مواد شیمیایی حفاری و معادن

مواد شیمیایی حفاری و معادن

صنعت معدن در میان صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و به عنوان دومین صنعت پایه شناخته می شود. این صنعت، مواد اولیه مورد نیاز صنایع مختلف نظیر مواد اساسی ساخت و ساز (سنگ های طبیعی، ماسه، رس و مواد اولیه سیمان)، سنگ های قیمتی (الماس)، آهن ، آلومینیوم و حتی تمام سوخت ها ( گاز های طبیعی، نفت و ذغال سنگ، و غیره) را تامین می کند. عملیات معدن درپنج دسته کلی استخراج نفت و گاز، استخراج از معادن ذغال سنگ، سنگ معدن فلزی، سنگ معدن غیر فلزی و فعالیت های پشتیبانی معدن طبقه بندی می شود. استخراج طلا و نقره در صنایع معدن و حفاری نقطه عطفی در صنعت معدن به شمار میرود. با اکتشاف معادن طلا، صنعت معدن قدم های بزرگی در راه تکامل برداشت به طوری که امروزه در تمام زمینه ها، از اکتشاف گرفته تا لوازم و وسائل استخراج و کارخانجات کانه آرائی، یکی از مدرن ترین صنایع به شمار می آید. از این جهت این صنعت به نوبه خود نقش چشمگیری در رشد اقتصادی کشورها ایفا می کند.

مواد شیمیایی حفاری و معادن Mine Treat

به منظور افزایش بازدهی و بهبود بهرهبرداری از معادن، استفاده از مواد شیمیایی (انواع کنترل کننده های گرد و غبار، افزودنی های مورد استفاده در آسیا کردن، معلق سازها، مواد کنترل کننده دوغاب و غیره) در طی فرآیندهای عملیاتی معدن (اکتشاف، استخراج و کانه آرایی) امری مهم و اساسی می باشد. همانند سایر صنایع، اهمیت تصفیه آب و فاضلاب حاصل از فرآیندهای عملیاتی معدن، غیرقابل اجتناب است. گرد و غبار حاصل از فعالیت های معدنی همواره خطری جدی برای سلامت کارگران محسوب می شود، که با استفاده از مواد کنترل کننده گرد و غبار تا میزان زیادی این مشکل نیز قابل کنترل می باشد.

سیال حفاری

حفاری یک فرایند تعیین کننده برای بازیابی مواد مهم زیر زمینی است. حفاری می تواند برای بازیابی نفت، فلزات گران بها، آب و دیگر منابع طبیعی استفاده شود. به دلیل بالا بودن هزینه ها دراکتشافات زیرزمینی، بسیار ضروری است که چاه مورد نظر از لحاظ قابلیت سوددهی تجاری برآورد شود. اکتشاف و استخراج ذخایر معدنی مانند نفت و گاز و حتی آب و دیگر مواد غیر آلی، اغلب با ایجاد چاه هایی  با استفاده از مته های دوار همراه است. سنگریزه های حاصل از حفاری، به طور پیوسته از درون چاه بیرون برده میشود. در چاه های با عمق کم (کمتر از چند صد فوت)، خارج کردن سنگ ها با تزریق گاز تحت فشار از طریق یک میله حفاری تو خالی انجام می شود. سنگ ریزه ها از راه فضای میان لوله حفاری و چاه خارج می شود. در چاه های عمیق از یک مایع برای خارج کردن سنگ ریزه ها استفاده می شود. این مایعات را در اصطاح سیالات حفاری و یا گل حفاری  گویند.

انواع سیالات حفاری

سیالات حفاری نوعاً براساس سیال پایه تشکیل دهنده آن به سه دسته اصلی گل های پایه آبی، گل های پایه روغنی و گل های سنتزی تقسیم بندی می شود. در گل های پایه آبی، آب به صورت فاز پیوسته و روغن به صورت امولسیون (فاز پراکنده) حضور دارد، این در حالی است که ذرات جامد در آب به صورت سوسپانسیون در می آیند. سیالات حفاری شورابه ای، در واقع نوعی از سیالات حفاری پایه آبی است که در آن به جای آب از شورابه استفاده می شود. در گل های حفاری پایه روغنی رفتار فازها عکس سیالات پایه آبی است. به این صورت که در اینجا روغن فاز پیوسته و آب یا شورابه به صورت امولسیون (فاز پراکنده) ظاهر می شود. در این دسته از سیالات، ذرات جامد در روغن به صورت سوسپانسیون درمی آید. گل های پایه روغنی می توانند هرگونه از ماکروامولسیو نهای پای هروغنی یا آب-در-روغن  باشد که به آن امولسیون های معکوس نیز گفته می شود. در این گونه از سیالات حفاری، روغن می تواند شامل دیزل، روغن های معدنی، استرها یا آلفا-اولفین ها باشد. البته دسته ای دیگر از سیالات حفاری با نام گل حفاری پایه سنتزی نیز وجود دارد که در آن از روغن های سنتزی استفاده می شود و نوعی امولسیون آب-در-روغن محسوب می شود.

بدیهی است که انتخاب نوع سیال حفاری برای اکتشاف گاز یا نفت بستگی به این دارد که سیال مورد نظر بتواند به خوبی خواص مورد نیاز برای کاربرد نهایی مدنظر را فراهم آورد. از آنجا که سیال حفاری باید بتواند به طور همزمان چند وظیفه را در عملیات حفاری انجام دهد، انتخاب سیال حفاری مناسب، کار چندان آسانی نیست.

در حفاری دوار، عملکردها و ویژگی های مختلفی از سیالات حفاری انتظار می رود. سیال حفاری باید سنگ ریزه ها و مواد حاصل از حفاری را از زیر مته خارج کرده و با عبور از فضای خالی میان لوله و چاه آنها را تا سطح چاه حمل نماید و همزمان موجب تمیز شدن مته و خنک شدن آن شود. یک گل حفاری باید بتواند موجب کاهش اصطکاک میان ادوات حفاری و دیواره چاه شده و پایداری بخش های لوله گذاری نشده چاه را نیز حفظ نماید.

سیال حفاری به نحوی فرموله می شود که از یکسو مانع از تراوش سیالات سازندی از درون سنگ های تراوا شود و از طرف دیگر بتواند یک فیلتر کیک نازک تراوا تشکیل دهد که موقتا موجب مسدود شدن منافذ سازند شود. سیالات حفاری ممکن است برای جمع آوری و تفسیر اطلاعات به دست آمده از سنگ ریزه های حفاری، پرزها و نمودارهای الکتریکی به کار گرفته شود. به طور کلی میتوان گفت وظایف اصلی سیال حفاری عبارتند از:

• خارج کردن سنگ ریزه از زیر مته که نیازمند افت فشار بسیار زیاد است. 50درصد فشار پمپ برای تامین این هدف مهم صرف می شود.
• انتقال سنگ ریزه ها از پایین چاه به سطح، که 50 درصد فشار پمپ نیز برای غلبه بر اصطکاک عبوری از رشته لوله های حفاری و نیز عبور از فضای میان لوله و جداره چاه صرف می شود. ویسکوزیته سیالات حفاری یک پارامتر ثابت برای سیال حفاری نیست چرا که مقدار آن با تنش برشی ناشی از پمپاژ گل تغییر می کند. ویسکوزیته گل در نرخ جریان پایین پمپ، مقدار بالایی دارد اما با افزایش نرخ جریان پمپ، مقدار این ویسکوزیته کاهش می یابد.
• حفظ پایداری چاه، این وظیفه خود شامل حفظ پایداری شیمیایی، پایداری مکانیکی و کنترل فیلتراسیون است.

دیگر وظایف گل حفاری عبارتست از:

• خنک کردن و روانکاری مته و لوله های حفاری
• پیشگیری از هرزروی گل به درون شکاف های چاه
• آوردن اطلاعات از پایین چاه به سطح چاه

افزودنی های گل حفاری

گرچه سیالات حفاری مزایای زیادی برای فرآیند حفاری دارند، اما فشار بالای سیالات حفاری امکان هجوم این سیالات را به درون سازندهای سنگی تراوا فراهم می کند. این تراوایی مطلوب نیست چرا که موجب نفوذ سیال حفاری به درون سازند شده و کاهش تولید را به همراه دارد. بدین منظور اغلب، به سیالات حفاری موادی افزوده می شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری منافذ سازند را مسدود سازد.

فیلتر کیک ها در واقع باقیمانده های ته نشین شده گل حفاری روی سطح سازند هستند. خواص فیلتر کیک مانند ضخامت، سختی، یکدست بودن و تراوایی کیک بسیار مهم اند چرا که تشکیل یک کیک نامناسب می تواند مشکلات زیادی را در حفاری به وجود آورد. معمولا افزودنی هایی چون بنتونیت، سلولز، پلیمرها، و کربنات کلسیم برای بهبود خواص فیلتر کیک به گل حفاری اضافه می شوند. گاه میزان پایین تولید نفت یا گاز می تواند در نتیجه تشکیل یک فیلتر کیک ضعیف باشد. در چنین شرایطی لازم است که فیلتر کیک نسبت به سیال حفاری کاملا ناتراوا باشد. از طرفی، فیلتر کیک ضخیم نیز موجب تنگ شدن فضای بین لوله و چاه که مسیر عبور سیال حفاری است می شود. مشکل دیگر، وقتی اتفاق می افتد که فیلتر کیک تشکیل شده نتواند مانع نفوذ سیال حفاری به درون سازندهای سنگی با تراوایی بالا شود. در چنین شرایطی، جریان سریع سیال حفاری به درون این نوع سازندها موجب گیرکردن لوله حفاری می شود که در اصطلاح به آن گیرکردن لوله گویند.

افزودنی هایی مانند باریت اغلب برای افزایش دانسیته به سیالات حفاری اضافه می شوند تا در اعماق چاه فشار هیدرواستاتیکی لازم فراهم شود. افزایش دانسیته گل حفاری از یک طرف مانع نفوذ سیالات از سازند به درون چاه می گردد و از طرفی دیگر، مانع تخریب چاه در اثر فشار بسیار بالای حین حفاری می شود. خاک رس و پلیمرها نیز نقش بسیار مهمی در کنترل ویسکوزیته سیال حفاری دارند همچنین، خاک رس نقشی محوری در پایداری چاه دارد.

مهمترین وظایف افزودنی های مرسوم گل حفاری عبارتند از:

• بهبود خواص مکانیکی و رئولوژیکی گل
• بهبود خواص فیلتر کیک
• افزایش پایداری چاه
• جلوگیری از تخریب سازند
• افزایش دانسیته

در مجموع، توسعه سیالات حفاری با خواص بهبود یافته که بتواند به طور کامل یا به مقدار قابل توجهی از نفوذ سیالات حفاری به درون سازندهای سنگی بکاهد بسیار ضروری است. این گونه از سیالات حفاری، ضمن ارتقای عملیات حفاری سبب کاهش تخریب سازند، تولید فیلتر کیک هایی با ضخامت مناسب، کاهش هرزروی سیال، حفظ فشار اولیه ی سازند، کاهش فرسایش ادوات حفاری و نیز کاهش مشکل گیرکردن لوله می شوند.

لیست قیمت مواد شیمیایی حفاری و معادن

با عرض پوزش کلیه قیمت ها در حال بروزرسانی می باشد، لطفا جهت استعلام قیمت خرید با واحد فروش تماس حاصل نمایید.