1

Offshore / اکتشاف، حفاری و مخازن

مبانی حفاری چاههای نفت و گاز و تجهیزات سرچاهی

اردیبهشت ۱۸, ۱۳۹۵ در ۱۲:۳۰ ب.ظ


پس از مطالعات مختلف زمین شناسی و انجام آزمایشهای متفاوت بر روی نمونه های سنگهای رسوبی و اعمالی نظیر لزره نگاری ، زمین شناسان به وجود نفت و یا گاز در یک محل پی می برند (امروزه تقریباً ثابت شده است که نفت از بقایای جاندارانی که میلیونها سال قبل بر روی زمین میزیسته اند به وجود آمده است ) . سپس با توجه به موقعیت محل و بررسی تمام جوانب حفاری در آن منطقه شروع می گردد . بدیهی است در حوزه های شناخته شده با در نظر گرفتن برنامه توسعه ای و حدود مخزن نفتی (یا گاز) زیرزمینی و اینکه بهرحال بایستی نفت وگاز زیرزمین را استخراج نمود ، اقدام به حفر چاههای جدید می گردد .

بحث راجع به حفاری به هیچ وجه در این اندک نمی گنجد و احتیاج به تبحر کامل و اطلاعات وسیع و فرصت لازم دارد ، لذا در چند جمله آینده فقط اشاره ای به مختصری از کلیات می گردد . خوشبختانه کتب و جزوه های بسیار و افراد مطلع وجود دارند که جهت آشنائی با تکنیک حفاری بایستی بدانها مراجعه نمود .

معمولاً چاههائیکه قبل از تثبیت وجود نفت یا گاز حفر می گردند به نام چاههای اکتشافی معروفند (Exploration well) (در مناطق شناخته شده نیز چاه اکتشافی به دنبال هدف به خصوصی نیز ممکن است نظیر چاه شماره ۱۰۱ در میدان نفتی اهواز که جهت بررسی وضع مخزن نفتی جدیدی که در زیر مخزن مورد استفاده فعلی موجود است حفرگردید ). حفاری چاههای اکتشافی معمولاً با دقت بیشتری نسبت به حفر یک چاه در محل شناخته شده صورت میگیرد و خود دلایل بسیار دارد که مهمترین آن ناشناس بودن وضع لایه های زیرزمینی در حوزه جدید می باشد . در حین حفر این نمونه چاهها و حتی پس از اتمام حفاری سعی می گردد که حتی الامکان اطلاعات بیشتری (وبادقت بیشتر) کسب گردد چرا که اعمال بعدی که در این چنین حوزه هائی صورت می گردد این اطلاعات را به عنوان مبنا در پیش خود دارد .

پس از کسب اطلاعات و به نتیجه رسیدن حفاری های اولیه و در جهت مشخص کردن محدوده مخزن نفتی و بررسی بیشتر بر روی لایه های زیرزمینی حوزه جدید ، چاههای توصیفی(Deleneation well) در محلهای محاسبه شده ای حفر می گردند .

سپس با توجه به وسعت میدان نفتی و پیش بینی حجم مورد بهره برداری طی محاسبات دقیق وسایل لازم برای تولیداز منطقه تأسیس گردیده و با برنامه ریزی حساب شده ای در حفر چاههای توسعه ای (Development well) اقدام می گردد .

لازم به یادآوری است که تمامی چاههائی که حفر می گردند در جهت استخراج نفت و یا گاز نمی باشد . بلکه با هداف متفاوت دیگری نیز چاه حفر میگردد . (چاههای دفعی Disposal well چاههای تزریقی آب و یا گاز Injection well ، و حتی در بعضی موارد چاههای مشاهده ای Observation well و غیره ) .

حفاری خود تاریخچه مفصلی دارد و همانطور که در بالا اشاره شد هیچ جای بحثی در این مقوله ندارد . آنچه مسلم است اعمال حفاری از ابتدا به یک صورت نبوده و این تکنیک مانند سایر علوم توسعه یافته و همچنان رو به توسعه است .

در حال حاضر اکثراً عمل حفاری بامته Drilling Bit صورت می گیرد و قطعات جدا شده از لایه های در تماس با مته توسط سیالی که در چاه به دوران آورده می شود از چاه خارج می گردند . (بدیهی است طرز عمل به هیچ وجه باین سادگی که در یک جمله خلاصه شود نیست .) سیستم های جدیدتر حفاری نیز ابداع گردیده است لیکن هنوز چندان عمومیت ندارند و اکثراً در مراحل آزمایشی می باشند .

با مشخص کردن محل برای حفاری ، دکل حفاری (Drilling Rig) با تمامی تجهیزات اعم از پمپها ، لوله های حفاری و غیره به آن مکان انتقال داده می شود . دکل و کلیه وسایل بطریقی که جهت حفاری لازم است در محل تعبیه می گردند و سپس حفاری آغاز می گردد .

در شروع حفاری از مته های بزرگتر (با توجه به موقعیت محل در نظر گرفته می شود معمولاً با قطر بیش از ۱۸ اینچ) استفاده می گردد و به مرور که عمق چاه افزوده می گردد با در نظر گرفتن وضع لایه ها و موقعیت چاه از مته های با اندازه کوچکتر نیز استفاده می گردد . (به کوچکی حتی ۲/۱ ۳ اینچ) جهت انجام عمل مته به انتهای لوله حفاری (Drill pipe) بسته شده و تحت فشار بدوران آورده می شود . این فشار و دوران باعث می شود که سنگهای موجود در زیر مته خرد و کنده شوند . (لازم به ذکر است که مته ها خود نیز انواع متفاوت دارند که با توجه به جنس سنگ و موقعیت محل حفاری مورد نظر و اینکه کدامیک بهتر جوابگو خواهد بود مورد استفاده قرار می گیرند ) . ذرات کنده شده توسط گل حفار (Drilling mud) که در حین عمل دائماً در چاه در حال دوران و گردش است Circulstion به خارج از چاه آورده می شود . این گل حفاری از بالای چاه وازدرون لوله حفاری به داخل چاه به طور مدام پمپ می گردد و از مجرای موجود درمته عبور کرده و از مسیر پشت لوله حفار و دیواره چاه مجدداً به بالای چاه برمی گردد که در این بالا آمدن ذرات کنده شده را نیزبه همراه خودمی آورد . (گل حفاری فقط این مصرف را ندارد ، بلکه در سرد کردن خود مته ونیز کنترل فشار چاه نقش عمده ای را دارد .) به مرورکه چاه عمیق می شود به طول لوله حفاری افزوده می گردد و عمل ادامه می یابد . (گل حفاری همچنین در ثابت نگهداشتن دیواره چاه بی تأثیر نیست ).

همزمان با ادامه حفاری بر روی دیواره چاه نیز پوشش فلزی (Casing) تعبیه می گردد . این عمل با توجه به موقعیت لایه در حین حفاری وضع چاه نیز صورت می گیرد و برای انجام آن لازم است که موقتاً عمل حفاری قطع گردیده و پوشش مورد نظر کار گذاشته شده و سپس حفاری ادامه یابد . به پشت این لوله پوششی نیز سیمان پمپ می گردد و جنس و اندازه آن بستگی به موقعیت چاه و قطر آن در همان شرایط به خصوص دارد . (این لوله برای جلوگیری از ریزش دیواره چاه ، قطع ارتباط بین لایه ها از داخل چاه و همچنین بهتر به کنترل در آوردن چاه تعبیه می شود .)

درحین‌حفاری‌از سنگ لایه ها برای مشخص کردن جنس و موقعیتهای دیگر آنها نیز نمونه برداری می گردد ، ممکن است که از ذرات بالا آورده شده توسط گل حفاری (Cuttings) نمونه بردای شود و یا ممکن است که نمونه گیری به صورت درآوردن مغزه Core باشد .

وزن و جنس گل حفاری با توجه به عمق چاه و فشار داخلی آن و موقعیت مخصوص حین عمل ، نیز تعویض می گردد که خود یکی از موضوعات بسیار مهم عمل حفاری می باشد .

سکوی حفاری

اجزای سکوی حفاری

به هر حال و بدین صورت حفاری تا عمق نهائی موردنظر ادامه می یابد و باکارگزاردن لوله گم (Liner) (در حقیقت جداره پوششی که تمام دیواره چاه را فرا نمی گیرد و فقط فاصله محدودی را با توجه به موقعیت چاه می پوشاند و تاسرچاه ادامه ندارد ) . و یا لوله مغزی tubing (ازسرچاه تا عمق بخصوصی ادامه دارد و کاربرد آن بستگی به شرایط چاه و نحوه بهره برداری بعدی از آن دارد.)کار رو به اتمام می رود . لازم به تذکر است که انجام عمل حفاری با دقت و احتیاط و در حضور شیرهای ایمنی به خصوص B . O . P صورت میپذیرد. بعضی مواقع قسمت تولیدی‌چاه‌بادر نظرگرفتن موقعیت محل بدون پوشش فلزی (open hole) تکمیل می گردد .

در حین حفاری هرگاه به لایه ای که دارای نفت و یا گاز باشد برسند ، نسبت به ضرورت آزمایش مقدماتی روی آن نفت و یا گاز همراه با اندازه گیری فشار انجام می گیرد (DST) پس از آن می بایست انجام هر عمل دیگری با نظارت مهندسی بهره برداری صورت گیرد . احیاناً اگر چاه به جهاتی احتیاج به مرمت داشته باشد مجدداً می بایست از دکل حفاری استفاده نمود که این مورد نیز برنامه ریزی خاص خود را دارد .

بدیهی است یک مهندس بهره برداری خوب از ابتدای عمل حفاری و برای کسب اطلاع از چکونگی وضع چاه و موضوعاتی که در حین حفاری آن پیش می آید و در آینده بهره برداری از چاه دخالت خواهد داشت ، خود را در جریان قرار می دهد و حتی الامکان ازکم و کیف حفاری چاه اطلاعاتی بدست می آورد .


امروزه در صنعت نفت، صنعت حفاری حرف اول را می‌زند و ملاک قدرت شرکت‌های نفتی محسوب می شود. حفاری به ۲ روش انجام می‌شود:
۱) حفاری دورانی (rotational drilling)
۲) حفاری ضربه‌ای (Cable tool drilling)
امروزه حفاری ضربه‌ای کاربرد زیادی ندارد و تقریبا تمامی چاه‌ها به روش حفاری دورانی (rotational drilling) حفر می‌شوند.در این مقاله به توضیح روش حفاری دورانی و تکنولوژی‌های مختلف آن می پردازیم.


دریافت فایلهای آموزشی

۱- مبانی حفاری چاههای نفت و گاز- مهندس محسن اطمینان

۲- دریافت فایل آشنایی با حفاری چاههای نفت و گاز- ۳۰ صفحه- PDF- شرکت نفت کیش

این فایل آموزشی که توسط مهندسی حفاری شرکت نفت کیش تولید شده است به مباحثی همچون نحوه تشکیل هیدروکربنها و مخازن هیدروکربنی، لرزه نگاری و اکتشاف چاه، انواع چاههای نفت و گاز، انواع دکلهای حفاری، ساختمان و عملکرد آنها، سیستم کنترل فوران چاه و سایر الزامات و تعاریف حفاری می پردازد.


۳- مجموعه مقررات حفاری چاههای نفت- ۵۹ صفحه- PDF- مهندس صالحی راد- اداره کل حفاری

فهرست مطالب:

  • مقدمه
  • فورانگيرها
  • وسایل تاج چاه
  • لوله های جداری
  • سازند گچساران
  • حفاری در گنبد گازی
  • حفاری در لایه های توليد کننده
  • گشتاور پيچشی و اطلاعات فنی لازم
  • مانده گيری (Fishing)
  • فشار داليزی (Annulus Pressure)
  • اندازه گيری وسایل رانده شده به داخل چاه
  • لایه آزمایی با ساق مته (DST)
  • ابزار چاه پيمایی ونمودارگيری سيمی- “Wire Line Equipment”
  • ایمنی
  • گل حفاری
  • زمان و هزینه حفاری
  • تحویل چاه
  • متروک کردن و بحالت تعليق درآوردن چاه
  • گاز H2S
  • واژه نامه

۴- فایل محاسبات حفاری چاههای نفت و گاز

این فایل جامع کلیه محاسبات مربوط به طراحی، مهندسی و اجرای عملیات حفاری چاههای نفت و گاز را شامل می شود.

فهرست موضوعات اصلی این محاسبات مشتمل بر حدود ۱۰۰ فرمول و محاسبه اصلی مهندسی حفاری و کنترل چاه به شرح زیر است:

Applied Drilling Formulas

Basic Drilling Formulas

Directional Drilling Calculation

Drilling Fluid Formulas

Engineering Formulas

Hydraulic Formulas

Well Control Formulas


۵- چگونه یک چاه حفاری و تکمیل می شود؟

۶- آشنایی با دکلهای حفاری

۷- آشنایی با BOP در تجهیزات سرچاهی (Blowout Preventer)

۸- عملیات بهره برداری تجهیزات سر چاهی

۹- هندبوک مهندسی حفاری ( Drilling Data Handbook)

۱۰- مجموعه جامع ویدئویی آموزش حفاری و سکوهای Offshore در صنعت نفت و گاز – شرکت شلمبرژه (Schlumberger)

۱۱- لغت نامه اصطلاحات دکل حفاری- ۲۳ صفحه- PDF- مهندس پاکباز

۱۲- Drilling Rig Components-62 Pages-PDF-راهنمای تصویری دکل های حفاری

۱۳- انواع دکل های حفاری- ۵ صفحه- PDF

۱۴- دانلود کتب انگلیسی نفت،اکتشاف، حفاری  و مخازن

۱۵- آشنایی با تجهیزات سرچاهی-۴۴ صفحه-PDF

فهرست مطالب:

  • ۱- درخت کریسمس
  • ۲- شیرهای دروازه ای
  • ۳- شیرهای چوک
  • ۴- سه راهه ها و چند راهه ها
  • ۵- هوزینگ سر لوله جداری
  • ۶- آویز لوله جداری
  • ۷- اسپول سر لوله جداری
  • ۸- آویز لوله مغزی
  • ۹- اسپول سر لوله مغزی
  • ۱۰- شرایط عملکرد تجهیزات سرچاهی
  • ۱۱- استانداردهای ساخت و کنترل کیفی
  • ۱۲- شرکت های سازنده تجهیزات سرچاهی

۱۶- دانلود کتاب بازرسی دکل های حفاری

Table of contents:

۱- Drilling equipment

۲- Mud processing equipment

۳- Engine room and power plant

۴- Electrical equipment

۵- Safety equipment

۶- Marine equipment

۷- Well control equipment

۸- Riser and tensioner equipment


۱۷- دانلود جزوه آموزشی جامع گل حفاری


- دانلود اپلیکیشن اندروید و نرم افزار کامپیوتر وبسایت آموزشی نفت و گاز

@OilAndGas

برچسب‌ها

+

1 دیدگاه

  1. حسین

    on تیر ۳۱, ۱۳۹۵ - پاسخ دادن

    خیلی عالی هست .دمتون گرم

ما به نظرات پیشنهادی، انتقادی و حمایتی شما نیاز داریم، چند کلمه برایمان بنویسید: