مواد

خوردگی، یکی از مشکلات مزمن در صنایع است و هزینه های زیادی را به صنعت تحمیل می کند. این هزینه صرف روش های جلوگیری از خوردگی، بازدارندگی، اسید شویی، انتخاب و جایگزینی مواد و اعمال پوشش های سخت و مقاوم به خوردگی است. نوع خوردگی و شدت آسیب های وارده بستگی به عوامل مختلفی دارد و از چند بعد باید بررسی و در نظر گرفته شود. در مقابله با خوردگی به عنوان یک پدیده اجتناب ناپذیر، شرایط محیطی، شرایط کاری، نیرو و تنش های وارده، دما و آلیاژ ماده مربوطه باید در نظر گرفته شود. در واقع مجموعه عوامل متالورژیکی، الکتروشیمیایی، مکانیکی، بهره برداری، تعمیر و نگه داری در خوردگی و شدت آن نقش داشته و حتی نوع آن را تعیین می کنند. بعضی وقت ها، خوردگی با سایش و رفتگی توام شده و شدت می یابد مانند پدیده کاویتاسیون در پمپ ها که اغلب سایش، ضربه و خوردگی با هم نقش بازی می کنند. خوردگی در همه صنایع دریایی، خشکی، دوار، نفت، گاز، پتروشیمی، حفاری و ... دیده می شود. بنابراین صنعت حفاری هم با توجه به ماهیت پیچیدگی و گستردگی آن، دارای قطعات و تجهیزات فلزی و غیرفلزی متعددی است که در دریا یا خشکی، در تماس با محیط خورنده مثل گل حفاری، در شرایط محیطی نمکی خورنده، به صورت متحرک یا ثابت، تحت تنش و دما، یا تحت سایش و خستگی قرار گرفته و پیوسته مشکلاتی در آنها بروز می کند.

مانند سایر صنایع، برای صنعت حفاری نیز در موارد مختلف استانداردهایی تعریف شده و دستورالعمل هایی توصیه می شود. عدول از این استانداردها، شرایط را تغییر داده و مشکلاتی را بوجود می آورد. این باید و نبایدها متناسب با شرایط خوردگی و انتخاب آلیاژ مناسب مربوطه صورت می گیرد. در مواردی که منجر به شکست می شود بررسی ها نشان می دهد که در اغلب آنها رد پای خوردگی دیده می شود. اما بعضی از قطعات حفاری مثل لوله حفاری، پمپ ها، سازه ها و دکل ها، مخازن، کابل های حفاری و قطعات جوشکاری ها بیشتر در معرض خوردگی و آسیب هستند. به هر حال، در مقابله با خوردگی، مهندسی متالورژی و بصورت تخصصی تر مهندسی خوردگی و حفاظت نقش پر رنگی دارد. در کنار آن نیاز به مهندسی سطح و پوشش نیز احساس می شود. به غیر از خوردگی و انتخاب مواد، در صنعت حفاری قطعات و ابزار های زیادی وجود دارد که با توجه به مشکلات کشور نیاز به بومی سازی دارد مثل مته های حفاری که بومی سازی آن به جهاد دانشگاهی واگذار شده است. لذا امکان سنجی ساخت قطعات ریز و درشت حفاری بدون مهندس متالورژ مجرب امکان پذیر نیست. قطعاتی که باید با انتخاب ترکیب مناسب شیمیایی ریخته گری شده شکل داده شوند یا جوشکاری و لحیم کاری شده یا پوشش داده شوند. بنابراین در محورهای تحقیقاتی زیر امکان فعالیت وجود دارد:

1. شناسایی ساز و کارهای خوردگی در قطعات و تجهیزات مختلف حفاری اعم از دریایی و خشکی.

2. ارائه روش های مقابله و پیشگیرانه و حفاظت از خوردگی مثل روش های حفاظت کاتدی و مواد بازدارنده.

3. معرفی پوشش های مختلف فلزی، کامپوزیتی یا پلیمری مناسب برای مقابله و کاهش خوردگی و سایش و افزایش طول عمر قطعات.

4. بررسی و معرفی انتخاب مواد و آلیاژ مناسب برای کاربردهای متناسب با شرایط کاری.

5. شناسایی و معرفی روش های ساخت قطعات فلزی و ارائه خدمات مشاوره ای و نظارتی مانند مته های حفاری، لوله های حفاری، کویل تیوب ها، و لاینرها.

6. تدوین و تطبیق استاندارهای رایج و کاربردی صنعت حفاری.

7. ارائه خدمات مهندسی متالورژیکی اعم از تعیین خواص مکانیکی (استحکام و سختی و خستگی)، نرخ خوردگی، مقاومت سایشی، مقاومت خزشی و عملیات حرارتی.

8. خصوصیات یابی قطعات کاری، آسیب دیده و نو با متالوگرافی و آنالیزهای پیشرفته.

9.  تحلیل شکست و عارضه یابی قطعات معیوب و از کارافتاده در حین کار یا قطعات برگشتی.

10. انتخاب بهینه ترکیب سیمان های حفاری و افزودنی های جدید برای افزایش کارایی، استحکام و خصوصیات لازم.

امروزه با توجه به هزینه های بالای حفاری دستیابی به الگوهای ساختاری و زمین شناختی بر اساس ریز آنالیزهای زمین شناسی می توان دوری و نزدیکی به Window Oil را به خوبی مشخص نمود و ریسک حفاری را تا 60 درصد کاهش داد. دانشگاه شهید چمران اهواز به عنوان تنها دانشگاه دارای مقطع کارشناسی ارشد وزارت علوم، تحقیقات و فناوری و دکتری تخصصی در رشته زمین شناسی نفت در ایران می تواند کمک شایانی به گسترش این نوع تکنولوژی ها در منطقه و کشور نماید. در بسیاری از موارد شناخت دقیق از ویژگی های زمین شناسی منطقه می تواند کمک شایانی به حل مشکلات اکتشاف و تولید نماید. صنعت حفاری نیز از این قاعده مستثنی نیست چرا که عدم آگاهی کافی از ویژگی های خود زمین، عملیات حفاری آن را نیز مشکل خواهد نمود. در همین راستا، بررسی های ژئوشیمیایی به راحتی قادرند نوع سیالات هیدروکربنی موجود در هر یک از افق های تولیدی را پیش بینی نمایند. بدین ترتیب، با تکمیل نمودن بخش هایی از مخزن که حاوی نفت شیرین است تا حد زیادی می توان از مشکلات خورندگی جلوگیری نمود. علاوه بر این، علوم زمین تکنیک های بسیار قدرتمندی در اختیار دارد که قادرند تاریخچه سیستم های هیدروکربنی حوضه ها را به خوبی بازسازی یا مدلسازی نمایند. در یکی از این تکنیک ها موسوم به مدلسازی حوضه و سیستم نفتی، اطلاعات حاصل از شاخه های مختلف با هم تلفیق گردیده و مدل های چند بعدی ساخته می شوند. با استفاده از این مدل ها می توان مناطق ایده آل برای حفاری چاه در یک میدان را مکان یابی نمود. این امر نه تنها به کاهش ریسک اکتشاف کمک شایانی می کند بلکه به طرز چشمگیری خطرات زیست - محیطی/عملیاتی در حین حفاری را کاهش می دهد. علاوه بر این موارد، دانش ژئوشیمی آلی با بررسی نمونه های نفت و سنگ قادر است مخازن هیدروکربن های موجود در زیر سطح را تعیین نموده و تا حد بالایی کیفیت نفت موجود در مخازن زیرسطحی را پیش بینی نماید. بدین ترتیب، می توان با اولویت بندی نمودن اهداف اکتشافی به حفاری مناسب ترین تله های نفتی اقدام ورزید. در زمینه پسماندهای نفتی و آلودگی های ایجاد شده در حین حفاری چاه های نفتی، علم ژئوشیمی آلی می تواند با استفاده از روش های آنالیزی GCMS و GCxGC به مطالعه ترکیبات بیومارکری پرداخته و ماندگاری ترکیبات هیدروکربنی در شرایط سطح زمین را رصد نماید. همچنین رویکردهایی برای زدایش آنها از طریق پالایش میکروبی یا گیاهی می تواند از طریق این مطالعات پیشنهاد داده شود. علوم زمین قادر است اطلاعات با ارزشی را در حین حفاری جمع آوری نموده و از آنها به منظور کاهش ریسک اکتشاف، بالا بردن بهره وری از مخازن و توسعه میادین نفتی استفاده کند.