-
4. Funciile fluidului de foraj Funciile fluidului de foraj:cur
talpa sondei de detritus i l transport la suprafa;realizeaz
contrapresiune asupra pereilor sondei colmateaz pereii sondei n
dreptul rocilor poros-permeabile, contribuie la rcirea i
lubrifierea elementelor active ale sapei, lagrelor sapei sau
motoarelor de fund, reducnd frecrile i uzura garniturii de
foraj;menin detritusul n suspensie atunci cnd se oprete
circulaiareprezint mediul prin care se transmite puterea hidraulic
disponibil de la suprafa la instrumentul de dislocare, fluidul
fiind un parametru activ al regimului de foraj;preia o parte din
greutatea garniturii de foraj i a coloanei de burlane, furnizeaz
informaii asupra rocilor interceptate i a fluidelor din porii
acestora
-
4. Funciile fluidului de foraj Alte cerine pentru fluidele de
foraj:s nu afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate i s nu
modifice permeabilitatea stratelor productive s nu fie la rndul lui
afectat de mineralele solubile (sare, gips, anhidrit), de apele
mineralizate, de gaze (dioxid de carbon, hidrogen sulfurat),
temperaturi sau presiuni s permit investigarea geofizic a rocilor i
fluidelor coninute de acestea, precum i recoltarea probelor de roc,
n condiii ct mai apropiate de cele in situ;s previn eroziunea i
coroziunea echipamentului din sond;s nu fie toxice, inflamabile sau
s produc poluarea mediului nconjurtor i apelor freatice;s fie uor
de preparat, manipulat, ntreinut i curat de detritus sau gaze;s nu
reclame cantiti mari sau greu de procurat de aditivi pentru
meninerea proprietilor, deci s fie pe ct posibil ieftine, iar
pomparea s aib loc cu cheltuieli minime de energie.
-
2. Evacuarea detritusului la suprafa 4. Funciile fluidului de
foraj Particulele fine de argil, marn sau chiar nisip (roc dislocat
cu dimensiuni ale particulelor sub 0,5 mm), se nglobeaz n masa
fluidului de foraj i evacuarea lor la suprafa nu ridic probleme.
Restul de particule solide, cu dimensiuni mai mari, sunt evacuate
prin antrenarea lor de ctre curentul ascendent de fluid.
Capacitatea de transport a fluidului de foraj este determinat de:
viteza ascensional, densitatea i proprietile reologice ale
fluidului de foraj, regimul de curgere, forma, dimensiunile i
densitatea particulelor evacuate, diferena dintre densitatea
fluidului i cea a particulelor de detritus, dimensiunile
transversale ale spaiului inelar, nclinarea sondei, rotirea
garniturii de foraj, concentraia neuniform a particulelor de
detritus.
-
4. Funciile fluidului de foraj Viteza de ridicare a particulei
de detritus (vr) prin spaiul inelar al sondei este efectul vitezei
ascensionale a fluidului (vsi) i lunecrii particulei sub greutate
proprie (u): Debitele de circulaie necesare splrii tlpii asigur o
vitez ascensional suficient evacurii detritusului, de 0,31,3 m/s,
iar la forajul cu aer de 1020 m/s.. Pentru a evita pericolul
depunerii detritusului, concentraia de particule solide trebuie
limitat la 5 %, n fluidele de foraj obinuite, iar n cazul apei sau
a fluidelor cu capacitate redus de suspendare sub 2 %. Viteza de
lunecare depinde de forma i dimensiunile particulei, densitatea
rocii i a fluidului, viscozitatea fluidului i regimul de curgere.
ntr-un fluid de foraj nu depete 2030 cm/s, valori mai mari
realizndu-se pentru particule cu dimensiuni apreciabile, n fluide
cu densitatea i viscozitatea sczute.
-
4. Funciile fluidului de foraj 3. Stabilitatea pereilor sondei
Presiunea fluidului de foraj (fluidelor) din sond este controlat de
operator i este o cale prin care sunt stpnite efectele
dezechilibrului determinat de sond n masivul de roci. Modul de
lucru n sond depinde de relaia n care se gsete aceeai presiune din
sond, din dreptul stratului i presiunea fluidelor din porii
rocilor.Modul cel mai rspndit de lucru (foraj la supraechilibru)
are la baz mpiedicarea fluidelor din formaiune de a ptrunde n sond,
prin respectarea relaiei:n care este o presiune de siguran (n
antier se recomand s fie de minim 45 bar pentru fiecare 1000 m
adncime, la care se gsete stratul).
-
4. Funciile fluidului de foraj 4. Rcirea i lubrifierea sapei i a
garniturii de foraj Fluidul de foraj care circul n sond are i rolul
de a rci i lubrifia sapa i garnitura de foraj. n timpul lucrului pe
talp pentru sfrmarea rocii, sapa se nclzete foarte mult. Lucrul
mecanic consumat pentru nvingerea frecrilor dintre garnitur i
pereii sondei se transform n cldur. Prin intermediul fluidului de
foraj care este n circulaie se preia o mare parte din aceast cldur
degajat i se mpiedic uzura prematur a acestora.Pentru siguran, se
recomand suprapresiuni de 1015 bar, care conduc la o majorare a
densitii fluidului de 3050 kg/m3Densitate insuficient meninerii
stabilitii pereilor, poate conduce la manifestare eruptiv sau chiar
erupie iar fuide cu densiti prea mari poate provoca fisurarea
formaiunilor i pierderia circulaiei.
-
4. Funciile fluidului de foraj Pentru a evita cderea
particulelor de detritus la talpa sondei la ntreruperea circulaiei
sunt de preferat fluide de foraj cu tensiunea static corespunztoare
meninerii acestora n suspensie. Totui, valori ridicate ale
rezistenei de gel provoac variaii mari de presiune la pornirea
circulaiei sau manevrarea materialului tubular aflat n sond.
Problemele sunt mai dificile n cazul sondelor nclinate sau
orizontale, dar noile tipuri de fluide pe baz de polimeri, cu un
comportament reologic vscoelastic (viscoziti ridicate la viteze de
forfecare sczute i gelaii constante, cu valori moderate, la viteze
de forfecare ridicate), au, pe lng alte avantaje, i o capacitate
deosebit de curire a sondei de detritus. 5. Capacitatea de meninere
a detritusului n suspensie
-
4. Funciile fluidului de foraj 6. Furnizarea de informaii asupra
sondei Pentru a se asigura protecia lucrului n sond, fluidul de
foraj este proiectat cu un minim de proprieti optime. Urmrind
modificarea acestora i analiznd detritusul adus de fluidul de
foraj, se obin informaii asupra rocilor interceptate i a fluidelor
din porii lor.Aa cum am mai menionat, fluidul de foraj poate
ndeplini i alte atribuii, dar prepararea unui fluid care s rspund
la toate aceste condiii este practic nerealizabil, mai ales c nu de
puine ori anumite proprieti sunt contradictorii i necesit gsirea
unor soluii de compromis.
-
5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj
-
5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj1. Materiale pentru reglarea
densitii (de ngreuiere) Materialele pentu reglarea densitii trebuie
s aib densitatea proprie mai mare dect a argilelor, s fie inerte
din punct de vedere chimic, s nu fie abrazive i s poat fi mcinate
la granulaia dorit.Dup densitatea proprie, materialele de ngreuiere
se mpart n trei categorii.a. Materiale cu densitate redus (sub 3500
kg/m3): argile slab coloidale, marne, calcar, cret, dolomit. Cu
ajutorul lor se pot prepara fluide cu densitatea pn la 15001700
kg/m3 i fiind solubile n acid clorhidric, turta de colmatare depus
n dreptul stratelor productive poate fi uor ndeprtat prin
acidizare. Mai folosite sunt creta i calcarul (cu denumirea
comercial Drill Carb sau Lo-Wate, poate fi mcinat la granulaia
dorit i utilizat i ca agent de podire temporar), iar pentru c sunt
mai umectabile n petrol dect n ap se utilizeaz i n fluidele emulsie
invers. b. Materiale cu densitatea medie (n domeniul 35005500
kg/m3): barita, oxizii de fier (magnetitul, hematitul), sideritul,
ilmenitul (oxid de fier i titan), granaii (silicai).
-
5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de forajCu ajutorul lor, densitatea
fluidelor de foraj poate fi mrit pn la 22002300 kg/m3, ceea ce
acoper toat gama utilizat n practic. Cea mai larg utilizare o are
barita (densitatea maxim- 44004500 kg/m3), pentru c este stabil
termic i la aciunea agenilor chimici. Cu celelalte materiale,
fluidele de foraj ngreuiate sunt mai abrazive i pot provoca diverse
dificulti n timpul forajului.c. Materiale cu densitatea ridicat
(peste 5500 kg/m3): galena, feromanganul, ferofosforul,
ferosiliciul. S-a folosit doar galena, cu care se pot obine densiti
ale fluidelor pn la 27003000 kg/ m3. n mod practic, astfel de
valori reprezint cazuri de excepie i numai atunci cnd este necesar
omorrea unei sonde scpate. n fluidele de foraj ngreuiate,
majoritatea particulelor trebuie s fie cuprinse ntre 10 i 70 ;
particulele mai grosiere se pot depune, iar cele prea fine, mai
ales cele coloidale (sub 2 ) produc o cretere exagerat a
viscozitii. Densitatea maxim ce poate fi obinut, numit i limit de
ngreuiere, corespunde unui coninut de particule solide la care
orice variaie a concentraiei de bentonit (prin diluare cu ap sau
adaos de argil prehidratat) sau adugare de particule inerte
destabilizeaz sistemul ori l face greu pompabil.
-
5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj2. Reactivi pentru reglarea
viscozitii (fluidizani) Se folosesc pentru reducerea viscozitii
diveri reactivi chimici, care, n concentraii reduse scad
viscozitatea fr a modifica nefavorabil alte proprieti. Acetia se
numesc fluidizani i au o aciune defloculant asupra sistemului,
protectoare sau de precipitare a ionilor floculani, deci exercit o
aciune multipl. De regul, ei se adsorb pe muchiile particulelor
elementare de argil mpiedicnd formarea unor structuri spaiale,
floculate.Pentru sistemele pe baz de ap- argil, se folosesc ca
fluidizani polifosfai, tanani, lignosulfonai, humai, unele substane
tensioactive, diveri polimeri cu masa molecular redus i uneori,
cantiti mici de electrolii.Polifosfaii. Polifosfaii sau fosfaii
compleci se obin prin deshidratarea molecular a ortofosfailor
naturali (care se gsesc n fina de oase, sub forma fosfatului
monosodic sau disodic) sau sintetici.
-
n controlul viscozitii fluidelor de foraj se utilizeaz trei
forme de fosfai compleci: hexametafosfatul de sodiu (NaPO3)6 (cu
pH-ul n soluie apoas 6,57), pirofosfatul acid de sodiu Na2H2P2O7
(cu pH-ul 4,24,8) i tetrafosfatul de sodiu Na6P4O13 (cu pH-ul
7,58). Se folosesc de obicei n noroaiele dulci cu pH-ul 89 i n cele
slab mineralizate. Fosfaii pot micora viscozitatea prin adsorbia
lor pe muchiile foielor de argil (previn astfel flocularea) sau
prin precipitarea ionilor de calciu i magneziu, sub form de
ortofosfai insolubili.Hexametafosfatul de sodiu (HMF), este sub
forma unor solzi sticloi, transpareni i subiri, de culoare alb sau
verde, solubili n ap cald. La solubilizarea HMF nu trebuie s se
depeasc 450C temperatura de nclzire, pentru a nu provoca
transformarea n ortofosfat inert, nc din faza de preparare; din
acelai motiv nu se recomand folosirea ca fluidizant a HMF n sonde
mai adnci de 2000 m (cu temperaturi la talp mai mari de 600C). 5.
Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj
-
Tananii. Sunt reactivi fluidizani, care se obin din combinarea
taninurilor cu soda caustic, pot fi extrai din lemnul, coaja i
fructele unor arbori, sau sintetizai din polifenoli. Sunt
termorezisteni pn la 1400C.Se adsorb pe muchiile i colurile
plcuelor de bentonit, mpiedicnd unirea lor. Se reduc n acest fel
tensiunea dinamic i viscozitatea aparent a fluidului (chiar dac
viscozitatea plastic se mrete uor). Tananii sunt eficieni n noroaie
nemineralizate, cu pH-ul ntre 912, iar la concentraii mari de
calciu, magneziu, clorur de sodiu i reduc eficacitatea. Extractul
de quebracho (obinut dintr-un soi de stejar argentinian), un
dispersant de natur organic alctuit din substane active n procent
de aproape 100%, se utilizeaz n cantiti reduse, 0,25,0 kg/m3, sau n
soluie de 50100kg quebracho i n prezena sodei caustice (30kg NaOH
la un metru cub de ap), avnd eficien i n noroaiele pe baz de var.
5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj
-
Lignosulfonaii. Sunt produii fluidizani cu cea mai larg
utilizare, cu eficien bun n noroaiele tratate, inhibitive, la
temperaturi moderate, dar i temperaturi mari.Se obin din leiile
reziduale de la fabricarea celulozei i hrtiei cu bisulfit de calciu
sau amoniu. Leia bisulfitic rezidual (cu un pH de 2,5) este supus
unui proces de purificare i neutralizare, pn la un pH de 78, dup
care se concentreaz prin vaporizare pn la concentraia dorit. Dac
neutralizarea se face cu Na2CO3 se obine lignosulfonatul de sodiu,
care se utilizeaz ca fluidizant n noroaiele semisrate (pn la 5 %
NaCl), n cele cu var i clorur de calciu. Se livreaz pe pia sub form
de pulbere (cu denumirea comercial LIGNOSAN) sau sub form de past
(MOLIFTAN), cantitile curent folosite fiind de aproximativ 1%, n
soluii concentrate de 2030% i n prezena sodei caustice (n raport de
3: 1).Dac neutralizarea leiei se face cu hidroxid de calciu pn la
un pH = 7, se obine lignosulfonatul de calciu- LSC (o pulbere de
culoare brun- nchis), un fluidizant mai activ dect cel de sodiu,
eficient mai ales n fluidele inhibitive i puternic mineralizate (la
un pH peste 10).5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i
reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
Ferocromlignosulfonatul (FCLS) se livreaz sub form de praf de
culoare maro, are eficien maxim la un pH ntre 8,59,5, se utilizeaz
n cantiti de 540 kg/m3, att n noroaiele dulci, ct i n cele
mineralizate.Eficiena mrit a FCLS nu se explic doar prin mecanismul
adsorbiei sale la marginile plcuelor de bentonit. Creterea
efectului fluidizant odat cu creterea valenei cationilor grupai la
radicalul SO-3 se datoreaz aciunii cationilor polivaleni asupra
dublului strat electric i a potenialului electrocinetic.Un produs
relativ recent folosit i la noi n ar este Spersene, un
cromlignosulfonat care se utilizeaz n toate fluidele pe baz de ap
ca defloculant, inhibitor, reductor de gelaie, stabilizator de
temperatur i agent de reducere a filtrrii. Se prezint ca o pulbere
maronie, are eficien maxim la un pH=9,011,5 i funcie de proprietile
care sunt necesar a fi controlate, se adaug n cantiti de 2,8 pn la
33,6 kg/m3.5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i
reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
Humaii. Sunt reactivi cu efect mixt, fluidizant i antifiltrant.
Sunt sruri ale acizilor humici, care se gsesc n crbunii inferiori
de tipul lignit, turb. Dac se trateaz lignitul, la 70800C, cu o
soluie de sod caustic, acizii humici se transform n humai de sodiu:
extract bazic de lignit, reactiv alcalin de lignit- RAL, lignit
causticizat). Humaii de sodiu se pot folosi n noroaiele dulci sau n
cele slab mineralizate i, funcie de cantitile cu care se trateaz
fluidul, pot reduce tensiunea dinamic de forfecare, rezistena de
gel sau pot aciona ca reductori de filtrare. Sunt stabili termic pn
la 1800C. Soluia de humat de sodiu, nclzit la 800C n prezena
hidroxidului de calciu se transform n humatul de calciu. Humatul de
calciu, tratat cu sulfat cromic- Cr2(SO4)3, permite obinerea
humatului de crom, denumit i crom-lignit (CL), reactiv cu aciune
multipl, folosit la temperaturi ridicate i n noroaie puternic
mineralizate. Humatul de potasiu (lignitul de potasiu), care, pe
lng rolul de fluidizant i reductor de filtrare, este furnizor de
ioni de K+ la traversarea rocilor sensibile la ap.De obicei, humaii
se adaug n concentraii de 550 kg/m3, sub form de soluie.5. Aditivi
i materiale folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor
fluidelor de foraj
-
3. Aditivi pentru reducerea filtratului (antifiltrani) Se
apeleaz la substane macromoleculare (antifiltrani), puternic
hidrofile, care n concentraii reduse (sub 30 kg/m3) redau
stabilitatea sistemului i creeaz structura mecanic necesar
susinerii particulelor solide inerte. Antifiltranii au capacitatea
de a imobiliza o mare cantitate de ap, protejeaz, prin adsorbie,
plcuele elementare de argil de aciunea ionilor din soluie, blocheaz
porii turtei de colmatare i chiar se umfl, n ap dulce. Amidonul
(C6H10O5)n este o polizaharid, care se gsete sub form de granule,
de dimensiuni diferite, n diverse plante (porumb, gru, orez,
cartofi etc.) i a fost primul coloid organic, natural, folosit
pentru reducerea vitezei de filtrare. Granula de amidon are un miez
central (aproximativ 20 %) numit amiloz, cu o structur liniar, grad
mic de polimerizare, care n ap cald (70800C) se umfl i se
gelatinizeaz uor, i un nveli exterior (coaja granulelor) numit
amilopectin, cu o structur ramificat i grad mare de polimerizare,
care se dizolv uor, dar nu se gelatinizeaz. 5. Aditivi i materiale
folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de
foraj
-
n prezent se utilizeaz un amidon pregelatinizat, sub form de
praf glbui, care se adaug direct n noroi. Pentru a se mpiedica
fermentarea, s-au preparat i diverse variante de amidon modificat,
esterificat i chiar copolimerizat cu poliacrilamida (cu rol n
stabilizarea rocilor argiloase)Amidonul este stabil pn la 1101300C,
dar n noroaiele dulci are dezavantajul c fermenteaz. n noroaiele
srate, datorit unui pH mai mare de 11,5, fermentarea este
mpiedicat, dar n prezena unor ioni divaleni de calciu sau magneziu
amidonul precipit. Amidonul se folosete ca antifiltrant n noroaiele
srate n concentraii de 530kg/m3. Carboximetilceluloza de sodiu
(CMC) se obine prin tratarea celulozei (o polizaharid insolubil) cu
acid monocloracetic sau cu monocloracetat de sodiu, n prezena
hidroxidului de sodiu. Rezult un polimer anionic, semisintetic, sub
form de praf alb-glbui, solubil n ap i ca produs secundar, clorur
de sodiu. CMC-ul tehnic, nepurificat, conine pn la 2530% clorur de
sodiu, iar CMC-ul purificat are 9699,5% substan activ i aproximativ
0,54% clorur de sodiu.5. Aditivi i materiale folosite pentru
prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
Eficiena CMC-ului asupra filtrrii i viscozitii este funcie de
gradul de polimerizare (2002000) i de gradul mediu de substituire a
gruprilor OH- din molecula de glucoz anhidr. Cu ct gradul de
polimerizare (lungimea lanului polimeric) este mai mare, cu att
produsul este mai activ ca antifiltrant, iar viscozitatea fluidului
crete mult. Din acest punct de vedere se disting trei categorii:
CMC de viscozitate redus (soluia 2% are viscozitatea aparent de
10cP), CMC de viscozitate medie (soluia 2% are viscozitatea aparent
de 100cP) i CMC de viscozitate mare (soluia 1% are viscozitatea
aparent de 250cP). Ca antifiltrant, CMC-ul se folosete n cantiti de
525 kg/m3, are aciune optim la un pH de 69, este stabil termic pn
la 1500C i nu este degradat de aciunea bacteriilor. Se utilizeaz n
noroaiele dulci i n cele cu salinitate moderat (eficiena scade cnd
salinitatea crete, ndeosebi peste 100kg NaCl/m3), iar dac pH-ul
este ridicat, ionii divaleni l pot precipita i fluidul se dilueaz
periculos. Fluidele ngreuiate trebuie tratate cu CMC cu grad de
polimerizare mai redus (viscozitate mai mic), pentru a nu se nvscoa
prea mult (devin greu pompabile).5. Aditivi i materiale folosite
pentru prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
Hidroxietilceluloza (HEC) se obine prin tratarea celulozei, n
mediu alcalin, cu oxid de etilen, n prezena alcoolului izopropilic.
HEC-ul este un polimer neionic, solubil n ap i acid clorhidric,
care se livreaz sub forma unui lichid semitransparent,
galben-rocat, n soluie de aproximativ 10%, cu termostabilitate pn
la 1201300C.Hidroxietilceluloza se folosete ca antifiltrant n
noroaiele srate (mpreun cu oxidul de magneziu i lignosulfonatul de
calciu) i n pastele de ciment, n concentraii relativ mici: 0,55,0
kg/m3. HEC-ul mai poate fi utilizat ca agent de mrire a viscozitii,
ca material de blocare a pierderilor de circulaie, n dopurile de
separare past-noroi, la reparaii de sonde.Din categoria derivailor
celulozici, solubili n ap, se mai utilizeaz
carboximetilhidroxietilceluloza (CMHEC), celuloza polianionic
(PAC), care are diferite variante comerciale, cum ar fi: POLYPAC,
POLYPAC_UL ,THERMPAC_UL, Poliacrilamida (PAA)5. Aditivi i materiale
folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de
foraj
-
Poliacrilamida (PAA) este un polimer sintetic neionic, din grupa
polimerilor acrilici (copolimer al poliacrilatului de sodiu i
poliacrilamidei). Se livreaz sub form de soluie vscoas alb-glbuie,
cu concentraie 810%, mai rar sub form de praf. Poate fi folosit ca
antifiltrant n noroaiele dulci sau uor mineralizate, la un pH de
1012, n cantiti de 530kg/m3, este stabil termic la peste 2000C, iar
n prezena ionilor de Ca2+ i Mg2+ este precipitat. Se mai poate
utiliza ca nvscoant, floculant selectiv, stabilizator pentru rocile
argiloase, emulsionant.Prin tratarea poliacrilamidei cu NaOH sau
KOH se obine poliacrilamid (parial) hidrolizat (PAAH), care este
dispersabil n ap i un polielectrolit mai activ dect PAA
(nehidrolizat).Comportarea pe care o are PAA i PAAH este determinat
de gradul de polimerizare, gradul de hidrolizare, concentraie,
valoarea pH-ului, temperatur, salinitatea mediului. 5. Aditivi i
materiale folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor
fluidelor de foraj
-
Poliacrilonitrilul (PAN) este un polimer sintetic, solubil n ap,
obinut prin reacia acetilenei cu acidul cianhidric, n prezena unor
catalizatori, urmat de o polimerizare. Se poate face hidrolizarea
(parial) n prezena NaOH, forma obinut fiind poliacrilat de sodiu Se
folosete n concentraii de 520 kg/m3 i are o termostabilitate mai
mare dect PAA.Rina de Xanthan este un biopolimer obinut prin
fermentarea zaharurilor sub aciunea bacteriei Xanthomonas
campestris. Produsul este stabil pn la 1351500C, se folosete ca
agent pentru a crea structur, adeseori n prezena ionului Cr3+, n
noroaiele dulci, srate, dar mai ales n fluidele cu coninut redus de
argil i polimeri. n Romnia, pentru fluidele mineralizate inhibitive
se utilizeaz o rin sintetic, numit REDFIL (cu o mas molecular
medie), n concentraii de 530 kg/m3. XCD este o polizaharid cu lan
polimeric lung, produs de bacterii patogene din plante. Se folosete
n cantiti mici i are rolul de a conferi viscozitate. Sistemele n
care se introduce XCD capt o comportare reologic vscoelastic,
prezentnd viscoziti reduse la viteze de forfecare mari i
viscozitate mare la viteze de forfecare mici. 5. Aditivi i
materiale folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor
fluidelor de foraj
-
4. Floculani n sistemele pe baz de ap i argil, dac se introduce
un electrolit, la o anumit concentraie, numit prag de floculare
(coagulare), particulele de argil se apropie ntre ntre ele
suficient de mult pentru ca forele de atracie s le aglomereze.
Procesul de floculare a particulelor de argil ptrunse n fluidul de
foraj permite eliminarea lor mai uor n sistemul de curire i menine
sczut coninutul de particule solide. Acest proces de floculare este
util n limpezirea soluiilor de electrolii din habe (particulele
argiloase se depun) sau pentru limpezirea apei.Sunt folosii pentru
rolul lor floculant: poliacrilamida nehidrolizat ori cea slab
hidrolizat, poliacrilatul de sodiu, numeroi copolimeri acrilici,
copolimerul anhidrid maleic-acetat de vinil, unele rini i uneori
lignosulfonaii. n general, concentraiile sunt reduse (ntre 0,11
kg/m3), pentru c, la valori mai mari, efectul se poate inversa.5.
Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj
-
5. Lubrifiani Utilizarea unor aditivi lubrifiani, care s reduc
momentele de torsiune i frecrile garniturii de foraj cu pereii
sondei, diminueaz fenomenele de prindere ale garniturii (ndeosebi n
sondele care se sap dirijat) i totodat degajeaz garnitura de foraj,
n cazul survenirii unor astfel de fenomene. Lubrifianii sunt
substane care se adsorb pe suprafeele metalice, i menin proprietile
la o gam larg de temperatur, nu sunt solubili n ap sau iei, nu
trebuie s aib efecte nefavorabile asupra celorlalte materiale din
sistem sau s modifice proprietile de baz ale acestuia.Se utilizeaz
ca lubrifiani: praful de grafit, gudroane rmase de la distilarea
petrolului sau din industria uleiurilor i grsimilor, uleiuri
vegetale, asfalt dispersabil n ap, alcooli i acizi grai, gilsonit,
diverse substane tensioactive anionice sau neionice, amine, unii
polimeri, petrol brut sau motorin i chiar majoritatea
antifiltranilor. Dintre lubrifianii mai folosii pe plan
internaional, dar i la noi n ar, se pot preciza: LUBE ,STABIL HOLE
ASPHASOL, SALINEX, E.P.LUBE, HOLECOAT.5. Aditivi i materiale
folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de
foraj
-
6. Antispumani Antispumanii sunt substane care reduc tensiunea
interfacial gaz-lichid, gaz-solid, sau nlocuiesc stabilizatorul de
pe suprafaa bulelor de gaz cu o substan avnd o rezisten de protecie
mult mai sczut. Ei favorizeaz eliminarea gazelor ptrunse din rocile
traversate, dar, mai ales, a aerului nglobat n timpul preparrii i
tratrii cu materiale pulverulente hidrofile sau cu reactivi chimici
care spumeaz (sarea, lignosulfonaii).Se folosesc n cantiti reduse,
de 110 kg/m3.Stearatul de aluminiu este un aditiv din categoria
agenilor tensioactivi de suprafa. Se mai folosesc: polietilena i
diverse varieti de cauciuc, gudroanele, alcoolii i acizii grai,
glicolii, spunuri naftenice, parafin oxidat, numeroase substane
tensioactive.5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i
reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
7. Inhibitori de coroziune n timpul procesului de foraj,
fluidele din sond au o aciune coroziv asupra garniturii de foraj i
a echipamentului prin care circul. Electroliii adugai sau provenii
din rocile traversate, oxigenul, gazele acide (CO2, H2S),
substanele rezultate n urma unor reacii chimice, degradrii termice
sau bacteriene imprim fluidelor de foraj aceast aciune coroziv.
Pentru a diminua efectul coroziv al fluidelor se pot alege diverse
soluii. Metoda cea mai comod o constituie ridicarea pH-ului ntre 9
i 11 cu substane alcaline (hidroxid de sodiu, potasiu sau calciu,
carbonat de sodiu etc.). n mod practic ns, acest lucru nu este
totdeauna eficient i nici recomandabil, deoarece, la temperaturi
mari, ionii OH- degradeaz argilele i fluidele se nvscoeaz.Civa
dintre aditivii utilizai ca inhibitori de coroziune, se pot aminti
(denumirile sunt cele comerciale): ANTICOR O, ANTICOR HS, ACOR-22,
CONQOR 202, CONQOR 303-A, UNISTEAM, SULF-X.5. Aditivi i materiale
folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de
foraj
-
8. Substane tensioactive (STA) Produsele tensioactive sunt acei
compui chimici care se acumuleaz la suprafaa de separare dintre dou
faze (gaz-lichid, gaz-solid, lichid-solid, lichide imiscibile),
reducnd tensiunea interfacial. Noiunea de tensiune interfacial se
definete ca fora ce trebuie introdus tangenial cu suprafaa
meniscului a dou faze nemiscibile, n locul jumtii suprimate
printr-o seciune n acesta, pentru a se pstra echilibrul mecanic,
prin unitatea de lungime de contur secionat i normal pe acesta (se
msoar n N/m). Atunci cnd meniscul separ lichidul de faza proprie de
vapori, tensiunea interfacial este numit tensiune superficial.
Valoarea tensiunii interfaciale depinde de natura fazelor n
contact, de temperatur, presiune i curbura suprafeei de
separaie.Substanele tensioactive posed o grupare hidrofil (polar) i
una hidrofob (nepolar), orientarea lor la suprafaa de separare a
dou fluide nemiscibile fiind potrivit afinitii celor dou grupri. La
substanele amfoterice, gruparea hidrofil se poate ncrca pozitiv,
negativ sau poate rmne electroneutr, funcie de pH-ul sistemului. Se
pot aminti unele amine sulfonate sau fosfatate. 5. Aditivi i
materiale folosite pentru prepararea i reglarea proprietilor
fluidelor de foraj
-
Modul de comportare a substanelor tensioactive depinde de natura
electric, afinitatea chimic, raportul dintre mrimea celor dou
grupri. Ele reduc tensiunea superficial a apei, micoreaz tensiunea
interfacial ap-ulei i modific umectabilitatea particulelor
solide.Au aplicaii foarte diverse:la deschiderea stratelor
productive, pentru a preveni blocarea cu ap (substane tensioactive
anionice i neionice);lubrifiani i ageni de umectare
(neionice);ageni de umectare n fluidele pe baz de produse
petroliere (cationice, neionice);inhibitori de coroziune (anionice
i neionice);inhibitori de umflare i dispersare a argilelor
(cationice, neionice);emulsionani (neionice, anionice);antispumani
(neionice);fluidizani (neionice);defloculani (anionice);ageni de
spumare i aerare (anionice i neionice);stabilizatori termici
(anionice i neionice).Ex: TENSROM, AAS-9, AAS-3, RAG-7, EMROM,
UMECTOL, OFP-82.5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i
reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
9. Materiale de blocare Pe intervalele de suprafa, problema
pierderilor poate fi uneori rezolvat prin mrirea viscozitii i
gelaiei fluidului de foraj, dar, cnd permeabilitatea rocilor este
foarte mare sau exist fisuri, se apeleaz la materialele de
blocare.Acestea sunt adaosuri foarte variate ca natur, form i
dimensiuni, putnd fi grupate astfel:materiale de blocare fibroase,
unde sunt incluse: azbest, attapulgit, fibre de trestie, paie,
deeuri textile, fibre de sticl, deeuri de cauciuc sau
piele;materiale de blocare granulare, cum ar fi: nisip, zgur, cocs
mcinat, calcar sau dolomit mcinate, rumegu, coji de nuc, perlit
expandat;materiale de blocare lamelare, de exemplu: fulgi de mic,
deeuri de celofan, deeuri vegetale, foie din material
plastic.Cantitile de astfel de materiale variaz de la 510 kg/m3
noroi, pentru prevenire, pn la 4050 kg/m3, pentru combaterea
pierderilor.n unele situaii sunt adugate materiale i amestecuri
vscoase-argil, motorin-bentonit, motorin-bentonit-ciment, polimeri
(HEC, PAA), rini, silicat de sodiu, var, sau materiale liante, cum
este cimentul simplu.5. Aditivi i materiale folosite pentru
prepararea i reglarea proprietilor fluidelor de foraj
-
10. Ali reactivi anorganici Substanele anorganice au ntrebuinri
dintre cele mai diverse n prepararea i controlul proprietilor
fluidelor de foraj, iar cele mai utilizate dintre acestea sunt:Soda
caustic (NaOH), hidroxidul de potasiu (KOH), Soda calcinat (Na2CO3)
, bicarbonatul de sodiu (NaHCO3), Clorura de sodiu (NaCl) Clorura
de calciu (CaCl2) Clorura de potasiu (KCl)Varul stins (Ca(OH)2)
Gipsul (CaSO4.2H2O) Cromatul de sodiu (Na2CrO4) i dicromatul de
sodiu (Na2Cr4O7.2H2O)clorura de zinc, bromura de zinc, bromura de
calciu.5. Aditivi i materiale folosite pentru prepararea i reglarea
proprietilor fluidelor de foraj