X
تبلیغات
مجموعه مقالاتي در حوزه حفاري
مجموعه مقالات مجتبی کارآزموده در زمینه حفاری و استخراج نفت

 

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.

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه سیزدهم مهر 1388ساعت 10:17 PM  توسط مجتبي كارآزموده  | 

 

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.

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه سیزدهم مهر 1388ساعت 10:14 PM  توسط مجتبي كارآزموده  | 

از آن جا که بیشتر مخازن کشور در نیمه دوم عمر خود به‌سر می‌برند و هر چه از عمر مخزن می‌گذرد برداشت از آن دشوار‌تر می‌شود باید با روش‌های خاصی با توجه به شرایط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بیشتر کرد، البته این نکته را نباید فراموش کرد که در روش‌های ازدیاد برداشت باید از میان روش‌های مختلف بهترین آن را از لحاظ عملی و اقتصادی انتخاب کرد. در این مقاله سعی شده روش‌های مختلف ازدیاد برداشت معرفی و موارد کاربرد آن ها توضیح داده شود.

روش‌های بهبود بازیابی نفت (
Enhanced Oil Recover)


مقدمه:

مخزن هیدروکربوری ساختاری است متخلخل و نفوذپذیر در زیرزمین که انباشتی طبیعی از هیدروکربورها را به صورت مایع و یا گاز در خود جای داده و به‌وسیله‌ی سنگ‌های غیرتراوا از محیط اطراف مجزا گردیده است. درتوصیفی ملموس‌تر می‌توان مخازن هیدروکربوری را به بادبادکی پر از هوا تشبیه کرد که پوسته‌ی این بادبادک نقش همان سنگ‌های غیرتراوا را بازی می‌کند و به محض سوراخ کردن این محیط متعادل سیال‌های مخزنی (هم‌چون هوا که به سرعت از بادبادک خارج می‌شود) توسط نیروهای هیدرولیکی به درون چاه رانده می‌شوند. البته قدرت این رانش طبیعی هم‌زمان با تولید از مخزن کاسته می‌شود، چنان‌که برای نمونه گفته می‌شود مخازن ایران به‌ طور متوسط سالانه ۱۰-۸ درصد افت طبیعی فشار مخزن و افت دبی‌ تولید از چاه - افت دبی‌ تولید از چاه با افت فشار مخزن رابطه مستقیم دارد - دارند.

با افت مداوم فشار مخزن، دبی‌ تولید رفته‌رفته کم شده تا جایی که دیگر تولید طبیعی از مخزن مقرون به‌صرفه نخواهد بود. این نقطه زمانی اتفاق می‌افتد که بازیابی (Recovery) نفت از مخزن به نسبت پائین است. این بازیابی برای مخازن ایران حدود ۱۵-۲۰ درصد است؛ به عبارتی ۸۵ تا ۸۰ درصد کل نفت مخزن در سازند باقی می‌ماند. بنابراین برای برداشت نفت‌های باقی‌مانده در مخزن نیازمند روش‌های جدید و تکنیک‌های پیشرفته هستیم.
ازاین رو می‌توانیم مراحل تولید از یک چاه را به‌طور کلی به دو دسته‌ی زیر تقسیم کنیم (که البته این تقسیم‌بندی به نحوه‌ی برداشت از مخزن اطلاق می‌شود):

۱/ تولید طبیعی (Primary Recovery)
2. تولید بهبودیافته (IOR or Improved Oil Recovery)

واژگان

فشار اشباع(
Bubble Point Pressure):
با افت فشار مخزن، گاز محلول در نفت توانایی آن را پیدا می‌کند که از نفت خارج شود، «فشار اشباع» فشاری است که اولین حباب گاز از نفت جدا می‌شود. روشن است که در فشار‌های بالاتراز آن تنها یک فاز مایع و در فشار‌های پایین ‌تر از آن دو فاز مایع و گاز وجود دارد.

کلاهک گازی (
Gas Cap):
در صورتی که در یک مخزن نفتی هر سه سیال آب، نفت و گاز وجود داشته باشد، ترتیب قرار گرفتن سیالات درون مخزن به گونه‌ای است که از پایین به بالا ابتدا آب، بعد نفت و سپس گاز قرار می‌گیرد. به سازند‌ی که در آن گاز قرار دارد، سازند گازی و به سازندهای دیگر سازندهای نفتی و گازی می‌گویند.

به بخش بالایی مخزن که حدفاصل میان پوش سنگ و سطح تماس نفت و گاز است، کلاهک گازی مخزن نفتی می‌گویند. گفتنی است که برخی از مخازن فاقد کلاهک گازی، برخی دیگر فاقد بخش آب ده هستند و برخی فاقد هر دوی آن‌ها هستند.

سفره آبی(
Aquifer):
سازند آبی‌ای که در پایین مخزن می‌تواند وجود داشته باشد.

امتزاج‌پذیری (
Miscibility):
دومایع را وقتی امتزاج‌پذیر می‌گویند که کاملاً درهم حل شده و امولیسون نسازند.

اوپک (
OPEC):
اوپک که شکل خلاصه شده‌ی (Organizations of Petroleum exporting Countries) یعنی سازمان کشورهای صادرکننده‌ی نفت است . این سازمان در ۱۴-۱۰ سپتامبر ۱۹۶۰ توسط ۵ کشور ایران، عربستان، ونزوئلا و کویت و عراق تشکیل شد که بعد از آن ۹ کشور دیگر الجزائر، قطر، نیجریه، امارات، اندونزی، لیبی، الجزیره، اکوادور، آنگولا به آن‌ها اضافه شدند. هدف از تشکیل این سازمان کنترل سیاست‌های قیمتی نفت بود.

تولید طبیعی
Primary Recovery) )

برداشت اولیه یا تولید طبیعی به استحصال نفت تحت مکانیسم‌های رانش طبیعی موجود در مخزن و بدون استفاده از انرژی خارجی نظیر آب و گاز اطلاق می‌شود. همان‌گونه که بیان شد از یک مخزن تا مدت تقریباً کمی می‌توان به‌طورطبیعی تولیدی اقتصادی داشته باشیم . در تولید طبیعی از مخزن رانش نفت به‌علت مکانیسم‌های خاصی انجام می‌پذیرد که درزیر به بیان آن‌ها خواهیم پرداخت:

- انبساط سنگ و سیال (Rock and Fluid expansion)
- رانش توسط گازمحلول (Solution Gas Drive)
- رانش کلاهک گازی (Gas Cap Drive)
- رانش توسط آب ورودی به مخزن (Aquifer Drive)


انبساط سنگ و سیال:

دراین مکانیسم فشار وزنی لایه‌های بالا برروی سازند مخزن و انبساط خود سیال باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش توسط گازمحلول:

به طور طبیعی نفت درشرایط دما و فشار مخزن مقداری گاز درخود به‌صورت حل شده دارد که با تولید و رساندن نفت به سطح زمین این گاز آزاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت حجم نفت درشرایط مخزن بیشترازحجم آن درسطح زمین است. البته شاید این‌گونه به نظر برسد که در این جا این پدیده بدون درنظرگرفتن تفاوت دما و فشار سازند با سطح زمین توضیح داده شده است. درصورتی‌که با کمی دقت متوجه می‌شویم که تغییرات دما و فشار نفت از سازند به سطح زمین به ترتیب باعث کاهش حجم و افزایش حجم می‌شوند، چون دما و فشار درسازند نفتی نسبت به دما و فشار درسطح زمین بالاتر است که این کاهش درمورد دما باعث کاهش حجم و درمورد فشار باعث افزایش حجم می‌شود. در این صورت کاهش و افزایش حجم پدید آمده تقریباً اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند، بنابراین می‌توان گفت مهم‌ترین عامل تغییر حجم نفت از سازند به سطح زمین همان گازحل شده درنفت است. نسبت حجم نفت در شرایط دما و فشار مخزن به حجم نفت در شرایط دما و فشار سطح زمین را با ضریب حجمی سازند تعریف می‌کنند که با توجه به توضیحات قبلی همواره بزرگتر از یک خواهد بود.
به دلیل آن که با تولید از مخزن فشار آن افت می‌کند، اگر این افت فشار تا رساندن فشار مخزن به فشار اشباع ادامه یابد مقداری از کل گاز محلول درشرایط مخزن آزاد شده که انبساط این گاز باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش کلاهک گازی:

دربرخی از مخازن دربالای سازند نفتی کلاهک گازی وجود دارد که انبساط این کلاهک گازی در زمان تولید از مخزن، نفت را مانند پیستونی از بالا به سمت پائین می‌راند که مسلماً هرچه کلاهک گازی بزرگتر باشد بازیابی نفت ازاین مخزن بالاتر خواهد بود.

ورود آب به سازند نفتی:

بر خلاف شیوه رانش گازی، به جای آن‌که گاز از بالا به سیال (نفت) نیرو وارد ‌کند و باعث تولید طبیعی نفت ‌شود، می‌توان لایه‌ی آبی‌ای را تجسم کرد که از پائین سازند نفتی همانند پیستون نفت را به درون چاه می‌راند.
البته باید توجه کرد که درتولید طبیعی نفت، انبساط سنگ و سیال و گازمحلول درتمامی مخازن به‌عنوان نیروی رانشی نفت به درون چاه عمل می‌کند اما می‌توانیم مخازنی داشته باشیم که هردو یا یکی ازدوعامل کلاهک گازی و سفره آبی را داشته باشند و یا اصلاً هیچ‌یک را نداشته باشد.


تولید بهبودیافته (
IOR or Improved Oil Recovery )

پیش از توضیح تولید بهبود یافته می‌توان این‌گونه بیان کرد که اصولاً تولید طبیعی نفت ازهر مخزنی به فشار اولیه مخزن، نفوذپذیری سنگ مخزن و گرانروی نفت رابطه دارد. روشن است که هرچه فشاراولیه مخزن و نفوذپذیری سنگ مخزن بالاتر و گرانروی نفت پائین‌تر باشد، بازیابی اولیه بالاتر خواهد بود. عدم تعادل دراین پارامترها باعث می‌شود که تکنیک‌های دیگری دربازیابی نفت به‌کار برده شود. کلیه روش‌هایی که طی آن به مخازنی که تحت شرایط طبیعی خود قادر به تولید اقتصادی نیستند و از بیرون انرژی داده شده و یا موادی درآن‌ها تزریق می‌شود، روش‌های ازدیاد برداشت نامیده می‌شوند. (Enhanced Oil Recovery : EOR)
البته دربعضی مواقع که سیال (نفت) درته چاه وارد شده و فشار سیال درته چاه توانایی بالا آوردن آن را به سرچاه ندارد، تکنیک‌های دیگری مانند فرازش گاز (بدین‌گونه که گاز را ازسطح زمین به درون چاه تزریق می‌کنند واین گاز با نفت درون چاه مخلوط امتزاج‌پذیری را به وجود می‌آورد که چگالی آن از چگالی نفت اولیه پائین‌تر است و می‌توان با همان فشار ته‌چاه ، نفت را به سرچاه انتقال داد) و یا پمپ‌های درون چاهی (که نفت را از ته چاه به سر چاه پمپاژ می‌کنند) به‌کار گرفته می‌شود؛ اما اصولاً ازاین تکنیک‌ها به‌عنوان یکی ازروش‌های ازدیاد برداشت یاد نمی‌شود؛ آن‌چه روش‌های ازدیاد برداشت(EOR) اطلاق می‌شود روش‌هایی است که ازطریق تزریق مواد به درون مخزن به سیال انرژی داده می‌شود و هدف این روش‌ها، کاهش میزان نفت پس‌ماند مخزن است، این روش‌ها را به دودسته زیر تقسیم می‌کنند:

۱- برداشت ثانویه (Secondary Recovery)
2- برداشت ثالثیه (Tertiary Recovery)


1-2) برداشت ثانویه (
Secondary Recovery):
این روش، افزودن انرژی‌های خارجی بدون اعمال هیچ‌گونه تغییر در خواص فیزیکی سیالات و سنگ مخزن است . به زبان ساده‌تر، سیال تزریقی تنها نقش هل‌دهنده و تعقیبی دارد. لازم به ذکر است اگر چه این تکنیک درابتدا با تزریق هوا که ارزان‌ترین و دردسترس‌ترین ماده بوده است، اجرا شده، اما تاکنون در موارد قلیلی، ازهوا به‌عنوان ماده تزریقی استفاده شده است. تزریق هوا گرچه معمولاً تولید را برای مدت‌کوتاهی افزایش می‌داد اما به سرعت مشکلات عملیاتی زیادی را پدید می‌آورد.
بسیاری از مشکلات پدید آمده درتزریق هوا، ناشی از وجود اکسیژن در آن است. چراکه اکسیژن به شدت واکنش‌دهنده است و مشکلات عدیده‌ای را درتسهیلات سرچاهی و داخل مخزن پدید می‌آورد. برخی ازاین مشکلات عبارتند از:
- اشتعال خود به خودی نفت در نزدیکی چاه تزریق
- خوردگی (که مهم‌ترین عامل آن اکسیژن است)
- تشکیل امولسیون‌ها
این مشکلات و مشکلات دیگر باعث شد که از هوا به‌ عنوان ماده تزریقی در روش‌های ازدیاد برداشت ثانویه استفاده ‌نشود. امروزه از گاز و آب‌ به ‌جای هوا در این تکنیک استفاده می‌شود. اولین برنامه بازیابی ثانویه درایران درسال ۱۳۵۵ درمیدان هفتکل با روش تزریق گاز به مرحله اجرا در‌آمد پس ازآن درسال ۱۳۵۶ تزریق گاز درمیدان گچساران با هدف فشارزدائی و تثبیت فشار شروع شد که تزریق گاز دراین دو میدان عظیم نفتی کشورهم‌چنان ادامه دارد و باعث بالابردن بازیابی از حدود ۲۰-۱۵ درصد به حدود ۲۵-۳۰ درصد شده است. هم‌اکنون ایران از برنامه‌ی تزریق گاز به مخازن عقب است و بر اساس گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی محاسبات انجام شده نشان می‌دهند که ۲۴ مخزن از کل مخازن نفتی مناطق نفت‌خیز جنوب در اولویت تزریق – گاز- قرار دارند که در۱۶ مخزن زمان تزریق سپری شده و هر چه سریعتر باید از افت فشار آنها جلوگیری به عمل آید، ۸ مخزن دیگر نیز ظرف ۲۰ سال آینده نیاز به تزریق خواهند داشت.

۲-۲)روش‌های ازدیاد برداشت ثالثیه :(Tertiary Recovery)
دراین روش انرژی خارجی به مخزن اعمال می‌شود و درنتیجه‌ی آن تغییرات اساسی فیزیکی و شیمیایی درخصوصیات سیال مخزن پدید می‌آید. به زبان ساده‌تر دراین‌جا ماده‌ی تزریقی با تغییردادن خصوصیات سیستم سیالی (مانند کم کردن گرانروی و یا تغییر چسبندگی میان سنگ و سیال) باعث ازدیاد برداشت خواهد شد. عملیات ثالثیه را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد:
- سیلاب‌زنی امتزاجی با گاز
- سیلاب‌زنی شیمیایی
- فرآیندهای حرارتی
- فرآیندهای استفاده از کف
- فرآیندهای تزریق میکروب (البته دربعضی تقسیم‌بندی‌ها تزریق میکروب را به‌عنوان فرآیندهایی جدا از “EOR” و تحت عنوان (MEOR (Microbial Enhanced Oil recovery می‌شناسند. در این روش میکروب‌ها و مواد غذایی را به درون چاه تزریق می‌کنند و این میکروب‌ها تحت عواملی یا تولید اسید می‌کنند که برای حل کردن سنگ‌های کربناتی بکار می‌رود و یا تولید گاز کرده که باعث بالابردن فشارمخزن و یا پائین آوردن گرانروی نفت می‌شوند.
متأسفانه در حال حاضر در بزرگ‌ترین کشورهای تولید‌کننده عضو اوپک (OPEC) همچون ایران، کویت، عربستان و عراق روش‌های ازدیاد برداشت ازنوع سوم (ثالثیه) هنوز به مرحله‌ی اجرا درنیامده است اما در برخی از مخازن ایران و کویت روش‌های بازیابی حرارتی مانند تزریق بخار آب در حال بررسی است. کل روش‌های ازدیاد برداشت را به تازگی به ‌صورت زیرتقسیم می‌کنند: (برخلاف تقسیم‌بندی قدیم به صورت ثانویه و ثالثیه)
۱- گرمایی:
- تزریق بخارآب (Steam Flooding)
- سیلاب‌زنی آب گرم (HOT Water Flooding)
- احتراق درجا (In situe combustion ) [خشک (Dry) یا مرطوب (Wet)]
- گرم کردن حرارتی ( تزریق آب) (Water Flooding)

2- غیرگرمایی:

- سیلاب شیمیایی(Chemical flooding)(پلیمری یا قلیایی)
-جابه‌جایی امتزاج‌پذیر(Miscible Flooding ):
- رانش گازغنی‌ شده
- سیلاب الکلی
- سیلاب گاز Co2
- سیلاب گاز N2
- جابه‌جایی غیرامتزاج‌پذیر(immisible Flooding )(- گاز طبیعی یا گاز طبیعی سوخته شده)

 

+ نوشته شده در  شنبه یازدهم مهر 1388ساعت 5:3 PM  توسط مجتبي كارآزموده  | 

 

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.

 

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه هشتم مهر 1388ساعت 3:8 PM  توسط مجتبي كارآزموده  | 

 

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.

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه هشتم مهر 1388ساعت 3:7 PM  توسط مجتبي كارآزموده  |