سیستم گردش گل

اهداف اساسی سیستم گردش گل حفاری

تمیز کردن چاه و حمل خورده سنگ های حفاری شده (cutting) به سطح زمین.

خنک کردن و روانکاری وسایل حفاری (Drill pipe, Drill Collar, bit)

نگهداری از دیواره چاه و به وجود آوردن یک لایه غیر قابل نفوذ روی دیواره (cake)

جلوگیری از ورود طبقات به داخل چاه.

کشف نفت، گاز یا آب داخل طبقات.

کاهش وزن لوله جداری (Casing) و لوله حفاری (drill pipe)

انتقال توان هیدرولیکی پمپ های گل به مته.

به حداقل رساندن هرگونه اختلالی در وضع طبقات مجاور چاه.

ارائه اطلاعات به زمین شناس.

مخازن گل در سیستم گردش گل

مخازن گل حفاری عبارتند از :

۱) مخزن ذخیره Reserve Tank

2) حوضچه گل Reserve Pit

3) مخزن مکش Suction Tank

4) مخزن لرزان Shaker Tank

5) مخزن میانی Middle Tank

6) مخزن Trip که در حین پر کردن و خالی نمودن چاه در شرایطی غیر از حفاری مثلا” لوله بالا مورد استفاده قرار می گیرد

7) آخورک

8) همزن

9) سیستم تصفیه: که به صورت مجزا درباره آنها توضیح خواهیم داد.

آخورک (Mud hopper)

این ابزار برای ریختن اکثر افزودنی های خشک گل حفاری در آن استفاده می شود.
یک سری از افزودنی های خشک مانند کاستیک را به علت امکان پاشش به بیرون و خطرات سوزانندگی ذرات آن، را نمی‌توان از آخورک برای افزودن آن به گل حفاری استفاده کرد.

همزن پارویی شکل (Mud agitator)

این ابزار برای هم زدن گل حفاری مورد استفاده قرار میگیرد.

پمپ های گل حفاری

قلب سیستم گردش گل حفاری، پمپ ها می باشند.

اغلب دستگاه های حفاری مجهز به دو پمپ گل می باشند که یکی از آن ها همواره در حال کار و دیگری به عنوان پمپ جایگزین یا پشتیبان بکار گرفته می شود. گاه می توان هر دو پمپ را همزمان مورد استفاده قرار داده و حجم زیادی از گل حفاری را در سیستم به گردش درآورد. در هنگام عملیات حفاری بر روی چاه های عمیق، دستگاه حفاری ممکن است ۳ یا ۴ پمپ را به کار گیرد. دستگاه حفاری یا از پمپ های دوگانه استفاده می کند و یا از پمپ های سه گانه.

پمپ های دوگانه گل حفاری

در یک پمپ دوگانه، پیستون، سیال را در یک سمت بسوی خروجی پمپ می کند و در همان زمان در سمت دیگر پیستون سیال را به سمت داخل می کشد.
درحالی که پیستون به سمت جلو حرکت می کند، در یک سمت خود سیال را بسوی خارج پمپ می کند و در سمت دیگر پیستون، سیال به داخل کشیده می شود. بنابراین پمپ های دوگانه، دو مرحله ای هستند.
پمپ های دومرحله ای نسبت به پمپ های یک مرحله ای سیال بیشتری در هر رفت و برگشت پیستون پمپ می کنند. با وجود این، بدلیل اینکه این پمپ ها دو مرحله ای هستند، در اطراف میله پیستون آب بند دارند و این آب بند از حرکت سریعتر پمپ های دوگانه نسبت به پمپ های سه گانه جلوگیری می کند.
محدوده اسب بخار ورودی برای پمپ های دوگانه از ۱۹۰ تا ۱۷۹۰ است. بیشترین فشارخروجی برای پمپ های دوگانه در حدود ۵۰۰۰ psi است.

پمپ های سه گانه گل حفاری

پمپ سه گانه دارای سه پیستون است که در استری به سمت عقب و جلو حرکت می کنند.
پمپ های سه گانه ۳۰ %وزن کمتری از پمپ های دوگانه دارند و هنگامی که قطعات دارای وزن کمتری باشند حمل و نقل و نصب آن ها آسان تر است.

مزیت های دیگر پمپ های سه گانه نسبت به پمپ های دوگانه عبارتند از ؛

• هزینه عملیاتی کمتری دارند.
• به قسمت انتهای پمپ راحت تر می توان دسترسی پیدا کرد.
• خروجی سیال پمپ تلاطم کمتری دارد، یعنی خروجی پمپ به اندازه پمپ دوگانه موج تولید نمی کند.
• مقادیر زیادی از سیال حفاری را با فشار بالا پمپ می کنند.

امروزه فشارهای بالا برای حفاری چاه های عمیق مورد نیاز می باشد به دلایل ذکر شده پمپ های سه گانه، تدریجاً پمپ های دوگانه را از رده خارج کرده اند.

در یک پمپ سه گانه، پیستون ها فقط زمانی که در جهت جلو در استری حرکت می کنند، سیال حفاری را به سوی خروجی هدایت می کنند. در نتیجه هنگامی که آن ها به سمت عقب حرکت می کنند، سیال حفاری را در همان سمت پیستون بداخل می کشند. به همین دلیل پمپ های سه گانه یک مرحله ای نامیده می شوند.

سانتریفیوژ (پمپ گریز از مرکز)

به طور نرمال سیستم گردش گل چندین پمپ گریز از مرکز دارد.
یک پمپ گریز از مرکز فشار کمی ایجاد می کند اما می تواند حجم زیادی از سیال را جابجا نماید.
یکی از کارهایی که اغلب یک پمپ گریز از مرکز انجام می دهد پر نگه داشتن ورودی پمپ سیال حفاری است.
سانتریفیوژ، سیال را از مخزن مکش گرفته و از میان خط لوله مکش اصلی متصل به مخزن مکش پمپ کرده و خط مکش را در تمام زمان ها از سیال پر می کند.
اگر سیستم گردش گل از این پمپ تغذیه نکند نیروی جاذبه زمین به تنهایی نمی تواند ورودی پمپ را از سیال کاملاً پر کند زیرا پیستون های پمپ آن چنان سریع گل را می کشند که نیروی جاذبه زمین نمی تواند خط مکش را از سیال حفاری پر کند.

الک لرزان Shale shaker

الک لرزان دارای غربال هایی است که به شدت مرتعش می شوند.
از خط برگشت سیستم گردش و کنده ها بر روی این الک ریخته می شوند. الک های مرتعش، کنده های درشت تر را جدا می کنند. این کنده ها در داخل تانک ذخیره، دریا یا دیگر ظروف برای دفع، جمع آوری می شوند.

ماسه زدا(Desander) و سیلت زدا (Desilter)

ماسه زدا (Desander) و سیلت زدا (Desilter) وسایل جدا کننده مواد جامد اضافی در گل های سبک می باشد.
در هر دکل حفاری این دو دستگاه باید وجود داشته باشند زیرا اضافه شدن مقدار مواد جامد باعث ساییدن تمام دستگاه های حفاری می شود و آن خود باعث ضررهای جبران ناپذیری می گردد.

دستگاه Desander برای جداکردن ذرات یا بریده های درشت به کار می روند ولی Desilter برای جدا کردن ذرات بسیار ریز به کار می رود.
گاهی اوقات هردو دستگاه با هم کار می کنند بطوریکه گل اول از Desander عبور می دهند تا ذرات درشت مواد جامد جدا شود و سپس از Desilter عبور داده تا مقداری از ذرات ریز مواد جامد جدا شود.

گاز زدا (Degassing)

در بعضی مواقع سیال حفاری را از یک گاززدا عبور می دهند تا گاز از سیال حفاری جداشود.
در صورت جدا نکردن گاز از سیال حفاری، مشکلات زیر پدید می آید ؛
۱) اگر گاز از سیال حفاری جدا نشود سبب می‌شود که سیال سبک گردد در نتیجه، سیال سازند می تواند وارد چاه شود (این حالت را کیک می گویند). پس به منظور جلوگیری از فوران چاه باید از آن جلوگیری کرد.
۲) در اثر گردش مجدد سیال حفاری گازدار ممکن است موجب گاززدگی پمپ شود به این معنی که پمپ به جای اینکه فقط سیال حفاری را پمپ کند، سیال حفاری و گاز را پمپ می کند که بازدهی پمپ را بسیار پایین می آورد.

مکانیزم عملکرد گاز زدا به این صورت است که در یک گاززدا سیال حفاری و گاز همراه آن از بالا وارد می شوند و بر روی چندین صفحه مغشوش کننده (اسپریدر) پخش می شوند. پخش شدن سیال حفاری، سطح بزرگی را برای خروج گاز از سیال فراهم می کند. همچنین یک پمپ خلاء، فشاری کمتر از فشار محیط اطراف در درون گاز زدا ایجاد می کند. این خلا نسبی ایجاد شده در درون گاززدا سبب می شود گاز براحتی از سیال حفاری پخش شده رها شود و جدا گردد.