حوضچه گل حفاری چیست؟
حوضچه گل حفاری حوضچه‌هایی در مجاورت دکل‌های حفاری هستند که به طور معمول جهت ذخیره و نگهداشت و در دسترس قرار دادن گل حفاری جهت حفر چاه‌های نفتی و گاز طبیعی، گمانه‌های ژیوتکنیکی و مواردی از این دست مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حوضچه‌ها به عنوان حوضچه‌های ذخیره نیز معرفی شده‌اند. ساخت این حوضچه‌ها جهت عملیات حفاری ضروری امری ضروری می‌باشد. محتویات حوضچه‌ها به نوع گل حفاری، روش حفاری و مواد شیمیایی اضافه شده به سیستم چرخه حفاری بستگی دارد. ابعاد این حوضچه‌های ذخیره بستگی به عمق چاه حفاری دارد.
سیالات و گل حاصل از حفاری شامل: مایع حمل کننده مواد حفاری شده (آب، روغن معدنی و یا ترکیبات مصنوعی)، مواد افزودنی جهت افزایش وزن (معمولا سولفات باریوم یا باریت) و رس بنتونیت جهت تخلیه مواد حفاری شده از چاه و پایدار کردن دیواره‌های چاه می‌باشد. مایعات حفاری همچنین شامل lignosulfonates و lignites (ذغال سنگ قهوه‌ای) برای مایع نگهداشتن گل حفاری می‌باشد. گل‌های بکار رفته در حفاری‌ها به صورت‌های گل‌های پایه آبی، گل‌های پایه روغنی و گل‌های بر پایه مواد مصنوعی بکار میروند.
گل بر پایه آب معمولا به دلیل هزینه پایین آن بیشتر استفاده می‌شود. گل بر پایه روغن در حفاری در سنگ‌های رسوبی، چاه‌های عمیق، چاه‌های افقی و چاه‌های طویل که حفاری آن‌ها بسیار مشکل است و گل بر پایه آب به خوبی در آن‌ها قابل اجرا و انجام نمی‌باشد، استفاده می‌شود. گل مبتنی بر ترکیبات مصنوعی از سیالات غیر آبی (غیر روغنی) به عنوان پایه استفاده می‌کنند و شامل olefins، استرها، linear alpha-olefins، poly alpha-olefins و linear paraffins می‌باشند.
مشخصات و خصوصیات گل‌های بر پایه مصنوعات، شبیه گل‌های بر پایه روغن می‌باشند اما فاقد هیدروکربن آروماتیک چند حلقه ای (PAH) هستند و مواد سمی کمتر، تجزیه پذیری سریعتر و پتانسل زیست انباشتگی کمتری نسبت به گل‌های بر پایه روغنی دارند.
آلودگی‌های حوضچه‌های ذخیره
پسماندهای مایع و جامد تولیدی که طی فرآیندهای اکتشاف و تولید نفت و گاز ایجاد می‌شوند حاوی مواد سمی مختلفی بوده و پتانسیل آسیب رسانی به محیط زیست و سلامت انسان‌ها و سایر جانداران را دارند. اغلب این مواد در حوضچه‌های ذخیره تخلیه می‌شوند که اگر این حوضچه‌ها به درستی طراحی و احداث نشده باشند ممکن است باعث آلودگی خاک، آب‌های سطحی و زیرسطحی و به تبع آن گیاهان، جانوران و انسان‌ها شوند.
حوضچه‌های ذخیره اگر به خوبی مدیریت نشوند می‌توانند خاک‌ها، آب‌های زیرزمینی و آب‌های سطحی را به فلزات و هیدروکربن‌ها آلوده کنند. هنگامی که سیالات داخل حوضچه ذخیره تبخیر می‌شوند، فلزات محلول در آب، نمک‌ها و مواد شیمیایی دیگر در حوضچه باقی مانده که این امر سبب افزایش غلظت مواد آلاینده در حوضچه می‌گردد. ته‌نشین این مواد، تغییر در تراز آب زیرزمینی و وقوع سیل می‌تواند سبب گسترش این آلودگی‌ها در خاک‌ها و آب‌های زیر زمینی اطراف گردد.
پس از اتمام عملیات حفاری ، حوضچه‌های ذخیره پس از جمع آوری دکل حفاری و دیگر ابزارآلات، در محل رها می‌شوند. مایعات حوضچه شروع به تبخیر و خشک شدن نموده و مواد شیمیایی اشاره شده در محل دفن می‌گردند. با توجه به قوانین محلی، شرکت‌ها و گروه‌های حفاری از 30 روز تا یک سال پس پایان عملیات حفاری فرصت دارند تا اقدام به بستن و یا جمع آوری حوضچه نمایند.
مایعات داخل حوضچه می‌توانند شامل مواد شیمیایی باشند که برای طبیعت زیان بار هستند. یکی از راه‌های جلوگیری از گسترش آلودگی‌های این حوضچه‌ها استفاده از سیستم ایزولاسیون با دوام جهت جلوگیری از نشت مواد حوضچه به خاک‌های اطراف و در ادامه انتقال مواد جمع شده، جامد سازی و دفن آن‌ها و یا تصفیه و استفاده مجدد می‌باشد.
گل حفاری اغلب حاوی گل بنتونیت یا دیگر افزودنی‌هاست. بنتونیت ماده خاکی بسیار انبساط پذیری است که می‌تواند حجم خاک را به شدت تغییر داده و به ساختارهای سطحی نیز آسیب برساند. تخلیه گل حفاری در حوضچه‌های ذخیره فاقد پوشش ایزولاسیون و یا تخلیه گل در سطح زمین صدماتی برای سلامت انسان‌ها و محیط زیست درپی خواهد داشت. همچنین ممکن است حوضچه‌های ذخیره گل حفاری حاوی مخلوطی از دیگر افزودنیهای شیمیایی مورد استفاده طی فرآیند حفاری به شرح زیر نیز باشند:
- اسیدها و بازها
- ممانعت کننده‌های خوردگی (مانند اکسید آهن، بیوسولفات آلومینیوم، کربنات روی و کرومات روی)
- باکتریسایدها و بیوسایدها (مانند آمین‌های آلی، کلروفنول‌ها و فرمالدهیدها)
- سورفکتنت‌ها (مواد فعال سطحی)
- دیفومرها (کفزداها) و امولسیفایرها (تعلیق سازها) مانند اسیدهای چرب و صابون‌ها
- کاهش دهنده‌های پالایشگر
- ممانعت کننده‌های کنترل شیل
- رقیق کننده‌ها و پراکنده کننده‌ها (مانند لینو سولفونات‌های آهن)
- مواد افزودنی جهت افزایش وزن (مانند سولفات باریم، باریت و هماتیت)
- گل بنتونیت
- حجیم کننده‌ها (کرکینه سازها) مانند پلیمرهای آکریلیک مثل آکریل آمید
افزودنیهای حفاری اغلب حاوی مواد سمی هستند. برای مثال حجیم کننده‌هایی مانند آکریل آمید سرطانزا هستند. همچنین افزودنیهای افزایش وزن مانند باریت ممکن است حاوی فلزات سنگین مانند کادمیم یا جیوه باشند.
ذکر موارد بیان شده بر اهمیت استفاده از آب بندی مقاوم و با دوام جهت جلوگیری از نشت مواد مضر داخل حوضچه به محیط اطراف تاکید می‌نماید. امروزه استفاده از مواد ژئوسینتتیک به ویژه ژئوممبران‌ها در فعالیت‌های عمرانی رشد روزافزونی داشته است. ژئوممبران صفحه‌ای مسطح و نسبتا نفوذ ناپذیر است که از مواد پلیمری با قابلیت تراوایی بسیار پایین ساخته شده که از آن می‌توان به عنوان یک عایق با دوام بالا بهره برد.
ژئوممبران‌ها از جمله پوشش‌های نفوذناپذیر و بسیار مقاوم در برابر عوامل شیمیایی خورنده هستند. این صفحات نفوذ ناپذیر بسته به نوع پلیمر بکار رفته در ساخت آن‌ها ویژگی‌های مختلفی را دارند. از ژئوممبران‌ها می‌توان به عنوان پوششی جهت آب بند کردن حوضچه‌های گل حفاری استفاده کرد.
مزایای استفاده از ژئوممبران در ساخت حوضچه‌های گل حفاری
- نصب سریع و آسان
- ایمنی بالا
- قابل ساخت در اشکال، ابعاد و اعماق مختلف به دلیل شکل پذیر بودن
- دوام بالا
- عدم نیاز به زیرسازی‌های پیچیده و خاص
- مقاوم در برابر حملات هیدروکربرن‌ها
- مقاوم در برابر مواد شیمیایی خورنده
- قابلیت جدا کردن بخش پاره شده و ترمیم آن
- مناسب برای فشار هیدرواستاتیک بالا
- بسیار مقاوم در محل‌های اتصال
- انعطاف پذیری بالا
