طول بريدگي (ثابت) In=M 5/1= بازوي گشتاور (ثابت) پس خواهيم داشت: حال بايد w را برحسب صدهايي از اينچ حساب كرد: در اين دستگاه محدوده بازوي تورك متر in-1b600-0 ميباشد. از نمودار پيوست ميتوان به سادگي مقاومت پوسته را محاسبه كرد. با اين نمودار پرسنل سر چاه به راحتي ميتوانند خواص روانسازي سيالات در فشارهاي زياد را بررسي و كنترل كنند. در سمت چپ آن مقياس لگاريتمي از 50 تا in-1b600 براي ظرفيت تحمل بار وجود دارد. نتايج آزمايشگاهي نشان داده اند كه در عرض بريدگي بيشتر از اينچ عمل سيزور اتفاق افتاده و درمقادير كمتر از بسيار غيرممكن است. بنابراين نمودار لگاريتمي يا اينچ درسمت چپ صفحه مشاهده ميشود. مقدار لازم براي مقاومت پوسته از محل تقاطع خط مستقيمي كه عدد قرائت تورك متر (سمت چپ) 1 به رقم صدهايي ازاينچ عرض بريدگي (سمت راست) وصل ميكند با شاخص مقاومت پوسته بدست مي آيد. مثال: اگر در قرائت تورك متر برابر in-1b400 عمل گذر اتفاق افتاده باشد و عرض بريدگي 5/9 صدهايي از يك اينچ باشد مقاومت پوسته را حساب كنيد. 12-گزارش نتايج: ميتوان گزارش نهايي را به صورت زير ارائه كرد و با جدول نتايج مقايسه كرد. 12-1 – پايين ترين بار (رقم بدست آمده از تورك متر) بر حسب 1n-1b و ميانگين شدت برحسب آمپر كه در آن سيزور رخ داده است يادداشت شود. 12-2- وقتيكه عمل Pass اتفاق افتاد يا با 5 دقيقه كاركردن دستگاه عمل Seizure رخ نداده باشد نتايج زير را يادداشت كنيد. 12-2-1- ميزان بار (بدست آمده از تورك متر)برحسب 1n-1b ( اين بار نشاندهنده ظرفيت عمل بار سيال تحت آزمايش است) 12-2-2- عرض بريدگي برحسب صدهايي از 1 اينچ 12-2-3- مقاومت پوسته برحسبPsi 12-2-4- ميانگين شدت جريان (كه آمپرسنج نشان ميدهد) برحسب آمپر 13-مراقبت از دستگاه: 13-1- اگر دستگاه به طور دائم كار كند با بلبرينگ موجود در قسمت پايين شافتي كه با تسمه كار ميكند، حداقل يكرتبه در روز يا غالبا در صورت نياز با گريس مناسب روان كاري شود. براي اينكار ميتوان از گريسخور عقبي تعبيه شده روي دستگاه استفاده كرد. 13-2- يا طاقانهاي اصطكاكي حايل بلوك كه توسط تورك متر جابجاو رانده ميشود به طور منظم گريسكاري شود از گريس خور جلوئي نزديك گريس خور بلبرينگ ميتوان استفاده كرد. 14-جدول نتايج مشخصات و پيشنهادات: محدوده كاري براي تعيين ظرفيت تحمل بار و عرض بريدگي بايد با استفاده از تجارب سرچاهي آزمايشگاهي پايه گذاري شوند​