پاورپوینت حفاری کج

آشنایی با حفاری جهت دار (Dierectional Drilling)
قسمت اول: روش ها و کاربردها

تعریف:

حفاری جهت دار نوعی از حفاری است که در آن مسیر چاه بر اساس نقشه ای معین و از پیش طراحی شده، برای رسیدن به ناحیه هدف (Target Area) از حالت عمودی منحرف می شود. این نوع حفاری زمانی انجام می شود که بنابه دلایلی هدف نهایی از محلی که بر روی زمین شروع به حفاری می کنیم به صورت جانبی دارای فاصله باشد.

● واژگان:

▪ ناحیه هدف(Target Area):

ناحیه ای معین در عمق از پیش تعیین شده که بر اساس طراحی انجام گرفته، چاه باید آن ناحیه را قطع کند.

▪ (MWD"(Measured While Drilling" :

نوعی از دستگاه های موقعیت یاب و اندازه گیری که در انتهای رشته حفاری و بالای مته قرار می گیرند و این امکان را فراهم می آورند که درحین عملیات حفاری بتوان موقعیت دقیق چاه را تعیین کرد.

▪ kick:

به شرایطی گفته می شود 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 آتش سوزی می شود.

▪ کشتن چاه (Well Killing):

روش های جلوگیری از راه یافتن سیال سازند به سطح زمین و فوران را روش های کشتن چاه (Well Killing) می گویند.

▪ (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 می یابد.

▪ (Build up Rate):

سرعت تغییر زاویه چاه (Build up Rate) را معمولاً به ازای هر ۱۰۰فوت عمق اندازه گیری شده (Measured depth)، بر حسب درجه بیان می کنند.

▪ مانده (Fish):

قطعاتی نظیر تکه های لوله حفاری، تکه های مته و یا ابزارهای دیگر که بنابه هر دلیل درون چاه سقوط کرده و یا در میانه چاه گیر کرده اند و ادامه عملیات حفاری را مختل می نمایند.

▪ موتور گل(Mud Motor):

موتورهایی که نیروی محرکه خود را از گلی که با فشار به درون لوله ها پمپ می شود به دست می آورند.

▪ انحراف از مسیر اولیه(Side Track):

عملیاتی که به منظور جهت دهی دوباره به مسیر چاه انجام می گیرد، این کار با حفاری مجدد از نقطه ای بالاتر از انتهای چاه آغاز می شود.

● تاریخچه:

حفاری جهت دار برای اولین بار در سال "۱۹۲۹" با ساخت دستگاه های دقیق اندازه گیری زاویه چاه (inclination) مورد توجه قرار گرفت. در اوائل دهه "۱۹۳۰" اولین چاه جهت دار در خلیج هانتینگتون کالیفرنیا حفاری شد. به تدریج با توسعه میدان نفتی خلیج هانتینگتون و حفر دو حلقه چاه جهت دار دیگر، چاه هایی به دست آمد که میزان تولید بیشتری داشتند.

حفاری جهت دار تا سال "۱۹۳۴" طرفداران چندانی نداشت، تا این که در این سال یک چاه در کنرو (Conroe) تگزاس دچار فوران (Blow out) شد. در این هنگام پیشنهاد شد با حفر یک چاه جهت دار، برای برخورد با چاه اول و پمپ گل به درون آن، مانع از ادامه فوران شوند (well killing). با انجام موفقیت آمیز این پروژه، حفاری جهت دار به عنوان راه حلی برای مسائل دشوار و دستیابی به مخازن پیچیده از سوی شرکت های حفاری و نیز مشتری ها مورد استقبال قرار گرفت.

امروزه ، باتوجه به بالا بودن هزینه های جاری برای تولید و استخراج نفت و گاز ، حفاری جهت دار به عنوان یک ضرورت جلوه می کند. می توان گفت مهم ترین خصوصیت این روش آن است که تولید کنندگان را در سراسر جهان قادر می سازد از مخازنی برداشت نمایند که برداشت از آن ها از نظر اقتصادی با هیچ روش دیگری امکان پذیر نیست.

توسعه و پیشرفت در موتورهای گل (Mud Motor) را می توان از مهم ترین عوامل در پیشرفت صنعت حفاری جهت دار دانست. هم چنین ساخت دستگاه های موقعیت سنج بادقت بالا به توسعه این صنعت کمک شایانی نموده است. هم اکنون، دستگاه های هدایت گر (Steering tools) پیشرفته به عنوان وسایلی برای جهت دهی به موتورهای گل جایگزین وسایل موقعیت سنج قدیمی شده اند. این دستگاه ها به وسیله کابل به درون لوله حفاری رانده شده و پس از قرارگرفتن در جای مناسب و گذشتن از فواصل معین، اطلاعات را به سطح زمین می فرستند. این اطلاعات به وسیله کامپیوتر پردازش شده و موقعیت دقیق چاه و شرایط دما و فشار ته چاه از آن ها استخراج می گردد.

در دهه "۱۹۸۰"، یک نمونه جدید از این دستگاه ها به عنوان وسیله ای با دقت و صرفه اقتصادی قابل قبول ساخته و معرفی گردید. امروزه دستگاه های "MWD" با موتورهای گل قابل هدایت، رانده می شوند. نمونه جدید این دستگاه ها به همراه دستگاه های لاگ (logg) اشعه گاما و مقاومت، ساخته شده است که همزمان با عملیات حفاری، امکان بررسی و شناسایی سازند را فراهم می آورد.

● کاربردها:

▪ انحراف از مسیر اولیه (Side Track):

انحراف از مسیر اولیه، اولین روش برای حفاری جهت دار بود. هدف از این کار دورزدن و یا گذشتن از روی مانده های درون چاهی (fish) بود. امروزه انحراف مایل بسیار متداول است و به عنوان مثال هنگامی که تغییرات پیش بینی نشده درساختار زمین شناسی مشاهده می شود از این روش استفاده می شود.

▪ مکان های 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 جهت دار می توان به هدف دسترسی پیدا کرد.

▪ حفاری گنبدهای نمکی (Salt Dome):

گاهی مخازن نفتی زیر گنبدهای نمکی که پوش سنگ های سختی هستند، مشاهده می شوند. حفاری از درون لایه های نمکی مشکلات بسیاری به همراه دارد. یک راه حل برای گریز از این مشکلات استفاده از حفاری جهت دار و اجتناب از ورود به لایه های نمکی است.

▪ گسل (Fault):

گاهی اوقات چاه هایی که به صورت عمودی حفاری شده اند، کج می شوند. این پدیده معمولاً به دلیل وجود گسل در لایه های زیر سطحی است. معمولاً بهتر است که یک چاه جهت دار حفر شود و از برخورد با گسل پرهیز کنیم.

▪ چاه اکتشافی چندگانه (Multiplex Well) از یک دهانه چاه:

می توان با مسدود کردن یک چاه در عمق معین و ایجاد انحراف، یک چاه جدید حفر کرد. دهنه یک چاه می تواند به عنوان نقطه ای برای انشعاب چاه های دیگر مورد استفاده قرارگیرد. این عمل اکتشاف و بررسی لایه های زیر سطحی را بدون نیاز به حفر چندین چاه کامل، میسر می سازد.

▪ حفاری از خشکی به درون دریا (onshore):

با نصب دکل در خشکی و حفر چاه جهت دار می توان به مخازنی که در زیر سطح آب قراردارند، دسترسی پیدا کرد. با این کار می توان ضمن نصب شیرهای سرچاهی در خشکی ، از هزینه های بالای حفاری در دریا نیز اجتناب کرد.

▪ حفاری چاه های چندشاخه (Multiwell) در دریا (offshore):

حفاری جهت دار از یک سکوی دریایی به صورت چاه های چندشاخه اقتصادی ترین راه برای توسعه یک میدان دریایی است. در خشکی نیز، زمانی که محدودیت مکانی داریم مانند نواحی باتلاقی و یا جنگل ها از روش حفاری چاه های چندشاخه استفاده می شود.

▪ تقاطع با چند لایه بهره ده با استفاده از یک حلقه چاه:

در این روش، یک چاه جهت دار به گونه ای حفر می شود که چندین لایه مخزنی شیب دار را با هم قطع کند. این روش، این امکان را فراهم می آورد که با استفاده از تکمیل چندگانه چاه همزمان از چند مخزن مجزا بهره برداری شود.

▪ چاه های فرونشانی (Relief Well):

هدف از این نوع چاه ها ایجاد ارتباط با چاه های 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 دستگاه های موقعیت یاب حساس دارد.

▪ چاه های افقی (Horizontal Well):

کاهش تولید از یک مخزن به عوامل زیادی بستگی دارد. این عوامل می تواند شامل مخروطی شدن آب و گاز و یا نفوذپذیری عمودی سنگ مخزن باشد. در این هنگام مهندسین می توانند با طراحی و حفر چاه های افقی بر این مشکلات غلبه کنند. چاه افقی نوع خاصی از چاه های جهت دار است که خود به انواع شعاع کوتاه، متوسط و بلند تقسیم می شود. این تقسیم بندی بر اساس سرعت افزایش زاویه چاه (Build up Rate) انجام می گیرد.

حفاری جهت دار Dierectional Drilling بخش دوم آشنایی با حفاری جهت دار (Dierectional Drilling)
قسمت دوم: ابزارها

▪ لوله های طوقه (Drill Collar):

لوله های فولادی سنگین و سختی هستند که درانتهای رشته های حفاری به منظور تأمین وزن روی مته (WOB) و هم چنین سختی رشته حفاری قرارمی گیرند. ازنظر ساختار بدنه دوگونه مارپیچی و صاف وجود دارد که درحفاری جهت دار نوع مارپیچی ترجیح داده می شود. شیارهای مارپیچی که روی بدنه لوله طوقه توسط ماشین تراشیده می شود، سبب کاهش سطح تماس لوله با دیواره چاه به میزان ۴۰درصد می گردد درحالی که تنها ۴۰درصد از وزن لوله کاهش می یابد. این کاهش سطح تماس باعث کاهش احتمال چسبیدن لوله به دیواره چاه (Differential Sticking) و گیرکردن آن می شود. لوله طوقه به طور میانگین ۳۱ فوت طول دارد و ازنظر اندازه طول لوله و جنس فولادی آن، غیراز لوله طوقه معمولی سه نوع لوله دیگر وجود دارد.

- لوله طوقه کوتاه که درطول های ۱۵- ۱۰- ۵ فوت ساخته می شوند.

- لوله طوقه غیرمغناطیسی که از آلیاژ خاصی از فولاد زنگ نزن با کیفیت بالا ساخته می شود.

- لوله طوقه غیرمغناطیسی کوتاه.

▪ ساب شناور (Float Sub)

یک لوله کوتاه که یک سرآن پین (نرینه) و سردیگر آن باکس (مادینه) است و محلی برای قرارگرفتن شیرشناور (Float Valve) می باشد. معمولاً بالای موتورهای دکل (PDM) نصب می شود.شیرشناور برای جلوگیری از حرکت سیال حفاری به سمت بالا از درون لوله حفاری تعبیه می شود. و در واقع یک شیر یک طرفه است که اجازه می دهد گل از داخل رشته حفاری وارد چاه شود اما مسیر برگشت ان را می بندد و گاهی اوقات درساب بالای مته (Bit Sub) هم نصب می شود.

▪ تثبیت کننده ها (Stabilizer)

تثبیت کننده ها جزء ضروری تقریباً همه رشته های حفاری درچاه های جهت دار هستند. تثبیت کننده های نزدیک مته (Near bit Stabilizer) معمولاً جایگاه شیرشناور هم هستند. برروی لوله تثبیت کننده تیغه هایی نصب شده که به صورت ۳۶۰ درجه سطح لوله را پوشش می دهد و معمولاً روی این تیغه ها توسط مواد سخت پوشش داده می شود.

وظایف اصلی تثبیت کننده ها عبارتند از:

۱) کنترل انحراف چاه

۲) کاهش خطر چسبیدن لوله به چاه (Differential Sticking)

۳) تراشیدن و صاف کردن ناهمواری ها و کجی های چاه (Dogleg)

از نظر نحوه اتصال تیغه ها به بدنه لوله دونوع تثبیت کننده وجود دارد:

۱) تیغه های جوش داده شده (Welded blade stabilizer)

دراین نوع، تیغه ها توسط عملیات جوشکاری و حرارت بالا، با کیفیت بالا به بدنه لوله متصل می شوند. تیغه ها می توانند مستقیم و یا مارپیچی باشند. این نوع تثبیت کننده ها درسازندهای سخت توصیه نمی شوند چراکه احتمال کنده شدن تیغه ها وجود دارد. این نمونه بیشتر برای چاه های با قطر زیاد و یا در سازندهای نرم مناسب است، چراکه امکان استفاده از حداکثر شدت جریان سیال حفاری را فراهم می کنند، درضمن این نوع تثبیت کننده ارزان تراست.

۲) تیغه های یکپارچه Integrat – blade stabilizer

دراین مدل یک قطعه فلز یکپارچه به شکل لوله درآمده و توسط دستگاه، تیغه ها روی آن شکل می گیرند. این نمونه از نمونه قبل گران تراست. در این نمونه لبه بیرونی تیغه ها کمی گرد شده اند تا از آسیب رسیدن به دیواره جلوگیری شود و هم چنین تماس تیغه با بدنه چاه بیشتر گردد. این تثبیت کننده ها معمولاً توسط کربید تنگستن(نوعی آلیاژ فلزی) پوشش داده می شوند

۳) غلتک های تراشنده (Roller Reamer)

این تراشنده ها به منظور حفظ اندازه چاه، کاهش گشتاور (Torque) درلوله و هم چنین ثابت نگه داشتن رشته حفاری دردونوع نزدیک مته و رشته حفاری موجودند و معمولاً درسازندهای سخت مفید می باشند

▪ توربین (Turbin)

این دستگاه براساس مکانیزم چرخش گریز از مرکز (سانتریفیوژ) سیال کارمی کند. انرژی ازسرعت و حجم سیال حفاری به یک استاتور (Stator) ثابت و زاویه دار منتقل می شود که سبب ایجاد یک نیروی چرخشی در روتور (Rotor) مقابل آن می گردد. هرترکیب استاتور و روتور یک گام (Stage) نامیده می شود. یک توربین درعملیات حفاری جهت دار ازچندین گام تشکیل شده است. این وسیله امروزه چندان متداول نیست و معمولاً توسط متخصصان رانده می شود.

▪ ساب خمیده (Bent Sub)

ساب خمیده لوله دارای پین و باکس می باشد که قسمت پین (نرینه) باید با باکس (مادینه) هم سایز و هم سازباشد. پین معمولاً با زاویه ای نسبت به محور بدنه ساب ساخته می شود. این زاویه معمولاً بین ۱ تا ۳ درجه است که به اندازه ۱/۲ درجه تغییر می کند. ساب خمیده بلافاصله بالای PDM یا توربین قرارمی گیرد و با اعمال نیرو به مته سبب حرکت آن دریک مسیر کمانی شکل می شود .

▪ چاله بازکن (Hole Opener)

این وسیله یک ابزار لوله ای شکل با قطر ثابت است که برای بازکردن چاه های هدایت گر (Pilot Well) استفاده می شود. برای سازندهای مختلف دارای برشگرهای متفاوت است که می توان آن ها را درمحل چاه عوض کرد

▪ وایپ استاک (Whip- Stock)

یک وسیله ایجاد انحراف درچاه است که درچاه های باز (Openhole) و یا جداری شده (Cased hole) کاربرد دارد. ویپ استاک درچاه باز قابل بازیابی است و معمولاً برای ایجاد یک انحراف عمیق درچاه های با حرارت بالا و یا دکل های کوچک مورد استفاده است. درچاه جداری شده برای ایجاد انحراف از مسیراولیه از درون جداری ها (Casing) به کارمی رود، درون جداری محکم و ثابت می شود تا اجازه انحراف ازدرون آن را بدهد و سپس در پایان کار درهمان جا، رها می شود.

▪ جارهای حفاری (Drilling Jar)

برای اعمال ضربه به سمت بالا یا پایین طراحی شده اند، درچاه های جهت دار همراه رشته حفاری رانده می شوند تا درهنگام گیرکردن لوله (Pipe Stock) درچاه با اعمال ضربه آن را آزاد کنند. جارهای می توانند هیدرولیکی، مکانیکی و یا هیدرومکانیکی باشند.

▪ موتورهای قابل هدایت (Steerable Motor)

ازآخرین دستاوردهای تکنولوژی حفاری جهت دار است: این دستگاه یک PDM است که هم می تواند بچرخد و با حفر سازند به پیش رود و هم درصورت لزوم جهت داده شود. یک غلاف خمیده این امکان را می دهد که درهنگام جهت دهی، دستگاه نسبت به محوررشته حفاری منحرف شود و با استفاده ازاین انحراف می توان اصلاحات کوچک را درمسیر چاه اعمال کرد.

● اصطلاحات

▪ Differential Sticking :

هنگامی که اختلاف فشارسیال درون چاه و فشار سازند زیاد باشد فشار سیال باعث چسباندن لوله به دیواره چاه و درنتیجه گیرکردن آن می شود.

▪ Dogleg:

میزان خمیدگی کلی درمسیر چاه را گویند که شامل تغییرات زاویه عمودی (inclination) و یا زاویه افقی (Azimooth) می باشد.

▪ Near bit Stabilizer :

تثبیت کننده ای که درست بالای مته نصب می شود .

▪ Open hole :

قسمتی از چاه که درآن لوله جداری (Casing) نصب نشده است.

▪ Casing :

لوله های فولادی محکم و پایداری هستند که برای محافظت از دیواره چاه و یک سری وظایف دیگر بعد از حفاری درون هرقسمت از چاه قرارداده می شوند.

▪ Pilot hole :

چاهی با قطر کمتر از قطر نهایی که برای ایجاد انحراف اولیه درمسیر چاه حفر می گردد.

▪ Weight On bit :

وزنی که معمولاً توسط لوله های طوقه برروی مته اعمال می شود که به عملیات حفاری و سرعت پیشروی آن کمک کند.

پاورپوینت حفاری کج

مطالب مشابه :

نمودارگیری از گل حفاريِ

پاورپوینت حفاری کج

دو پاورپوینت انگلیسی در مورد سیستم های بخار

آزمایشگاه حفاری 2 ومقاله ای در مورد ازدیاد برداشت

استخدام در شرکت پالایش نفت لاوان

شماتیک هایی از کلیه فرآیند های EOR - به صورت پاورپوینت (ppsx)