مته در پايين‌ترين قسمت رشته حفاري يك چاه در حال حفر، قرار داشته و وظيفه
خرد كردن سنگ‌ها را برعهده دارد. بيشترين تنش وارده در عمليات حفاري، به
مته‌هاي حفاري وارد مي‌شود. مته‌هاي حفاري، جزء قسمت‌هايي از رشته حفاري
هستند كه مرتباً در حال فرسايش هستند و پس از حفر يك متراژ مشخص، كارايي
خود را از دست مي‌دهند و بايد جايگزين شوند.
مواد جديد كه مته‌ها را در برابر خوردگي و فرسايش مقاوم‌تر كنند در اين بخش بسيار مفيد هستند. لذا در اين بخش مي‌توان با استفاده از نانوكامپوزيت‌ها، نانوساختارها و نانو لوله‌هاي كربني، مته‌هاي حفاري بادوام و مستحكم‌تري را توليد كرد. همچنين با استفاده از نانو الماس‌ها كه به صورت مصنوعي ساخته مي‌شود مي‌توان بازده حفاري را به ميزان زيادي افزايش داد.
شركت انگليسي British Petroleum و شركت‌هاي هلندي ـ انگليسي Shell در فرانسه از نانو كامپوزيت‌ها براي افزايش استقامت ابزارهاي حفاري استفاده مي‌كنند.
شركت South West نيز در حال توليد پوشش لوله‌هاي حفاري با استفاده از نانو لوله‌هاي كربني است.
*گل‌هاي حفاري با كارايي بيشتر
گل حفاري سيالي است كه از درون لوله‌هاي رشته حفاري به پايين پمپ مي‌شود، از سوراخ‌هاي مته بيرون مي‌آيد و سپس از فضاي حلقوي بين ديواره چاه و لوله‌هاي حفاري، كنده‌هاي حاصل از حفاري را به سطح حمل مي‌كند.
گل همچنين، كار خنك كردن مته و كنترل سيالت موجود در لايه‌ها را نيز برعهده دارد. از طرفي با توجه به فاصله زياد محلي كه در حال حفر شدن است با سطح زمين و تنش زيادي كه در حفاري وجود دارد و همچنين نياز به داشتن اطلاعات و داده‌هاي مختلف و به هنگام، از طريقي بايد اطلاعات مورد نياز نظير فشار گل، دما، آزيموت، و عمق به سطح زمين منتقل شوند تا فرآيند حفاري تحت كنترل باشد و مطابق برنامه ادامه پيدا كند. براي نيل به اين هدف، اطلاعات ابتدا كد مي‌شوند و توسط يك ابزار به صورت پالس‌هاي فشاري درون گل حفاري كه ما بين رشته حفاري و جداره چاه به سمت سطح زمين در حال صعود است، در مي‌آيد. وقتي گل به نزديك سطح رسيد، توسط يك دستگاه ديگر، پالس‌هاي فشاري، ثبت شده و از رمز‌گشايي آن‌ها اطلاعات مورد نياز ( فشار گل، دما، آزيموت و عمق) استخراج مي‌شوند.
گل حفاري بايد خواصي همچون چگالي و ويسكوزيته مناسب جهت حمل كنده‌هاي حفاري به بالا را داشته باشد و همچنين قابليت انتقال توان هيدروليكي پمپ‌ها را نيز مي‌بايست داشته باشد. خواصي همچون چگالي مناسب با استفاده از نانو افزودني‌ها قابل حصول است. ويسكوزيته مناسب نيز با استفاده كردن نانو افزودني‌هايي كه خاصيت روغن‌كاري دارند به دست مي‌آيند. حصول خاصيتي همچون قابليت انتقال توان هيدروليكي و تراكم‌پذيري از مهمترين عواملي است كه با استفاده از فناوري نانو قابل دسترس است. گل‌هاي حفاري با پايه آبي هستند يا پايه نفتي ( روغني). براي حصول خواصي همچون چگالي مناسب، عدم خوردگي يا خورندگي كم، خاصيت روان‌كاري، جلوگيري از هرزوري، تراكم‌پذيري مناسب، سمي نبودن و بالاخص خاصيت تيكسوتروپ ( ژلاتيني) از نانو افزودني‌ها استفاده مي‌شود تا اگر احياناً عمليات حفاري قطع شد، گل به حالت ژلاتيني در آيد و مانع از ته‌نشين شدن كنده‌هاي حفاري و نهايتاً گير افتادن ابزار حفاري شود. همچنين گل ژلاتيني بايد به گونه‌اي باشد كه با كمترين تنش در حالت ژلاتيني به حالت روان درآيد و مجدداً خاصيت تيكسوتروپيك گل را اعاده كند. در اين بخش نيز استفاده از نانو مواد‌ها تأثيرات به سزايي روي بهبود اين خواص دارند.
همانطور كه اشاره شد، انتقال داده‌ها از طريق گل حفاري انجام مي‌شود و لذا گل حفاري بايد قابليت عبور سيگنال را نيز داشته باشند. قابليت عبور سيگنال گل نيز با بهره گرفتن از نانو سنسورها افزايش مي‌يابد.
بارن و همكارانش در سال 2003 موفق به توليد نانو موادي شده‌اند كه سطحشان پرداخت شده است و به سيالات اضافه مي‌شوند تا يك نوع كف خاص را توليد كند. از كف مذكور در ساختن گل‌هاي حفاري سبك كه در حفاري غير تعادلي (Under Balanced Drilling ) استفاده مي‌شود ، مي‌توان استفاده كرد. اين كف قابليت خارج كردن ضايعات حفاري را نيز دارد.
*سيمانهاي با كيفيت‌تر براي چسباندن لوله‌هاي جداري
لوله‌هاي جداري توسط سيمان به جداره چاه مي‌چسبد و محكم مي‌شوند. در اين فرآيند ابتدا لوله‌هاي جداري به يكديگر وصل مي‌شوند و تا انتهاي چاه رانده مي‌شوند. سپس سيمان از ته چاه به پشت لوله‌هاي جداري (فضاي بين لوله‌هاي جداري و دهانه چاه) پمپ مي‌شود و تا سطح زمين بالا مي‌آيد.
سيمانهاي مورد استفاده مي‌بايستي خواص گيرش، ويسكوزيته و سختي نهايي قابل كنترلي داشته باشند كه براي دستيابي هر چه بهتر به اين منظور با استفاده از نانو افزودني‌ها مي‌توان اين خصوصيات را برآورده ساخت.
در اين راستا شركت آمريكايي Nano Product Corp از نانو ذرات سيليكات كلسيم در سيمان استفاده كرده است و سيمان حاصل قابليت استفاده شدن در دماهاي بالا را دارد؛ لذا مي‌تواند براي چاه‌هاي عميق و چاه‌هاي ژئو‌تر مال استفاده شود.
شركت سوئدي EKAChemicals Ab با استفاده از نانو ذرات سيليكا موادي در اين زمينه به بازار عرضه كرده است. ادامه مطلب
مواد جديد كه مته‌ها را در برابر خوردگي و فرسايش مقاوم‌تر كنند در اين بخش بسيار مفيد هستند. لذا در اين بخش مي‌توان با استفاده از نانوكامپوزيت‌ها، نانوساختارها و نانو لوله‌هاي كربني، مته‌هاي حفاري بادوام و مستحكم‌تري را توليد كرد. همچنين با استفاده از نانو الماس‌ها كه به صورت مصنوعي ساخته مي‌شود مي‌توان بازده حفاري را به ميزان زيادي افزايش داد.
شركت انگليسي British Petroleum و شركت‌هاي هلندي ـ انگليسي Shell در فرانسه از نانو كامپوزيت‌ها براي افزايش استقامت ابزارهاي حفاري استفاده مي‌كنند.
شركت South West نيز در حال توليد پوشش لوله‌هاي حفاري با استفاده از نانو لوله‌هاي كربني است.
*گل‌هاي حفاري با كارايي بيشتر
گل حفاري سيالي است كه از درون لوله‌هاي رشته حفاري به پايين پمپ مي‌شود، از سوراخ‌هاي مته بيرون مي‌آيد و سپس از فضاي حلقوي بين ديواره چاه و لوله‌هاي حفاري، كنده‌هاي حاصل از حفاري را به سطح حمل مي‌كند.
گل همچنين، كار خنك كردن مته و كنترل سيالت موجود در لايه‌ها را نيز برعهده دارد. از طرفي با توجه به فاصله زياد محلي كه در حال حفر شدن است با سطح زمين و تنش زيادي كه در حفاري وجود دارد و همچنين نياز به داشتن اطلاعات و داده‌هاي مختلف و به هنگام، از طريقي بايد اطلاعات مورد نياز نظير فشار گل، دما، آزيموت، و عمق به سطح زمين منتقل شوند تا فرآيند حفاري تحت كنترل باشد و مطابق برنامه ادامه پيدا كند. براي نيل به اين هدف، اطلاعات ابتدا كد مي‌شوند و توسط يك ابزار به صورت پالس‌هاي فشاري درون گل حفاري كه ما بين رشته حفاري و جداره چاه به سمت سطح زمين در حال صعود است، در مي‌آيد. وقتي گل به نزديك سطح رسيد، توسط يك دستگاه ديگر، پالس‌هاي فشاري، ثبت شده و از رمز‌گشايي آن‌ها اطلاعات مورد نياز ( فشار گل، دما، آزيموت و عمق) استخراج مي‌شوند.
گل حفاري بايد خواصي همچون چگالي و ويسكوزيته مناسب جهت حمل كنده‌هاي حفاري به بالا را داشته باشد و همچنين قابليت انتقال توان هيدروليكي پمپ‌ها را نيز مي‌بايست داشته باشد. خواصي همچون چگالي مناسب با استفاده از نانو افزودني‌ها قابل حصول است. ويسكوزيته مناسب نيز با استفاده كردن نانو افزودني‌هايي كه خاصيت روغن‌كاري دارند به دست مي‌آيند. حصول خاصيتي همچون قابليت انتقال توان هيدروليكي و تراكم‌پذيري از مهمترين عواملي است كه با استفاده از فناوري نانو قابل دسترس است. گل‌هاي حفاري با پايه آبي هستند يا پايه نفتي ( روغني). براي حصول خواصي همچون چگالي مناسب، عدم خوردگي يا خورندگي كم، خاصيت روان‌كاري، جلوگيري از هرزوري، تراكم‌پذيري مناسب، سمي نبودن و بالاخص خاصيت تيكسوتروپ ( ژلاتيني) از نانو افزودني‌ها استفاده مي‌شود تا اگر احياناً عمليات حفاري قطع شد، گل به حالت ژلاتيني در آيد و مانع از ته‌نشين شدن كنده‌هاي حفاري و نهايتاً گير افتادن ابزار حفاري شود. همچنين گل ژلاتيني بايد به گونه‌اي باشد كه با كمترين تنش در حالت ژلاتيني به حالت روان درآيد و مجدداً خاصيت تيكسوتروپيك گل را اعاده كند. در اين بخش نيز استفاده از نانو مواد‌ها تأثيرات به سزايي روي بهبود اين خواص دارند.
همانطور كه اشاره شد، انتقال داده‌ها از طريق گل حفاري انجام مي‌شود و لذا گل حفاري بايد قابليت عبور سيگنال را نيز داشته باشند. قابليت عبور سيگنال گل نيز با بهره گرفتن از نانو سنسورها افزايش مي‌يابد.
بارن و همكارانش در سال 2003 موفق به توليد نانو موادي شده‌اند كه سطحشان پرداخت شده است و به سيالات اضافه مي‌شوند تا يك نوع كف خاص را توليد كند. از كف مذكور در ساختن گل‌هاي حفاري سبك كه در حفاري غير تعادلي (Under Balanced Drilling ) استفاده مي‌شود ، مي‌توان استفاده كرد. اين كف قابليت خارج كردن ضايعات حفاري را نيز دارد.
*سيمانهاي با كيفيت‌تر براي چسباندن لوله‌هاي جداري
لوله‌هاي جداري توسط سيمان به جداره چاه مي‌چسبد و محكم مي‌شوند. در اين فرآيند ابتدا لوله‌هاي جداري به يكديگر وصل مي‌شوند و تا انتهاي چاه رانده مي‌شوند. سپس سيمان از ته چاه به پشت لوله‌هاي جداري (فضاي بين لوله‌هاي جداري و دهانه چاه) پمپ مي‌شود و تا سطح زمين بالا مي‌آيد.
سيمانهاي مورد استفاده مي‌بايستي خواص گيرش، ويسكوزيته و سختي نهايي قابل كنترلي داشته باشند كه براي دستيابي هر چه بهتر به اين منظور با استفاده از نانو افزودني‌ها مي‌توان اين خصوصيات را برآورده ساخت.
در اين راستا شركت آمريكايي Nano Product Corp از نانو ذرات سيليكات كلسيم در سيمان استفاده كرده است و سيمان حاصل قابليت استفاده شدن در دماهاي بالا را دارد؛ لذا مي‌تواند براي چاه‌هاي عميق و چاه‌هاي ژئو‌تر مال استفاده شود.
شركت سوئدي EKAChemicals Ab با استفاده از نانو ذرات سيليكا موادي در اين زمينه به بازار عرضه كرده است.
