مقاله نگهداری چاههای نفت

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله نگهداری چاههای نفت دارای ۱۲۸ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله نگهداری چاههای نفت  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله نگهداری چاههای نفت،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله نگهداری چاههای نفت :

نگهداری چاههای نفت

مقدمه
روشهای جداره گذاری و سیمانکاری چاههای نفت در سال های اخیر بسیار پیشرفت کرده و پیچیده شده اند در جستجو و کاوش نفت ، چاههای عمیق تری حفاری شده و همراه با آن روشهای جداره گذاری و سیمانکاری بهبود یافته اند تا بتوان با شرایط سخت تری که در اعماق زیادتر پیش می آیند ، دست و پنجه نرم کرد .

عمل سیمان کردن در حدود سال ۱۹۰۳ میلادی در کالیفرنیا آغاز شد ، ولی سابقه روش مدرن و فعلی سیمانکاری به سال ۱۹۲۰ میلادی برمی گردد که در آن تاریخ “ارل هالیبرتون” چاه متعلق به “دبلیو . جی . اسکلی ۲” را درمیدان هیوت اکلاهما ۳ سیمان کرد . جت میکسرهالیبرتون هنوز یک وسیله اساسی برای مخلوط کردن سریع دوغاب سیمان است . در سال ۱۹۰۳ تنها یک نوع سیمان وجود داشت و هیچ افزایه ای در کار نبود . امروزه هشت نوع سیمان وجود دارد و تعداد افزایه های موجود به بیش از ۴۰ رقم می رسد . استفاده از سیمان فله بصورت استاندارد درآمده است و برای هر عملیات خاصی ، یک مخلوط خشک ویژه از سیمان تهیه شده و بکار می رود .

زمان انتظار برای سیمان که در سال ۱۹۲۰ حدود ۱۰ روز بود در حال حاضر به کمتر از ۲۴ ساعت کاهش یافته است . سیمانکاری تزریقی که در دهه ۱۹۳۰ ابداع شده اینک بصورت یک روش عادی برای کور کردن مشبک ها یا مسدود کردن لایه های آب ده درآمده است . خراشنده و پرگر۱ در سال ۱۹۴۰ برای بهبود سیمانکاری رشته جداری به کار می رفت ولی بعد از جنگ جهای دوم از نقطه نظر مهندسی مورد توجه گسترده قرار گرفته است .

در روش حفاری ضربه ای همزمان با حفر چاه ، چاه دائماً باید جداره گذاری شود و به این خاطر چندین رشته جداری مورد نیاز است . اما در حفاری دورانی ۲ می توان بخش زیادی از چاه را بدون جداره گذاری حفر نمود . علت آنکه در حفاری دورانی امکان دارد که چاه را بدون جداره گذاری حفر نمود . علت آنکه در حفاری دورانی امکان دارد که چاه را بدون جداره گذاری تا عمق بیشتری ادامه داد آن است که می توان با استفاده از گل های حفاری ، فشار تحت الارضی را کنترل کرد . امروزه جداره گذاری عموماً با اهداف و منظورهای خاصی انجام می شود که بستگی به شرایط مشخص هر چاه داشته و اکراه یا اختیار در آن وجود ندارد .

اولین سیمان چاه نفت در یک تاوه مخلوط و بوسیله دلوچه در چاه گذاشته شد . در سال ۱۹۰۵ کار سیمانکاری چاهها به پیشرفت دیگری نائل آمد ، در کالیفرنیا از لوله های مغزی برای قرار دادن دوغاب در ته رشته جداری استفاده شد . این دوغاب از ته رشته جداری به بیرون آن فرستاده شد و این کار با ریختن آب در بالای سیمان و تحت فشار قرار دادن آن انجام گردید . بعد از آن برای جلوگیری از برگشت دوغاب ، رشته جداری در ته چاه ، که از قبل تعیین شده بود نشانده شد و فشار بر روی آب آنقدر نگاه داشته شد تا سیمان سخت گردید . با کاربرد و قرار دادن یک توپی ۳ بین آب و دوغاب در سیمانکاری تحولی جدید پدید آمد . سپس روش دو توپی ابداع شد که در آن یک توپی در جلو و دومی در پس سیمان بکار رفت تا آلودگی آن بوسیله سیال جایگزینی یا ( گل حفاری ) کمتر شود .

اجزای دکل
(Rig Component)

اجزای دکل: (Rig Compon,;’ent)
بطور کلی عواملی که در مرحله اول، در ساخت و نوع دستگاه حفاری دخالت دارند، را می توان به دو قسمت تقسیم نمود:عمق چاه و دیگری محیط کار
عمق چاه بر اساس استاندارد توانایی عمقی دستگاه حفاری ۴ سنجیده می شود. همچنین محیط کار را می توان به دو گروه خشکی و دریا تقسیم بندی نمود.
با توجه به اهمیت دکلهای خشکی در مدیریت اکتشاف تنها به این گروه پرداخته می شود.

اجزای اصلی دستگاه حفاری عبارتند از :
۱) Hoisting System (سیستم بالا بر).
۲) Rotating System (سیستم گرداننده حفار).

۳) Circulating Sys. (سیستم به گردش در آوردن سیال حفاری).
۴) Primary Power Source (سیستم مولد نیرو).
سیستمهای فرعی بسته به نوع دستگاه ممکن است وجود داشته باشد،که از جمله:
۱) Blow Out Prevetive Sys( سیستم کنترل فوران).
۲) Mud Condition Sys (سیستم تصفیه کننده گل).
۳) Control & Instrument (سیستم کنترل ابزار دقیق).
۴) Lightion Sys (سیستم روشنایی).
۵) Motion Compensating (سیستم خنثی کننده حرکت).

۶) Sleeping & Mess Sys (سیستم خواب و غذا).
۷) Storage Sys (سیستم انبار داری).
۸) Chain Storage Sys (سیستم محل نگهداری زنجیر).

بنا به اهمیت قضیه برای ناظرین حفاری، موارد ۱تا ۳ اجزای اصلی دکل در ذیل بدان پرداخته می شود:
Hoisting System:
سیستم بالابر از دو قسمت تشکیل شده است:
بخش ثابت(Static): که همان دکل و Structure Sub می باشد که وزن رشته حفاری را تحمل می کنند.معمولاً وزن وLoad به پایه ها (Leg) دکل وارد می شود. اماSub Structure اولاً دکل را نگه می دارد و ثانیاً روی آن محل کار پرسنل بوده و Rotary Tabhe روی آن قرار دارد.
بخش متحرک: که Draw Work را Hoist یا بالا بر نیز می گویند وظیفه اصلی آن بلند کردن دکل(Rig up)یا بالاآوردن دکل(Rig down )ویا پایین کشیدن رشته حفاری است.
قسمتهای اصلی در اورکس عبارتنداز:

Drum: یک قرقره بزرگ که کابل حفاری دور آن پیچیده می شود. هنگامی که درام در جهت مخالف می چرخد کابل از دور آن باز شده Traveling Block به سمت پایین حرکت می کند. آن رشته از کابل حفاری که از درام بیرون می آید، Fast Time نامیده می شود.

سیستم ترمزدراورکس: معمولاً دارای دو سیستم مکانیکی ترمز:که با روش اصطکاکی کار می کند و می توان با آن درام را به ایست کامل Full Stop رساند. سیستم دیگری نیزوجود دارد که نمی تواند عمل ایست کامل را برای درام انجام دهد وتنها سرعت بالا و پایین رفتن را کم می کند. علت استفاده از این سیستم این است که از ترمز مکانیکی کمتر استفاده شود. این نوع ترمزها دردو نوع هیدرولیک و ترمز برقی وجود دارد. معمولاً استفاده از این ترمزها در موقع راندن رشته جداری یا حفاری به داخل چاه مورد استفاده قرار می گیرد.
کلاجهای درام:که با باد کار می کنندیعنی نئوماتیک هستند. ورودی آن به صورت یک شیر دو طرفه است که موقعی که می خواهیم کلاج را در گیر کنیم آن را در وضعیتی قرار داده و باد آن را با فشار در گیر می کند. و در هنگا م رها کردن کلاج را در وضعیتی قرار می دهیم تا ترخیص هوا صورت گیرد.

لازم به ذکر است که موتورهای تغذیه کننده در اورکس به نام Traction Motor نامیده می شودکه با برق DC یا مستقیم تغذیه می شوند و بسته به نوع دراورکس و مقدار نیروی مورد نیاز .
وظایف Drow Work عبارتند از:
۱ بالا و پایین بردن لوله .
۲ بالا و پایین بردن دکل .
۳ بالا وپایین خود Drow Work.

۴ بلند کردن بارهای اطراف دکل توسط .
۵ باز و بسته کردن لوله های حفاری .
سایر اجزای تشکیل دهنده سیستم بالا بر عبارتند از:
Elevator : وسیله ای است که به وسیله آن لوله ها گرفته می شود و عمل بالا وپایین رفتن لوله ها انجام می گیرد.
Elevator هایی که از وسط باز می شوند مخصوص Dill Pipe و همچنین Lifting Sup های لوله وزنه می باشند،که به آنLatch Elevator Center هم گفته می شود. Elevatorهایی که از کنار باز می شوند به نام Side Door Elevator نام گذاری شده اند و مخصوص لوله های جداری (در مواقعی که سبک هستند) می باشند.
Rotating System :

در حفاری دورانی نیروی لازم برای چرخاندن رشته حفاری و مته توسط میز دوارRotary Table تأمین میشود نیروی دورانی حاصل از میز دوار،توسط یا واسطه بهKelly مستقل شده وازطریق آن به رشته حفاری ومته منتقل می شود.
Rotary Table نیروی گرداننده میز دوار توسط یک موتور از نوع الکتریکی ویا توسط یک شافت از نوع مکانیکی به یک محور منتقل می شود . انتقال نیرو در میز دوار به دو گونه است :
یا در انتهای محور در داخل میزTable یک Sprocket450 نصب شده که که این Procket یک Sprocket 450 دیگر را (یعنی میز دوار را) به طور افقی می چرخاند و یا اینکه نیرو توسط زنجیرازمحوربه Shft دارای Sprocker 450

نصب می شود .
سیستمهای گردشی(Circulating System ):
هنگامی که چاه در دست حفاری می باشد، ما از متحرکهای اولیه اجزای سیستم بالا بر و پمپهای گل برای به گردش در آوردن سیال حفاری استفاده می کنیم. پمپهای گل نیروی لازم را از محرکهای اولیه گرفته و با استفاده از نیروی سیال حفاری را از داخل مخزن گل Suction Tank کشیده و آن را با فشار به درون لوله هایی که تحمل فشار بالایی دارند و گل بعد از عبور از طریق Goose ( گردن غاز ) متعلق به Swivel Kelly شده، از ساقه مته عبور کرد. تا به مته برسد و بدین ترتیب از طریق فضای حلقوی کنده ها را به سطح رسانده وباعث تمیز شدن چاه گردد.

سیستمهای جریان سیال حفاری (Drilling Fluid Handling Sys) نسبت به سایر سیستمها از تنوع و پیچیدگی بیشتری برخودار است و از انواع مختلفی دارد. که به طور خلاصه می توان از آنها نام برد:
پمپهای گل Mud Pumps)):
یک دستگاه حفاری معمولاً دارای دو پمپ گل اصلی است که ممکن است بسته به شرایط یک و یا دو پمپ دیگریبه آنها اضافه شود. وظیفه پمپها این است که گل را تحت فشار از درون ساق مته برسانند و با این کار توان هیدرولیکی لازم را به مته انتقال دهند.
پمپهای گل مورد استفاده در دستگاه حفاری معمولاً دو نوعند:

۱ Dulex Double (پمپهای دو قلو).
۲ Triplex Single (پمپهای سه قلو).
در پمپهای دو قلو جریان به این صورت می باشد که پیستون در هر دو طرف خود عمل پمپ کردن را انجام می دهد.هر سیلندر در این نوع دارای دو سوپاپ مکش Intake Valve و دو سوپاپ تخلیه Discharge Valve می باشد. موقعیکه گل یک طرف را فشرده می کند و از سوپاپ تخلیه خارج می کند در همان زمان در طرف دیگر گل از سوراخ مکش به داخل میکشد و برعکس. در هر دور پمپ پیستون یک بار به طرف جلو و یک بار به طرف عقب می آید.

در حرکت به سمت عقب به اندازه Rod (میله پیستون) گل کمتری پمپ می شود و بنابراین معادل دو برابر حجم سیلندر منهای حجم Rod (میله پیستون) گل پمپ می کند .
در این نوع پمپ در هر سیکل معادل دو برابر مقدار فوق پمپ می کند. ۴ برابر حجم سیلندر منهای دو برابر حجم Rod.
Q = (2d – d ( LE

در فرمول Q بر حسب گالن در دقیقه، d قطر پیستون، d قطر Rod ، E راندمان پمپ، L طول استروک و R تعداد سیکل است.
باید توجه داشت که در پمپهای دو قلو در هرCycle چهار استروک است .
پمپ های triplex (دو قلو) : در این نوع پمپ ها که متداول ترن پمپ ها در صنعت حفاری

امروزی می باشند . تنها یک طرف پیستون (قسمت جلو )عمل پمپ کردن را انجام می دهد وهر سیکل آن سه استروک دارد .
در این نوع هر پیستون با پیستون دیگر (چرخ محرک پیستون )۱۱۲۰۰اختلاف زاویه داشته یعنی هر ۱۲۰۰یک استروک داریم.هر پمپ سه سوراخ تخلیه و سه سوراخ مکش دارد .در ازای میزان توان مشخصی این پمپ ها نسبت به پمپ های دیگر:
۱)سبکتر از پمپ های دوقلو می باشند .

۲)دور این پمپ ها بیشتر است و به می رسد .در صورتیکه در پمپ های دو قلو این میزان ۶۰می باشد .
۳)فشار کار پمپ های triplexبالاتر است و میزان ومقدار پمپ شده نیز یکنواخت تر است.
با توجه به این که این پمپ ها با سرعت بالا کارمی کنند معمولا” نمی توانند گل را به مقدار کافی به داخل خود بکشند . بنابراین بازدهی پمپ پایین می آید .برای رفع این نقیصه با استفاده از یک پمپ سانتریفیوژیا charging pumpپمپها را تغذیه می کنند .
برای این که بدنه سیلندرساییده نشود از liner استفاده می کنند که درداخل سیلندر قرار داده می شود.liner پس از ساییده شدن تعویض می گردد .در اعماق پایین با توجه به این که نیاز به فشار بالای پمپ کم است و نیاز به دبی بیشتر وجود دارد میتوان با انتخاب لاینر های بزرگتر دبی بیشتری را به کار برد.دبی مورد نیاز (گالن در دقیقه )با فرمول ذیر قابل محاسبه است .

Pulsation dampener : پمپ هنگام پمپ کردن با توجه به تعداد سیکل در زمان
ضربه می زند . و ممکن است به لوله ها آسیب برساند .برای جلوگیری و خنثی کردن
این ضربات ازوسایل زیر استفاده می شود .
Pulsation dampener (خفه کن ضربه ) :

داخل این لاستیک را در حدود ۴۰۰-۵۰۰PSI از هوا پر می کنند و وقتی گل از پایین
به آن فشار می آورد در حقیقت در هر ضربه به پمپ اضافه فشار را گرفته و پس می دهد . (به صورت رانش عمل کرده وضرات راخنثی می کند ).
Dampening Hose :
در مسیر لوله بعد از پمپ یک لاستیک پر فشار قرار می دهند تا مقداری از این ضربات را این وسیله بگیرد .
بعد از پمپ ، جریان سیال حفاری از طریق لوله های ذکر شده به Stand Pipe Manifold میرسد ،که دارای تعدادی Valave بوده ومی توانیم با استفاده از آن مسیر های جریان سیال را انتخاب کنیم .
در انتخاب Stand Pipe Manifond ،valave هایی موجود می باشد که بسته به نیاز جریان سیال را به نقاط مختلف منتقل می نماید ،یک دستگاه حفاری دارای دو Stand Pipe می باشد ،که از طریق لولهای که بر روی آن نیز مسیر خروجی خاصی در نظر گرفته شده است ، به هم متصل می شوند .
Jet Celler :لوله ای به صورت عمودی پایین آمده ومطابق شکل در هنگام نیاز به تخلیه سیالات درون Celler از آن استفاده می شود . برای این کار با پمپاژ نسبتا”بالا ، ایجاد خلاءسیالات درون Celler را تخلیه میکنند .
Kill Line 4″ : لوله ای به صورت عمودی پایین آ مده و از سمت چپ (موقعیکه پشت به Cat walk ایستاده ایم ) به شیرهای فوران گیر متصل است و برای گشتن چاه در مواقع ضروری ازآن استفاده می شود .
Fill Up Line :لوله ای است که از منیفلد بصورت عمودی پایین آمده وبه Bell Niple متصل هست مورد استفاده آن در پر نمودن جاه در هرزروی های کامل ،تخلیه فشار Stand Pipe میباشد .
(برای تخلیه فشار Stand Pipe از Celler Jet نیز استفاده می شود )
در قسمت بیرونی File Up Line شیلنگ یا لوله هایی به آن متصل است که در مواقع لوله پایین با آن لوله را پر می کند ویا در موافع ضروری جهت پمپ کردن سیال به درون لوله ها از آن استفاده می شود .
Kile line2″ : مسیر آن مانند Kile line 4″ به محل B.O.P ،متصل و در مسیر خود به B.O.P دارای یک Hy draulic Valave 2″ میباشد .علاوه بر آن Cheak Valve نیز می باشد .شیری یک طرفه که در بازگشت سیال از درون چاه و انتقال آن به داخل پمپ جلوگیری می کند .
دستگاههای کنترل فوران (Blow out Preventer) : همان طور که می دانید همیشه جهت جلوگیری از ورود سیالات سازند ویا حرکت لایه ها به سمت داخل چاه باید حرکت ستون سیال حفاری بیش از فشار طبقات و فشارسیال سازند باشد . ورود سیال سازند به داخل چاه را Influx می گویند و چنانچه مقدار سیال وارد شده به چاه زیاد باشد ،افزایش حجم در مخازن گل مشاهده می شود . در این صورت اصطلاحا” گویند جاه Kick کرده است در چنین مواقعی باید در چاه را بست وگرنه سیال سازند یا گاز ونفت به سطح زمین رسیده که به آن فوران (Blow out) میگویند .

همگامی که Kick رخ می دهد باید جاه را از طریق فضای حلقوی (توسط B.O.P) و برای کشتن چاه باید گل را از مسیر دیگر غیر از مسیرعادی به داخل چاه پمپ کرد .
یکی از دستگاههای فوران گیر سر چاهی (Hydrill) Annular Preventor میباشد که در مواقع Kick کردن چاه در وهله اول رای بستن فضای حلقوی ،اگر شرایط اجازه دهد بایستی استفاده نمود به دلیل این که با بستن Hydrill امکان بالا و پایین کردن ملایم لوله ها را ا زداخل آن داریم (به این عمل Stripping میگویند ) بنا براین در مواقعی که هنگام Kick جهت جلوگیری از گیر لوله ها نیاز به بالا وپایین کردن لوله ها باشد استفاده از Hydrill این امکان رابه ما می دهد . Kick با توجه به این که فشار کاری Hydrill،۲۰۰۰-۵۰۰۰ PSI می باشد وفشار پشت Hydrill ازطریق Coomy که ماکزیم آن بسته به شرایط ۱۵۰۰ PSI میباشد ،پس در استفاده از Hydrill محدودیت داریم .

جای که فشار Kick بالا باشد از Hydrill استفاده نمی کنیم بنابراین در چنین شرایطی اگر رشته حفاری داخل چاه باشد از Pipe Rams بالایی واگر رشته حفاری داخل چاه نباشد از Shear Rams یا Blind Rams استفاده می کنیم وپس از چاه مسیر گل را به چک منیفلد هدایت می کنیم .برای پمپاژ سیال حفاری به داخل فضای حلقوی در چنین مواقعی از Kill Line گل آماده شده ( براساس وزن مورد نیاز )را پمپ کرده تا سیال به داخل سازند باز گردانده شود .

اگر به هر دلیلی نتوانیم عملیات Bull Head را انجام دهیم ،گل آماده شده از طریق Drill Pipe پمپ کرده ومسیر خروجی از طریق Chock Line و چک منیفلد به محل مورد نظر هدایت می کنیم . اگر گل آلوده نباشد به مخازن گل و اگر آلوده باشد به داخل گودال آتش هدایت خواهد شد .
اجزای دکل حفاری شامل قطعات مختلف وبهم پیوسته ای است و مسلما”آنچه دراین بخش آمده چکیده ای از دکل است.

رشته حفاری
(Drill String)

رشته حفاری (Drill String)
رشته حفاری یکی از قسمت های مهم دستگاه حفاری دورانی می باشد . این رشته رابط بین دستگاه حفاری و مته موجود در عمق چاه می باشد . رشته حفاری شامل لوله های حفاری ،لوله های وزنه و متعلقات گوناگون می باشد که هر یک در موارد خاصی مورد استفاده قرار می گیرد . طراح ، نگهداری و بکار گیری صحیح متعلقات مختلف رشته حفاری یکی از عوامل مهم موفقیت در یک عملیات حفاری می باشد . رشته حفاری برای مقاصد زیر به کار می رود :
۱-امکان هدایت جریان سیال حفاری از سطح زمین به مته .
۲-انتقال حرکت دورانی به مته.
۳-انتقال وزن لازم به مته .
۴-بالا و پایین بردن مته به داخل چاه .
۵-تثبیت و پایدار کردن ملحقات رشته حفاری درچاه جهت جلوگیری از لرزش و پرش مته .
۶-امکان انجام آزمایشات بهره دهی لایه ها .

۷-امکان انجام نمودار گیری ازطریق رشته حفاری در شرایطی که امکان راندن وسایل نمودار گیری در حفره باز چاه نباشد .
ملحقات رشته حفاری بسیار متنوع وجهت مقاصد مختلف بکار گرفته می شود .
رشته حفاری در اصل شامل لوله های حفاری وملحقات تحتانی رشته حفاری (B.H.A) میگردد . قسمت لوله های حفاری شامل لوله های حفاری معمولی و لوله های حفاری سنگین می باشد .

ملحقات تحتانی رشته حفاری شامل قسمت های زیر است :
۱- لوله های سنگین در اندازه ووزن های مختلف .
۲- تثبیت کننده ها .
۳- ضربه کوبها.
۴- تراشنده ها (Reamers) .
۵- ضربه گیرها (Shock S ubs) .
۶- مته وطول مته .

بعضی وسایل مخصوصی که درموارد مشخصی بکار گرفته می شود نیز جزء ملحقات رشته حفاری می باشند مانند ابزار MWD ، وسایل DST ، سبدهای خرده آهن گیر ، ابزار مانده یابی و . . . طولانی ترین قسمت می باشد .طول B.H.A معمولا” بیشتر از ۳۰۰ متر نمی باشد .هرلوله حفاری شامل یک قسمت بدنه و دو محل اتصال (نرینه و مادینه ) جهت اتصال به لوله های بالایی وپایینی میباشد . لوله های حفاری بدون شک یکی از قسمت های بسیار مهم رشته حفاری میباشند .هردکل حفاری دارای تعدادی لوله های حفاری معمولی در اندازه های گوناگون می باشد . اما در چاههای اکتشافی بسیار عمیق ، توجه به شرایط و خصوصیات فیزیکی لوله های حفاری بسیار مهم وحیاتی می باشد . انتخاب اندازه لوله ها امری عادی است اما توجه به مشخصات فنی لوله بسیار مهم می باشد .

قسمت نرینه (Pin) لوله های حفاری معمولا” در معرض آسیب بیشتر از نقطه نظر ترک خوردن ، سائیدگی وکشش رزوه ها می باشد و باید مرتبا” تحت بررسی چشمی باشد . همچنین در قسمت مادینه دهانه آن امکان باد کردن (Swell) و ترک خوردن بسیار دارد . این مشکلات معمولا”بر اثر عوامل زیر بروز می نماید :
اعمال گشتاور (Torque) نامناسب در هنگام سفت کردن لوله ها .

بکارگیری لوله در عملیات بسیار سخت مانند تراشیدن دیوار چاه ،با گشتاور شدید حفاری ، مانده یابی .
لوله های حفاری به علت استفاده متمادی و در نتیجه ساییده و مستهلک شدن معمولا” طبقه بندی می گردند. بنابراین لوله های حفاری را باید بر مبنای وزن اسمی ، درجه آلیاژ و طبقه بندی میزان اصطکاک آن مشخص نمود . سیستم API جهت طبقه بندی لوله های حفاری روش زیر بکار می گیرد .
لوله درجه ۱- شامل :

لوله نو- هیچگاه استفاده نشده وساییدگی ندارد .
لوله مناسب –ساییدگی یکنواخت لوله تا حد۲۰%
لوله درجه ۲- سائیدگی لوله در یک سمت و باقی ماندن ضخامت دیواره لوله تاحدود ۶۵% ضخامت اولیه .
لوله درجه ۳- سائیدگی لوله در یک سمت و باقی ماندن حدود ۵۵% از ضخامت اولیه دیواره لوله .
طبقه بندی لوله حفاری در طراحی رشته حفاری یک عامل بسیارمهم بوده زیرا که مقدار ونوع سائیدگی لوله بر روی خواص و قدرت آن تاثیرمستقیم دارد.
لوله های حفاری در طرحهای زیر وجود دارد :

LENGTH
RANGE
MT FT
۵-۵.۷ ۱۸-۲۲ ۱
۸-۹.۵ ۲۷-۳۰ ۲
۱۱.۵-۱۲ ۳۸-۴۰ ۳

ردیف دوم متداول ترین لوله مورد استفاده می باشد .
محل اتصال لوله های حفاری :(Drill Pipe Toll Joits )
محل اتصال لوله های حفاری از نوع رزوه ای می باشد که توسط آن لوله هاشاخه به شاخه به یکدیگر متصل می گردند . اتصالات لوله های حفاری دارای انواع بسیاری میباشد :
اتصال انواع IEU (Internal-Upset) :در این نوع لوله قطر خارجی اتصال بیشتر از بدنه لوله و قطر داخلی آن کمتر از لوله می باشد . معمولا” این نوع محل اتصال قوی ترین اتصال در لوله های حفاری میباشد .

اتصال نوع IF (Internal –Fluh ) : قطر داخلی محل اتصال تقریبا” به اندازه قطر داخلی بدنه لوله و قطر خارجی اتصال بزرگتر از لوله می باشد (Upset)
اتصال نوع IU: (Internal- Upset ) : قطر داخلی محل اتصال کمتر از قطر داخلی بدنه لوله می باشد . قطر خارجی اتصال کمی بزرگتر از اندازه بدنه لوله است .این نوع لوله را غالبا” لوله Slm-hole می نامند ، زیرا که فضای بین لوله و دیواره چاه در حداکثرمقدار ممکن میباشد . High Annulus Clearance
یک نکته مهم در اتصالات این است که طراحی وساخت آن به نوعی است که بتوان آنها را در حالت کشش (Tension) بکار برد .

لوله های وزنه (Drill Collars) :
لوله های وزنه یکی از قسمت های عمده و همیشگی متعلقات (B.H.A) رشته حفاری میباشد .
بعضی از خواص بکار گیری لوله های وزنه بشرح زیر میباشد :
وزن مورد نیاز جهت مته را تأمین می نماید .

قدرت مورد نیاز جهت تحت نیروی تراکم (Compression) قرار گرفتن رشته حفاری را تأمین می کند .
مشکلات مته از نظر تثبیت ،پرش ولرزش را به حداقل میرساند .
مشکلات حفاری جهت دار کنترل شده را با دادن حالت خدنگی (Stiffness)به B.H.A به حداقل ممکن می رساند .

لوله های حفاری سنگین( Heavy Weight Drill Pipe):
امروزه استفاده از لوله های حفاری سنگین در صنعت حفاری در سیاری از نقاط متداول گشته است .این لوله ها در اندازه های استاندارد لوله های حفاری معمولی موجود است . اما به علت ضخیم بودن دیواره آنها ۲-۳ برابر لوله های معمولی می باشد . جدول زیر مشخصات لوله های حفاری سنگین را نشان می دهد .
Weight: Lb/ft ID:in OD:in
۲۶

۲۸
۴
۴۲

۵۰ ۳ ۵

با توجه به اینکه این لوله مستقیما” بالای لوله های وزنه بسته می شود می تواند همانند لوله های وزنه تحت نیروی شدیدی قرار بگیرد . این نیروها می تواند نیروهای جانبی ، عمودی ویا چرخشی باشند. این نیروها در عملیات عادی حفاری بر اثر چرخش لوله ها وپرش وتکان ایجاد شده از طرف مته به بالا از بالا به پایین میباشند .
استفاده از لوله های حفاری سنگین در رشته های حفاری سه مزیت دارد :
باعث کاهش احتمال بریدن لوله های حفاری در قسمت تبدیل لوله ها به یکدیگر
(Tranzhtion Zone) بین لوله های حفاری و لوله های وزنه می گردد .
ظرفیت حفاری دکلهای سبک با استفاده از این نوع لوله ها به جای لوله های وزنه افزایش می یابد .
در حفاری چاههای جهت دار استفاده از این لوله ها باعث حذف بکار گیری لوله های وزنه شده و در نتیجه باعث کم کردن گشتاور پیچشی در رشته حفاری و کاهش تغییرات ناخواسته درجهت چاه شود.
لوله های حفاری سنگین نیز مانند لوله های وزنه قابلیت ترمیم دارند .
استفاده از لوله های وزنه اسپیرال باعث ایجاد سطح تماس کمتری بین لوله و دیواره چاه می شود .
در این نوع لوله های وزنه با ایجاد شیارهای کم عمق و پهن حدود ۴۰-۵۰% از سطح تماس آنها با دیوار جاه کاسته شده ، در حالیکه این خاصیت حدود ۷-۱۰% از وزن لوله ها را کاهش می دهد . کمتر کردن سطح تماس قطر خارجی بدنه چاه امکان گیر کردن لوله ها بر اثر خاصیت اختلاف فشار را کمتر میکند .
روش های انتخاب لوله های وزنه مناسب :
عوامل زیر مهمترین فاکتورهایی می باشندکه بایستی در طراحی و انتخاب صحیح لوله های وزنه در نظر گرفته می شوند :
اندازه مته .

قابلیت حفاری سازند (مقدار وزن لازم بر روی مته) .
تمایل طبقات مختلف سازند در ایجاد چاه مارپیچی (Crooked hole)،یا انحراف پاسگی (Doge leg) ویا گشاد شدن چاه (Wash out).
امکان انجام عملیات مانده یابی موفق بر روی لوله های وزنه بریده شده درچاه ،با هر چه کوچکتر بودن قطر خارجی آنها ،قطعات رشته حفاری Bottom Hole Assly Tools ابزار مختلفی به همراه لوله های وزنه به دلایل گوناگون در حفاری بکار گرفته می شوند .این وسایل شامل Hole Opener تراشنده ها ، تثبیت کننده ها ، ضربه گیر ، ضربه زدن ، ضربه کوب ، خرده آهن گیر (Jank Sub)و سایر وسایل میباشند . زمانیکه این قطعات در رشته حفاری به کار گرفته میشوند باید نهایت سعی گردد کهنوع رزوه محل اتصال آنها با لولو های وزنه مشابه بوده تا از بکار گیری تبدیل (X-Over) بی مورد جلوگیری به عمل آید .

در رشته حفاری ساده (Limber B.H.A) طراحی رشته حفاری به نوعی صورت گیرد که نقطه خنثی (Neutral Point) در عمق حدود ۲۵% پایین تر از نقطه شروع بالاترین لوله وزنه باشد .نقطه خنثی در رشته حفاری نقطه ای است که در آن عمق لوله ها نه در حالت کشش نه در حالت فشردگی با در نظر گرفتن وزن اعمال شده بر روی مته و وزن لوله های وزنه زیر نقطه خنثی و وزن لوله های بالای نقطه خنثی می باشد.

خلاصه ای از مشکلات حفاری

خلاصه ای از مشکلات حفاری :
در این بخش سعی خواهد شد به طور خلاصه مشکلات حفاری که در مناطق نفت خیز ایران و مناطقی که در آن اکتشافات نفتی صورت می گیرد با آن مواجه هستیم به صورت تعریف ، مسائل ایجاد شده و راه های چاره جویی گفته شود .
سازندهای ناپایدار :

الف – شیلهای ریزشی Sloughing Shale :
اینگونه شیلها در تماس با گل حفاری آب آن را جذب و به مرور باد کرده (Swell) و به داخل چاه ریزش می کنند .
برای بیش از نیم قرن حفاری اینگونه طبقات (Heaving Shales) بسیار مشکل ساز بوده است . بهترین مشکل به وجود آمده بروز عملیات مانده یابی و در مواردی از دست دادن چاه یا لااقل قسمتی از چاه و رشته حفاری بوده است .
مشکلاتی که در اثر ریزش این گونه شیل ها پدید می آید عبارت اند از :
(۱ پر شدن حفره چاه
(۲ قطع شد احتمالی گردش گل
(۳ افزایش گشتاور پیچشی رشته حفاری
(۴ افزایش فشار پمپها
(۵ گیر کردن رشته حفاری
(۶ احتمال پیش آمد عملیات مانده یابی
روش پیشگیری و چاره سازی :
(۱ بهتر است این گونه طبقات با گل های پایه روغنی حفاری گردد .
(۲ در صورت استفاده از گل های پایه آبی ، صاف آب گل به حداقل ممکن ( کمتر ۱cc) کاهش داده شود .
(۳ از مواد لغزنده کننده مانند Dme و یا گازوئیل در گل استفاده شود .
(۴ با پمپاژ مرتب پیلهای غلیظ (Hi Vis Pill ) ریزشهای طبقات تمیز شود .
ب – لایه های دارای هرز روی ( طبقات شکسته ) Lost Circulation :
لایه های شکسته یا دارای تخلخل زیاد ، باعث هرز رفتن گل حفاری در خود می شود . اینگونه طبقات معمولاً از جنس سنگهای آهکی یا ماسها بود . و در عمقی از چاه ( سازندهای سطحی و یا عمیق ) امکان برخورد با آن وجود دارد .
این مشکل نه تنها باعث توقف متمادی عملیات و پیشرفت حفاری می گردد ، بلکه شرایط گیر لوله ها و عملیات مانده یابی را نیز به وجود می آورد .
مشکلات ایجاد شده :
(۱ کم شدن گل حفاری
(۲ افزایش مصرف مواد گل حفاری
(۳ کاهش فشار هیدرواستاتیک و در نتیجه امکان ریزش طبقات و یا جریان یافتن سیال درون طبقات به داخل چاه
(۴ امکان گیر کردن رشته حفاری و پیش آمدن عملیات مانده یابی
روشهای پیشگیری و چاره سازی :

(۱ وزن گل در نتیجه فشار هیدرواستاتیک ستون گل در حداقل ممکن نگه داشته شود تا هرز روی های گل به کمترین مقدار برسد .
(۲از مته با نازلهای مناسب و یا در صورت نیاز مته بدون نازل (Open) جهت امکان پمپاژ پیلهای غلیظ با مواد غلیظ مسدود کننده (Lcm Pill) استفاده گردد .
(۳ در صورتی که شرایط چاه مناسب باشد با کاهش دبی پمپاژ (G.P.M) سعی گردد از لایه های دارای هرز روی عبور نماید .
(۴ با افزودن Lcm مناسب به گل ، سیستم گل و بکار نرفتن الک لرزان (By Pass) سعی می گردد از لایه های مذبور عبور نمود .
(۵ در صورت نیاز ، با پمپاژ سیمان در مقابل لایه های دارای هرز روی و تزریق سیمان به داخل آن ها شکستگی لایه ها مرمت گردد .
ج – لایه های نمکی (Salt Beds) :

به لایه هایی از جنس نمک در اعماق مختلف چاه ممکن است برخورد گردد . این گونه لایه ها معمولاً متحرک بوده و جهت حفاری آنها نیاز به گل پایه آب نمک اشباع با وزنهای بالا می باشد .
بسیار امکان دارد که حفاری این گونه طبقات انجام و در صورتی که کنترل دقیق و مرتب بر روی خواص گل نباشد برای مدت ها ادامه یابد .