يمكن أن تُحدث المضافات المناسبة لسوائل الحفر فرقًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر بإتمام المهام بكفاءة تحت الأرض. فهي تغيّر سلوك السائل للتعامل مع أي مشكلات تظهر في أعماق البئر. تحافظ المواد المثبطة للّزوجة على بقايا الحفر معلقة في الأماكن التي يجب أن تكون فيها، ويمكن للمواد التشحيمية عالية الجودة أن تقلل من مشكلات العزم بنحو 28٪ في عمليات الحفر الاتجاهي وفقًا لبيانات جمعية مهندسي البترول (SPE) للعام الماضي. وتنعكس كل هذه التعديلات إيجابيًا على أداء الرافعة أيضًا. إذ تعني معدلات الاختراق الأسرع قضاء وقت أقل في الانتظار، كما لا تحتاج الآلات إلى العمل بجهد كبير، وبالتالي تنخفض تكاليف الطاقة. وتدعم الاختبارات الميدانية هذا الاستنتاج أيضًا. فقد أظهرت دراسة أجريت في عام 2022 أن خلطات المضافات المخصصة وفّرت نحو 19٪ من وقت الحفر في التكوينات الصخرية. والأسباب الرئيسية لذلك؟ ثقوب أكثر نظافة بشكل عام، وحدوث حالات أقل انسدادًا لأجزاء القطع بالمخلفات أثناء العمليات.
يمكن للمواد المضافة المناسبة أن تقلل من الفترات المحبطة التي تتوقف فيها عمليات الحفر بسبب عدم استقرار جدران البئر أو فقدان السوائل. وعندما تُخلط مواد مكافحة فقدان السوائل مع بعض البوليمرات الليفية، فإنها فعلاً تعمل على سد الشقوق في التكوينات الصخرية المتصدعة بشكل فعال، مما يقلل من فقدان السوائل بنسبة تتراوح بين 60 إلى 80 بالمئة تقريبًا. ولا تنسَ أيضًا مثبطات الصخور الطينية (shale inhibitors) فهي تساعد في منع تمدد الطين النشط وتسبب المشكلات. إن أحدث الأرقام الخاصة بكفاءة الحفر لعام 2024 تُظهر أمرًا مثيرًا للاهتمام أيضًا: الأبار التي عوملت بمواد مضافة عالية الجودة شهدت توقفًا أقل بنحو خمسة وعشرين بالمئة مقارنة بالنظم القياسية. هذا النوع من التحسن يصنع فرقًا كبيرًا في الحفاظ على جدول المشاريع وميزانيتها.
تشمل المؤشرات الحرجة للأداء ما يلي:
| المتر | النطاق المستهدف | طريقة القياس |
|---|---|---|
| الكثافة الدائرية المكافئة (ECD) | ±0.3 رطل/غالون من ضغط التكوين | أدوات قياس الضغط أثناء الحفر |
| حجم الترشيح | <5 مل/30 دقيقة | جهاز تصفية الضغط API |
| ملف الخواص الريولوجية | قوة الهلام 6–8 ثانية | جهاز قياس اللزوجة فان 35 |
تمكّن هذه المؤشرات من تحسين تركيز المضافات في الوقت الفعلي، مما يضمن ظروفًا مستقرة لجدار البئر واكتشاف مبكر لأي انحرافات في الأداء.
حقق مشروع نُفذ في خليج المكسيك عام 2024 نتائج قياسية باستخدام مضافات بوليمر كبريتية:
حافظ النظام على الاستقرار الحراري عند 350°ف بينما قدّم تشحيمًا متفوقًا في الأقسام ذات الزوايا العالية، مما يُظهر قيمة الصيغ المتقدمة في البيئات الصعبة.
يتجه المصنعون في جميع أنحاء القطاع بعيدًا عن المواد التقليدية نحو البوليمرات الاصطناعية والمواد التشحيمية القابلة للتحلل التي تتماشى مع المعايير البيئية الأشد صرامة، ولكنها لا تزال تحقق نتائج جيدة. وفقًا لبيانات صناعية حديثة من العام الماضي، بدأ حوالي ثلثي مشغلي المصانع التركيز على المضافات ذات المستويات المنخفضة من السمية، وبشكل رئيسي بسبب اللوائح الجديدة وتوفير التكاليف المرتبطة بالتخلص من النفايات الخطرة. تعمل البدائل الصديقة للبيئة بنفس الكفاءة الفنية مثل ما تم استبداله، ومع ذلك فإنها تقلل من الضرر البيئي بشكل كبير؛ وتشير بعض الدراسات إلى انخفاض يصل إلى أربعين بالمئة تقريبًا في بعض التطبيقات.
يمكن للمواد المضافة المناسبة أن تؤثر فعليًا في سلوك السوائل أثناء عمليات الحفر، مما يحافظ على تدفقها بالشكل المطلوب. خذ على سبيل المثال طين البنتونيت، فهو يزيد اللزوجة بنحو ثلاث مرات عند خلطه بتركيز يبلغ حوالي 40 رطلاً لكل برميل، وفقًا لتقارير صناعية حديثة رأيناها على لينكد إن العام الماضي. من ناحية أخرى، فإن مواد مثل السليلوز متعدد الأنيون (PAC) تقلل فعليًا من اللزوجة البلاستيكية بنسبة تقارب 18 بالمئة في تلك الظروف المالحة التي يواجهها الحفارون غالبًا. وبالنظر إلى العمل الميداني الفعلي في منطقة حوض بيرمين، لاحظ المشغلون الذين أجروا هذا النوع من الضبط الفوري انخفاض التقلبات في الكثافة الدورانية المكافئة (ECD) بنحو ربع تقريبًا. وهذا يُحدث فرقًا كبيرًا، لأن الجدران غير المستقرة للبئر تمثل كابوسًا عند إدخال أو سحب الأنابيب من الآبار.
يمكن لإضافات التحكم في الترشيح الأحدث أن تحافظ على خسائر السوائل أقل من 4 مل خلال 30 دقيقة عند العمل مع تكوينات الحجر الرملي النفاذة وفقًا لمعايير اختبار API 13B-1. وعند إضافة الجسيمات النانوية إلى هذه التركيبات، فإنها تُكوّن كعكات ترشيح رفيعة جدًا يتراوح سمكها بين 0.2 و0.5 ميكرومتر. وينتج عن ذلك انخفاض بنسبة حوالي 40٪ في أضرار طبقة التكوين بالمقارنة مع المنتجات القديمة المستندة إلى الليجنوسلفونات. بالنسبة للعاملين الذين يتعاملون مع الصخور الطينية المتفاعلة، فإن الإضافات متعددة الأغراض توفر مزايا حقيقية. فهذه المواد تعالج مشكلات فقدان السوائل في آنٍ واحد مع منع مشكلات توسّع الصخور الطينية. وتُظهر الاختبارات الميدانية أن تورم الطين يظل دون 10٪ حتى في الظروف الجيولوجية الصعبة التي تفشل فيها الطرق التقليدية.
تحافظ المضافات عالية الأداء على اللزوجة ضمن نطاق ±5٪ بعد تعرضها لمدة 16 ساعة عند 350°ف/177°م (بيانات اختبار الدحرجة عالي الضغط وعالية الحرارة 2023). تتفوق البوليمرات الصناعية المسلفنة على الليغنيت الطبيعي عند درجات حرارة تزيد عن 300°ف، حيث تُظهر معدلات تحلل حراري أقل بنسبة 78٪. في بئر بالخليج الهشيشي عالي الضغط وعالي الحرارة وصل عمقه إلى 25,000 قدم، قلّلت المضافات المستقرة حرارياً من تكرار استبدال الطين بنسبة 62٪، مما حسّن بشكل كبير استمرارية التشغيل.
توفر البوليمرات الاصطناعية استقراراً رئولوجياً أفضل بنسبة 31٪ في البيئات المالحة، لكن البدائل النباتية مثل صمغ الزانثان تتحلل أسرع بنسبة 89٪ في الظروف البحرية (تقرير الامتثال البيئي OCS 2024). أظهرت التجارب الحديثة أن خليط النشا المعدل مع البولي أمين يحقق نسبة استرجاع للقطع تبلغ 92٪—مما يعادل كفاءة المثبطات الاصطناعية—بينما يقلل السمية البحرية بنسبة 55٪.
تُعد إضافات سوائل الحفر حلاً لتحديات تشغيلية محددة من خلال تعديل الخصائص اللزوجية وخصائص الترشيح والاستقرار. ويعتمد الاختيار على نوع التكوين، والمخطط الحراري، وأهداف الحفر.
يظل الباريت العامل المعياري في الصناعة للوزن، حيث يزيد كثافة السائل لتحقيق توازن مع ضغوط التكوين مع الحفاظ على قابلية الضخ. وعادة ما تتراوح التركيزات بين 35 و80 رطلاً/الببرل، مما يمنع الانفجارات في المكامن ذات الضغط العالي.
تقلل خلطات مواد فقدان السيالة التي تجمع بين المواد الليفية (مثل السليلوز) والجسيمات الحبيبية (كربونات الكالسيوم) من فقدان السوائل بنسبة 40% في المناطق المتصدعة. وقد استعادت الصيغ المُحسّنة 90% من السائل الدوراني في المكامن الكربونية خلال اختبارات ميدانية حديثة (دراسة StabilityLine 2023).
تحييد الليجنوسلفونات لشحنات جزيئات الطين في السوائل المعاد تدويرها، مما يقلل اللزوجة البلاستيكية بنسبة 30–50٪ ويُخفض متطلبات قوة الحصان الهيدروليكية. تمدد هذه المضافات عمر الطين وتقلل من استخدام المياه العذبة بنسبة 15٪ لكل بئر.
يؤدي دمج بنية صفيحات البنتونيت مع بوليمرات زانثان غام إلى إنتاج سوائل مخففة بالقص تحسّن نقل البقايا بنسبة 40٪. ويدعم هذا التآزر تنظيف الفتحة بكفاءة، ويقلل من حدوث موجات الضغط أثناء الإدخال والإخراج، ويُثبّت الصخور الزيتية عند درجات حرارة تصل إلى 350°فهرنهايت.
لقد قطعت تكنولوجيا سوائل الحفر شوطًا طويلاً منذ تلك الأنظمة القديمة القائمة على الطين التي كنا نستخدمها في الماضي. لا تزال البنتونيت والباريت تؤديان أدوارًا رئيسية من حيث التحكم في اللزوجة والكثافة، لكن المواد الجديدة بدأت تحدث تأثيرًا ملحوظًا. خذ على سبيل المثال البوليمرات المدعمة بالجرافين، أو مثبطات الصخور الزيتية القابلة للتحلل البيولوجي التي بدأت بعض الشركات باختبارها. يمكن لهذه المواد الجديدة تحمل درجات حرارة تصل إلى حوالي 450 درجة فهرنهايت دون أن تتفكك، وهي نتيجة مثيرة للإعجاب مقارنة بالخيارات التقليدية. وتُظهر الاختبارات الميدانية أنها تزيد فعلاً من معدل التقدم (ROP) بنسبة حوالي 18٪، وبالتالي يبدأ المشغلون بإيلاء اهتمام كبير لها. كما أن اللوائح التنظيمية تسهم في دفع هذه التطورات قدمًا. حاليًا، تتطلب 32 دولة مختلفة التزامًا بمعايير معينة في عمليات الحفر البحري. وهذا يعني أن المزيد من الشركات تتحول إلى كيميائيات أكثر صداقة للبيئة، حتى وإن كانت تكلفتها أعلى عادةً بنسبة تتراوح بين 10 و15 بالمئة مقارنة بالبدائل التقليدية. ومع ذلك، فإن التكلفة الإضافية تُعد استثمارًا ذا جدوى بالنسبة للكثير من المشغلين الذين يسعون للبقاء متقدمين على التغيرات التنظيمية مع الحفاظ على الكفاءة التشغيلية.
أظهرت دراسة أجريت في عام 2024 على أربعة عشر بئرًا تقع في خليج المكسيك أن إضافة نانوكومبوزيت السيليكا قلّصت تراكم القطع بنسبة تقارب 27% مقارنة بالمبعّرات العادية. والجدير بالذكر أن هذه التركيبات الجديدة حافظت على كثافة الدوران المكافئة عند حوالي 14.5 رطلاً للغالون، حتى في ظل ظروف ضغط شديدة تصل إلى 15,000 رطل لكل بوصة مربعة، ما يعني تنظيفًا أفضل للحفرية دون التأثير على تكوينات الصخور المحيطة. كما لاحظ مشغلو الحقول أمرًا مهمًا جدًا – وفروا نحو 22 ساعة لكل بئر أثناء العمليات، ما يعادل وفورات بلغت حوالي 185 ألف دولار في المتوسط عبر جميع المواقع. تُظهر هذه النتائج بوضوح سبب بدء العديد من الشركات في الاستثمار في هذه التقنيات المتقدمة من المضافات لعمليات الحفر.
من المتوقع أن يصل سوق إضافات سوائل الحفر العالمي إلى 8.2 مليار دولار بحلول عام 2033 (بحوث السوق المُوثَّقة، 2024)، مما يعكس تزايد الثقة في العائد على الاستثمار من الأنظمة المتقدمة. وعلى الرغم من أن الإضافات الجديدة تتطلب تكاليف أولية أعلى بنسبة 20–35٪، فإنها تحقق عوائد ملموسة من خلال:
يقوم المشغلون باسترداد تكاليف الترقية خلال حفر 3 إلى 5 آبار من خلال تحسين الكفاءة وتقليل نفقات إدارة النفايات.
يتطلب الحفر الفعّال تركيبات سوائل مخصصة تستجيب لظروف جيولوجية فريدة. وفقًا لتقرير كفاءة سوائل الحفر لعام 2024، فإن خلطات الإضافات غير المناسبة تسهم في 18٪ من الوقت غير المنتج (NPT) في التكوينات المعقدة. وتدمج الأساليب الحديثة المراقبة في الوقت الفعلي مع كيمياء تكيفية لتحسين الأداء ديناميكيًا.
في التكوينات الصخرية الزيتية التي تحتوي على الكثير من الطين النشط، تُعد سوائل الحفر القائمة على الزيت الخيار المفضل عادةً لأنها توفر تثبيطًا أفضل ضد انتفاخ الطين بالإضافة إلى خصائص التشحيم المطلوبة. أما فيما يتعلق بملحقات البوليمر الصناعية، فإنها يمكن أن تقلل من مشكلة ضغط الترطيب بنسبة تتراوح بين 40 إلى 60 بالمئة مقارنة بالخلطات التقليدية. كما بدأت الأنظمة القائمة على الماء في الانتشار أيضًا، خاصة مع رغبة الشركات في خيارات أكثر صداقة للبيئة. وقد بدأوا في دمج مواد مثل صمغ الزانثان المعدل كعوامل لزيادة اللزوجة، مما يساعد في الامتثال للوائح البيئية مع التصدي في الوقت نفسه لمشاكل العزم أثناء عمليات قباب الملح. وفقًا لبحث نشره معهد مهندسي البترول (SPE) العام الماضي، قللت سوائل الحفر المصممة خصيصًا من حوادث عدم استقرار جوف البئر بنسبة حوالي 34% في المناطق التي تكون فيها الإجهادات الجيولوجية مرتفعة بشكل خاص.
تُعدّ الأنظمة الآلية الآن جرعات المضافات ضمن هامش ±5٪ من المستويات المثلى باستخدام مدخلات حية لضغط ودرجة حرارة البئر. وعندما تكتشف أجهزة الاستشعار انخفاضًا في اللزوجة، فإنها تُفعّل على الفور حقن البوليمرات أو مواد تثبيت الطين. وقد قللت هذه الطريقة المغلقة للحلقة من التوقفات المرتبطة بالسوائل بمقدار 22 ساعة لكل بئر في تجربة أجريت في حوض بيرمين (IADC 2023).
تمكن مشغل في بحر الشمال من القضاء على تكاليف انهيار الجوف البالغة 1.2 مليون دولار من خلال نشر خليط سائل مخصص يحتوي على:
حافظ هذا المزيج على سلامة التكوين تحت ضغوط تصل إلى 8,500 رطل/بوصة مربعة وحقق كفاءة إزالة القطع بنسبة 98٪—بتحسن قدره 27٪ مقارنةً بالمضافات القياسية—مما يبرز قيمة الهندسة الدقيقة في تصميم السوائل.
مضافات سوائل الحفر هي مواد تُخلط في سوائل الحفر لتحسين أدائها من خلال تعديل خصائص مثل اللزوجة والكثافة وعلم الرئولوجيا.
تحسن الكفاءة من خلال تحسين سلوك السائل، وتقليل العزم، والحفاظ على استقرار البئر، وضمان معدلات اختراق أسرع.
تشمل المضافات الشائعة مادة زيادة اللزوجة، والمزلقات، وعوامل التثقيل مثل الباريت، ومواد مكافحة فقدان السيولة، وموزعات، وعوامل التحكم في الترشيح.
تتجه الشركات نحو المضافات الصديقة للبيئة بسبب تشديد الأنظمة البيئية، وفوائد تقليل النفايات الخطرة والأضرار البيئية.
أخبار ساخنة2025-01-14
2025-01-14
2025-01-14
2025-01-14
لانزو كيم متخصصة في المواد الكيميائية المضافة في حقول النفط للحفر والكسر والتحسين في استرداد النفط. مورّد موثوق به مع خبرة 40+ سنة في مضافات الوقود، معالجة المياه والطلاء الصناعي. معتمدة من منظمة الأيزو، البحرية العالمية إلى أفريقيا والشرق الأوسط وآسيا.
غرفة 1001-1002، المبنى 7، مجتمع تيانتشو، رقم 99 طريق ماوشانتو، منطقة باليهو الجديدة، مدينة جيوجيانغ، مقاطعة جيانغشي
جميع الحقوق محفوظة © 2025 لشركة JIUJIANG LANZO NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. سياسة الخصوصية
EN
