مقاله کلیــــات حفــــاری

[Alireza Hashemi 33392]

كندن چاه و رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری می گویند حفاری یكی از كارهای پیچیده و گران و طاقت فرسا وتخصصی در صنعت نفت بشمار می رود. هر كاری كه ما قبل از حفاری انجام داده باشیم در صورتی كه عمل حفاری بدرستی انجام نگیرد بی فایده است.

بنابراین به حفاری خیلی اهمیت می دهند قبل از حفاری ما فقط با تخیل و فرضیات مختلف لایه ها و عمق ها را تعیین می كنیم ولی در حفاری واقعاً به اینها می رسیم زمین شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم می دهند تا حفاری به طور مداوم انجام شود. چون هزینه دكل و لوازم حفاری خیلی گران است.بنابراین حفاری در سه نوبت و بطور 24 ساعته انجام می گیرد.

تعیین محل حفاری نیز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسكونی، چاههای مجاور، مسكونی فشار قوی برق و ….. كه اینها همه تخصصی و مخصوص به خود را دارند بعد از تعیین محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب كردن وسایل مورد نیاز، اتاق ها، جاده و … می كند سپس دكل به منطقه آورده می شود و عمل بطور 24 ساعته انجام می شود. عمل حفاری بوسیله دکل صورت میگیرد . این دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده میشود . سپس آن را در محل سر هم کرده و آمده حفاری میکنند . دکل و وسایل حفاری بصورت کرایه ای و گران قیمت می باشند بنابراین عمل حفاری بصورت 24 ساعته انجام میگیرد .

[Alireza Hashemi 33392]

لوازم و قطعات حفاری عبارتند از :

 

1) Hook

قلاب آویزان از قطعات و رشته های بالا و پایین رو و متصل به دکل حفاری

 

2) Swivel

دستگاه متصل کننده قسمتهای دوار داخل چاه و قسمت های ثابت در خارج

 

3) Mud line

لوله قابل انعطاف ( لاستیکی ) جهت انتقال گل حفاری به داخل لوله های حفاری

 

4) Derrick

دکل حفاری

 

5) Kelly

لوله با قطع 6 ضلعی یا 4 ضلعی که بوسیله یک رابط به ........ و از طرف دیگر به لوله های حفاری داخل چاه متصل میگردد

 

6) Stand pipe

لوله انتقال گل از داخل پمپها به لوله لاستیکی

 

7) Kelly bushing

بوشن که با دواران خود ... را به حرکت در می آورد

 

8) Rotary table

صفحه دوار

 

9) Sub-Structure

پایه های زیر دکل

 

10) Foundation

پی بتونی زیر دکل

 

11) Seller

چاله ای که جاه در آن حفر میشود

 

12) Blow out control

دستگاه جلوگیری کننده از فوران چاه

 

13) Flow line

لوله انتقال گل برگشتی از داخل چاه به مخازن گل حفاری

 

14) Shale shaker

محل تفکیک گل حفاری از مواد و سنگ ریزه های حفاری شده

 

15) Screen

توری فلزی یا الک

 

16) Return tank

مخزن یا محل تجمع گل برگشتی از چاه

 

17) Mud pump

پمپ های ارسال گاز از .... به داخل چاه

 

18) Casing

لوله های دیوار بندی در اندازه های مختلف

 

19) Annulus

مجرای برگشت گل و مواد حفاری شده از چاه به خارج

 

20) Drill pipe

لوله حفاری که محتوی گل ارسالی به داخل چاه است

 

21) Bit

[Alireza Hashemi 33392]

مته حفاری

 

عمل حفاری بصورت 24 ساعته و در 3 نوبت کاری انجام می شود . ولی همه افرادی که برای حفاری استخدام میشوند بصورت اقماری هستند و باید هر زمان که لازم باشد آماده کار باشند . کما اینکه در بعضی موارد حتی تا 3 روز یا بیشتر فرد وقت استراحت ندارد . عمل طاقت فرسا / وقت گیر / پر هزینه / خطرناک /الوده کننده محیط زیست /.... انجام میگیرد تا چاه به نتیجه برسد.

 

مته وسیله ای است در انتهای رشته حفاری كه بطور كلی سه دسته می باشند:

 

1) Milled Teeth یا (Steel Tooth) كه انواع مته های tri-cone است و دندانه های آن بصورت مخروطی می باشند.

2) Tangstan Carbid Insert یا (TCI) نوعی مته tri –cone است كه برای سازندهای سخت بكار می روند.

3) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و كاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زیادی الماس در قسمت پائین و اطراف آن جاسازی شده است كه برای سازندهای سخت مناسب هستند

سه نوع مته ای كه وجود دارد :

الف) PDC یا Poly Crystalline Diamond Contact كه مهمترین انواع مته الماسه است.

ب) Bottom Bit

پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = دارای قطعات كاج شكل فولادی كه كاج نامیده می شوند كه بطور آزاد همزمان با دوران مته می چرخند. اغلب مته ها سه كاج دارند ولی دو كاج و چهار كاج هم وجود دارد. سازندگان مته یا دندانه ها را روی سطح خود كاج می تراشند یا اینكه تكمه های خیلی سخت تنگستن كاربید را روی كاج جا سازی می كنند. از نظر سختی سازند مته های سازند نرم نرم متوسط - متوسط – متوسط سخت – سخت و متراكم – فوق العاده سخت و ساینده و شكسته ساخته می شوند.

از نظر كاربرد مته ها را معمولا" به دو دسته مته های حفاری و مته های مغزه گیری تقسیم می نمایند كه البته در هر دسته از انواع مختلف ابزارهای برنده و طرحهای مختلف تاج و آبرو استفاده می نمایند. در داخل تمامی مته ها مسیرهائی تعبیه شده كه به گل حفاری اجازه خروج می دهند. اكثر مته ها فواره هائی (Nozzle) دارند كه سیال حفاری را بصورت جریانی با سرعت زیاد به اطراف و زیر هر كدام از كاجها هدایت می كنند.

[Alireza Hashemi 33392]

گل حفاری

 

یكی از حفاری دورانی گل حفاری است گل حفاری نقش مهم و حساسی در حفاری دارد در واقع سرمایه های مالی و انسانی به این ماده بستگی دارد و اشتباهی در انتخاب كردن نوع و وزن آن از بسته شدن چاه تا ذوب شدن دكل و نابود شدن انسان های بسیاری همراه است. مسیر حركت گل بصورت مسیر بسته واز كناردكل شروع شده از درون لوله های حفاری عبور كرده سپس از شكافهای درون مته خارج و بعد از آن از كناره هی لوله حفاری به محل اولیه خود بر میگردد در این مسیر گل نقش های تعیین كننده ای دارد. كه عبارتنداز:

 

- خارج كردن خوده سنگهای كنده شده ازاطراف مته و آوردن آنها به سطح

- خنك كردن وتقلیل اصطحلاك مته با زمین

- محافظت دیواره چاه و ممانعت از ریزش طبقات

- ایجاد تعادل بین مایعات طبقه ای و مایعات داخل چاه

- انتقال گاز و یا نفت طبقات زیرزمینی به سطح و دستگاههای اندازه گیری مثل دستگاه شناسی گازها و یا دستگاه تعیین كننده نوع گاز

 

وظیفه اصلی گل ثابت نگه داشتن فشار هیدروستكی در داخل چاه است اگر فشار گل از فشار مواد موجود در داخل چاه بیشتر باشد در این صورت گل به داخل سازنده ها نفوذ كرده و باعث كم شدن (loss) گل می شود. اگر حفار سرچاهی متوجه این جریان نشود گل به سرعت كم شده و بعد از تمام شدن و یا كم شدن فشار گل چاه فوران (flow rate) می كند این موجب می شود كه دكل حفاری نابود شود در سازنده هایی كه گاز و یا نفت وجود دارد این جریان با آتش سوزی همراه بوده و موجب گیر كردن لوله حفاری در چاه می شود كه این موجب اشكال در حفاری می شود برای سنگین كردن گل از مواد مختلفی همچون نمك و … استفاده می شود كه این تركیبات را با آزمایش بدست آورده اند.

 

مواد مورد استفاده در گل حفاری

 

برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مقر گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.

 

نقش مواد در گل حفاری

 

کنترل وزن مخصوص

برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

 

مواد تغییر دهنده غلظت

به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.

 

کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری

ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.

[Alireza Hashemi 33392]

مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند عبارتند از:

 

بنتونیت :

به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.

 

میکا :

برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.

 

گرافیت :

هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.

 

باریت :

برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.

 

گالن :

به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.

 

آهک و دولومیت :

جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.

 

ژیپس :

برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.

 

آزبست :

به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.

 

نمک :

در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.

 

کربنات و بی‌کربنات سدیم :

به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.

 

پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی :

این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند