استفاده از گوارگام در حفاری چاه های نفت
نفت به عنوان اصلی ترین منبع تولید انرژی در جهان مطرح می باشد و از این رو اکتشاف و استخراج آن از دل زمین یا دریا از اهمیت بالایی برخوردار است. بسیاری از این منابع در اعماق دریا وجود دارند و استخراج این منابع مستلزم دستیابی به دانش طراحی و تکنولوژی ساخت سکوها و ادوات استخراج در آب های عمیق می‌باشد. بررسی نمودارهای مصرف انرژی در ایران نیز نشان می‌دهد بیش از %98 مصرف انرژی در کشور وابسته به منابع نفت و گاز است. شکل (1) نشان دهنده منابع تولید انرژی کشور ایران در سال 2016 است.
شکل (1): منابع انرژی مصرفی در کشور ایران در سال 2016
یکی از مهم‌ترین مراحل اسنخراج نفت و گاز مطالعات و عملیات حفاری و طراحی گل حفاری متناسب با شرایط ژئوفیزیکی منطقه مورد حفاری است. گل حفاري باعث مي شود ستون گل حفاري به ديوار چاه فشار آورد و مانع ريزش آن شود.
به علاوه بدنه چاه را اندود كرده و منافذ آن را مي گيرد و ديگر آن كه در مواقعي كه مته در اعماق زياد به لايه گاز يا نفت (در حفاری های نفت و گاز) مي رسد ستون گل مانع مي شود كه گاز يا نفت از منافذ لايه مذكور كه ممكن است فشار زياد هم داشته باشد به بیرون چاه راه يابد. به همين جهت غلظت و وزن گل حفاري بايد بيش از وزن آب و به حدي باشد كه بتواند فشار لايه متخلخل مذكور را خنثي كند. گل حفاري در کنار بالا آوردن تراشه‌های زمین كاربردهاي ديگري نیز دارد که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- خنک کردن مته و لوله های حفاری
- روان کردن مته و لوله های حفاری
- اندود کردن دیواره چاه و جلوگیری از ریزش چاه
- کنترل فشارهای زیر زمینی
- معلق نگه داشتن کندهها و مواد وزن افزا به هنگام قطع جریان گل حفاری
صمغ گوارگام یک افزودنی گل حفاری است که نسبت به دیگر افزودنی‌ها کارایی بالاتری داشته و سازگاری مناسبی با محیط زیست دارد. صمغ زانتان یک بیوپلیمر است که در سال 1950 در بخش توسعه و تحقیقات کاربردی وزارت کشاورزی ایالات متحده کشف شد. گوارگام، یک پلی ساکارید است که از گیاه گوار استخراج می شود.
این ماده پودری سفید تا زرد رنگ و پنج تا هشت بار ضخامت بیشتری نسبت به نشاسته دارد. حلال در آب و بی مزه، بی بو و غیر سمی است و رنگ خاکستری رنگی نیمه شفاف با pH خنثی دارند. در هنگام حلالیت در آب با مقدار کمی بوراکس به ژل تبدیل می شود. این پودر به عنوان یک افزودنی در مواد غذایی، دارویی، کاغذ، نساجی، مواد منفجره، حفاری چاه های نفت و صنعت لوازم آرایشی استفاده می شود. کاربرد صنعتی گوارگام ممکن است به دلیل توانایی آن در ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول آب باشد.
بنابراین، عمدتا به عنوان ضخیم کننده و تثبیت کننده استفاده می‌شود.صمغ زانتان اولین و مهم‌ترین هتروپلی ساکارید باکتریایی است. به دلیل وجود گروه‌های استیل و پیرویل، صمغ زانتان به عنوان یک پلی ساکارید یونی شناخته می‌شود. به منظور ساخت صمغ زانتان در مقیاس تجاری، باکتری «زانتوموناس کمپستیس» به محلول مایع حاوی مواد گیاهی مانند ذرت، سویا یا گندم افزوده می‌شود، تخمیر به طور طبیعی رخ می‌دهد و باکتری‌ها به عنوان یک محصول جانبی صمغ زانتان را تولید می‌کنند.
مقاومت دمایی این صمغ سبب شده است تا یک جایگزین قابل اعتماد و از جمله عامل‌های کنترل محرک باشد. کاربرد اصلی صمغ زانتان به عنوان غلیظ کننده و افزایش دهنده گرانروی است. از جمله دیگر کاربردهای این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- به کارگیری به عنوان ویسکوزفایر به دلیل خواص رئولوژیکی ویژه
- صنایع بهداشتی و آرایشی
- صنایع داروسازی
- کشاورزی
- راه سازی و معدن
تقریبا 70% گوارگام موجود در جهان در هندوستان تولید می شود. در هندوستان این دانه ها به عنوان غذا و ذخیره کننده آب نیز استفاده می شوند. مقاومت بالای گیاه گوار در برابر شرایط جوی نامساعد نظیر کم آبی، تابش شدید نور آفتاب، زمین های سفت و سنگی و… باعث شد تا این محصول در سال 1903 میلادی در ایالت متحده آمریکا زیر کشت قرار گیرد.
پس از چند سال حجم وسیعی از زمین های تگزاس و اوکلاهاما زیر کشت این محصول قرار گرفت و در سال 1950 میلادی این محصول آماده بهره برداری تجاری شد. امروزه تولید عمده این محصول در کشورهای هند، پاکستان و امریکا صورت می گیرد.