برای کشف، توسعه و بهرهبرداری از مخازن نفت و گاز عملیات حفاری انجام میشود. این عملیات از پیچیدهترین و هزینه برترین بخشهای تولید نفت به شمار میآید.
به گزارش پایگاه خبری گسترش، روزنامه صمت نوشت: داشتن توانایی بالا در انجام عملیات حفاری از ویژگیهای شرکتهای قدرتمند نفتی بوده و توانمندی در این صنعت به نوعی ملاک برتری این شرکتها است. تاکنون از روشهای مختلفی برای انجام عملیات حفاری استفاده شده است. در اوایل رشد صنعت نفت، عموما برداشت نفت از مخازن نفت با عمق کم به کمک حفاری ضربهای انجام میشد. با پیشرفت فناوری این روش جای خود را به دیگر روشهای مکانیکی که حفاری دورانی نامیده میشوند، داده است. حذف محدودیت عمقی، افزایش سرعت حفاری و انتقال سریع کندهها به سطح زمین از مهمترین مزیتهای این روش به شمار میآید. در سالهای گذشته روشهای جدید دیگری مانند حفاری حرارتی، لرزشی، شیمیایی، لیزری و... توسعه داده شدهاند، اما با توجه به مزایا و تجارت وسیعی که از این روش در سراسر جهان انجام میشود، ۹۸درصد از کل عملیات حفاری در سراسر جهان با روش حفاری دورانی انجام میشود. عملیات حفاری خود شامل مجموعهای از فعالیتهای مختلف است که پیشرفت در هر یک از آنها باعث توسعه این صنعت میشود. پیشرفت در صنعت حفاری، نقش چشمگیری را در کاهش قیمت تمامشده تولید نفت ایفا میکند. پیشرفتهایی ازجمله، بهبود فرمولاسیون گل حفاری، استفاده از افزودنیهای جدید به سیمانهای حفاری، استفاده از حسگرها و فناوریهای رصد بر خط عملیات حفاری، ساخت متههای مقاومتر و توسعه روشهای جلوگیری از هرز روی سیالات حفاری موجب تغییرات عمدهای در این صنعت و افزایش بازده و کاهش هزینه عملیات شده است. در چند سال گذشته فناوری نانو با سرعت زیادی در این صنعت وارد شده است بهگونهای که اکنون این فناوری یکی از مهمترین فناوریهای مورد استفاده در توسعه صنعت حفاری شناخته میشود بهگونهای که محصولات و روشهای زیادی مبتنیبر فناوری نانووارد این صنعت شده است. با توجه به موارد فراوان استفاده از فناوری نانودر این صنعت و همچنین اهمیت و گستردگی سیالات و سیمان حفاری، در این گزارش تنها به کاربردهای فناوری نانودر سیالات حفاری پرداخته میشود. سیال و سیمان حفاری در عملیات حفاری از سیالات حفاری به منظور بهبود عملیات حفاری و آوردن کندهها به سطح زمین استفاده میشود. فرمولاسیون این سیالات که عموما با نام گل حفاری شناخته میشوند، یکی از مهمترین عوامل عملیات موفقیت آمیز حفاری شناخته میشوند. با توجه به اینکه بخش عمده هزینههای حفر چاه مربوط به تامین و پمپاژ گل حفاری است، استفاده از سیالات کارآمدتر و بهتر نقش مهمی را در کاهش هزینه و افزایش بازدهی حفاری ایفا میکند. یک سیال حفاری مناسب باید توانایی بالایی در خنک کردن مته حفاری، آوردن کندهها به سطح زمین، روانسازی حرکت لولههای گردان حفاری، کنترل فشار دیوارهها، انتقال توان هیدرولیکی پمپ به مته حفاری و بسیاری موارد دیگر را داشته باشد. تهیه گل حفاری با بهترین فرمولاسیون و مواد کارا، عامل مهمی در افزایش سرعت حفاری، افزایش بهرهوری عملیات حفاری، ممانعت از کاهش دوبی جریان، کاهش هزینه تمامشده برای حفر یک چاه و درنهایت بالا بردن درصد موفقیت در عملیات بعد از حفاری به شمار میرود. بهطور کلی سیالات حفاری براساس سیال پایه تشکیلدهنده آن به ۳دسته کلی گلهای پایه آبی گلهای پایه روغنی و گلهای سنتزی تقسیمبندی میشود. برای بهدست آوردن یک سیال حفاری با خواص ویژه که کارآیی بالایی داشته باشد، به طور معمول افزودنیهایی به آن اضافه میکنند. براساس گزارشهای سایت World Oil بیش از ۵۰۰۰نوع افزودنی مختلف به گل حفاری وجود دارد که از این میان میتوان به مواد پرکاربردی، همچون بنتونیت، باریت، خاک رس، سلولز، پلیمرها، آسفالت، کربنات کلسیم، پوست گردو و بسیاری مواد دیگر اشاره کرد. این افزودنیها وظایف ویژهای ازجمله وزنافزایی، فیلتراسیون، ژلکنندهها، کنترل هرز روی سیال و افزودنیهای شوری دارند. همچنین در عملیات حفاری از سیمان کاری برای استحکام دیواره چاه و ثابتسازی لولههای جداری از سطح چاه استفاده میشود. با اینکار سطح خارجی لوله جداری به دیواره چاه میچسبد و مانع از ریزش دیواره چاه، ورود سیالات ناخواسته به درونچاه و خوردگی بدنه خارجی لولهها میشود. نانوافزودنی گل حفاری بهطور کلی اضافه کردن نانومواد به سیال پایه باعث ایجاد ویژگی رئولوژیکی مطلوب، کنترل مطلوب ظرفیت صافاب، پایداری بسیار خوب سوسپانسیون و روانسازی مناسب است. از مهمترین تاثیرات نانوذرات مختلف در گل حفاری میتوان به این موارد اشاره کرد: نانورس نانواکسید فلزی: بهبود ویژگی مکانیکی و رئولوژیکی گل حفاری، جلوگیری از اختلاط گل و سیمان حفاری، کاهش تراوایی فیلتر کیک، کاهش هرز روی سیال، حفظ ویژگی گل در شرایط دما بالا - فشار بالا، بهبود ویژگی الکتریکی گل، افزایش پایداری چاه و نیز به عنوان روانکننده (کاهش نیروهای گشتاوری و پسا) نانوساختارهای کربنی (نانولولههای کربنی، گرافن و... ): بهبود ضریب انتقال حرارت، بهبود خواص رئولوژیکی و پایداری گل، بهبود ویژگی الکتریکی گل به عنوان شناساگر آنالیت در چاه، وزندهنده گل، کاهش هرز روی سیال، کاهش خوردگی ادوات حفاری و حفظ ویژگی گل در دمای بالا نانوپلیمرها کنترل هرز روی سیال، پایداری چاه، کاهش گلگرفتگی مته و کاهش نیروهای گشتاوری و پسا نانوذرات کربنات کلسیم وزندهنده، و نیز برای کاهش هرز روی سیال و افزایش پایداری چاه نانوکامپوزیت روانکننده برای کاهش نیروهای گشتاور و پسا، حفظ ویژگی گل در شرایط دما بالا - فشار بالا، کاهش هرز روی سیال و افزایش پایداری چاه نانوامولسیونها کاهش هرز روی سیال، کاهش تخریب سازند در اثر نفوذ سیال به جداره چاه، کاهش گلگرفتگی مته و نیز کاهش نیروهای گشتاوری و پسا نانوهیدروکسید آهن کاهش هرز روی سیال و افزایش پایداری چاه نانوابر مغناطیسها وزندهنده و نیز کاهش هرز روی سیال دیگر نانوساختارها (نانوذرات ATR، نانوذرات GY-۲ و نانوذراتNM-۱): وزندهنده، کاهش هرز روی سیال، تقویت پایداری چاه و کاهش نیروهای گشتاور
