مواد تشحيم طين الحفر لتحسين كفاءة الحفر والتحكم بالاحتكاك

تُغلِّف مواد التشحيم رأس الحفر وسلسلة الحفر، مما يقلل من المقاومة الميكانيكية؛ وهذا يتيح لمنصة الحفر نقل طاقة الدوران والوزن إلى رأس الحفر بفعالية أكبر، مما يؤدي إلى زيادة ملحوظة في معدل الاختراق (ROP) وإطالة العمر الافتراضي للأدوات المستخدمة في باطن البئر.

تُصنَّف مواد التشحيم عموماً إلى ثلاث فئات:
مواد تشحيم سوائل الحفر ذات الأساس المائي (WBM): غالباً ما تكون تركيبات صديقة للبيئة تعتمد على الإستر أو الغليكول، وتتميز بقدرتها على الانتشار بسهولة في الماء لخفض التوتر السطحي.
مواد تشحيم سوائل الحفر ذات الأساس الزيتي (OBM): تُصنَّع من مشتقات نفطية أو زيوت اصطناعية، وتوفر خصائص تشحيم فائقة عند التعامل مع تكوينات الصخر الزيتي (الشيل) التفاعلية والصعبة.
الجرافيت الاصطناعي والمواد الصلبة: إضافات عالية الأداء -مثل الجرافيت الاصطناعي- تعمل على سد الشقوق والحفاظ على كفاءة التشحيم تحت ظروف الضغط العالي للغاية.

تُعد مواد التشحيم المخصصة لظروف الضغط العالي (EP) إضافات عالية التخصص، صُممت خصيصاً للعمل في الآبار العميقة والمائلة التي يتعرض فيها عمود الحفر لأحمال هائلة وقوى قص ناتجة عن احتكاكه بسطح الصخر؛ إذ تعمل هذه المواد على منع التلامس المباشر بين المعدن والمعدن أو بين المعدن والصخر، حتى عند تجاوز الأحمال للحدود التشغيلية المعتادة.

صُممت مواد التشحيم عالية الجودة — مثل تلك التي تعتمد في تركيبتها على مادة “Resilient Graphite” من شركة “Superior Graphite” — لخفض معامل الاحتكاك دون التأثير سلبًا على الخصائص الريولوجية لسائل الحفر (أي اللزوجة وقوة الهلام)؛ مما يضمن بقاء نواتج الحفر معلقة بشكل سليم واستمرار تدويرها ونقلها إلى السطح.

يعتمد التركيز المطلوب على عمق البئر، وزاوية حفرة البئر، والسائل الأساسي. ومع ذلك، فإن تحقيق الكفاءة المثلى يتطلب عادةً إضافة ما نسبته 1% إلى 3% من المادة المضافة (حجماً) إلى سائل الحفر؛ وغالباً ما تكون هذه الكمية القليلة كافية لخفض عزم الدوران بنسبة تصل إلى 20%.