مقالات مربوط به حفاری Drilling

[پیرجو]

چکيده:
که توسط آقايان D&D هدف اصلي اين مقاله، ايجاد يک مطالعه موردي در ميدان سروش و نوروز توسط مدل
بوده و قابل استفاده براي PDC ابدا شده، مي باشد و اين تجزيه و تحليل محدود به مته هاي Defourny و Detournay
مته هاي ديگر نمي باشد. تلفيق نتايج بررسی های بدست آمده از عمليات ميدان ما را در پيش بينی فرآيندهای حفاری
از قبيل: ۱- رديابی فرسايش مته، ۲- شناسائی عدم پاکسازي ته چاه توسط گل حفاري و يا مسدود شدن نازل هاي مته و
۳- تخمين خصوصيات مکانيکي سنگ ياری خواهد نمود. نتايج بدست آمده از مدل دارای سازگاری بسيار خوبی با شرايط
واقعی می باشد

http://fileblaze.com/new/file.php?f...منظور+کسب+اطلاعات+از+عملکرد+مته+حفاري.pdf&s=t

 

[Niima]

بخش های مختلف در دکل حفاری

بخش های مختلف در دکل حفاری

اصولا" در حفار ي دوراني دو نوع دكل وجود دارد :
I. دكل استاندارد كه با چهار پايه (Leg) كه روي يك پي چهار گوش قرار دارد و هر دفعه قطعه قطعه مي كنند.
II. دكل خود فراز يكبار موقع ساخت سر هم بندي مي شود = دكل چاقوئي = Jackknife Mast
هر دكل بر روي زير سازه اي (Substructure) بنا ميشود كه كار آن :

الف) نگهداري سكوي دستگاه حفاري و تامين فضا براي تجهيزات و كارگران
ب ) تامين فضا براي فورانگير هاي زير سكوي د ستگاه حفاري
​

معمولا" ظرفيت بار يك د كل استاندارد از ۲۵۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند ( ۱۲۵ تن تا ۷۵۰ تن ) تغيير ميكند و بادهائي با سرعت ۱۰۰ تا ۱۳۰ مايل در ساعت ( ۲۰۸ - ۱٦۰ كيلومتر در ساعت ) را مي تواند تحمل نمايد بدون اينكه احتياج به مهار دكل با سيم باشد.
قسمت هاي مختلف يك دكل حفاري :
1.جعبه قرقره تاج و سكوي تاج (ميزاب ) Crown Block & Water Table
2.دكل خود فراز Mast
3.سكوي دكلبان Monkey Board
4.جعبه قرقره متحرك Traveling Block
5.قلاب Hook
6.هرز گرد Swivel
7.گيره بالا بر Elevator
8.كلي Kelly
9.بوش رانش كلي Kelly Bushing
10. بوش اصلي Master Bushing
11. سوراخ اتصال Mouse Hole
12. گمانه (چاهك كلي ) Rat Hole
13. آچار چپ Back up Tongs
14. آچار راست Make up Tongs
15. گردونه حفاري Draw works
16. وزن نماي حفاري Weight Indicator
17. تابلو حفار Driller’s Console
18. اتاق حفار Dog House
19. خرطومي كلي Rotary Hose
20. انباره روغن فورانگير Accumulator Unit
21. راهرو Cat Walk
22. سرسره Pipe Ramp
23. خرك هاي لوله Pipe rack
24. زير سازه دكل Substructure
25. ناودان برگشت گل Mud Return Line
26. الك لرزان Shale Shaker
27. چند راهه كاهنده (فورانگير) Choke Manifold
28. جدا كننده گاز گل Mud – Gas Seperator
29. گاز زدا Degasser
30. حوضچه هاي گل Reserve Pits
31. مخازن گل Mud Pits
32. لاي زدا Desilter
33. ماسه زدا Desander
34. پمپ هاي گل Mud Pumps
35. خروجي پمپها Mud Discharge Lines
36. سيلوهاي مواد فله گل و سيمانBulk Mud Components Storage
37. انبار مواد گل Mud Hose
38. مخازن آب Water Tanks
39. مخزن گازوئيل Fuel Storage
40. موتورها و .......Engines & Generators
41. مجموعه فورانگير گل Blow – out Preventor Stack
42. كابل حفاري Drilling Line
توضيح بخش هاي مختلف دكل حفاري ( نماي كناري):
١- هاي دريل يا (Hi drill) كه محافظت كننده فضاي حلقوي يا آنولوس است.
۵٫٤٫۳٫٢- Top Rams و Shear Rams وBlind Rams و Rams Bottom كه اينها والوهائي هستند كه براي جلوگيري از فوران در زير سكو نصب ميگردند و در مواقع اضطراري Shear Rams را بكار برده و كلا"ارتباط فضاي بيرون و داخل چاه را قطع مي كنند. به مجموعه اينRams ها BOP يا Blow-out Preventor گفته مي شود و وظايف مهار كنندگي را دارند.
٦- Cellar = كه در زير دكل و روي زمين به توسط سيمان درست شده و حالت يك گودال مكعبي شكل را دارد و حفاري از انتهاي آن شروع مي شود.
۷- BOP كه در بخشهاي و و و توضيح داده شده است.
۸- لوله حفاري كه با Rotary Table درگير است.
٩- Kelly Bushing = كه شش گوش يا سه گوش يا مربعي است و درون Rotary Table قرار گرفته و هنگامي كه روتاري تيبل مي چرخد Kelly Bushing و لوله هاي متصل به آن نيز گردش ميكند.
۱۰ –Kelly Cock = لوله ها به آن متصل شده و هرز گرد بوده و لوله حاوي گل حفاري نيز به آن متصل مي شود.
١١- Travelling Block = سيم هاي بكسل حفاري روي آن قرار گرفته و توسط آنها رشته هاي حفاري بالا و پائين ميشوند.
١۲ – Kelly = لوله اي است كه شش گوش بوده و در بخش بالائي دريلينگ پايپز قرار مي گيرد و Kelly Bushing آنرا مي چرخاند.
١۳ – Crown Block = كه در انتهائي ترين قسمت استرينگ قرار مي گيرد و در انتهاي دكل حفاري و وظيفه آن بالا و پائين بردن مجموعه حفاري است.
۱٤ – Monkey Board = كه سكوئي است كه دكلبان روي آن ايستاده و لوله ها را جابجا نموده و آنها را كم يا زياد مي كند.
۱۵ – Rat Hole = كه مجموعه كلي را درون آن قرار مي دهند براي لوله پائين يا لوله بالا.
۱٦ – Steal Line Measurment = SLM كه لوله ها را متراژ كرده كه چه ميزان لوله درون چاه وجود دارد.
۱۷ – Mouse Hole = كه لوله اي را كه قرار ات به رشته حفاري اضافه نمايند درون آن قرار مي دهند.
تشريح بخش هاي مختلف سكوي حفاري در نماي پلان :
١- روتاري تيبل كه چرخيده و مجموعه لوله ها و استرينگ و كلي بوشينگ و متعلقات آنرا درون و بيرون چاه بچرخش در مي آورد.
۲ – Driller’s Console كه در صفحات بعدي مفصلا" توضيح داده خواهد شد و محل استقرار حفار بوده و از اين محل كنترل مي گردد.
۳ – Blow-out Preventor = BOP كه در مواقع فوران از فوران چاه جلوگيري مي كند و و يك دستگاه از آن هم در كنار كمپها قرار دارد.
٤ – Dog House كه محل استقرار افراد حفاري بوده و دستگاه Geolograph درون آن قرار دارد كه مسائل مربوط به چاه را ثبت مي نمايد(٩٫۷ ).
۵ – Drilling String يا رشته حفاري كه هر استند شامل سه شاخه بوده و هر شاخه ۳۱ فوت ميباشد برابر با ۹ متر و توسط Tool Joint ها بيكديگر اتصال مي يابند كه جمعا" هر استند برابر با ۵/۳۰ متر طول دارد و در كنار دكل بحالت آويزان قرار دارند و از قسمت زير Monkey Board آويزان هستند. رشته حفاري شامل لوله هاي حفاري Drilling Pipes و لوله هاي ديواره ضخيم مخصوصي است كه لوله هاي وزنه Dirilling Collars ناميده ميشوند. طول هر كدام از لوله هاي حفاري ۳۰ فوت است و شاخه (Joint of Pipes) لوله ناميده مي شود و انتهاي طرفين هر شاخه رزوه دارد. طرفي كه رزوه هاي داخلي دارد مادگي (Pin) و انتهاي ديگر آن با رزوه هاي خارجي نرينه (Box) ناميده ميشود. دو انتهاي رزوه دار لوله پيوند (Tool Joint) نام دارند و در واقع قسمتهاي جداگانه اي هستند كه بوسيله سازنده ايكه رزوه ها راطبق مشخصات كارخانه درست ميكند به قسمتهاي خارجي لوله حفاري جوش مي شوند. گاهي استند شامل ۳ لوله يا شاخه را سه تائي (Thribble) مي نامند. استندها را كه طول آنها در حدود ۰ ۹ فوت ميباشد مي توان در دكلي كه ارتفاع آن١۳٦ فوت است جا داد.
٦ – لوله هاي وزنه كه قطر داخلي آنها از استندها كمتر بوده و در بيرون آن حالت مارپيچي دارند و براي اضافه شدن وزن استرينگ هاي حفاري بكار مي روند و پيوند جوشي ندارند و نرينه و مادينه روي خودشان تراش شده است.
۷ – تانك نيتروژن كه شلنگهائي از قسمت Rams ها به اينجا وارد شده و فشار براي پشت والوها را فراهم مي كند چون والوهاي Rams بصورت هيدروليكي عمل مي كنند.
۸ – جعبه ابزار كه وسايلي از قبيل رابط هاي لوله هاي حفاري و غيره در آن نگهداري مي شود. در پشت آن كابل حفاري يدك قرار دارد.
بخش هاي مربوط به گل حفاري و پمپاژ آن :
٩ – Mud Shaker و تانك زير آن = كه گل حفاري روي توري شيكر آن ريخته و دو بخش دارد:
الف) Desilter (لاي زدا) سيلت زدا
ب ) Desander كه اولي ذرات سيلت (در اندازه سيلت) را جدا مي كند و دومي قطعات با اندازه ماسه را جدا سازي مينمايد و مواد اضافي بعد از خروج از تانك زيرين آن به حوضچه اي رفته و ته نشين مي كند.
۱۰ – Degasser يا تانك جدا كننده گاز = در اين تانك گازهائي كه بهمراه گل حفاري بالا آمده جدا مي گردد.
١١ – Mud Tank = كه در تانك گل وزن و ويسكوزيته و آلكالن و . . . . گل حفاري توسط گل شناس اندازه گيري ميشود و در صورت كم بودن وزن يا هر مسئله ديگري ( در شماره ۱٢ توضيح داده شده است ).
١٢ – مخزن اضافه كننده مواد = در اين مخزن موادي كه مورد نياز است تا تركيب گل بحالت اوليه بازگردد به آن اضافه ميشود.
١۳و١٤ – پمپهاي گل يا Mud Pumps = كه دو دستگاه بوده و گل را با فشار بدرون Stand Pipes و در نهايت Drilling Pipes فرستاده و از طريق Kelly Cock بدرون چاه پمپ مي شود و در بالاي آن يك وسيله قرار دارد بنام Damper كه جلوي ضربات ناگهاني را كه پمپ وارد ميكند گرفته و كار آن بسيار با اهميت است. هر كدام از Mud Pump ها سه پمپ دارد يعني Triplex است.
١۵- Draw Box = كه برق AC را به DC تبديل كرده و كابل آن روي Crown Block مي رود.
١٦- Drum مربوط به كابلها = كه به استرينگ ها متصل بوده و بالا و پائين بردن رشته هاي حفاري را انجام ميدهد.
١۷- ژنراتورهاي توليد برق است كه با گازوئيل كار كرده و سه دستگاه مي باشد و هميشه دو دستگاه از آنها مشغول بكار بوده و يكي در حالت Stand by قرار دارد.
١۸- سكوي حفاري يا Platform = كه كل تجهيزات حفاري درون آن و يا در زير آن روي سطح زمين قرار دارد .
١٩- Choke Manifold = كه افت فشار را باعث شده در هنگام خروج سيال از چاه و والوهائي دارد.
BHA) Bore Hole Assembly) :
ابزار بكار رفته در زير Drilling Pipes را BHA گويند ، اين ابزار عبارتند از:

الف) Drilling Collars = درحفاري معمولا"بين۲ تا۱۰ Collar بكارمي برند.
ب) Heavy Drilling Pipes = لوله هائي كه از نظر مقاومت و وزن بين Drilling Pipes و Drilling Collars هستند.
پ) Subها = لوله هائي كه كوچكتر از لوله هاي حفاري هستند كه بين كالرها قرار ميگيرند.
Sub هاي مهم عبارتند از :
ُStabilizer : لوله اي استوانه اي با چند تيغه (زائده) بر روي خود كه به ديواره چاه چسبيده و باعث قرار گرفتن رشته هاي حفاري در وسط چاه مي شود بعبارت ديگر از برخورد رشته حفاري بديواره چاه جلوگيري مي نمايد.
Bit Sub : ايجاد اتصال بين مته و Collar يا Sub هاي بالائي مي كند.
Cross Over Sub : اتصال بين دو لوله با اندازه هاي متفاوت را ممكن مي سازد.
Rimmer : وسيله اي است داراي سه يا شش تيغه از جنس فولاد تنگستن كه بالاي مته بسته شده و باعث يكنواخت كردن قطر چاه مي گردد. اين وسيله عموما" بل از راندن لوله هاي جداري يا آستري رانده مي شود.
تهیه کننده: مهندس بهرامی

 

[پیرجو]

خیلی خوب بود. دو نوع دکل داریم. یکی دکل های دریایی که به صورت ثابت هستند و دیگری دکل های خشکی که بصورت متحرک می باشند.

 

[Niima]

دکلهای دریایی ثابت و متحرک نیز داریم که بسته به عمق آب و شرایط بهره برداری متفاوت است .
معمولا دکلهای دریایی که در ابهای عمیق مورد استفاده قرار می گیرند شناورند

 

[srn57]

مربوط میشه به تجهیزات حفاری
منم میخوام بدونم دقیقا چیه چون تو دو تا کتاب در زمینه حفاری گشتم چیزی نبود.
تو گوگل هم اگه سرچ کنید فقط در مورد چند تا ساپلایر (تامین کننده) اطلاعات میده.
فقط میدونم که مربوطه به تجهیزات حفاری سر چاهی یا شایدم درون چاهی.
فقط یه عکس هم دارم که ضمیمه کردم.

 

[Niima]

مربوط میشه به تجهیزات حفاری
منم میخوام بدونم دقیقا چیه چون تو دو تا کتاب در زمینه حفاری گشتم چیزی نبود.
تو گوگل هم اگه سرچ کنید فقط در مورد چند تا ساپلایر (تامین کننده) اطلاعات میده.
فقط میدونم که مربوطه به تجهیزات حفاری سر چاهی یا شایدم درون چاهی.
فقط یه عکس هم دارم که ضمیمه کردم.

Srn جان من از یکی از کسانی که چندین بار در حفاری چاه های نفت حضور داشته این سوالتو پرسیدم .
کلمه ای که تو نوشتی اگه توی متن باشه بهتره چون اینجوری می تونه چندین معنی داشته باشه .
Liner : به دو چیز میگن . یکی نوعی ضریب است برای لوله های حفاری که ضخامت لوله رو با این می سنجند و یکی دیگه هم به دیواره گذاری درون چاه می گن .
Running هم به راندن لوله ها درون چاه میگن
Collar : به مجموع لوله های وزنی که بالای مته حفاری پیچ میشه ( حدودا فکر می کنم 10 - 15 لوله سنگین) تفاوت این لوله ها با لوله های حفاری عاذی در وزنشونه که فکر می کنم تو پر هستند و برای ایجاد وزن روی مته و پیشروی آسانتر مته می شوند

خلاصه تا این حد تونستم برات گیر بیارم و لی ابازم می گم شاید با توجه به متنت معنیش فرق کنه

 

[پیرجو]

liner ها برای ایجاد لوله در چاه نفت استفاده میشوند که در آخر یک لوله باریک برای استخراج نفت استفاده می شود که به آن liner گویند.

 

[Niima]

مقالات مربوط به حفاری Drilling

مته وسيله اي است در انتهاي رشته حفاري كه بطور كلي سه دسته مي باشند:

1) Milled Teeth يا (Steel Tooth) كه انواع مته هاي tri-cone است و دندانه هاي آن بصورت مخروطي مي باشند.
2) Tangstan Carbid Insert يا (TCI) نوعي مته tri –cone است كه براي سازندهاي سخت بكار مي روند.
3) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و كاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زيادي الماس در قسمت پائين و اطراف آن جاسازي شده است كه براي سازندهاي سخت مناسب هستند.
​

سه نوع مته اي كه وجود دارد :

الف) PDC يا Poly Crystalline Diamond Contact كه مهمترين انواع مته الماسه است.
ب) Bottom Bit
پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = داراي قطعات كاج شكل فولادي كه كاج ناميده مي شوند كه بطور آزاد همزمان با دوران مته مي چرخند. اغلب مته ها سه كاج دارند ولي دو كاج و چهار كاج هم وجود دارد. سازندگان مته يا دندانه ها را روي سطح خود كاج مي تراشند يا اينكه تكمه هاي خيلي سخت تنگستن كاربيد را روي كاج جا سازي مي كنند. از نظر سختي سازند مته هاي سازند نرم نرم متوسط - متوسط – متوسط سخت – سخت و متراكم – فوق العاده سخت و ساينده و شكسته ساخته مي شوند.
​

از نظر كاربرد مته ها را معمولا" به دو دسته مته هاي حفاري و مته هاي مغزه گيري تقسيم مي نمايند كه البته در هر دسته از انواع مختلف ابزارهاي برنده و طرحهاي مختلف تاج و آبرو استفاده مي نمايند. در داخل تمامي مته ها مسيرهائي تعبيه شده كه به گل حفاري اجازه خروج مي دهند. اكثر مته ها فواره هائي (Nozzle) دارند كه سيال حفاري را بصورت جرياني با سرعت زياد به اطراف و زير هر كدام از كاجها هدايت مي كنند.



تهیه کننده:
مهندس سیامک بهرامی
شرکت ملی نفت ایران

 

[Niima]

بررسي نقش افزودنيهاي سيالات حفاري پايه روغني بر خسارات سازند

بررسي نقش افزودنيهاي سيالات حفاري پايه روغني بر خسارات سازند

بررسي نقش افزودنيهاي سيالات حفاري پايه روغني بر خسارات سازند

http://www.MegaShare.com/340881

 

[داود عالیخانی]

لایه آزمایی با ساق مته حین حفاری چاه نفت

لایه آزمایی با ساق مته حین حفاری چاه نفت

بخش اوّل:
تهيه و مقدمات و برنامه ريزي

Preparation and planning

يكي از عوامل مهم در انجام موفقيّت آميز يك لايه آزمايي (مخصوصاً آزمايش در چاه باز1) تهية مقدمات و برنامه ريزي صحيح مي باشد. بررسي گل حفاري، وضعيت چاه2، آزمايش شيرهاي فوران گير3، پيش بيني فشار سازند و غيره در اين مرحله خلاصه مي شود.
وضعيت خوب چاه، مانع از فوران چاه و مسدود شدن آن و دستگاه لايه آزمايي،گم شدگي گل و گير كردن دستگاه در چاه و نهايتاً سبب نتيجه گيري بهتر در آزمايش خواهد شد. بررسي مشكلات حفاري قبل از آزمايش مانند گير كردن لوله ها حين تعويض مته، فرو ريختگي ديواره چاه و غير ضروري است. بطور كلّي قبل از شروع آزمايش، گل حفاري چندين بار ( حداقل يكبار) بايد در چاه گردش كند.
وضعيت گل حفاري:

بررسي وضعيت گل حفاري قبل از شروع لايه آزمايي ضروري است. اگر وزن گل كافي نباشد ممكن است هنگام خارج كردن دستگاه، چاه فوران كند و در صورت برخورد غير قابل پيش بيني با يك بخش گاز خيز4 فوران چاه حتمي است. در اينجا بايد وزن گل را زياد كرد تا چاه كشته شود5 و در صورت عدم موفقيّت لوله هاي حفاري را در چاه رها نمود.
از طرفي براي تسلّط بيشتر برد دستگاه لايه آزمايي بايد حتي المقدور وزن كمي براي گل انتخاب شود. بنابراين وزن گل بايد فشار كمي بيشتر از فشار سازند به آن وارد كند. اختلاف كم بين فشار گل و سازند سبب خواهد شد كه سازند نيز كمتر آسيب ببيند6 و مايع يا گاز سازند براحتي بخارج جريان پيدا كند.
براي كم شدن قطر اندود گل7 در ديوارة چاه، درصد مواد گل بايد كم باشد. كم شدن قطر اندود گل علاوه بر سهولت در عمليّات لايه آزمايي، مانع گير كردن توپك در چاه نيز خواهد داشت.
استحكام ژلاتيني8 سبب نگهداري خرده سنگ هاي حاصل از حفاري9 در گل مي شود و از طرفي بالا بودن آن سبب كنـدي جريـان مايـعات درون مخزن به طرف چاه خواهد شد و در نـتيجه فشارهاي ثبت

1- Open hole


2- Condition of well


3- Blow – out preventer (BOD)


4- E.G.; Gas pocket


5- Kill a well


6- Well damage


7- Mud cake


8- Gel strength


9- Well cutting​

شده در آغاز پريود جريان صحيح نخواهد بود. همچنين گرانروي1 گل بايد مناسب باشد، به طوري كه چاه از خرده سنگ ها كاملاً خالي شود. كم شدگي گل2 علاوه بر خطراتي مانند فوران چاه مي تواند در كيفيت لايه آزمايي نيز اثر بگذارد. اگر ميزان كم شدگي كم باشد مي توان مربوط به وارد شدن گل در لوله هاي حفاري باشد ولي گل در حجم قابل توجّهي وارد سازند شود به آن آسيب خواهد رساند به طوري كه ممكن است مايع يا گازي از آن خارج نگردد و رد نتيجه سبب شود كه لاية نفت ده يا گاز ده، خشك به نظر برسد. ميزان نرمال گم شدگي گل در حدود 6-10 سانتيمتر مكعب در هر 30 دقيقه است.

تعيين محل نصب توپك3:​

تعيين محل نصب توپك در لايه آزمايي در چاه باز مخصوصاً در سازند4 هاي سست اهميّت فراوان دارد. مناسب ترين سازندها براي توپك، ماسه سنگ متراكم و سخت، سنگ آهك يا دولوميت يا شيل بدون شكستگي5 و كنگلومرا مي باشد. سنگ آهكي كه داراي شكستگي هاي فراوان باشد محل مناسبي براي نصب توپك نيست. شيل در صورتي كه فاقد رس قابل حل در آب باشد نيز ترجيح داده مي شود. در هر حال اگر محل مناسبي در مجاورت لاية مورد آزمايش براي نصب توپك نباشد از دو توپك6 استفاده مي كنند تا در صورت عدم موفقيّت در نصب يكي از توپك ها، توپك دوّم بتواند ارتباط لاية مورد آزمايش را از بخش فوقاني چاه قطع كند. لازم به توضيح است كه نصب دو توپك متوالي مشكلاتي به همراه دارد كه در بخش هاي ديگر در بارة آن بحث خواهد شد. تعيين محل مناسب براي نــصب توپك بـا استفاده از نمونه هاي مغزه7، نمودارهاي چاه پيمايي8 و نمودار تعيين قطر9 چاه انجام مي گيرد، توضيح اينكه معمولاً قبل از لايه آزمايي، نمودار گيري10 مي كنند.

استفاده از ضربه گير11:​

در بعضي از لايه ها ممكن است ارتفاعي از لوله هاي حفاري را از آب شيرين يا گاز پر كنند كه اصطلاحاً ضربه گير ناميده مي شوند. ضربه گير ها به چهار منظور زير، مورد استفاده قرار مي گيرند:
1- اگر لايه آزمايي در عمق زياد انجام گيرد فشار هيدروستاتيكي گل ممكن است باعث مسدود شدن لوله هاي حفاري شود.

1- Viscosity


2- Mud losses


3- Packer


4- Formation


5- Fracture


6- Straddle packer test


7- Core


8- Well logs


9- Caliper log


10- Logging


11- Cushion​

پر كردن لوله ها از آب، پس فشاري ايجاد مي كند كه مانع بسته شدن لوله ها مي شود.
2- اگر سازند داراي فشار زياد باشد آب ضربه گير به صورت عامل كنترل فشار عمل خواهد كرد.
3- اگر در طول لايه آزمايي به مخزن بسته اي از گاز در سازند بر خورد كنيم، ضربه گير اثر ناگهاني آن را كم كرده و از بروز خطرات احتمالي مي كاهد.
4- با استفاده از ضربه گير و كنترل جريان مي توان مدّت زمان بيشتري به توليد نفت يا گاز جهت آزمايش ادامه داد. البته استفاده از ضربه گيرها اشكالاتي رابه همراه دارند كه عبارتند از:
I) اگر حجم گاز يا نفت توليد شده در طول آزمايش كم باشد با آب ضربه گير مخلوط خواهد شد و در نتيجه تعيين تركيب شيميايي نفت يا گاز را مشكل خواهد ساخت.
II) اگر مخزن داراي فشار كم باشد به طوري كه فشار ستون ضربه گير بر آن غلبه كند، مايع يا گازي فوران نخواهد كرد.
گاهي به جاي آب از گاز طبيعي يا نيتروژن به عنوان ضربه گير استفاده مي كنند. در لوازم پيشرفته شيري در قسمت فوقاني لوله هاي حاوي ضربه گير نصب شده است كه بعد از پر كردن لوله ها از گاز به كمك اين شير مي توان فشار گاز را در پائين آن كنترل كرد. برتري هاي استفاده از گاز به جاي آب عبارتند از:
1- سرعت پر كردن لوله ها با گاز بيشتراز سرعت پر كردن لوله ها با آب است.
2- مشكل مخلوط شدن مايعات توليد شده از مخزن با آب وجود نخواهد داشت.

1- Back - pressure


2- Gas packet​

ادامه دارد....

 

[hadi18]

اجزاي دكل حفاري

اجزاي دكل حفاري

اجزاي دكل حفاري
Drilling Rig Components

 

[hadi18]

سيمانكاري چاه

سيمانكاري چاه

سيمانكاري چاه

 

[aidin_bdj]

مته حفاری

مته حفاری

البته زیاد کامل نیست اما از هیجی بهتره!

 

[bahram torabi]

سیمان و گل حفاری

سیمان و گل حفاری

مشاهده پیوست پژوهش سيمان و گل حفاري.doc

 

[ahmad_2006]

سیمانکاری دو مرحله ای

سیمانکاری دو مرحله ای

http://rapidshare.com/files/334523695/Two_Stage_Cementing.pdf.html

 

[kian.kateb]

حفاري فرا ساحلی

حفاري فرا ساحلی

حفاري فرا ساحلی

منظور از حفاري فراساحلي، تکنيکها و تجهيزاتي است که در حفر چاههاي دور از خشکي استفاده مي شود. هم اکنون تعداد زيادي چاه اکتشافي يا بهره برداري در اقيانوسها و درياها در حال حفاري است. هر چند اصول حفاري در دريا و خشکي اختلاف چنداني با هم ندارد و عموماً در زير آب نيز حفاري به روش چرخشي صورت مي گيرد اما تجهيزات، منابع و امکانات اين دو اختلاف زيادي با هم دارد که در اينجا به آنها اشاره مي شود.
1- محدوديتهاي ويژه حفاري در دريا
حفاري چاه نفتي در دريا به معناي استفاده از يك سكوي شناور يا سكويي كه قابليت استقرار در قعر دريا را دارد مي باشد. سازة‌ اصلي چنين سكويي بايد قابليت انجام تمامي فعاليتهاي يك سايت چاه نفت در خشكي را دارا باشد. همچنين به دليل دوري از ساحل، خدماتي كه به هنگام نياز فقط در ساحل امكان آماده كردن آنها وجود دارد بايستي به صورت دائمي در روي عرشه موجود باشند. (مثلا تجهيزات و موادسيمانکاري كردن و نمونه برداري). علاوه براين، سرويسهاي ويژه اي همانند غواصي،تجهيزات اندازه گيري هواشناسي و ... نيز بايستي در دسترس باشند. همچنين با توجه به اينکه تعدادي از پرسنل بايد جهت انجام وظايف در روي عرشه حضور داشته باشند بايستي تسهيلاتي جهت اسكان و تغذيه مناسب آنها فراهم باشد. تمامي اين شرايط باعث پيچيده تر شدن حفاري در دريا نسبت به حفاري در ساحل مي شوند و بيانگر اين واقعيت هستند كه هزينه هاي روزانه براي حفاري در دريا به ازاي عمق يكسان بيشتر از مقدار آن براي حفاري در ساحل و در روي خشکي مي باشد.
2- چاههاي اكتشافي
نواحي كه مورد حفاري قرار مي گيرند معمولا مكانهاي دور افتاده و بدون هيچگونه امكانات فراساحلي بوده و حتي در بعضي موارد از هر بندري كه بتوان از آن بعنوان پايگاه عملياتي استفاده كرد دور مي باشند. سازة‌ اصلي حفاري فراساحلي مي تواند براساس موارد زير انتخاب شود:
• آبهاي كم عمق: دکل حفاري جك سرخود (Jack up Drilling) يا شناور مردابي (Swamp Barge) (نوعي شناور با كف تخت)
• آبهاي با عمق بيش از 100 متر: كشتي هاي حفاري (Drill Ship) يا نيمه شناورها (Semi submersible).
• نواحي منفك شده توسط كوههاي يخي: كشتي حفاري با امكان استقرار ديناميكي.
• شرايط بسيار نامساعد دريايي: نيمه شناورها.
• آبهايي با عمق بيشتر از 400 متر: کشتي هاي حفاري با امکان استقرار ديناميکي.
3- چاههاي بهره برداري (Development Well)
چاههاي بهره برداري معمولا از سازه هاي ايستگاهي در آبهاي با عمق كمتر از 200 متر حفر مي شوند. به هنگام حفر اينگونه چاهها يك مجموعة‌ نفتي با پايگاهي در ساحل، جهت ذخيرة‌ مواد و تجهيزات وجود دارد. انتخاب نوع سازه براي حفر اينگوه چاهها معمولاً به شرايط آب و هوايي بستگي دارد:
• شرايط بسيار حاد دريايي: سكوي حامل دكل حفاري مجتمع (Compact Rig on the Platform)
• شرايط درياي آرام: شناور حفاري (Tender)
• آبهاي كم عمق: واحد حفاري جك سر خود طره اي (Cantilever Jackup)
4- سازه هاي حفاري فرا ساحلي
دكلهاي مورداستفاده در حفاري فراساحلي دو نوع مي باشند:
1. سكوهاي شناور قابل حمل و سكوهاي ساكن در ته دريا.
2. مجموعه اي از دكلها كه در قالب يك ايستگاه توليد گرد آوري شده و معمولاً جهت حفاري چاههاي بهره برداري مورد استفاده قرار مي گيرند. به اين مجموعه سکوهاي ساکن نيز گفته مي شود.
مجموعة اول (سكوهاي قابل حمل) شامل انواع زير مي باشد:
• شناورهاي حفاري جك سرخود ساكن در ته دريا.
• شناورهاي مردابي
• كشتي هاي حفاري ساكن يا داراي قابليت استقرار ديناميكي
• نيمه شناورها.
مجموعه دوم که همان سکوهاي ساکن مي باشند، جهت توسعه ميدانهاي نفتي فراساحلي به کار مي روند و بر دو نوع هستند:
• دكلهاي حفاري مجتمع (Compact Rigs)
• شناورهاي حفاري(Tenders) ، شناورهاي مردابي يا سيستمهاي جك سر خود.
دكلهاي حفاري مجتمع معمولاً هم زمان با ساخت سكوها ساخته مي شوند و به شركت نفتي مربوطه تعلق دارند. پيمانكار حفاري معمولاً فراهم كنندة‌ نيروي فني ماهر و خدمات ويژه مي باشد.
5- سازه هاي حفاري ساكن در ته دريا
1-5- واحدهاي حفاري جک سرخود
اين سكو ها در اعماق بين 20 تا 100 متر و حداكثر تا 140 متر مورد استفاده قرار مي گيرند و دو نوع مي باشند:
• سکوهايي که به شکل شبکه اي ساخته مي شوند و پايه سکوها مستقل از سکوست. پايه هاي سکو به کف دريا نفوذ مي کنند. شکل پايه ها با توجه به نوع ترکيبات کف دريا و مقاومت نفوذ پذيري خاک انتخاب مي شود.(شکل 1 و 2)
• سكوهايي كه توسط وزنه هاي سنگين در اعماق دريا ساکن مي شوند. وزنه هاي مذکور معمولاً به شكل حلقوي و عمودي بوده و به انتهاي پايه وصل است. اين سكوها در مكانهايي كه بستر دريا صاف مي باشد به كار مي روند. وزنة سنگين متصل به انتهاي پايه تاحدودي (مقدار بسيار كم) در خاك دريا نفوذ مي كند.
• سيستم حفاري جک سر خود داراي مزايا و معايب زير مي باشد:
• متحرک بوده و قابليت جابجايي دارد و مي تواند در هر جايي نصب شود.
• زماني که جک سرخود سازه را بالا مي برد، مجموعه داراي پايداري خوبي است.
• هزينه کمي داشته و اقتصادي و به صرفه مي باشد.
• در مناطق کم عمق کاربرد دارد.
• در هنگام نصب بايد شرايط آب و هوايي مناسب باشد.
• براي نصب بايد کف دريا شکل صاف و هموار داشته باشد.
2-5- شناورهاي مردابي (Swamp Barges)
اين سازه ها بسيار كوچكتر از سيستم جک سرخود مي باشند و از دو بدنة ‌مستطيلي كه يكي از آنها بالاي ديگري واقع شده و توسط تيرچه هايي به هم متصل شده اند، تشكيل يافته است. زماني كه شناور مردابي در حال انتقال مي باشد، بدنة‌ پايين كه در حدود 2 تا 3 متر داخل آب مي باشد و در طول رودخانه يا كانال كشيده مي شود وظيفة ‌انتقال كل مجموعه را برعهده دارد. بعد از آنكه محل موردنظر براي حفاري لايروبي شد، بدنة‌ پاييني به عمق آب فرستاده شده و در بستر مرداب يا رودخانه مستقر مي شود.
6- دكلهاي متصل به سكوهاي ساكن
اين دكلها جهت حفاري بهره برداري روي سكوهاي ساكن طراحي مي شوند و بعد از حفاري، جزئي از سازة بهره برداري به شمار مي آيند.
بدليل آنكه ميلة ‌هادي در داخل آب توسط يك سازة‌ شبكه اي فلزي در نقاط متعددي پشتيباني و هدايت مي شود و امكان ايجاد تكيه گاه براي تمامي رشته هاي لوله گذاري را داراست، شبيه به تكنولوژي حفاري در روي زمين مي باشد. در اين روش از تجهيزات سر چاهي معمولي استفاده مي شود. در بعضي موارد از "سرلولة ‌جداره گذاري(Casing Heads) جهت كاهش ارتفاع تجهيزات سرچاهي استفاده مي شود. اين گونه "سرلوله" ها معمولاً داراي قلابهايي براي دو رشته لوله جداره گذاري و لولة استخراج مي باشند.
1-6- دكلهاي مجتمع (Compact Rigs)
اين نام به يك دكل كامل حفاري كه معمولاً به صورت واحد مستقل(Module) بوده و در قسمت فوقاني سكوي حفاري جهت استفاده در شرايط بسيار بد دريايي (مانند درياي شمال) نصب مي شود، اطلاق مي گردد. اين نوع دكل ها تحت هر گونه شرايط آب و هوايي قادر به عمليات حفاري مي باشند و هر گونه تجهيزات لازم توسط قايق مي تواند به اين واحد حفاري حمل شود .
نوع ديگري از اين دکلها به نام سکوي حفاري سازه دار ثابت(Fixed Jacketed Structure) است. اين دکل براي چاههاي توليدي بکار مي رود و از سازه اي فولادي که به کف دريا متصل است، تشکيل شده است. سازه اي که سکو را روي آب نگه مي دارد، عمر 10 تا 25 سال دارد. از اين سکو در آبهاي کم عمق در حدود 500 متر يا کمتر استفاده مي شود.
از مزاياي اين نوع سکو مي توان اين موارد را نام برد:
• حجم بار زياد روي عرشه. پايداري قابل توجه. مستقل از شکل کف دريا.
معايب اين سکو عبارت است از:
• هزينه اوليه بالا و مخصوصاً افزايش قابل توجه هزينه با افزايش عمق دريا. خوردگي سازه فولادي در آب. ممکن نبودن بازيابي دکل و يا اجزا آن.
2-6- شناور حفاري (Drilling Tender)
در نواحي با آب و هواي معتدلتر، استفاده از يك سكوي بهره برداري بسيار سبك كه فقط قادر به نگه داشتن دکل حفاري (Drilling Mast)و منجنيق حفاري باشد، بسيار مقرون به صرفه است. بقية تجهيزات حفاري بعلاوه امكانات اسكان پرسنل روي يك شناور ساكن كه تا حد ممكن به سكوي حفاري نزديك مي باشد نصب مي شود و اين شناور از طريق يك دالان باريك به سكوي دكل وصل مي شود.
ايراد اين سيستم آن است كه عمليات حفاري بايستي به هنگام حركت شناور بر اثر باد يا موج متوقف شود. اين روش معمولاً ‌در آبهاي آرام خليج گينه و خليج فارس كه در آنها زمان تعطيلي عمليات حفاري به دليل شرايط بد آب و هوايي هرگز از 2 درصد كل زمان تجاوز نمي كند، استفاده مي شود.
7- سازه هاي شناور
در مواردي كه عمق آب بيش از 100 متر مي باشد، از يك واحد حفاري شناور جهت حفاري استفاده مي شود. اين واحد حفاري معمولاً با استفاده از يك سيستم لنگر اندازي(Anchoring System) (باكابلهاي متصل به لنگر) در يك مكان مشخص ثابت نگه داشته مي شود. به دليل وجود موج و تغييرات در ارتفاع موج، اين نوع سازه ها را نمي توان نسبت به كف دريا در موقعيت مشخصي ساكن نمود. لذا وسيله اي جهت متعادل نگاه داشتن رشته لولة حفاري استفاده مي شود که شامل دو قسمت اصلي مي باشد:
• طوقة ضربه كوب (Bumper Sub)
اين قطعه شامل بدنه اي است که يک سنبه به راحتي در داخل آن حركت مي كند. سنبه يا مندرل توسط خار(Key) يا بوسيلة سطح مقطع ويژة آن (شش وجهي يا چهار وجهي) در داخل بدنه قرار داده مي شود. طوقة ضربه كوب امكان انتقال حركت چرخشي به متة ‌حفاري را فراهم مي آورد و داراي طول كورسي معادل 5/1 متر است. يك سيستم آب بندي راه گاه داخلي را از محيط بيرون جدا مي سازد.
• جبران كنندة حركات عمودي (Heave Compensator)
جهت ثابت نگه داشتن نيروي كشش در قسمت فوقاني رشته لوله حفاري (محل اتصال اين لوله ها به تجهيزات بالا برنده) دو روش موجود است:
1-7- كشتي هاي حفاري (Drilling Ships)
در دهة 60 اصطلاح كشتي حفاري به تمامي واحدهاي متحرك كه جهت حفاري فراساحلي مورد استفاده قرار مي گرفتند، اطلاق مي شد.
اين كشتيها معمولاً با هزينة پايين و بوسيلٍة استفاده از بدنة شناور هاي مهار (Landing Barges) كه در دهة 50 ميلادي توسعه يافته بودند، تجهيز مي شدند. ويژگي اين كشتيها داشتن كفي تخت با ارتفاع حداكثر 4 يا 5 متر و طول و عرضي كمتر از 90 و 15 متر بود. اين نوع كشتيها فقط مي توانند در آبهاي آرام مثل خليج مكزيك يا سواحل كاليفرنيا مورد استفاده قرار گيرند.(شکل 6)
بطور خلاصه، کشتي هاي حفاري در آبهاي عميق کاربرد دارند و تا عمق 2500 متر يا بيشتر نيز مي توانند حفاري کنند. مهمترين مزاياي اين سيستم حفاري عبارت است از:
• سرعت جابجايي زياد تا حدود 16 گره دريايي.
• حجم بار زياد در عرشه حتي بيشتر از سکوهاي جک سرخود و نيمه شناورها.
• قابل عبور از کانالهاي متعدد آبي نظير کانال سوئز و کانال پاناما.
• هزينه جابجايي کم.
• هزينه اوليه و هزينه عملياتي پايين.
معايب اين سيستم را مي توان موارد زير ذکر کرد:
• عرشه کوچک و فضاي کم.
• مشکلاتي که در رابطه با سيستم لنگر اندازي و ثابت نگه داشتن کشتي در آبهاي ناآرام وجود دارد.
2-7- سكوهاي نيمه شناور (Semi Submersible Platform)
با توجه به اينكه كشتي هاي حفاري به شرايط دريا و آب و هوا بسيار حساس هستند، در شرايط بد آب و هوايي كه منجر به توقف عمليات مي گردد، زمان توقف از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نمي باشد. (مانند شرايط نامساعد درياي شمال).
در سال 1966 ميلادي اوّلين نيمه شناور بزرگ جهان پا به عرصه وجود نهاد. سازندگان آن جهت شناور نگاه داشتن آن كه به وسيلة ستونهايي به عرشه متصل مي شد از محفظه هاي غوطه وري (Buoyancy Chamber) استفاده نمودند. در مقايسه با يك كشتي حفاري با ابعاد 25*160 متر، سطح مقطع نيمه شناور در سطح آب يك دهم مقدار سطح مقطع كشتي مي باشد كه اين امر باعث پايداري سكوي نيمه شناور حتي به هنگام حضور موجهاي قوي مي گردد. (شکل7) فاصلة عرشه از محفظه هاي غوطه وري در حدود 40 متر مي باشد كه 22 متر آن داخل آب قرار دارد. سکوهاي نيمه شناور در آبهاي کم عمق يا آبهاي با عمق متوسط کاربرد دارند ( در حدود 90 تا 1000 متر)
مزايا و معايب اين سيستم ها عبارت است از:
• سرعت جابجايي بالا در حدود 10 گره.
• پايداري فراوان حتي با وجود امواج شديد در دريا.
• سطح بسيار زياد سکوي حفاري.
• هزينه اوليه بالا و عدم صرفه اقتصادي در جابجايي در فواصل طولاني.
• ظرفيت بار محدود در عرشه.
8- ساير سازه هاي حفاري فراساحلي
در اکثر حفاريهاي اکتشافي يا بهره برداري، از سازه هايي که در اين فصل تشريح شدند، استفاده مي شود. در بعضي موارد سازه هاي ويژه اي که از ترکيب دو سازه مختلف با توجه به شرايط موجود به دست آمده، استفاده مي شود. مانند سکوي حفاري با مهار کششي در واقع نيمه شناوري است که توسط سازه فلزي به کف دريا متصل شده است. گاهي نيز سيستم استاندارد حفاري فراساحلي با تغييري در بعضي از اجزا راه اندازي مي شود. مانند سازه ثقلي که از در واقع سکوي حفاري است که از پايه هاي بتوني استفاده مي کند. در اينجا به دو مورد از سازه هاي دريايي که به اين نحو ايجاد مي شوند و در حفاريهاي فراساحلي کاربرد دارند، اشاره مي شود و توضيح مختصري در حد آشنايي ارائه مي گردد.
1-8- سکو با مهارهاي کششي (Tension Leg Platform)
در اين سيستم از نيمه شناور استفاده شده است. همانطور که در شکل ديده مي شود، از لوله هاي فولادي براي اتصال نيمه شناور به کف دريا و ثابت نگه داشتن آن استفاده مي گردد. از اين سيستم در اعماق 120 تا 1500 متر استفاده مي شود. قابليت جابجايي، پايدار بودن، کم بودن هزينه نسبت به عمق کارکرد سيستم و هزينه نگهداري پايين از مزاياي آن است. خستگي پايه ها، مشکلات نگهداري سيستم زيرآبي از جمله محافظت در برابر خوردگي و هزينه اوليه زياد براي راه اندازي سيستم را مي توان جزو معايب اين سکو دانست.
2-8- سازه ثقلي يا گران سازه (Gravity Structure)
در اعماق متوسط در حدود 350 متر کاربرد دارد. سازه دکل سکو بر روي بتون مسلح سوار مي شود. به علت وزن زياد پايه هاي بتوني، کل سازه در برابر امواج و نيروهاي جانبي مقاومت خوبي مي کند و بسيار پايدار است. اين سيستم توانايي تحمل بارهاي زياد در عرشه را دارد. پس از اتمام کار از اکثر سازه مي توان مجدداً استفاده کرد. همچنين ظرفيت ذخيره مقادير قابل توجهي نفت را دارد. از معايب آن مي توان به افزايش هزينه با افزايش عمق دريا را مثال زد. همچنين پايه هاي آن فولاد زيادي مصرف مي کنند و براي استقرار پايه ها لازم است کف دريا سطح همواري داشته باشد.

 

[kian.kateb]

تجهيزات حفاري چرخشي

تجهيزات حفاري چرخشي

تجهيزات حفاري چرخشي

1- دکل حفاري
دكل حفاري چرخشي، صرف نظر از مورد استفادة آن در خشكي يا دريا، در واقع كارخانه اي است كه فقط جهت توليد يك محصول يعني چاه نفت طراحي شده است. اين چاه در واقع يك مسير عبوري كاملاً مشخص از سطح زمين به طبقات زيرين آن مي باشد كه ممكن است داراي ذخاير هيدروكربني باشند. عملكرد يك دكل حفاري در مقايسه با ديگر تسهيلات ساخت و توليد متفاوت است چرا كه بعد از حفر چاه و استخراج نفت يا گاز نيازي به استفاده از آن نمي باشد. بعد از حفر چاه، دكل و متعلقات آن مي توانند از هم جدا شده و جهت حفاري مجدد در يك منطقة ديگر دوباره به هم متصل گردند.
قابليت حمل دكل حفاري، در عملكرد آن جهت حفاري تأثير زيادي ندارد و در واقع اين قابليت و امكان استفادة مجدد از دكل جهت حفاري، كاربرد آن را مقرون به صرفه مي نمايد. همچنين با توجه به قابليت حمل يك دكل حفاري، مي توان اجزاء آن را به مجموعه هاي كوچكتر تقسيم كرده و به وسيلة‌ كاميون يا هليكوپتر در روي خشكي و يا با يدك كشيدن در دريا، جهت حفاري به محل جديد منتقل نمود.
معمولاً دکلها داراي تعدادي جزء اصلي هستند که عمده ترين آنها عبارت است از: سيستم خرک، سيستم قدرت، سيستم بالابر، سيستم دوراني، سيستم گردش سيال حفاري، تجهيزات کنترل چاه، لوله هاي حفاري، لوله هاي جداره گذاري،ژنراتورهاي الکتريکي، کمپرسورهاي هوا و ساير ابزارها و تجهيزات کمکي.
2- سيستم قدرت
قدرت عبارتست از انرژي مورد نياز جهت راه اندازي يك ماشين. تقريباً در تمامي دكلهاي حفاري قدرت مورد نياز جهت حفاري چاهها از طريق موتورهاي احتراق داخلي كه از سوخت ديزلي استفاده مي كنند تأمين مي شود.اخيراً استفاده از موتورهاي سوخت گازي نيز در حال رواج است. بسته به عمق چاه مورد حفاري، يك دكل ممكن است به دو تا چهار موتور نياز داشته باشد. قدرت فراهم شده به وسيلة دو نوع محرك به اجزاء دكل منتقل مي شود كه عبارتند از: محركهاي مكانيكي و محركهاي الكتريكي. دريك دكل مكانيكي، قدرت موتور توسط مجموعه اي از تسمه ها، پولي ها، زنجير و چرخ زنجيرها به اجزاء دكل منتقل مي شود. در دكلهاي الكتريكي نيازي به استفاده از تسمه و زنجير جهت انتقال قدرت نيست و قدرت الكتريكي از مولدهاي اوليه به موتورهاي الكتريكي هر جزء انتقال مي يابد. اكثر دكلهاي مورد استفاده در حفاري چاههاي عميق و نيمه عميق الكتريكي هستند و اين بدان دليل است كه نگهداري و نصب اين نوع دكلها ساده تر از دكلهاي مكانيكي مي باشد.
3- سيستم بالابر
سيستم بالابر، رشته لولة حفاري را در طول حفاري به داخل چاه هدايت و يا از آن خارج مي كند و همچنين وظيفة لوله گذاري در چاه را نيز بر عهده دارد. سيستم بالابر شامل زيرسازه هاي دكل (سازة فولادي)، منجنيق حفاري (كه گاهي اوقات بالابر نيز ناميده مي شود) جعبه قرقرة سر دكل (Crown Block) ، جعبه قرقرة متحرك و قلاب و کابل حفاري مي باشد.
زيرسازه (Substructure) ، تكيه گاه لازم را براي سازة دكل و ميزدوار (Rotary Table) فراهم مي آورد تا اين دو بتوانند بار اعمالي از طرف رشته لولة حفاري را چه در حالت معلق در چاه و چه به هنگام استقرار آن روي سازة دكل تحمل کنند. علاوه بر اين، ارتفاع زير سازه طوري تنظيم مي شود که فضاي لازم در زير دكل حفاري جهت شيرهاي بزرگ كنترل فوران (Blow Out Valve) فراهم آيد. منجنيق حفاري، پانل كنترل حفاري، اتاقك خدمه حفاري وتجهيزات ديگر در كف دكل حفاري كه با توجه به ارتفاع زيرسازه در فاصلة مناسبي از سطح زمين واقع است، قرار مي گيرند. سازة دكل و زيرسازة آن وزن رشته لولة حفاري را چه در زمان تعليق آن از قرقرة سر دكل، چه در حالت ساكن روي ميز دوار و يا در حالتي كه بدون حركت در روي دكل واقع است تحمل مي نمايند.
منجنيق حفاري كه گاهي اوقات بالابر(Hoist) نيز ناميده مي شود در واقع يك وينچ (Winch) بسيار بزرگ است كه با پيچاندن رشته سيم حفاري باعث حركت رو به بالا يا پايين رشته لولة حفاري و مته مي گردد. از منجنيق حفاري به هنگام برپاداشتن يا پايين آوردن سازة دكل نيز استفاده مي شود. تجهيزات ويژه اي (معروف به طبلك فرعيCathead) جهت پيچ كردن يا باز كردن لوله هاي داراي رزوه روي منجنيق حفاري نصب مي شوند. معمولاً منجنيق حفاري بزرگترين، سنگينترين و گران ترين قسمت يك مجموعة حفاري چرخشي مي باشد.
منجنيق حفاري شامل يك طبلك قرقره مانند است كه رشته کابل حفاري به دور آن پيچيده مي شود. زماني كه منجنيق به كار مي افتد اين طبلك چرخيده و بسته به جهت دوران آن باعث جمع شدن رشته کابل حفاري به منظور بالا بردن جعبة قرقره متحرك و يا باعث آزاد شدن رشته کابل جهت پايين آوردن آن مي گردد. با توجه به اينكه رشته لولة حفاري به جعبه قرقرة متحرك متصل است لذا چرخش اين طبلك باعث بالا و يا پايين رفتن رشته لولة حفاري خواهد شد.
كابل حفاري كه اصطلاحاً كابل يا طناب سيمي ناميده مي شود با تاباندن چندين سيم فولادي بوجود مي آيد. اين كابل براي تحمل بارهاي سنگين در دكل حفاري طراحي شده است. رشته سيم يا كابل حفاري ميبايست حول يك قرقره واقع در روي دكل پيچيده شوند لذا لازم است تا عمليات كابل كشي (Stringing- Up) انجام شود.
4- سيستم دوراني
سيستم دوراني رشته لوله و متة حفاري را جهت حفر چاه به گردش در مي آورد. تجهيزات دوران از بالا به پايين شامل هرزگرد يا تاپ درايو (Swivel or Top Drive) ، ميلة چهاربر (Kelly) ، طوق محافظ ميلة چهاربر (Kelly Saver Sub) ، ميز دوراني، رشته لولة حفاري، مفصل ساقه (Tool Joints) ، طوق مته و متة حفاري مي باشد. تجهيزات به هم متصل شدة بين هرزه گرد و مته كه شامل ميلة چهاربر، لولة حفاري و طوق مته مي باشد مجموعة رشته لولة حفاري (Drilling Stem) را تشكيل مي دهند.
5- لوله هاي جداره گذاري
خدمة حفاري نمي توانند چاه را به طور كامل و تا عمق نهايي آن در يك مرحله حفاري نمايند. لذا آنها ابتدا با مته هايي بزرگ، سوراخي به عمق كافي و با قطر بزرگ حفر مي نمايند تا سنگهاي سست و كثافات را كه در داخل سوراخ بوده و مي توانند باعث بروز مشكلاتي در طول عمليات حفاري شوند، همراه با آب موجود در طبقات آب دار (Water–Bearing Formations) نزديك سطح زمين از داخل چاه خارج نمايند. طبقات خاكي نزديك به سطح زمين معمولاً ‌داراي آب تازه مي باشند. از اين منابع آب مي توان جهت شرب شهروندان يك شهر استفاده نمود. عدم دقت گروه حفاري در طول عمليات حفاري باعث آلود شدن اين منابع آب توسط گل حفاري و ساير سيالات خواهد شد.
بعد از حفر اولين مرحله از چاه آن را جداره گذاري و سيمانکاري مي كنند كه اين امر باعث كاهش قطر چاه مي گردد ولي از ريزش طبقات خاك به داخل جلوگيري مي كند. عمق اوّلين مرحلة‌ حفاري حداکثر ممكن است 60 متر باشد. در حقيقت بستگي به عمق سازندهاي واقع در نزديكي سطح زمين دارد و به ندرت ممکن است از 60 متر تجاوز کند.
در بعضي موارد گروه حفاري مي تواند در مرحلة دوّم قسمت باقي ماندة چاه را تا عمق نهايي آن حفاري كند. در موارد ديگر، به ويژه در چاههايي با عمق 3000 متر يا بيشتر گروه حفاري مي بايستي كه همانند مرحلة اوّل سوراخي با عمق مشخص حفر نموده و سپس آن را جداره گذاري و سيمانکاري نمايند. بار ديگر قطر سوراخ با عمل جداره گذاري و سيمانکاري كردن كمتر شده و لذا قسمت سوّم چاه داراي قطري كمتر از قطر مرحلة قبل خواهد بود.
6- سيستم گردش مجدد سيال حفاري (Recirculation System)
سيستم گردش مجدد، سيال حفاري را به سمت مته به گردش در آورده و سپس آنرا جهت تصفيه و استفاده مجدد به سطح زمين منتقل مي كند. جهت عمليات حفاري چرخشي، سيال مي بايست به طرف پايين و از طريق رشته لولة حفاري، حول مته گردش نموده و سپس از طريق فضاي حلقوي بين رشته لولة حفاري و جدارة چاه به طرف بالا جريان يابد. گل حفاري پس از عبور از ميان رشته لوله حفاري از نازلهاي مته خارج شده و از فضاي حلقوي به سمت دهانه چاه حرکت مي کند.
سيستم گردش مجدد تجهيزات زير را جهت گردش (Circulate) سيال، تصفيه (Clean) و گردش مجدد آن به كار مي برد: 1) ‌پمپهاي گل حفاري 2) (Mud Pums) ‌لولة خرطومي دوار 3) (Rotary Hose) هرز گرد يا تاپ درايو 4) رشته لولة حفاري 5) مته 6)‌ مسير بازگشت گل حفاري و 7) مخازن گل حفاري (Mud Tanks) اگر سيستم بازيافت از هوا يا گاز جهت گردش سيال استفاده كند بايستي كمپرسور را نيز به مجموعة تجهيزات فوق اضافه كرد.
اصلي ترين هدف استفاده از سيستم گردش سيال حفاري عبارت است از 1) تميز كردن انتهاي چاه حفرشده 2) خنك كاري و روغنكاري مته و رشته لولة‌حفاري 3) خارج كردن خرده سنگها از چاه 4) جلوگيري از ايجاد حفره در ديوارة چاه و 5) جلوگيري از ورودي سيال موجود در سازندها به داخل چاه و فوران آن.
سيال مورد استفاده معمولاً مايع و گاهي اوقات نيز هوا يا گاز مي باشد. قسمت اعظم سيال مايع را آب همراه با روغن (معمولاً سوخت ديزلي) تشكيل مي دهد. سيال حفاري را با توجه به اينكه بسيار به گل شبيه است، گل حفاري نيز مي نامند. پمپ گل حفاري از ضروري ترين اجزاء يك سيستم گردش سيال مي باشد. فشار پمپ، سيال را از داخل محفظه سيال و از طريق رشته لولة حفاري به مته و عمق چاه و سپس از طريق فضاي خالي بين جداره چاه و رشته لولة حفاري به داخل پيت باز مي گرداند.
7- تجهيزات كنترل چاه
تجهيزات كنترل چاه جهت جلوگيري از فوران ‌مورد استفاده قرار مي گيرند. فوران چاه در واقع يك جريان كنترل نشده گاز، نفت يا ديگر سيالات موجود در چاه به فضاي بيرون چاه يا طبقات خاكي زيرزميني مي باشد. اين حالت زماني اتفاق مي افتد كه فشار درون سازند از فشار اعمال شده به آن توسط ستون گل حفاري بيشتر باشد. فوران مي تواند باعث به خطر افتادن جان خدمة حفاري، نابودي دكل حفاري كه داراي ارزشي معادل ميليونها دلار است، اتلاف نفت مورد نياز و احتمالاً خسارت به محيط زيست شود. اگر چه اين اتفاق نسبتاً نادر است اما در صورت وقوع، منظره اي بسيار دهشتناك دارد. سيال (نفت، گاز يا آب نمك) با فشار بسيار زياد از دهانة چاه فوران نموده و اغلب اوقات به ويژه در مواردي كه سيال حاوي گاز مي باشد مشتعل شده و به صورت يك آتش غرنده در مي آيد.
تجهيزات کنترل چاه شامل اجزاء زير مي باشد: شيرهاي فورانگير،انباره ها (Accumulators) شيرهاي خفانشي (Chokes) مانيفولدهاي خفانش (Choke Manifolds).
8- تجهيزات كمكي
علاوه بر تجهيزات اصلي تشكيل دهندة يك دكل حفاري، وجود تجهيزات ديگري نيز مورد نياز است. سيستمهاي قدرت، بالا برنده، دوراني، بازيافت و كنترل چاه داراي تجهيزات اضافه تري هستند كه به تجهيزات اصلي اضافه شده و دكل حفاري را جهت عمليات حفاري آماده مي سازند. تعداد و نوع اين تجهيزات اضافي بستگي به نوع استفاده از دكل حفاري دارد. علاوه بر اين اثرات، عوامل ديگري مانند عوارض زمين، آب و هوا، دوري از مراكز خدماتي و حمل و نقل نيز بايستي در نظر گرفته شوند.
9- ژنراتورهاي الكتريكي
جهت شروع عمليات دكلهاي حفاري مدرن از ژنراتورهاي AC كه اكثراً به كمك سوختهاي ديزلي و يا گاز طبيعي كار مي كنند استفاده مي شود. اين مجموعة موتور- ژنراتور فقط براي توليد قدرت مورد نياز منجنيق حفاري، ميز دوار و پمپهاي گل حفاري بکار نمي رود، بلکه انرژي توليدي توسط اين مجموعه جهت برپا كردن دكل، موتورهاي لرزانندة شيل(Shale Shaker Motors) ، محركهاي پيت گل حفاري (Mud pit Agitators) ، پمپهاي گريز از مركز (Centrifugal Pumps) ، فن هاي خنك كنندة موتور و سيستم تهويه آسايشگاه خدمة حفاري نيز مصرف مي شود.
اغلب اين ژنراتورها توانايي توليد 50 تا 350 كيلو وات انرژي را دارند. البته در بعضي موارد از واحدهاي بزرگتر با توان بيشتر نيز استفاده مي شود. به طور كلي يك واحد از ژنراتورهاي مذکور توان توليد قدرت مورد نياز يك دكل حفاري را بدون در نظر گرفتن انرژي لازم براي سيستم بالا بر، دوران و پمپاژ دارا مي باشند. واحد دوّم سيستم موتور –ژنراتور بعنوان ذخيرة مجموعة اول استفاده مي شود.
10- كمپرسورهاي هوا
در دكلهاي مكانيكي (دكلهايي كه به وسيلة يك يا چند موتور احتراق داخلي فعال مي شوند و قدرت از طريق تجهيزات مكانيكي مانند زنجير، چرخ زنجير، كلاچ و شفت منتقل مي شود.) يك كمپرسور كوچك توليد کننده هواي فشرده، هواي مورد نياز كلاچها و كنترلهاي پنوماتيكي را فراهم مي كند. كمپرسور داراي مخزني جهت ذخيرة هواي فشرده مي باشد. دكلهاي حفاري ديزل- الكتريك دكلهايي هستند كه قدرت مورد نياز خود را از طريق موتورهاي ديزلي كه محرك ژنراتورهاي الكتريكي هستند تأمين مي کنند). در اين دکلها از كمپرسور الكتريكي جهت توليد هواي فشرده با فشار 650 تا 1000 کيلو پاسکال استفاده مي شود. هواي فشرده براي راه اندازي كنترلهاي پنوماتيكي، راه اندازي موتورهاي اصلي و بالابرهاي پنوماتيكي، پمپهاي هواي روي واحد BOP و همانند اينها بکار برده مي شود.
11- سيستم ابزار دقيق حفاري
سيستم ابزار دقيق كليدي ترين قسمت يك دكل حفاري به شمارمي رود.در يك سيستم ابزار دقيق وزن رشته لولة حفاري، سطح پيت گل حفاري، فشار پمپ، سرعت دوراني و متغيرهاي ديگر مورد اندازه گيري مي شود . ممكن است از يك واحد نمودارگيري گل حفاري جهت مشاهدة هر گونه آثار نفت و گاز در سيال در گردش حفاري استفاده شود. اين كار معمولاً توسط يك شركت پيمانكار خدماتي انجام مي گردد.
12- ساير امكانات
دكلهاي حفاري علاوه بر تجهيزات فوق الذكر داراي تأسيسات ذخيرة سوخت، رختكن جهت تعويض لباس خدمة حفاري، اتاقك حفار (Doghouse) که در واقع يك سازة كوچك واقع در كف دكل است كه دفتر كار حفار و محل ذخيرة ابزار آلات كوچك مي باشد، اتاقك ابزار براي نگهداري قطعات يدكي پمپ و ديگر تجهيزات نيز مي باشند. دكلهاي حفاري واقع در مكانهاي دور دست داراي يك اردو جهت اسكان پرسنل حفاري به هنگام انجام وظيفه نيز هستند. دفتر مسئول دكل حفاري كه معمولاً توسط يك يدك كش به محل آورده مي شود داراي يك تلقن، يك راديو و يك كامپيوتر جهت ارتباط با دفتر مركزي و مناطق مسكوني مي باشد.
دكلهاي حفاري فراساحلي داراي خوابگاه، وسايل پخت و پز، مولدهاي الكتريكي، ذخيرة آب و سيستم فاضلاب و همچنين ذخيرة كافي از گل خشك، مواد شيميايي، سيمان، روغن و ديگر مواد مورد نياز جهت حفاري به مدت چندين روز مي باشد. اغلب دكلهاي حفاري امكان ارسال اطلاعات عمليات حفاري به دفتر مركزي را از طريق يك مودم دارا هستند.​

 

[kian.kateb]

روشهای پيشرفته حفاري

روشهای پيشرفته حفاري

روشهای پيشرفته حفاري ​

همزمان با پيشرفت و توسعه علم و تکنولوژي، در زمينه حفاري نيز تحقيقات گسترده اي توسط شركتها، مؤسسات و دولتهاي مختلف در حال انجام است. احتمال استفاده از برخي پروژه هاي تحقيقاتي در طي چند سال آينده وجود دارد. نه تنها روشهاي موجود حفاري مدام در حال تغيير و تحول هستند، بلکه روش هاي نوين حفاري نيز به عرصه ظهور مي رسند. حفاري به کمک انرژي هسته اي يا حفاري التراسونيک از مواردي هستند که در واقع مي توان از آنهابه عنوان روشهاي نويني نام برد که در مرحله تحقيقات قرار دارند و براي کاربردها و موارد خاص از آنها بهره برداري مي شود. در ادامه اين بخش به تعداد ديگري از روشهاي حفاري نوين اشاره مي شود که از ساير صورتهاي انرژي مانند انرژي حرارتي، شيمياي و الکتريکي براي حفاري استفاده مي کنند.
1- حفاري به روش لوله مارپيچ ((Coiled Tube Drilling (CTD)
اين روش قبل از مطرح شدن به عنوان يک روش حفاري، بيشتر در عمليات نمودارگيري چاهها مورد استفاده قرار مي گرفت. گاهي موارد نيز تميز كردن چاه و خارج كردن قطعاتي كه براي جداره گذاري در چاه قرار مي گيرند، توسط اين روش صورت مي گرفت. در بعضي موارد، حفاري قطعات بتوني که در عمليات جداره گذاري و سيمانکاري در داخل چاه قرار گرفته است، از حفاري سازندها سخت تر است. موفقيت روش لوله مارپيچ در اين گونه موارد سبب شد كه حفاري به روش لوله مارپيچ مطرح شود. هم اكنون اين روش بعنوان روشي اقتصادي براي حفاري چاههاي كم قطر مطرح است. اكثر اينگونه چاهها داراي قطري كمتر از 20 سانتيمتر هستند. چاههاي كم قطر به روش چرخشي و با دكلهايي كه در حدود %20 از دكلهاي معمولي از نظر وزني كوچكتر هستند ايجاد مي شود. در چنين مواردي هزينه حفر چاه نصف مي شود. با اين وجود استفاده از حفاري لوله مارپيچ حتي از حفاري چرخشي با دکلهاي کوچکتر نيز مقرون به صرفه تر است . اكثر هزينه حفاري بستگي به فاكتورها و عوامل ديگري غير از زمان حفر چاه دارد. عواملي نظير ايجاد جاده دسترسي و ساخت و آماده سازي مكان نصب دكل، انتقال دكل حفاري و هزينه جداره گذاري و مواد مصرفي نظير گل حفاري بخش اعظم هزينه هاي حفاري را شامل مي شوند. در چنين مواردي، چون واحد حفاري لوله مارپيچ ابعاد كوچكتري دارد و به راحتي قابل جابجايي است و نياز به پرسنل و تجهيزات كمتري دارد، برتري چشمگيري نسبت به روش حفاري چرخشي پيدا مي کند. مزيت ديگري كه اين روش دارد، عدم نياز به اتصالات مختلف لوله حفاري است. برعکس روش حفاري چرخشي که در آن رشته لوله حفاري از اتصال شاخه هاي مختلف تشکيل مي شود، در حفاري مارپيچ رشته لوله مارپيچ يکپارچه مي باشد. در نتيجه امنيت عمليات حفاري و سرعت کار بيشتر مي شود. چرا كه خطر فوران چاه اغلب در زمان توقف عمليات حفاري چرخشي براي کاستن يا اضافه كردن رشته حفاري بيشتر مي شود. چون در حفاري لوله مارپيچ نياز به توقف عمليات براي نصب اتصال جديد نيست، ريسك و خطر فوران تا حدود زيادي كاهش مي يابد.
در شكل (1) تجهيزات اوليه مورد نياز براي حفاري به روش لوله مارپيچ نمايش داده شده است. تجهيزاتي كه در شكل ديده مي شود تجهيزات اختصاصي اين روش مي باشد. ساير لوازم مانند جرثقيلها، ريلها، سازه ها و زير سازه ها و مولدهاي نيرو همانند ساير دكلهاي حفاري است.
در اين نوع حفاري ،سيستم كنترل سيال حفاري و گردش سيال، تقريباً مانند روش حفاري چرخشي است. از موتورهاي هيدروليکي جابجايي مثبت (Positive Displacement) براي چرخاندن مته حفاري استفاده مي شود. اين موتورها در برابر نيروي مقاوم خارجي از حركت نمي ايستند و روغن پس نمي زنند. مته حفاري و موتور درون چاهي مستقيما به رشته لوله مارپيچ متصل نيستند. بلکه از طريق بخشي به نام مجموعه ته چاهي ((Bore Hole Assembly (BHA) به لوله مارپيچ متصل مي شوند.
2- حفاري حرارتي(Thermal Drilling)
به طور كلي صرفنظر از نوع روش و منشأ انرژي، عملياتي را كه به حفر چال در سنگ منجر مي شود، نفوذپذيري (Penetration Rock) مي نامند. در روش حرارتي، به كمك انرژي حرارتي حاصل از آميختن هوا يا اكسيژن با يك نوع سوخت، ترجيحاً نفت سفيد، نفوذپذيري در سنگ صورت مي گيرد. هوا يا اكسيژن و سوخت از دو مجراي جداگانه به داخل مخزني واقع در پشت مته ارسال مي شوند و پس از اشتعال، شعله، حرارت را از طريق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل مي كند و حرارت نيز سطح سنگ را متورق و آمادة جدايي مي كند. در نهايت، به كمك فشار آب، قطعات متورق جدا و به سطح زمين منتقل مي شوند.
3- حفاري با جت سيال (Fluid Jet Drilling)
استفاده از پاشش جرياني از سيال در سرعتها و فشارهاي بالا، از ديرباز در صنايع مختلف کاربرد دارد. در صنايع فلزي، سوراخکاري، سنگ زني و پوليش با استفاده از جت آب رايج است. در صنعت سنگهاي تزئيني و ساختماني، از اين روش براي برش سنگها استفاده مي شود. هرچند حفاري به روش جت آب از دير باز مطرح بوده است ولي پيشرفتهاي اخير در ساخت نازلها، پمپها و ساير تجهيزات فشار بالا سبب شده که اين روش نيز در صنعت حفاري رايج شود.
در اين روش، سيالي که اغلب آب يا مخلوط ذرات ساينده با آب است تحت فشار زياد از طريق رشته لوله حفاري به داخل چاه پمپ مي شود. سيال مذکور با سرعت و فشار زياد از نازل سر مته خارج مي شود. سيال خارج شده با سايش سطح سنگ، مقاومت سنگ را در هم مي شكند و بدين ترتيب، حفاري صورت مي گيرد. امروزه از اين روش در حفاري چاههاي کم قطر (Slim Hole Drilling) استفاده مي شود.
در بعضي موارد از فشار آب به تنهايي در حفاري استفاده نمي شود بلکه از اين تکنولوژي در کنار روشهاي ديگر حفاري بهره مي گيرند. بطور مثال در حفاري جهت دار، يکي از روشهاي ايجاد انحراف در چاه، استفاده از جت سيال مي باشد.
حفاري با جت سيال، طيف گسترده اي از روشها را دربر مي گيرد و تحقيقات فراواني در اين زمينه صورت مي گيرد که بطور مثال مي توان استفاده از جت گاز دي اکسيد کربن، ذرات ساينده يا استفاده از فشار متغير جت آب را مثال زد. فشارهاي بسيار بالا نظير 20000تا 60000 پوند بر اينچ مربع در برشکاري قطعات سنگ با جت آب استفاده مي شود. اما در حفاريهاي معمول فشار آب در حدود 3000 تا 10000پوند بر اينچ مربع مي باشد.
4- حفاري لرزشي
در اين روش با ايجاد لرزشهايي با فركانس 100 تا 20000 دور در ثانيه مي توان سنگ را شكست. يكي از متداولترين روشهاي حفاري لرزشي، روش حفاري مافوق صوت (Ultrasonic Drilling) يا التراسونيک است. روش ديگري که در اينجا توضيح داده مي شود و جزو روشهاي پيشرفته و جديد در حفاري محسوب مي شود، حفاري به روش تشديد صوتي است. اين روش برخلاف روش مافوق صوتي که فقط از ارتعاشات براي حفاري استفاده مي کند از ترکيب روش چرخشي و روش التراسونيک براي نفوذ در لايه هاي زمين استفاده مي کند.
5- حفاري به روش تشديد صوتي (Resonant Sonic Drilling Method)
به دليل سريع، ارزان و مطمئن تر بودن روش حفاري به روش تشديد صوتي در مقايسه با روشهاي قديمي از اين روش در صنايع مرتبط با محيط زيست جهت حفاري استفاده مي شود. در اين روش جهت نفوذ سريع در ميان طبقات خاكي زمين (شامل تمامي آنها از خاك رس تا ماسه و سنگهاي بزرگ) نيازي به استفاده از گل حفاري، آب يا هوا نمي باشد.
در روش حفاري تشديد صوتي از تركيبي از ارتعاشات توليد شدة مكانيكي و قدرت دوراني جهت نفوذ در خاك استفاده مي شود (شكل 2). ارتعاشات توليد شده به همراه وزن لولة حفاري و نيروي عمودي و رو به پايين نظام مته باعث نفوذ مته در طبقات خاكي مي شود. از حفاري صوتي معمولاً فقط جهت حفاري مغزي نمونه استفاده مي شود. استفاده از اين روش در مغزه گيري پيوسته، مانيتورينگ ساختمان چاه و حفاريهاي افقي و جهت دار، موفقيت آميز بوده است.
مزاياي استفاده از روش حفاري تشديد صوتي عبارتند از:
• افزايش نرخ حفاري
• حبس ذرات خرد شده در حفاري
• كمينه كردن تلفات حفاري ثانويه (Secondary Drilling Waste)
علاوه بر اينها با توجه به اينكه در اين روش حفاري، نيازي به استفاده از سيال حفاري نمي باشد لذا آلودگي اجزاء حفاري (كه در سيستمهاي كه از سيال استفاده مي كنند، معمول است) در اين روش كمينه مي گردد. همچنين با اين روش، امكان حفاري در هر زاوية دلخواه از افقي تا عمودي وجود دارد.
6- حفاري شيميايي (Chemical Drilling)
در اين روش با استفاده از فعل و انفعالات شيميايي ناشي از انفجار مواد منفجره مي توان در طبقات حفاري كرد. اين روش بطور مستقيم در حفاري چاههاي نفت کاربرد ندارد و بيشتر در حفاري چاههاي کم عمق براي مقاصد اکتشافي و تهيه اطلاعات اوليه از سازندهاي سطح زمين بکار مي رود.
7- حفاري الكتريكي (Electrical Drilling)
در اين روش با توليد جريان الكتريكي ستوني (Electrical Beam) يا قوسي (Electrical Arc) يا جرقه اي (Electrical Spark) عمليات نفوذپذيري در سنگ انجام مي گيرد. در بعضي از اين روشها با وجود بالا بودن درجة حرارت، به دليل كوتاه بودن زمان تماس الكتريسته، سنگ ذوب نمي شود اما در بعضي ديگر به دليل بالا بودن درجة حرارت و طولاني بودن زمان تماس الكتريسيته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ، سنگ مي شكند.
8- حفاري ليزري (Laser Drilling)
با اشعة ليزر مي توان تشعشعات الكترومغناطيسي را به طور ستوني توليد كرد. اين نوع تشعشعات را مي توان براي تبخير يا ذوب سنگ، ايجاد شكستگي در سنگ و حفر چال استفاده كرد. با تاباندن امواج قوي ليزرهاي ستوني به سطح سنگ، مي توان باعث تبخير سطح سنگ، و ذوب و شكستگي سنگ در اطراف محدودة ذوب شد. شعاع عملكرد اين مناطق به شدت و قدرت اشعة ليزر بستگي دارد.​

 

[kian.kateb]

حفاري چرخشی

حفاري چرخشي رايجترين و پرکاربردترين روش حفاري در صنعت نفت و گاز مي باشد. هرچند اولين چاههاي نفت به روش کابلي حفر شدند ولي از اوايل قرن بيستم برتري حفاري چرخشي آشکار شد. تحقيقات فراواني در اين مدت صورت گرفت و پيشرفتهايي که مخصوصاً در زمينه طراحي و ساخت مته هاي حفاري چرخشي بوجود آمد، سبب افزايش کارايي و بهينه شدن اين روش شد. تجهيزات اين روش از زمان رواج آن تاکنون متحول شده و تغييرات فراواني کرده است. بوجود آمدن شرايط ويژه حفاري مانند لزوم حفاري در آبهاي عميق، سبب شده تغيراتي در روش داده شود و تجهيزات خاصي نيز ابداع گردد ولي اصول کلي روش همچنان ثابت است. در اين روش مانند سوراخکاري در فلزات، از يک ابزار برنده در حال دوران براي سوراخ کردن و شکافتن زمين استفاده مي شود. دوران ابزار که به آن مته گويند و حرکت رو به پايين آن باعث جدا شدن سنگها و سازندها مي شود. مواد خرد شده نيز از طريق حرکت سيال مخصوص حفاري از اطراف مته دور شده و به سطح زمين آورده مي شوند.
اجزاء دکل حفاري چرخشي بطور کامل در شکل مشخص شده اند. در اينجا مشاهده مي شود رشته حفاري حرکت رفت و برگشتي ندارد، بلکه دوران موتور محرک به رشته حفاري اعمال شده و سبب حرکت دوراني آن مي شود. سيستم گردش سيال حفاري باعث مي شود به صورت پيوسته مواد خرد شده از داخل چاه به بيرون منتقل شود. مزيت استفاده از اين روش، پمپاژ دائمي و پيوستة سيال حفاري به داخل چاه مي باشد كه باعث خردشدن سازند هاي صخره اي و حمل قطعات خرد شده به بيرون از چاه به وسيلة جريان سيال مي شود. به اين ترتيب ، روش حفاري چرخشي شبيه خط توليد پيوسته مي باشد که به صورت دايمي با چرخش مته، زمين حفر شده و قطعات خرد شده به بالا منتقل مي شوند.
نيروي عمودي يا وزن مورد نياز جهت اعمال به مته، توسط طوق مته كه به قسمت تحتاني لولة حفاري درست در بالاي متة حفاري پيچ مي شود تأمين مي گردد. طوق مته به اتفاق لولة حفاري و متة حفاري، رشته لولة حفاري را تشكيل مي دهند كه توسط ميز دوران (Rotary Table) و ميلة چهاربر (Kelly) و يا سيستم تاپ درايو (Top Drive) به چرخش در مي آيد. اجزاء رشته لولة حفاري توخالي بوده و امكان جريان يافتن سيال از طريق آنها به متة حفاري وجود دارد. يك مفصل آب بند، هرزه گرد (Swivel) در قسمت فوقاني ميلة چهاربر قرار داده مي شود و باعث اتصال لولة تخلية پمپ گل حفاري و قسمت داخلي، رشته لولة حفاري مي گردد. يك سيستم بالاب(Hoisting System) جهت داخل كردن يا بيرون كشيدن رشته لولة حفاري از داخل چاه مورد نياز است. اين وظيفه برعهدة سازة دكل حفاري (Derrick)، قلاب و منجنيق حفاري مي باشد. وجود امكانات بازيافت گل حفاري، به هنگام بازگشت آن به سطح زمين، منطقه اي جهت نگهداري لوله آلات (Tubular Goods) چندين پناهگاه و دفتر كار در سايت، مجموعه دكل حفاري را كامل مي نمايد.
علاوه بر اين همزمان با حفرچاه، آن را جداره گذاري مي نمايند. جداره گذاري با لوله هاي فولادي كه قطر آنها با افزايش عمق چاه نسبت عكس دارد و هر چه چاه عميق تر گردد اين قطر كاهش مي يابد، انجام مي شود. به محض خاتمة حفاري در اوّلين سازند، اولين قسمت از اين لوله ها به داخل چاه فرستاده مي شوند و سپس چاه سيمانکاري مي گردد. يك محفظة جداره گذار (Casing housing) در قسمت فوقاني اولين قسمت لوله هاي جداره گذاري قرار دارد. تمامي قسمتهاي بعدي لوله هاي جداره گذاري از اين محفظه آويزان شده و در تكيه گاه خود به ديوارة چاه سيمانه مي شوند.
بعد از آنكه اوّلين فاز از چاه حفاري شده جداره گذاري شد، حفاري با مته اي كه قطر آن كوچكتر از قطر داخلي لولة جداره گذاري مي باشد ادامه مي يابد. هر چه عمق چاه بيشتر شده و قسمت جداره گذاري شدة آن بيشتر شود قطر متة مورد استفاده كوچكتر خواهد شد. از محفظة جداره گذاري جهت نگهداري تجهيزات ايمني مانند شيرهاي فوران گير نيز استفاده مي شود.
1- عمليات اصلي
اگر چه عمل حفاري، اصلي ترين عمليات انجام شده در پروسه حفاري مي باشد ولي در مقايسه با ساير عمليات به نيروي انساني كمتري در اين عمليات نياز است. چرخش ميز دوران باعث رانش مته حفاري توسط ميلة چهاربر و رشته لولة حفاري مي گردد. حفار حركت رو به بالا و پايين قلاب را توسط يك اهرم ترمز كنترل مي نمايد. براساس اصل حفاري چرخشي، وزنة اعمالي به مته هاي حفاري بايستي ثابت باشد. وزن تمامي قطعاتي كه از قلاب آويزان مي شوند ثابت بوده و حفار اين اطلاعات را از طريق خواندن وزن اعمالي به مته در زماني كه مته در ته چاه قرار دارد به دست مي آورد.
دو پارامتر ديگر، يعني سرعت دوران و نرخ جريان سيال معمولاً از قبل تنظيم مي شوند. حفار اين مقادير را با توجه به برنامة ارائه شده چك كرده و تنظيم مي نمايد و مراقب است تا فشار تخلية پمپ مطابق برنامه بوده و طبق آن پيش رود. حرکت چرخشي توسط رشته لوله حفاري به مته منتقل مي شود. رشته حفاري يك لولة تو خالي طويل مي باشد که دو وظيفه مهم برعهده دارد: 1- وزن مورد نياز مته جهت سازندها را فراهم مي نمايد. 2- مسير مورد نياز جهت گردش گل حفاري به هنگام چرخش مته را فراهم مي نمايد. از گل يا سيال حفاري جهت خنك كاري مته و انتقال ذرات خرد شدة سنگ از ته چاه به سطح زمين استفاده مي شود.
تجهيزات مستقر در سطح زمين ذرات خرد شده را از سيال جدا مي نمايند و سيال تصفيه شده جهت استفادة مجدد در داخل چاه توسط يك پمپ به داخل چاه فرستاده مي شود. چرخانيدن مته، اضافه كردن لوله جهت طويل تر كردن رشته لولة حفاري و داخل يا خارج نمودن آنها در چاه و تصفيه و استفادة مجدد از سيال حفاري اصليترين و مهمترين پروسه ها در حفاري يك چاه مي باشند. تجهيزات لازم جهت انجام موارد مذكور شامل سيستم بالابر(Hoisting)، سيستم گردش مجدد (Recycling) و اجزاء چرخشي و يك سازة فولادي (دكل) جهت ايجاد تكيه گاه مناسب براي اين مجموعه و قدرت مورد نياز جهت به راه انداختن آنها مي باشد.
2- افزودن لوله حفاري
بعد از حفاري چاه به اندازة طول يك لولة حفاري توسط مته، بايستي لولة حفاري جديد به رشته لولة حفاري پيچ گردد تا طول آن افزايش يابد. اين لوله به قسمت تحتاني ميلة چهاربر متصل مي گردد.
در طول پروسة حفاري، خدمة حفاري يک لولة جديد را در داخل يك غلاف كه غلاف لانه موشي (Mouse Hole) ناميده مي شود و در نزديكي ميز دوراني واقع است قرار مي دهند سپس، رشته لولة حفاري را به كمك منجنيق به قدري بالا مي کشند بطوريکه کل ميله چهاربر بالاتر از سطح ميز دوار قرار گيرد. سپس لوله گير (Slips) در محل خود و در بالاي اولين لوله كارگذاشته مي شود. بدين ترتيب وزن رشته لولة حفاري توسط ميز دوراني تحمل مي گردد و در نتيجه امكان بازكردن ميلة چهاربر فراهم مي شود. واضح است كه در اين حالت گردش گل حفاري متوقف شده است. سپس خدمه حفاري ميله چهاربر را به انتهاي لولة جديد حفاري که در داخل غلاف لانه موشي آماده بهره برداري است، پيچ مي کنند.
در مرحله آخر،خدمة حفاري ميلة چهاربر و لولة حفاري را به كمك منجنيق بادي بالا مي كشند. سپس مجموعه ميله چهاربر و لوله جديد که به هم پيچ شده اند، به بالاي رشته لوله حفاري معلق آورده مي شوند و لولة جديد به رشته لولة حفاري پيچ مي شود. حال مجموعه آمادة بهره برداري است. خدمة حفاري جريان سيال حفاري را مجدداً برقرار مي كنند. سپس ميلة چهاربر به ميز دوران متصل شده و حفاري ادامه مي يابد.
3- پيمايش (Round Trip)
زماني كه مته ساييده مي شود يا چاه به طور كامل تا عمق مورد نظر حفاري مي گردد رشته لولة حفاري مي بايست از چاه خارج شود تا امكان تعويض مته يا جداره گذاري چاه فراهم شود. خارج کردن رشته حفاري از چاه و يا وارد کردن آن به داخل چاه را پيمايش گويند. اوّلين قدم جهت انجام اين كار، جدا كردن هرزه گرد از قلاب و قرار دادن ميلة چهاربر و هرزه گرد كه هنوز توسط شلنگ به پمپهاي گل حفاري متصل است در غلاف لانه خرگوشي (Rat Hole) مي باشد.
سپس رشته لوله حفاري را تا ارتفاعي معادل سه برابر طول يك لولة حفاري، توسط منجنيق بالا مي كشند. لولة چهارم به كمك لوله گير به ميزدوران متصل و محکم مي شود و به كمك آچار لوله (Tongs) سه لوله بالايي از بقية رشته لولة حفاري جدا مي شود. سپس اين سه لولة جدا شده از بالابر آويزان مي شود. خدمة حفاري انتهاي پاييني اين مجموعة سه لوله را هل مي دهند تا از محل اتصال خود جدا شود. سپس مسئول دكل (Derrick Man) كه در روي سكوي ايمني(Monkey Board) ايستاده است، بالابر را جدا نموده و انتهاي فوقاني مجموعة سه لوله را در داخل خرك (Pipe Rack) قرار مي دهد. جهت وارد كردن مجموعه به داخل چاه نيز همانند روش مذكور عمل مي شود. واضح است که در طول عمليات پيمايش، چرخش مته و گردش جريان سيال متوقف مي شوند.
4- جداره گذاري
بعد از آنكه چاه تا عمق مورد نظر حفاري شد، عمليات جداره گذاري آغاز مي گردد. هدف از جداره گذاري، جلوگيري از انسداد و فروپاشي ديواره چاه و نگهداري آن براي سالهاي متمادي است. براي اين کار ابتدا مي بايست لوله هاي جداره گذاري را وارد چاه نمود. معمولا قطر لوله هاي جداره گذاري کمي کمتر از قطر چاه انتخاب مي شود. به همين دليل فاصلة بين جداره ها و ديوارة چاه بسيار كم بوده و اين عمليات بسيار حساس و مشکل مي گردد. لوله هاي جداره گذاري يك به يك در داخل چاه قرارداده مي شوند. بعد از استقرار لوله ها در داخل چاه دوغاب سيمان همانند گل حفاري به داخل لوله هاي جداره گذاري پمپ مي شود. دوغاب سيمان پس از عبور از داخل لوله هاي جداره گذاري وارد فضاي حلقوي مي شود و بالا مي آيد و پس از گذشت زمان مشخصي سخت مي گردد. به اين ترتيب کل فضاي بين لوله جداره گذاري و ديواره چاه از يک لايه سيمان با عمر و دوام بسيار زياد پر مي شود. اين عمليات يکي از مهمترين بخشهاي حفاري است .
5- نصب تجهيزات سرچاهي
بعد از اتمام عمليات جداره گذاري و سيمانه كردن چاه بايد تجهيزات مورد نياز آببندي در قسمت فوقاني چاه نصب شود. در صورتيكه تجهيزات سرچاهي در مكاني بالاتر از سطح زمين يا سطح ساحل دريا قرار دارند اين عمليات به طور دستي انجام مي شود. تجهيزات سرچاهي شامل يك شير فورانگير ( Blow Out Preventer (BOP)) مي باشد كه داراي يك سيستم پرفشار به نام لوله مهار(Kill Line) و لولة خفانشي (Choke Line) است.
6- تكميل سازي چاه
تکميل سازي چاه آخرين بخش از کار است که پس از اتمام جداره گذاري صورت مي گيرد. در اين مرحله تجهيزات بهره برداري مانند توپك مجرا بند(Packer) ، لولة استخراج (Tubing) و شيرهاي ايمني(Safety Valves) و غيره در داخل چاه قرارداده مي شوند. ارتباط بين سازند مولد و چاه بايستي توسط حفاري، مشبك سازي (Perforation) اسيدكاري (Acidizing) و شكاف برداري (Fracturing) بيشتر گردد.

 

[kian.kateb]

محتواي اين مطلب صرفاً نظر نويسنده مي‌باشد​

كد اخبار: 960نسخه چاپيتاريخ: 29/10/1380بازديد: 7591نويسنده: حميد رضا بختياري

معرفي تكنولوژي: حفاري مخازن نفت و گاز توسط ليزر

بكارگيري سيستمهاي ليزري پرقدرت در ارتش آمريكا, محققان را بر آن داشته است تا در زمينة استفاده از اين تكنولوژي در اكتشاف و حفاري مخازن نفت و گاز مطالعات وسيعي را آغاز كنند. اگر اين مطالعات به نتيجه كامل برسد, بدون اغراق انقلابي در صنعت نفت و گاز بوقوع پيوسته است. به منظور تحقق اين هدف، مؤسسه تكنولوژي‌ گاز در آمريكا و آزمايشگاه ملي تكنولوژي انرژي، وابسته به وزارت انرژي طرحي تحقيقاتي را در دست اجرا دارند كه در ادامة فعاليت‌هاي تحقيقاتي به عمل آمده در سال ۱۹۹۹ صورت مي­گيرد. در صورت تكميل مطالعات امكان­سنجي و اجراي اولين پروژة عملياتي، شگرف­ترين تحول در صنعت حفاري در قرن حاضر اتفاق خواهد افتاد. ارائة گزارشي مختصر از مطالعات در حال انجام در آمريكا و ميزان پيشرفت‌ و دستاوردهاي آن، مي‌تواند اطلاعات ارزشمندي را در اختيار سياست‌گذاران و تصميم­گيران صنايع نفت و گاز كشور قرار دهد:
در ابتداي قرن بيستم, حفاري دوار جايگزين روش‌هاي قديمي در صنعت نفت و گاز گرديد. گرچه از آن زمان تاكنون پيشرفت‌هاي ارزشمندي در اين صنعت حاصل گرديده است، اما به هرحال از روشي مكانيكي بر پاية همان اصول اوليه استفاده مي­شود.

استفاده از ليزر براي ايجاد منافذ در ساختار بستر سنگ‌ها، روشي كاملاً متفاوت را مي­طلبد. در روش جديد حفاري از اشعه‌پردازي استفاده مي‌گردد، در اين روش رشته­هاي ليزر روي سطح سنگ تابيده مي­شود و توسط تعدادي عدسي كه در جهت جريان تابش اشعه قرار دارند، كنترل مي­شوند.

سرعت حفاري، 10 الي 100 برابر سريعتر

قبل از اينكه در دهه­هاي 80 و90 ميلادي پيشرفت‌هاي مهمي در تكنولوژي ليزر به عنوان سلاح دفاعي در ارتش آمريكا صورت گيرد، مفهوم حفاري توسط ليزر تنها در تصور مهندسان نفت وجود داشت. اما هم اكنون محققان معتقدند كه تكنولوژي جديد، توان نفوذ اشعه ليزر در سنگ را با سرعتي معادل 10 الي 100 برابر روش صنعتي متداول ممكن نموده است. اين امر باعث كاهش بسيار زياد هزينه­ها نسبت به روش حفاري مكانيكي خواهد شد.

امروزه، هزينة حفاري يك چاه گاز يا نفت در خشكي حدود چهارصد هزار دلار و در دريا حدود چهار و نيم ميليون دلار است. هزينة انجام شده در حفاري­هاي عميق‌تر، در شرايط ويژة ساختمان بستر به مراتب افزايش مي‌يابد. از طرف ديگر، افزايش سرعت حفاري باعث كاهش مدت زمان عمليات ‌شده و ميزان استفاده از لوازم و دكل حفاري و همچنين هزينه‌ها را تقليل مي‌دهد. همچنين با كاهش زمان، بازيافت باقيماندة گاز و نفت موجود در مخازن نيز اقتصادي خواهد بود.

به عقيدة محققان، اشعة ليزر بدنة سنگ‌ها را ذوب مي­كند و پوششي سراميكي در ديوارة چاه به وجود مي­آورد. بدين ترتيب هزينة خريد و نصب Casing فولادي حذف مي­گردد. سيستم­هاي ليزري داراي حسگرهاي مختلفي در موضع حفاري هستند كه شامل سيستم­هاي تصويري و نمايشگر است كه امكان ارتباط با سطح زمين را از طريق كابل­هاي فيبر نوري ممكن مي­سازد.

محورهاي طرح تحقيقاتي



اولين مسئله­اي كه به ذهن اهل فن مي­رسد، تخمين انرژي لازم براي توليد اشعه پر­انرژي ليزر است كه توانايي انجام حفاري را داشته باشد. نتايج طرح تحقيقاتي قبلي كه توسط مؤسسه تكنولوژي گاز (GTI) منتشر شده است، نشان‌دهندة اين امر است كه ميزان انرژي لازم براي شكستن يا پودر نمودن سنگ بسيار زياد است

.

يكي از مهمترين اهداف تحقيق جديد، اندازه­گيري دقيق‌تر انرژي مورد نياز براي انتقال اشعه از سطح زمين به قعر دريا است؛ بطوريكه بتوان‌ همان توان موجود را در عمق 1000 متري زير زمين نيز توليد كرد.

هدف دوم در اين مطالعه، پاسخگويي به اين سؤال است كه: آيا فرستادن امواج ليزر با پالس­هاي سريع مي­تواند سرعت نفوذ را در سنگ نسبت به حالت تابش پيوسته افزايش دهد؟ سؤال سوم اين است كه: در حضور سيالات حفاري، چه ميزان انرژي براي نفوذ در سنگ‌ها مورد نياز است؟ در اكثر مخازن، سيالاتي با چگالي زياد به نام"گل حفاري" تزريق مي‌گردد كه وظيفة شستشوي سنگ‌هاي خرد شده را به عهده دارند و از طرف ديگر آب را از سيالات هيدروكربني باارزش دور نگاه ‌مي‌دارند، تلاش محققان در راستاي يافتن ميزان انرژي لازم براي تبخير كردن و دور نگاه داشتن اين سيالات است.

در مرحلة بعد، هدف پروژه بررسي راهكارهاي ديگر براي استفاده از ليزر در حفاري است. به عنوان مثال، بعد از حفر يك چاه، حفره‌هايي در ساختار مخزن ايجاد مي­شود تا هيدروكربن­ها به بيرون نفوذ كنند. هدف از اين كار بررسي امكان ايجاد اين حفره­ها توسط ليزر است.

دولت فدرال آمريكا مبلغي در حدود پانصد هزار دلار و مؤسسه تحقيقاتي GTI، دويست و چهارده هزار دلار در اين طرح مطالعاتي 3 ساله سرمايه­گذاري نموده­اند. علاوه بر اين دانشگاه‌ها، مؤسسات تحقيقاتي و سرويس‌هاي انرژي و نفتي ديگري نيز در اين طرح تحقيقاتي مشاركت دارند.

دلايل استفاده از ليزر

مؤسسه تحقيقاتي GTI، علت استفاده از تكنولوژي ليزر و سرمايه­گذاري در اين زمينه را اين چنين بيان مي­كند:

1- تحقيقات وسيع صورت گرفته توسط ارتش آمريكا در مورد ليزرهاي پرقدرت، پنجره­اي از فرصت‌هاي فراوان را براي استفاده از اين سرماية ارزشمند مي­گشايد و زمينة اين تجربه را در صنايع آمريكا در مقياس تجاري فراهم مي­كند.

2- تكنولوژي­هاي كمكي، مانند فيبر نوري و Coiled Tubing به سطحي از پيشرفت رسيده­اند كه احتمال اقتصادي بودن استفاده از ليزر در حفاري نفت و گاز را افزايش مي­دهند. اين مسئله خود عامل بسيار مهمي در تشويق صاحبان صنايع به سرمايه­گذاري در اين زمينه است.

منابع:



1) www.gri.org

2) Fossil.energy.gov

 

[bahram torabi]

حفاری جهتدار

حفاری جهتدار

حفاري جهت دار عبارت است از فن خاصي كه در آن چاه براساس برنامه پيش بيني شده اي ( با استفاده از نرم افزار حفاري جهت دار) غير از حالت عمودي حفاري مي گردد در حفاري جهت دار علاوه بر تجهيزاتي كه در حفاري عمودي بكار مي روند تجهيزاتي ويژه زير در رشته حفاري استفاده مي گردند:
 دستگاه جهت يابي در حين حفاري
 دستگاه موتور درون چاهي
چاههاي حفاري جهت دار از نظر شعاع جهت دار نمودن به سه دسته تقسيم بندي مي گرند:
1. شعاع كوتاه : 5/1 تا 3 درجه جهت دار در يك فوت
2. شعاع متوسط : 8 تا 20 درجه جهت دار در 100 فوت
3. شعاع بلند : 2 تا 6 درجه جهت دار در يك 100 فوت





عمده ترين چاههاي حفاري شده در ميادين نفتي ايران داراي شعاع جهت دار متوسط و بلند بوده اند
اهم حوزه فعاليتهاي كاربردي حفاري جهت دار بصورت ذيل مي باشد :

1-حفاري افقي در مخازن نفتي
با اعمال اين روش استخراج نفت نسبت به روش حفاري معمولي ( عمودي ) حدود دوبرابر مي گردد ( ازدياد برداشت نفت ) .

2-حفاري چندين حلقه چاه در يك مخزن
با حفر حفره هاي متعدد در يك مخزن بجاي حفاري تعداد زيادي چاه مستقيم كه نياز به استفاده از چندين دكل در خشكي مي باشد مي توان با استفاده از حفاري جهتدار و با استفاده از يك دكل چندين حلقه چاه را در يك مخزن حفاري نمود اين روش باعث استفاده بهنه از دكل حفاري و نيز سرعت در استخراج نفت / گاز خواهد شد.
3-چاههاي متعدد از روي يك دكل دريائي(Multiple wells from offshore structure)
عمده كاربرد حفاري جهتدار ، امروزه در درون دريا مي باشد قابل توجه است كه بخش عظيمي ازمخازن گازي و نفتي كشورمان در جايي مانند خليج فارس واقع است ( پروژه پارس جنوبي ) . ساخت Plat form براي هر حلقه در دريا ,كاري غير عملي و غيراقتصادي است در اين روش با ثابت كردن يك plat form روي بستر دريا تعداد زيادي چاههاي جهتدار در مسيرهاي گونــاگون از روي يك plat form حفاري مي شوندو يكي ديگر از مزاياي روش فوق استفاده بهينه از دكل دريائي مي باشد. بطور مثال مي توان به چاههاي متعددي كه در منطقه ابوذر و روي دكل مورب تاكنون توسط اين اداره حفاري شده است و همچنين فازهاي 9 و 10 ميدان گازي پارس جنوبي كه با همكاري اين اداره در حال انجام است. , اشاره نمود.
4-چاههاي امدادي Relief wells

اين اداره با استفاده از توانائي هاي خود قابليت حفاري چاههاي امدادي را دارا مي باشد. حفر اين چاههاي باعث جلوگيري از هدر رفتن مقادير سرسام آور نفت وگاز از چاه فوران كرده مي گردد. بعنوان مثال ميتوان به مهار چاه كنگان 23 اشاره نمود


5-حفاري در مخازن نفتي مشترك
بخش زيادي از مخازن نفتي كشورمان با كشورهاي همسايه مشترك است و يا در نزديكي مرزهاي كشورمان قرار دارد. روش فوق , باعث بهره برداري بهينه و صيانت از مخازن نفت / گاز مشترك ميهن اسلامي و جلوگيري از هدر رفتن سرمايه ملي خواهد شد . بعنوان مثال مي توان به مخازن مشترك با كشور عراق از جمله در ناحيه نفت شهر ، دارخوين و پايدار و ميدان گازي پارس جنوبي كه با قطر مشترك است اشاره كرد كه اين امور با انجام حفاري جهتدار در اين مناطق و انجام يكي از بي نظيرترين حفاري هاي افقي در منطقه پايدار كه نقش بسزائي در دسترسي به اين مخازن سرشار را ايفا كرده است, اشاره نمود.
6-مناطق غير قابل دسترس
همواره بخشي از مخازن نفتي در زير شهرهاي از پيش ساخته شده ( مانند ناحيه كيان آباد و كورش و ملي راه اهواز ) و يا در زير كوه ها قرار دارند كه نمي توان با استفاده از حفاري عمودي به اين مخازن دسترسي داشت وليكن با استفاده از حفاري جهت دار/ افقي مي توان اين امر را انجام داد و حداكثر بهره برداري را از مخازن موجود فراهم آورده است .
7-حفاري گسلها و گنبدهاي نمكي و ياجاهايي كه از نظر زمين شناسي حادثه خيز است
گاهي از اوقات مخازن نفتي در كنار و يا زير يك گسل زمين شناسي يا گنبدهاي نمكي يا لايه هايي است كه حفاري عمودي در آنها باعث دسترس رفتن چاه حفاري شده ميگردد ( مانند ورود به شيلها ) يا از دسترس رفتن يا پاره شدن لوله هاي جداري در برخورد با گسلها ميگردد حال با وجود قابليت حفاري جهتدار اداره زمين شناسي واحد متقاضي برنامه حفر چاه را بگونه اي مي تواند ارائه دهد كه مسير چاه برخوردي با خطرات يادشده نداشته باشد و اين بمعناي جلوگيري از دست رفتن فرصتهاي فراوان جهت دسترسي به مخازن نفتي مي باشد كه ارز آوري فراواني را براي اين مملكت بدنبال دارد.
8-استفاده بهينه از گنبدهاي نمكي جهت ذخيره سازي گاز
يكي ديگر از قابليتهاي حفاري جهت دار كه داراي صرفة اقتصادي فـــراواني است ايجاد مخازن ذخيره سازي گاز و نفت درون گنبدهاي نمكي است كه بعنوان مثال مي توان به حفر چاههاي كوه نمك -1در منطقة قم و چندين چاه در منطقه ورامين اشاره نمود اين روش داراي 3 مزيت بسيار زياد جهت ذخيره سازي گاز است كه در زير به آنها اشاره مي نماييم.
الف- ايمني ذخيره سازي گاز
ب- امكان ذخيره سازي گاز در منابع حساس كشور از جمله پايتخت و غيره
ج- كاهش هزينه ذخيره سازي گاز
و- نتيجه اين مهم و نيز كاركرد گروهاي عملياتي حفاري جهت دار / افقي باعث شده كه ماهيانه مبلغي بالغ بر 3 ميليون دلار از خروج ارز مملكت اسلامي جلوگيري بعمل آيد.



برخي از عملكردها و كارهاي شاخص اداره عمليات ويژه عبارتند از :
طولاني ترين عمليات حفاري افقي در ميادين خشكي ايران بطول 750 متر در بخش افقي در منطقه چشمه خوش




طولاني ترين عمليات مغزه گيري در يك عمليات د ر ميادين خشكي / دريا ايران با بازيافت 81 متر مغزه در يك عمليات در منطقه پارس جنوبي
- حفاري جهت دار در چاههاي زمين گرمائي در منطقه سبلان
- انجام 737 حفره عمليات حفاري افقي / جهت دار/عبور از كنار مانده / حفاري سرعتي / باز كردن پنجره طي 16 سال ( 1371 الي 1386 )
- بازيافت 18789 متر مغزه طي 12 سال ( 1375 الي 1386 )
اداره عمليات ويژه داراي 4 كارگاه تعمير و نگهداري بمساحت 1800 مترمربع فضاي سرپوشده بوده كه شامل :

- كارگاه تعمير ونگهداري موتور هاي درون چاهي مجهز به دو دستگاه بازو بسته كردن موتور هاي درون چاهي (مدل 1689 نشنال اويلول)-يك دستگاه ليفتراك – 2 عدد كرن سقفي و فضا مجهز به لوازم خنك كننده جهت نگهداري قطعات لاستيكي از جمله استاتورها

- كارگاه تعميرات مكانيك دستگاه جهت يابي مجهز براساس استاندارد شركت جئولينك

- كارگاه تعميرات الكترونيك دستگاه جهت يابي بر اساس استاندارد شركت جئولينك

- كارگاه تعمير و نگهداري و نيز ارسال ودريافت تجهيزات مغزه گيري مجهز به يك كرن سقفي

- كارگاه نگهداري و دريافت / ارسال تجهيزات جهت يابي

 

[bahram torabi]

ابزار و وسايل حفاري جهت‌دار

ابزار و وسايل حفاري جهت‌دار

آشنايي با ابزار و وسايل حفاري جهت‌دار

آن‌چه که در پی می‌آید، ویرایش نخست «آشنایی با ابزارها واصطلاحات حفاری» و سومین بخش از مقاله‌ی « آشنایی با روش‌های نوین حفاری» از مجموعه‌ی متون آموزشی مفاهیم مهندسی نفت، ویژه‌ی خبرنگاران سیاستی و سیاست‌پژوهان بخش بالادستی نفت و اقتصاد انرژی است که در سرویس مسائل راهبردی دفتر مطالعات خبرگزاری دانشجویان ایران، تدوین شده است. دراین قسمت از مجموعه مقالات معرفی حفاری جهت‌دارسعی می‌شود برخی دستگاه‌ها و ابزارهای اصلی که درحفاری جهت‌دار به کار برده می‌شوند به صورت خلاصه معرفی گردد.
ابزارها

1- لوله‌های طوقه‌ (Drill Collar):
لوله‌های فولادی سنگین و سختی هستند که درانتهایرشته‌های حفاری به منظور تأمین وزن روی مته (WOB) و هم‌چنین سختی رشته حفاریقرارمی‌گیرند. ازنظر ساختار بدنه دوگونه مارپیچی و صاف وجود دارد (شکل1) که درحفاریجهت‌دار نوع مارپیچی ترجیح‌ داده می‌شود. شیارهای مارپیچی که روی بدنه لوله طوقهتوسط ماشین تراشیده می‌شود، سبب کاهش سطح تماس لوله با دیواره چاه به میزان 40درصدمی‌گردد درحالی که تنها 40درصد از وزن لوله کاهش می‌یابد. این کاهش سطح تماس باعثکاهش احتمال چسبیدن لوله به دیواره چاه (Differential Sticking) و گیرکردن آنمی‌شود. لوله طوقه به طور میانگین 31 فوت طول دارد و ازنظر اندازه طول لوله و جنسفولادی آن، غیراز لوله طوقه معمولی سه نوع لوله دیگر وجود دارد.
- لوله طوقه کوتاه کهدرطول‌های 15- 10- 5 فوت ساخته می‌شوند.
- لوله طوقه غیرمغناطیسی که از آلیاژخاصی از فولاد زنگ نزن با کیفیت بالا ساخته می‌شود.
- لوله طوقه غیرمغناطیسیکوتاه.
2- ساب شناور (Float Sub)
یک لوله کوتاه که یک سرآن پین (نرینه) و سردیگر آنباکس (مادینه) است و محلی برای قرارگرفتن شیرشناور (Float Valve) می‌باشد. معمولاًبالای موتورهای دکل (PDM) نصب می‌شود.شیرشناور برای جلوگیری از حرکت سیال حفاری بهسمت بالا از درون لوله حفاری تعبیه می‌شود. و در واقع یک شیر یک‌طرفه است که اجازهمی‌دهد گل از داخل رشته حفاری وارد چاه شود اما مسیر برگشت ان را می‌بندد وگاهی‌اوقات درساب بالای مته (Bit Sub) هم نصب می‌شود.
- تثبیت کننده‌ها (Stabilizer)
تثبیت کننده‌ها جزء ضروری تقریباً همه رشته‌هایحفاری درچاه‌های جهت‌دار هستند. تثبیت‌کننده‌های نزدیک مته (Near bit Stabilizer) معمولاً جایگاه شیرشناور هم هستند. برروی لوله تثبیت کننده تیغه‌هایی نصب شده که بهصورت 360 درجه سطح لوله را پوشش می‌دهد و معمولاً روی این تیغه‌ها توسط مواد سختپوشش داده می‌شود.
وظایف اصلی تثبیت کننده‌ها عبارتند از:
1- کنترل انحراف چاه
2- کاهش خطر چسبیدن لوله به چاه (Differential Sticking)
3- تراشیدن و صاف کردن ناهمواری‌ها و کجی‌های چاه (Dogleg)
ازنظر نحوه اتصال تیغه‌ها به بدنه لوله دونوعتثبیت کننده وجود دارد:
1- تیغه‌های جوش‌داده شده (Welded blade stabilizer)
دراین نوع، تیغه‌ها توسط عملیاتجوشکاری و حرارت بالا، با کیفیت بالا به بدنه لوله متصل می‌شوند. تیغه‌ها می‌توانندمستقیم و یا مارپیچی باشند (شکل 2). این نوع تثبیت کننده‌ها درسازندهای سخت توصیهنمی‌شوند چراکه احتمال کنده‌شدن تیغه‌ها وجود دارد. این نمونه بیشتر برای چاه‌هایبا قطر زیاد و یا در سازندهای نرم مناسب است، چراکه امکان استفاده از حداکثر شدتجریان سیال حفاری را فراهم می‌کنند، درضمن این نوع تثبیت کننده ارزان‌تراست.
2- تیغه‌های یکپارچه Integrat – blade stabilizer
دراین مدل یک قطعه فلز یکپارچه بهشکل لوله درآمده و توسط دستگاه، تیغه‌ها روی آن شکل می‌گیرند. این نمونه از نمونهقبل گران‌تراست. در این نمونه لبه بیرونی تیغه‌ها کمی گرد شده‌اند تا از آسیب‌رسیدن به دیواره جلوگیری شود و هم‌چنین تماس تیغه با بدنه چاه بیشتر گردد. اینتثبیت کننده‌ها معمولاً توسط کربید تنگستن(نوعی آلیاژ فلزی) پوشش داده می‌شوند (شکل 3).
4- غلتک‌های تراشنده (Roller Reamer)
این تراشنده‌ها به منظور حفظ اندازه چاه، کاهشگشتاور (Torque) درلوله و هم‌چنین ثابت نگه‌داشتن رشته حفاری دردونوعنزدیک متهورشتهحفاریموجودند و معمولاً درسازندهای سخت مفید می‌باشند (شکل 4).
5- توربین (Turbin)
این دستگاه براساس مکانیزمچرخش گریز از مرکز (سانتریفیوژ) سیال کارمی‌کند. انرژی ازسرعت و حجم سیال حفاری بهیک استاتور (Stator) ثابت و زاویه‌دار منتقل می‌شود که سبب ایجاد یک نیروی چرخشی درروتور (Rotor) مقابل آن می‌گردد (شکل 5). هرترکیب استاتور و روتور یک گام (Stage) نامیده می‌شود. یک توربین درعملیات حفاری جهت‌دار ازچندین گام تشکیل شده است. اینوسیله امروزه چندان متداول نیست و معمولاً توسط متخصصان رانده می‌شود.
6- ساب خمیده (Bent Sub)
ساب خمیده لوله دارای پین و باکس می‌باشد که قسمت پین (نرینه) باید با باکس (مادینه) هم‌سایز و هم‌سازباشد. پین معمولاً با زاویه‌ای نسبتبه محور بدنه ساب ساخته می‌شود. این زاویه معمولاً بین 1 تا 3 درجه استکه به اندازه 1/2 درجه تغییر می‌کند. سابخمیده بلافاصله بالای PDM یا توربین قرارمی‌گیرد و با اعمال نیرو به مته سبب حرکت آن دریک مسیر کمانی شکلمی‌شود.
7- چاله‌بازکن (Hole Opener)
این وسیله یک ابزار لوله‌ای شکل با قطر ثابت است کهبرای بازکردن چاه‌های هدایت‌گر (Pilot Well) استفاده می‌شود. برای سازندهای مختلفدارای برشگرهای متفاوت است که می‌توان آن‌ها را درمحل چاه عوض کرد (شکل 7).
8- وایپ استاک (Whip- Stock)
یک وسیله ایجاد انحراف درچاه است که درچاه‌های باز (Openhole) و یا جداری شده (Cased hole) کاربرد دارد. ویپ استاک درچاه باز قابلبازیابی است و معمولاً برای ایجاد یک انحراف عمیق درچاه‌های با حرارت بالا و یادکل‌های کوچک مورد استفاده است. درچاه جداری شده برای ایجاد انحراف از مسیراولیه ازدرون جداری‌ها (Casing) به کارمی‌رود، درون جداری محکم و ثابت می‌شود تا اجازهانحراف ازدرون آن را بدهد و سپس در پایان کار درهمان جا، رها می‌شود (شکل 8).
9- جارهای حفاری (Drilling Jar)
برای اعمال ضربه به سمت بالا یا پایین طراحیشده‌اند، درچاه‌های جهت‌دار همراه رشته حفاری رانده می‌شوند تا درهنگام گیرکردنلوله (Pipe Stock) درچاه با اعمال ضربه آن را آزاد کنند. جارهای می‌توانندهیدرولیکی، مکانیکی و یا هیدرومکانیکی باشند (شکل 9).
10- موتورهای قابلهدایت (Steerable Motor)
ازآخرین دستاوردهای تکنولوژی حفاریجهت‌دار است: این دستگاه یک PDM است که هم می‌تواند بچرخد و با حفر سازند به پیشرود و هم درصورت لزوم جهت‌ داده شود. یک غلاف خمیده این امکان را می‌دهد که درهنگامجهت‌دهی، دستگاه نسبت به محوررشته حفاری منحرف شود و با استفاده ازاین انحرافمی‌توان اصلاحات کوچک را درمسیر چاه اعمال کرد (شکل 10).

اصطلاحات
1- Differential Sticking :
هنگامی که اختلاف فشارسیال درون چاه و فشار سازندزیاد باشد فشار سیال باعث چسباندن لوله به دیواره چاه و درنتیجه گیرکردن آن می‌شود.
2- Dogleg:
میزان خمیدگی کلی درمسیر چاه را گویند که شامل تغییراتزاویه عمودی (inclination) و یا زاویه افقی (Azimooth) می‌باشد.
3- Near bit Stabilizer :
تثبیت کننده‌ای که درست بالای مته نصب می‌شود .
4- Open hole :
قسمتی از چاه که درآن لوله جداری (Casing) نصب نشده است.
5- Casing :
لوله‌های فولادی محکم و پایداری هستند که برای محافظت ازدیواره چاه و یک سری وظایف دیگر بعد از حفاری درون هرقسمت از چاه قرارداده می‌شوند.
6- Pilot hole :
چاهی با قطر کمتر از قطر نهایی که برای ایجاد انحراف اولیهدرمسیر چاه حفر می‌گردد.
7- Weight On bit :
وزنی که معمولاً توسط لوله‌های طوقه برروی مته اعمال می‌شودکه به عملیات حفاری و سرعت پیشروی آن کمک کند.
برای دریافت متن اصلی مقاله و شکل ها روی لینک زیر کلیک کنید

تدوین: مهندس توماج فرود
دانشجوی کارشناسی ‌ارشدمهندسی حفاری-‌بهره‌برداری دانشگاه صنعتی امیرکبیر
خبرنگار مهندسی نفتسرویس مسائل راهبردی خبرگزاری دانشجویان ایران

 

[bahram torabi]

پژوهش سيمان و گل حفاري

پژوهش سيمان و گل حفاري

پژوهش سيمان و گل حفاري
روان كننده هاي گل حفاري (lubricants): چاهائيكه حفاري ميشوند معمولا به طور كامل عمود نيستند رشته هاي حفاري انعطاف پذير بوده و درون چاه به كناره هاي آن برخورد كرده و مقاومت اصطكاكي ايجاد ميشود كه براي آن به گشتاور اضافي قابل ملاحظه اي نياز است. ممكن است مقاومت اصطكاكي در بالا و پايين بردن لوله هاي حفاري نيز افتاده و عمل drag روي دهد. ميتوان با قرار دادن لايه اي از نفت و گريس يا عامل روان كننده بين قطعات فلزي متحرك، اصطكاك را كاهش داد. روان كننده هاي حفاري افزودنيهايي گل حفاري هستند كه ميزان تورك ناشي از عوامل فوق را پايين آورده و سبب روانكاري مته حفاري ميشوند شير آنها روي ضريب اصطكاك كه به صورت نسبت نيروي موازي سطح به نيروي عمود بر سطح تعريف ميشود ازريابي ميشود. ضريب اصطكاك = M نيروي موازي سطح=F نيروي عمود بر سطح=W مقدار براي سطوح همگن ثابت ميباشد. مواد زيادي به اين منظور استفاده ميشود و در انواع مختلف وجود دارند. 1-1-نوع جامد: مهره هاي پلاستيكها، مهره هاي شيشه اي، بنتونيت، ميكاي ريز ، گرافيت 1-2-نوع مايع: انواع روغنها، گريسها، سيالات مصنوعي گليكول ، روغن هاي گياهي، صابونهاي اسيد چرب و سورفكتانتها امروزه خواص روان كنندگي سيالات حفاري تحت فشارهاي زياد (E.P lubricating) در سرچاهها، از طريق ظرفيت متحمل بار كه توسط دستگاهي بنام E.P mud tester تعيين كنترل ميگردد. اين خاصيت روي فرسايش سطوح فلزات بهم ديگر در فشارهاي بسيار بالا (30000 تا PSI 100000) بحث ميكند. روانسازي سطوح فلزات توسط لايه اي مقاوم در برابر فشار در اثر واكنش سينمائي تحت A درجه حرارت زياد (در تماس با لايه هاي سخت ) بوجود مي آيد. ايجاد ميشود. بنابراين بررسي مقاومت لايه و غشاء مهيار براي كنترل روانسازها ميباشد. 2-كاربرد (Application): هدف اوليه استفاده از اين مواد جدا كردن سطوح متحرك به منظور كاهش نيروي اصطكاك و پوشش دادن به آنها ميباشد. لذا با كاهش ضريب اصطكاك ميتوان عمر مته و رشته هاي حفاري را افزايش و همچنين فشار وارده به پمپ و لزجي شدن مته را به حداقل رساند مشتقات هيدروكربني در بسياري از موارد افزوده قرار گرفته ولي در شرايط خاص از نظر افزايش درجه حرارت وعدم استفاده از نوع سيال بالا جبار از روانسازهاي به شكل جامد (گرانيت....) استفاده ميشود. 3-خواصProperties) ): 1-1- خواص فيزيكي : شكل ظاهري: مايع يا جامد وزن مخصوص: درحد گازوئيل يا كمي بيشتر و كمتر از آب رنگ: معمولا قهوه اي حلاليت : معمولا در آب پخش شده و در گازوئيل حل ميشوند. 1-2- خواص شيميائي: PH: حدود9-5 پايداري : بايد به صورت همگن باشد 4-بسته بندي (Packaging) : معمولا شكل مايع آن در بشكه هاي مطمئن و فولادي با وزن خالص حدود170 كيلوگرم و شكل جامدان ميتواند در كيسه هاي چند لايه اي بسته بندي شوند. 5-روشهاي ارزيابي و كنترل كيفي و كاربردي : 5-1-روشهاي استاندارد (standard methods) 5-1-1- دستگاه E.P MUD Tester : دستگاهي است براي كنترل كيفي و ارزيابي مواد روانساز ساخت شركت بارويد ميباشد دستگاه ساده اين است كه قدرت لغزندگي تحت فشار نسبي سيال حفاري و نيز سرعت سايش قطعات مكانيكي را در سيم هاي سيال مشخص اندازه گيري و پيش بيني ميكند . توجه : مقاومت سايشي جهت گردش ميله حفاري را گشتاور و مقاومت سايشي در بالا كشيدن و پايين بردن رشته حفاري را كشش يا drag گويند. نتايج آزمايشات اين دستگاه به عنوان استاندارد در ارزيابي روانسازها مورد استفاده قرار ميگيرد. -1-2- وسايل مورد نياز يا متعلقات دستگاه (Accessories): 1- دستگاه كامل با آچار torquemeter 2- حلقه هاي آزمايش 3- بلوكهاي آزمايش 4- ظرف نمونه 5- آچار تنظيم و محكم كننده مهره 6- سوليس براي اندازه گيري عرض خراش با دقت 00518/0 5-1-3- دستورالعمل آزمايش (Procedure) : 1- بلوك و حلقه آزمايش از هر گونه آلودگي (گريس يا روغن) با استفاده از كينه يا دستمال و يا حلال خاصي شسته تميز شوند. به هنگام نگهداري آنها بايد سطح آنها را گريسكاري كرد تا از زنگ خوردن جلوگيري شود. از آنجائيكه سطوح اين دو قطعه توسط پوشش كاملي از يك غشاء (film) لغزنده و روان محافظت ميشوند بنابراين بايستي در نگهداري آنها دقت شده واز هر نوع آلودگي بدور نگهداشت. 2- حلقه آزمايش را در انتهاي شفت اصلي دستگاه قرار داده و مهره آن را با استفاده از آچار رينگ محكم ببنديد تا از لغزيدن و سرخوردن حلقه در خلال آزمايش جلوگيري كند قفل شفت در قسمت عقب قاب دستگاه در جهت مخالف شفت تعبيه شده است. مهره را زياد محكم نبنديد چون ممكن است رزروه هاي آن بريده شوند . اگر حلقه از جايگاه خود حركت كرد مهره را باز كرده و سطح باريك و كوچك روي شفت را تميز واز يك حلقه ديگر استفاده كنيد 3- بلوك آزمايش را در نگهدارنده خود كه در ته شفت متصل به تورك متر قرار دارد نگهداريد.نگهدارنده بلوك را از هر نوع آلودگي گل حفاري دور سازيد. بلوك را كه آزادانه حركت ميكند مقابل حلقه قرار دهيد. اگر در حملش ثابت نباشد با يك لبه چاقو آن را تنظيم كنيد. اگر تنظيم نشود موقع آزمايش شكل خراش به صورت ذوزنقه يا مثلث خواهد بود كه بايد با مشاهده اين علائم آزمايش تكرار شود. علامت مستطيل شكل مطلوبترين است در صورت عدم تشكيل مستطيل بايد نگهدارنده بلوك كاملا بررسي و بوسييه شل كردن پيچ آن را باز كرد. 4- ظرف نمونه را كاملا تميز كرده وآن را با گل حفاري كه روي آن كاملا با ماده آزمايش پوشيده شده است ، در جايگاه خود قرار دهيد. 5- پيچ نگهدارنده ظرف را شل كرده ظرف بند 4 را طوري بالا ببريد كه مجموعه حلقه و بلوك ( مكعب مستطيل)و نگهدارنده كاملا درون آن قرار گيرند سپس پيچ رامحكم ببنديد. 6- دستگاه را بدون بار روشن كنيد (هرگز دستگاه را تحت بار روشن نكنيد) اجازه دهيد به مدت 1 دقيقه كار كنيد يا شدت جريان از 1 تا 2 آمپر در آمپرسنج مشاهده شود اگر شدت جريان بيشتر از 2 آمپر باشد نشاندهنده اين است كه دستگاه به طور صحيح كار نمي كند. 7- با تورك متر (torqumeter) را در جايگاه خود قرار داده و توسط بازوي آن در خلاف جهت عقربههاي ساعت گشتاوري با نرخ 5in-1bf/sec اعمال كنيد ( اين فشار به بلوك منتقل شده و ايجاد نيروئي بر ضد حلقه خواهد كرد) اين كار ادامه دهيد تا اينكه يك شيرور (seizure) رخ دهد بار و قدرت شدت جريان را يادداشت كنيد. 7-1-تعريف شيرور (Seizure) : پاره شدن و گسيختگي قسمتي از فلز در تماس مابين سطح حلقه و بلوك تحت آزمايش بوده و نشاندهنده كم بنيهگي و درهم شكستگي كامل هر نوع قابليت و توانايي روان كنندگي تحت فشار است كه سيالات حفاري يا هر سيال مورد آزمايش از خود نشان ميدهد. 7-2- چگونگي تشخيص شيرور(Identifing): 1- افزايش سريع در شدت جريان (به طوريكه آمپر سنج نشان ميدهد) و درمقابل افزايش جريان افزايش يافته و با ادامه آن فيوز دستگاه ميسوزد. 2- شدت جريان افزايش بسيار سريع و قابل توجه يافته سپس به حالت معمولي و نرمال ( قبل از عمل شيرور بر ميگردد نوع دوم شدت كمتري نسبت به نوع اول داشته و معمولا در گشتاورهاي پايين (كمتر از 200in-1b ) و يا زمانيكه مواد جامد گل حفاري تسيار زياد و سائيده باشد اتفاق مي افتد. درخلال تشخيص شيرور در استفاده از آمپر سنج ، تغييرات واضحي در شكل چهارگوش خراشيده شده و نوسانات ويا صداي دستگاه اتفاق خواهد افتاد. صداي نرمال به صورت صداي وز وز ثابت خواهد شد در شيرور نوع دوم صداي دستگاه گوش خراش بوده و بعد از اين عمل سطح سائيده بلوك بزرگ و زبر شده برعكس آنچه كه در عمل گذشتن سطح نرم و براق ايجاد ميشود . 8- هنگاميكه شيرور رخ ميدهد بار را سريعا كاهش داده به صفر برسانيد سپس حلقه آزمايش را عوض كنيد از هر بلوك ميتوانيد براي هشت آزمايش (بخاطر وجوه آن) استفاده كنيد. برداشتن سريع بار از وارد شدن بار زياد به موتور جلوگيري ميكند. ميتوان ميزان بار را كه نبايد بيشتر از 8 آمپر باشد روي آمپرسنج مشاهده كرد اگر بار زياد باشد فيوز ميسوزد. 9- مراحل 7-1 را تكرار كنيد البته با بار 50in-1b ، 5 دقيقه صبر كنيد مگر اينكه شيرور اتفاق افتاد در اين صورت با شنيدن شيرور مراحل 1 تا 7 را با كاهش بار تا1n/1b50 اين دستورالعمل را آنقدر ادامه دهيد تا عمل گذر (Pass) اتفاق بيافتد : 10-1- عمل گذشتن(Pass) : قابل قبول بودن مايع روان كننده به همراه گل حفاري پايه آبي با كاركرد دستگاه با يك بار ثابت به مدت 5 دقيقه (بدون اينكه سيزور رخ دهد ) در اين موقع يك سطح نرم و صيقلي و صاف روي بلوك ايجاد ميشود. 10-2- چگونگي تشخيص (Pass) : 1- كاركردن دستگاه به مدت 5دقيقه تحت بار ثابت كه آمپرسنج عدد ثابت را نشان داده و قسمت سائيده شده روي بلوك كوچك صيقلي باشد. 2- كاركردن به مدت 5 دقيقه كه آمپرسنج رقم متعادلي را نشان داده و سطح سائيده بلوك و حلقه متوسط بوده و ممكن است به صورت صيقلي يا تيره (بستگي به سائيدگي گل دارد) باشد. 11-محاسبه وگزارش نتايج (Calculation & Reporting Results) : 11-1- اندازه گيري عرض سائيدگي روي بلوك: ميتوان با استفاده از كوليس با دقت in 005/0 و بزرگنمايي كافي عرض محل سائيدگي را اندازه گرفت مثلا مقدار 095/0 اينچ برابر 5/9 تا از صدهاي يك اينج است. بلوك را از گل تميز كرده و كوليس را در مركز بريدگي و موازي با لبه هاي آن قرار داده و مقدار عرض را يادداشت ميكنيم (w) 11-2- محاسبه فشار وارد روي بلوك : حاصلضرب عرض بريدگي (w) در طول آن (عدد ثابت 125/0) مساحت آن را مشخص خواهد كرد. تقسيم قرائت عدد تورك متر (كه درآن عمل گذشتن اتفاق افتاده است) در بازوي آن (عدد ثابت 5/1) برابر ميزان نيروئي وارد بر مساحت آن خواهد بود اين فشار بيان كننده مقاومت پوسته يا حدنهائي فشار قابل تحمل لايه گل است: 11-3- از معادله ساده زير ميتوان مقاومت پوسته را حساب كرد. مقاومت پوسته، P=Psi ظرفيت تحمل بار= قرائت تورك متر، T=in-1b عرض بريدگي ، صدمهايي از 1 اينچ=W معادله فوق از طريق زير محاسبه شده است. نيرو =فشار سطح (گشتاور)تورك =نيرو بازوي گشتاور عرض × طول = مساحت براي دستگاه E.P.mud شركت بارويد: In=L 125/0 = طول بريدگي (ثابت) In=M 5/1= بازوي گشتاور (ثابت) پس خواهيم داشت: حال بايد w را برحسب صدهايي از اينچ حساب كرد: در اين دستگاه محدوده بازوي تورك متر in-1b600-0 ميباشد. از نمودار پيوست ميتوان به سادگي مقاومت پوسته را محاسبه كرد. با اين نمودار پرسنل سر چاه به راحتي ميتوانند خواص روانسازي سيالات در فشارهاي زياد را بررسي و كنترل كنند. در سمت چپ آن مقياس لگاريتمي از 50 تا in-1b600 براي ظرفيت تحمل بار وجود دارد. نتايج آزمايشگاهي نشان داده اند كه در عرض بريدگي بيشتر از اينچ عمل سيزور اتفاق افتاده و درمقادير كمتر از بسيار غيرممكن است. بنابراين نمودار لگاريتمي يا اينچ درسمت چپ صفحه مشاهده ميشود. مقدار لازم براي مقاومت پوسته از محل تقاطع خط مستقيمي كه عدد قرائت تورك متر (سمت چپ) 1 به رقم صدهايي ازاينچ عرض بريدگي (سمت راست) وصل ميكند با شاخص مقاومت پوسته بدست مي آيد. مثال: اگر در قرائت تورك متر برابر in-1b400 عمل گذر اتفاق افتاده باشد و عرض بريدگي 5/9 صدهايي از يك اينچ باشد مقاومت پوسته را حساب كنيد. 12-گزارش نتايج: ميتوان گزارش نهايي را به صورت زير ارائه كرد و با جدول نتايج مقايسه كرد. 12-1 – پايين ترين بار (رقم بدست آمده از تورك متر) بر حسب 1n-1b و ميانگين شدت برحسب آمپر كه در آن سيزور رخ داده است يادداشت شود. 12-2- وقتيكه عمل Pass اتفاق افتاد يا با 5 دقيقه كاركردن دستگاه عمل Seizure رخ نداده باشد نتايج زير را يادداشت كنيد. 12-2-1- ميزان بار (بدست آمده از تورك متر)برحسب 1n-1b ( اين بار نشاندهنده ظرفيت عمل بار سيال تحت آزمايش است) 12-2-2- عرض بريدگي برحسب صدهايي از 1 اينچ 12-2-3- مقاومت پوسته برحسبPsi 12-2-4- ميانگين شدت جريان (كه آمپرسنج نشان ميدهد) برحسب آمپر 13-مراقبت از دستگاه: 13-1- اگر دستگاه به طور دائم كار كند با بلبرينگ موجود در قسمت پايين شافتي كه با تسمه كار ميكند، حداقل يكرتبه در روز يا غالبا در صورت نياز با گريس مناسب روان كاري شود. براي اينكار ميتوان از گريسخور عقبي تعبيه شده روي دستگاه استفاده كرد. 13-2- يا طاقانهاي اصطكاكي حايل بلوك كه توسط تورك متر جابجاو رانده ميشود به طور منظم گريسكاري شود از گريس خور جلوئي نزديك گريس خور بلبرينگ ميتوان استفاده كرد. 14-جدول نتايج مشخصات و پيشنهادات: محدوده كاري براي تعيين ظرفيت تحمل بار و عرض بريدگي بايد با استفاده از تجارب سرچاهي آزمايشگاهي پايه گذاري شوند يك نمونه از راهنماي پيشنهادي براي آزمايشگاه و سرچاه به شرح زير اعلام ميشود. قرائت تورك متر (1n-1b) مقاومت پوسته (Psi) عرض بريدگي(1n100/1) ضعيف 100-0 2000< بالاي 25 250-100 15000-2000 8-25 عالي 450-250 15000> كمتر از 8 15-منابع و مواخذ : 1- Reference Manuall, Milchem 2- Nomograph for Extreme Pressure labricating properties of Drilling fluids P.J.ston 3- آزمايشگاه پايه آبي واحد پژوهش سيمان و گل حفاري ، پژوهشگاه صنعت نفت 4- كاتالوگ دستگاه Epmud rester 4- API 13A 1966

 

[kian.kateb]

ALL OF DRILLING RIG COMPONENTS

ALL OF DRILLING RIG COMPONENTS

سلام.

این فایل رو حتما دانلود کنید.تقریبا تمام اجزای دکل رو تشریح کرده.
خیلی خوبه.مخصوصا برای اونایی که حفاری میخونن.
موفق باشید.
کیان​

http://www.4shared.com/file/228598188/d47072ac/DrillingMethods.html

 

[kian.kateb]

Advanced Drilling Methods

Advanced Drilling Methods

سلام.
محمد ازم فایل انگلیسی روش های پیشرفته ی حفاری رو خواسته بود.
متاسفانه من اون فایل رو نداشتم.اما یه چیزایی داشتم که گذاشتم براتون.
امیدوارم به دردتون بخوره.
موفق باشید.
کیان.



Aerated_Fluids_Drilling

http://www.4shared.com/file/228617866/4c1d6093/Aerated_Fluids_Drilling.html

COILED_TUBING_DRILLING

http://www.4shared.com/file/228619001/6aef743d/COILED_TUBING_DRILLING.html

Electrical_Drilling

http://www.4shared.com/file/228619401/6de6dce1/Electrical_Drilling.html

Ultrasonic_Drilling

http://www.4shared.com/file/228619551/11534293/Ultrasonic_Drilling.html

 

[kian.kateb]

سلام.
روش Rotary Steerable System همچین روش جدیدی هم نیست.اما موتاسفانه تو ایران جدید الان.این وسیله یه tools هوشمند که از روی سطح داده هامون رو مثل آزیموت و زاویه و ... بهش میدیم.و این دستگاه با بازو هایی که در اطرافش داره در حین حفاری ضرباتی رو به دیوارهی چاه میزنه و دیتا های مورد نیاز برای حفاری کج رو میگیره و پردازش میکنه و با موتوری که روش هست حفاری رو در جهت مورد نظر نگه میداره.معمولا یه دستگاه MWD بالای اون قرار میدن که با فرستادن دیتا های حفاری کج و tool face دستگاه به بالا ما بتونیم کنترل کنیم عملیاتمون رو.
این روش زمان حفاریمون رو فوق العاده کم میکنه اما از اونجایی که تو ایران بخاطر کمبود casing و ... زمان زیاد برامون مهم نیست پس زیاد با روش های دیگه فرقی نداره.قیمت هر set از این دستگاه تقریبا 5-6 برابر هر package حفاری کج(MWD & MOTOR ) هستش.
مهمترین شرکت های تولید کنندش هم BAKER و SLB هستن.

 

[kian.kateb]

Types of Drilling Rigs

Types of Drilling Rigs

A drilling rig is a structure housing equipment used to drill for water, oil, natural gas from underground reservoirs or to obtain mineral core samples. The term can refer to a land-based rig, a marine-based structure commonly called an 'offshore rig' or a structure that drills oil wells called an 'oil rig'. The term correctly refers to the equipment that drills oil wells or extracts mineral samples, including the rig derrick (which looks like a metal frame tower).
Sometimes a drilling rig is also used to complete (prepare for production) an oil well. However, the rig itself is not involved with the extraction of the oil, its primary function is to make a hole in the ground so that the oil can be produced.
Laypeople may refer to the structure which sits on top offshore wells as a 'rig', but this is not correct. The correct name for the structure in a marine environment is platform. A structure upon which wells produce is a production platform. A floating vessel upon which a drilling rig sits is a floating rig or semi-submersible rig because the whole purpose of the structure is for drilling.
Drilling rigs can be small and portable such as those used in mineral exploration drilling, or huge, capable of drilling through thousands of metres of the Earth's crust; large "mud pumps" are used to circulate drilling mud (slurry) through the drill bit and the casing, for cooling and removing the "cuttings" whilst a well is drilled; hoists in the rig can lift thousands of tons of pipe; other equipment can force acid or sand into reservoirs to facilitate extraction of the oil or mineral sample; and permanent living accommodation and catering for crews which may be greater than a hundred people in number. Marine rigs may operate many hundreds of miles or kilometres offshore with infrequent crew rotation.​

History

Until the advent of internal combustion engines in the late 19th century, the primary method for drilling rock involved muscle power be it human or animal. Rods were turned by hand, using clamps attached to the rod. The rope and drop method invented in China utilized a steel rod or piston raised and dropped vertically via a rope. Mechanised versions of this persisted until about 1970, utilising a cam to rapidly raise and drop what, by then, was a steel cable.
In the 1970s, outside of the oil and gas industry, roller bits utilising mud circulation were replaced by the first efficient pneumatic reciprocating piston RC drills, and became essentially obsolete for the majority of shallow drilling, and are now only used in certain situations where rocks preclude other methods. RC drilling proved much faster and efficient, and continues to improve with better metallurgy deriving harder, more durable bits, and compressors delivering higher air pressures at higher volumes, enabling deeper and faster penetration. Diamond drilling has remained essentially unchanged since its inception.​

Mobile drilling rigs

In early oil exploration, drilling rigs were semi-permanent in nature often being built on site and left in place after the completion of the well. In more recent times drilling rigs are expensive custom built machines that are capable of being moved from well to well. Some light duty drilling rigs are similar in nature to a mobile crane though these are more usually used to drill water wells. Larger land rigs must be broken apart into multiple sections and loads in order to move to a new location, a process which can often take weeks.
Small mobile drilling rigs are also used to drill or bore piles. Rigs can range from 100 ton continuous flight auger (CFA) rigs to small air powered rigs used to drill holes in quarries, etc. These rigs use the same technology and equipment as the oil drilling rigs, just on a smaller scale.
The drilling mechanisms outlined below differ mechanically in terms of the machinery used, but also in terms of the method by which drill cuttings are removed from the cutting face of the drill and returned to surface.​

Drilling rig classification

There are many types and designs of drilling rigs, depending on their purpose and improvements; many drilling rigs are capable of switching or combining different drilling technologies.​

by power used

• electric - rig is connected to a power grid usually produced by its own generators
• mechanic - rig produces power with its own (diesel) engines ​
• hydraulic - most movements are done with hydraulic power ​
• pneumatic - pressured air is used to generate small scale movements​

by pipe used

• cable - a cable is used to slam the bit on the rock (used for small geotechnical wells) ​
• conventional - uses drill pipes ​
• coil tubing - uses a giant coil of tube and a downhole drilling motor​

by height

• single - can drill only single drill pipes, has no vertical pipe racks (most small drilling rigs) ​
• double - can store double pipe stands in the pipe rack ​
• triple - can store stands composed of three pipes in the pipe rack (most large drilling rigs) ​
• quad - can store stands composed of four pipes in the pipe rack​

by method of rotation

• no rotation (most service rigs) ​
• rotary table - rotation is achieved by turning a square pipe (the kelly) at drill floor level. ​
• top-drive - rotation and circulation is done at the top of the drillstring, on a motor that moves along the derrick.​

by position of derrick

• conventional - derrick is vertical ​
• slant - derrick is at an angle (this is used to achieve deviation without an expensive downhole motor)​

Drill types

There are a variety of drill mechanisms which can be used to sink a borehole into the ground. Each has its advantages and disadvantages, in terms of the depth to which it can drill, the type of sample returned, the costs involved and penetration rates achieved. There are two basic types of drills—ones which produce rock chips or ones which produce Core sample.
Auger drilling

Auger drilling is achieved by means of a helical screw which is driven into the ground with rotation; the earth is lifted up the borehole by the blade of the screw. Auger drilling is used for well drilling, fence construction, soil engineering and geochemistry reconnaissance work in exploration for mineral deposits. In some cases, mine shafts are dug with auger drills. Small augers can be mounted on the back of a utility truck, with large augers used for sinking piles for bridge foundations.
Auger drilling is restricted to generally soft, unconsolidated material or weak, weathered rock. It is cheap and fast.​

Air core drilling

Air core drilling and related methods use hardened steel or tungsten blades to bore a hole into rock. The drill bit has three blades arranged around the bit head, which cut the rock. The rods are hollow and contain an inner tube which sits inside the hollow outer rod barrel. The drill cuttings are removed by injection of compressed air into the hole via the hollow inner rod. The cuttings are then blown back to surface via the outer space inside the barrel where they are collected if needed, or discarded. Drilling continues with the addition of rods to the top of the drill string. Air core drilling can occasionally produce small chunks of cored rock.
This method of drilling is used to drill the weathered regolith, as the drill rig and steel or tungsten blades cannot penetrate fresh rock. where possible, air core drilling is preferred over RAB drilling as it provides a more representative sample. Air core drilling can achieve depths approaching 200 metres in good conditions as the cuttings are removed inside the rods and are less likely to clog. However, this method is more costly and slower than RAB.​

Cable tool drilling

Cable tool rigs are a traditional way of drilling small bore water wells in rural areas of the USA. Commonly called "spudders" these rigs raise and drop the bit to finely crush the rock surface. Then the bit is raised and a bail is lowered; if the borehole is dry, water is added. The bail receives the water and rock fragments, then closes, allowing them to be raised and removed. The bit is again lowered until contact is made with the rock surface, upon which it is again raised and dropped until additional bailing is possible. Cable tool rigs are simpler (thus cheaper) than similarly sized rotary rigs, but much slower and not capable of deep depths, since the tools have to be raised and lowered so often.​

 

[ahmad_2006]

رئولوژی گل حفاری

رئولوژی گل حفاری



http://rapidshare.com/files/357752272/5-Rheology.ppt.html

 

[kian.kateb]

حفاری جهتدار نوعی از حفاری است که در آن مسیر چاه بر اساس نقشهای معین و از پیش طراحی شده، برای رسیدن به ناحیه هدف (Target Area) از حالت عمودی منحرف میشود. این نوع حفاری زمانی انجام میشود که بنابه دلایلی هدف نهایی از محلی که بر روی زمین شروع به حفاری میکنیم به صورت جانبی دارای فاصله باشد.
● واژگان:
▪ ناحیه هدف(Target Area):
ناحیهای معین در عمق از پیش تعیین شده که بر اساس طراحیانجام گرفته، چاه باید آن ناحیه را قطع کند.
▪ (MWD"(Measured While Drilling" :
نوعی از دستگاههای موقعیتیاب و اندازهگیری که در انتهای رشته حفاری و بالای مته قرار میگیرند و این امکان را فراهم میآورند که درحین عملیات حفاری بتوان موقعیت دقیق چاه را تعیین کرد.
▪ kick:
به شرایطی گفته میشود که به علت زیادبودن فشار سازندهای حفاری شده نسبت به فشار هیدرواستاتیک ستون گل، سیال سازند وارد چاه شود.
▪ فوران(Blow out):
در صورتی که پس از پیدایی kick، این شرایط کنترل نشود و سیال پر فشار به سطح زمین برسد، باعث ایجاد فوران و در برخی مواقع آتشسوزی میشود.
▪ کشتن چاه (Well Killing):
روشهای جلوگیری از راهیافتن سیال سازند به سطح زمین و فوران را روشهای کشتن چاه (Well Killing) میگویند.
▪ (Measured depth):
طول واقعی چاه از نقطه شروع حفاری تا هر نقطه دلخواه درمسیر آن.
▪ (Build up):
قسمتی از چاه که زاویه شیب (inclination) افزایش مییابد.
▪ (Build up Rate):
سرعت تغییر زاویه چاه (Build up Rate) را معمولاً به ازای هر ۱۰۰فوت عمق اندازهگیری شده (Measured depth)، بر حسب درجه بیان میکنند.
▪ مانده (Fish):
قطعاتی نظیر تکههای لوله حفاری، تکههای مته و یا ابزارهای دیگر که بنابه هر دلیل درون چاه سقوط کرده و یا در میانه چاه گیر کردهاند و ادامه عملیات حفاری را مختل مینمایند.
▪ موتور گل(Mud Motor):
موتورهایی که نیروی محرکه خود را از گلی که با فشار به درون لولهها پمپ میشود به دست میآورند.
▪ انحراف از مسیر اولیه(Side Track):
عملیاتی که بهمنظور جهتدهی دوباره به مسیر چاه انجام میگیرد، این کار با حفاری مجدد از نقطهای بالاتر از انتهای چاه آغاز میشود.
● تاریخچه:
حفاری جهتدار برای اولین بار در سال "۱۹۲۹" با ساخت دستگاههای دقیق اندازهگیری زاویه چاه (inclination) مورد توجه قرار گرفت. در اوائل دهه "۱۹۳۰" اولین چاه جهتدار در خلیج هانتینگتون کالیفرنیا حفاری شد. به تدریج با توسعه میدان نفتی خلیج هانتینگتون و حفر دو حلقه چاه جهتدار دیگر، چاههایی به دست آمد که میزان تولید بیشتری داشتند.
حفاری جهتدار تا سال "۱۹۳۴" طرفداران چندانی نداشت، تا اینکه در این سال یک چاه در کنرو (Conroe) تگزاس دچار فوران (Blow out) شد. در این هنگام پیشنهاد شد با حفر یک چاه جهتدار، برای برخورد با چاه اول و پمپ گل به درون آن، مانع از ادامه فوران شوند (well killing). با انجام موفقیتآمیز این پروژه، حفاری جهتدار به عنوان راه حلی برای مسائل دشوار و دستیابی به مخازن پیچیده از سوی شرکتهای حفاری و نیز مشتریها مورد استقبال قرار گرفت.
امروزه ، باتوجه به بالا بودن هزینههای جاری برای تولید و استخراج نفت و گاز ، حفاری جهتدار به عنوان یک ضرورت جلوه میکند. میتوان گفت مهمترین خصوصیت این روش آن است که تولیدکنندگان را در سراسر جهان قادر میسازد از مخازنی برداشت نمایند که برداشت از آنها از نظر اقتصادی با هیچ روش دیگری امکانپذیر نیست.
توسعه و پیشرفت در موتورهای گل (Mud Motor) را میتوان از مهمترین عوامل در پیشرفت صنعت حفاری جهتدار دانست. همچنین ساخت دستگاههای موقعیتسنج بادقت بالا به توسعه این صنعت کمک شایانی نموده است. هماکنون، دستگاههای هدایتگر (Steering tools) پیشرفته به عنوان وسایلی برای جهتدهی به موتورهای گل جایگزین وسایل موقعیتسنج قدیمی شده اند. این دستگاهها بهوسیله کابل به درون لوله حفاری رانده شده و پس از قرارگرفتن در جای مناسب و گذشتن از فواصل معین، اطلاعات را به سطح زمین میفرستند. این اطلاعات به وسیله کامپیوتر پردازش شده و موقعیت دقیق چاه و شرایط دما و فشار ته چاه از آنها استخراج میگردد.
در دهه "۱۹۸۰"، یک نمونه جدید از این دستگاهها به عنوان وسیلهای با دقت و صرفه اقتصادی قابل قبول ساخته و معرفی گردید. امروزه دستگاههای "MWD" با موتورهای گل قابل هدایت، رانده میشوند. نمونه جدید این دستگاهها به همراه دستگاههای لاگ (logg) اشعه گاما و مقاومت، ساخته شده است که همزمان با عملیات حفاری، امکان بررسی و شناسایی سازند را فراهم میآورد.
● کاربردها:
▪ انحراف از مسیر اولیه (Side Track):
انحراف از مسیر اولیه، اولین روش برای حفاری جهتدار بود. هدف از این کار دورزدن و یا گذشتن از روی ماندههای درون چاهی (fish) بود. امروزه انحراف مایل بسیار متداول است و به عنوان مثال هنگامی که تغییرات پیشبینی نشده درساختار زمینشناسی مشاهده میشود از این روش استفاده میشود.
▪ مکانهای غیرقابل دسترسی:
هنگامی که مخزن و یا هدف حفاری (target) زیر یک شهر، رودخانه و یا یک مسیر محیط زیست حساس واقع شده باشد، لازم است که دستگاه حفاری را در مکانی دورتر از آن قرار داد. در این مواقع با حفر یک چاه جهتدار میتوان به هدف دسترسی پیدا کرد.
▪ حفاری گنبدهای نمکی (Salt Dome):
گاهی مخازن نفتی زیر گنبدهای نمکی که پوش سنگهای سختی هستند، مشاهده میشوند. حفاری از درون لایههای نمکی مشکلات بسیاری به همراه دارد. یک راه حل برای گریز از این مشکلات استفاده از حفاری جهتدار و اجتناب از ورود به لایههای نمکی است.
▪ گسل (Fault):
گاهی اوقات چاههایی که بهصورت عمودی حفاری شدهاند، کج میشوند. این پدیده معمولاً به دلیل وجود گسل در لایههای زیر سطحی است. معمولاً بهتر است که یک چاه جهتدار حفر شود و از برخورد با گسل پرهیز کنیم.
▪ چاه اکتشافی چندگانه (Multiplex Well) از یک دهانه چاه:
میتوان با مسدود کردن یک چاه در عمق معین و ایجاد انحراف، یک چاه جدید حفر کرد. دهنه یک چاه میتواند به عنوان نقطهای برای انشعاب چاههای دیگر مورد استفاده قرارگیرد. این عمل اکتشاف و بررسی لایههای زیر سطحی را بدون نیاز به حفر چندین چاه کامل، میسر میسازد.
▪ حفاری از خشکی به درون دریا (onshore):
با نصب دکل در خشکی و حفر چاه جهتدار میتوان به مخازنی که در زیر سطح آب قراردارند، دسترسی پیدا کرد. با این کار میتوان ضمن نصب شیرهای سرچاهی در خشکی ، از هزینههای بالای حفاری در دریا نیز اجتناب کرد.
▪ حفاری چاههای چندشاخه (Multiwell) در دریا (offshore):
حفاری جهتدار از یک سکوی دریایی به صورت چاههای چندشاخه اقتصادیترین راه برای توسعه یک میدان دریایی است. در خشکی نیز، زمانی که محدودیت مکانی داریم مانند نواحی باتلاقی و یا جنگلها از روش حفاری چاههای چندشاخه استفاده میشود.
▪ تقاطع با چند لایه بهرهده با استفاده از یک حلقه چاه:
در این روش، یک چاه جهتدار بهگونهای حفر میشود که چندین لایه مخزنی شیبدار را با هم قطع کند. این روش، این امکان را فراهم میآورد که با استفاده از تکمیل چندگانه چاه همزمان از چند مخزن مجزا بهرهبرداری شود.
▪ چاههای فرونشانی (Relief Well):
هدف از این نوع چاهها ایجاد ارتباط با چاههای درحال فوران در زیر سطح زمین است تا با پمپ کردن سیال به درون آن چاه بتوان عملیات کشتن چاه (Well Killing) را انجام داد. مشکلی که وجود دارد اندازه کوچک هدفی است که چاه انحرافی باید به آن برسد. بنابراین، این کار نیاز به یک طراحی دقیق و استفاده از دستگاههای موقعیتیاب حساس دارد.
▪ چاههای افقی (Horizontal Well):
کاهش تولید از یک مخزن به عوامل زیادی بستگی دارد. این عوامل میتواند شامل مخروطی شدن آب و گاز و یا نفوذپذیری عمودی سنگ مخزن باشد. در این هنگام مهندسین میتوانند با طراحی و حفر چاههای افقی بر این مشکلات غلبه کنند. چاه افقی نوع خاصی از چاههای جهتدار است که خود به انواع شعاع کوتاه، متوسط و بلند تقسیم میشود. این تقسیمبندی بر اساس سرعت افزایش زاویه چاه (Build up Rate) انجام میگیرد.

 

[kian.kateb]

حفاری UBDو مزیتهای قابل ملاحظهای نسبت به حفاری OBD

حفاری UBDو مزیتهای قابل ملاحظهای نسبت به حفاری OBD

● حفاری زیر تعادلی(Under Balance Drilling)

بیشتر چاههای نفت و گاز طبیعی با روش دورانی حفر میگردند که در آن مته حفاری سنگهای ته چاه را خرد میکند. سیال حفاری از درون لولههای حفاری به پایین پمپ شده و از فضای حلقوی میان لوله حفاری و دیوارهی چاه به سطح زمین باز میگردد. همراه با جریان این سیال در درون چاه، خردههای حاصل از عمل حفاری به سمت بالا حمل میشوند و بدین صورت درون چاه تمیز میشود.
در عملیات حفاری، سیال حفاری وظایف دیگری نیز بر عهده دارد که شامل حفظ استحکام دیوارهی چاه، خنک کردن مته و مهمتر از همه کنترل سیالات درون سازندهای حفاری شده است. هنگامی گفته میشود چاه در حالت تعادل ( Balance) قرار دارد که فشار سازند و فشار ناشی از ستون سیال حفاری با هم برابر باشند. در این حالت هیچگونه انتقال سیالی بین چاه و سازند رخ نمیدهد.
ترکیب و خواص سیال حفاری اغلب طوری انتخاب میشود که فشار سیال از فشار روزنهای سیالات سازندی که درمعرض حفاری قرار میگیرند بیشتر باشد. در این شرایط فراتعادلی (overbalance) فشار سیال حفاری از ورود سیالات سازند به درون چاه در حین عملیات حفاری جلوگیری میکند. اما در این وضعیت مقداری از سیال حفاری به درون سازند نفوذ میکند که معمولا سعی میشود با افزودن موادی به گل و ایجاد یک لایه با نفوذپذیری کم بر روی دیواره چاه، میزان این نفوذ را کاهش دهند.
در حفاری زیر تعادلی ( UBD) فشار سیال حفاری عملا کمتر از فشار روزنههای سیالات سازند نگهداشته میشود، در نتیجه در مواجهه با سازندهای نفوذپذیر، سیال سازند اجازه نفوذ به درون چاه در حال حفاری را پیدا میکند. در این روش تجهیزات و روشهای خاصی برای کنترل جریان سازند در حفاری زیر تعادلی مورد نیاز است. اما این روش مزیتهای قابل ملاحظهای نسبت به حفاری معمولی دارد.
● ضرورت استفاده از حفاری زیر تعادلی (UBD)
استفاده از این روش مزیتهایی به همراه دارد که میتواند باعث بهبود در بازگشت سرمایه در حفاری یک چاه شود که از آن قبیل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ـ افزاش سرعت حفاری و عمر مته
ـ کاهش احتمال گیر کردن رشته حفاری در درون چاه
ـ به حداقل رساندن هرز روی گل در حین حفاری
ـ بهبود بخشیدن به ارزیابی سازند
ـ افزایش تولید چاه
ـ کاهش و یا عدم نیاز به تحریک اولیه چاه
میزان موفقیت در رسیدن به اهداف بالا به شرایط هدف چاه در مخزن و لایههای حفاری شده و همچنین به شرایط خاص چاه بستگی دارد.
● افزایش سرعت حفاری
UBD میتواند موجب افزایش سرعت حفاری شود. منابع زیادی سرعت بالای حفاریهای انجام شده توسط هوا و یا سیالات سبک شده را نسبت به حفاری فراتعادلی با سیالات حفاری معمولی گزارش دادهاند، یک بررسی در سال ۱۹۹۳ نشان داد که سرعت حفاری با هوا(UBD) میتواند ۱۰ برابر بیشتر از حفاری با گل در یک سازند معین باشد.
● افزایش عمر مته
حفاری UBD فشارهای اعمال شده روی سنگ توسط سیال حفاری را برمیدارد. این مساله، میزان مقاومت ظاهری سنگ را کاهش میدهد به همین دلیل کار کمتری برای حفرمقدار معینی از سنگ مورد نیاز خواهد بود. منطقی است که این موضوع سبب افزایش عمر مته در عملیات حفاری میشود.
● کاهش هرز روی سیال حفاری
هرز روی سیال حفاری زمانی رخ میدهد که سیال در مواجهه با سازندهای باز و یا با نفوذپذیری بالا به جای جریان یافتن به سوی سطح زمین وارد سازند شود. بیشتر این هرز روی در هنگام برخورد به شکافهای طبیعی که در مجاورت چاه قرار دارند و یا شکافهایی که توسط فشار بالای سیال حفاری القاء میشوند رخ میدهد. از آنجایی که در UBD هیچ نیرویی برای راندن سیال به درون سازند وجود ندارد این روش به میزان چشمگیری هرز روی سیال را کاهش میدهد.
● کاهش احتمال گیرکردن رشته حفاری
در حین حفاری فراتعادلی(OBD) هنگامی که سیال حفاری به درون سازند نفوذ میکند، لایهای به اسم کیک گل (Mud cake) از رسوبات جامد بر روی دیواره چاه تشکیل میشود. اگر رشته حفاری وارد این کیک شود، اختلاف فشار سیال حفاری و سیال درون کیک بر سطح رشته حفاری وارد میشود و باعث میشود که میزان نیروی محوری برای بالا کشیدن رشته حفاری از مقاومت کششی لولهها فراتر رود. در این حالت گفته میشود که رشته حفاری دچار گیر اختلافی ( differential sticking) شده است. درUBD نه کیک بر دیواره تشکیل میشود و نه نیرویی بر رشته حفاری وارد میآید که باعث گیر کردن آن شود.
● کاهش آسیب دیدگی سازند
آسیب سازند زمانی رخ میدهد که مایع و یا جامدات یا هر دوی آنها در حین حفاری از چاه وارد سازند شوند. اگر فشار سیال حفاری کمتر از فشار روزنهای سازند باشد، نیروی محرکه ایجاد شده سبب میشود ورود جامدات و مایعات به درون سازند متوقف شود.
البته در بعضی مواقع اختلاف پتانسیل شیمیایی مواد سازنده سیال حفاری و سازند، سبب نفوذ سیال به سازند میشود که در UBD نمیتوان جلوی آن را گرفت. جلوگیری از آسیب سازند به منزله داشتن تولید بهتر در آینده است.
● سریعتر به تولید رساندن چاه
هنگامی که چاه به صورت UBD حفاری میشود. تولید هیدروکربن از لحظه حفر سازند بهرهده آغاز میشود. با داشتن تجهیزات مناسب میتوان، نفت تولیدی در حین حفاری را جمعآوری کرد.
● کاهش نیاز به تحریک چاه
تحریک چاه میتواند شامل اسیدکاری برای برطرف کردن آسیب دیدگی چاه باشد و یا شکاف هیدورلیکی که میتواند برای تضمین تولید مناسب در مخازن با نفوذپذیری پایین و یا جبران آسیب دیدگی سازند مورد استفاده قرار گیرد. کاهش آسیب دیدگی سازند به منزله کاهش هزینههای تحریک چاه میباشد.
● بهبود در ارزیابی سازند
هنگامی که یک چاه تحت حفاری UBD قرار میگیرد، سیال از هر سازند نفوذپذیر به محض حفر شدن وارد حفره چاه میشود. حفر هر سازند حامل هیدروکربن که نفوذپذیری و نیروی محرکه مناسبی داشته باشد، سبب افزایش درصد هیدروکربن در سیال حفاری میشود. با داشتن تجهیزات تشخیصی میتوان سازندهای بهرهده مناسب را به محض حفاری مشخص ساخت.
● مزایای زیست محیطی
مزایای زیست محیطی زیادی در حفاری UBD میتواند نهفته باشد. با حفاری توسط سیال خشک گازی، دیگر مایعات حفاری مخزن که بعد از حفاری باید دور ریخته شوند، وجود ندارد. مواد شیمیایی مورد استفاده در سیالات مورد استفاده در روش UBD از قبیل میست (Mist) و کف ( foam) اغلب قابل تجزیه در طبیعت هستند و مشکلات چندانی برای محیط زیست ایجاد نمیکنند.
از سوی دیگر، سیالات سازند که در حین حفاری UBD تولید میشوند، در سیستمهای سطحی باز باید به دقت جابه جا شوند تا موجب آلودگی محیط زیست نگردد. در سیستمهای سطحی بسته، کندههای حفاری و سیالات تولیدی در مسیر معینی قرار دارند که احتمال آلودگی محیط را به حداقل میرساند.