تبلیغات
دانشجویان مهندسی نفت خوزستان - حفاری چرخشی
دانشجویان مهندسی نفت خوزستان

لینکدونی

آرشیو موضوعی

آرشیو

لینکستان

← آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

حفاری چرخشی

حفاری چرخشی رایجترین و پرکاربردترین روش حفاری در صنعت نفت و گاز می باشد. هرچند اولین چاههای نفت به روش کابلی حفر شدند ولی از اوایل قرن بیستم برتری حفاری چرخشی آشکار شد. تحقیقات فراوانی در این مدت صورت گرفت و پیشرفتهایی که مخصوصاً در زمینه طراحی و ساخت مته های حفاری چرخشی بوجود آمد، سبب افزایش کارایی و بهینه شدن این روش شد. تجهیزات این روش از زمان رواج آن تاکنون متحول شده و تغییرات فراوانی کرده است. بوجود آمدن شرایط ویژه حفاری مانند لزوم حفاری در آبهای عمیق، سبب شده تغیراتی در روش داده شود و تجهیزات خاصی نیز ابداع گردد ولی اصول کلی روش همچنان ثابت است. در این روش مانند سوراخکاری در فلزات، از یک ابزار برنده در حال دوران برای سوراخ کردن و شکافتن زمین استفاده می شود. دوران ابزار که به آن مته گویند و حرکت رو به پایین آن باعث جدا شدن سنگها و سازندها می شود. مواد خرد شده نیز از طریق حرکت سیال مخصوص حفاری از اطراف مته دور شده و به سطح زمین آورده می شوند.
اجزاء دکل حفاری چرخشی بطور کامل در شکل مشخص شده اند. در اینجا مشاهده می شود رشته حفاری حرکت رفت و برگشتی ندارد، بلکه دوران موتور محرک به رشته حفاری اعمال شده و سبب حرکت دورانی آن می شود. سیستم گردش سیال حفاری باعث می شود به صورت پیوسته مواد خرد شده از داخل چاه به بیرون منتقل شود. مزیت استفاده از این روش، پمپاژ دائمی و پیوستة سیال حفاری به داخل چاه می باشد كه باعث خردشدن سازند های صخره ای و حمل قطعات خرد شده به بیرون از چاه به وسیلة جریان سیال می شود. به این ترتیب ، روش حفاری چرخشی شبیه خط تولید پیوسته می باشد که به صورت دایمی با چرخش مته، زمین حفر شده و قطعات خرد شده به بالا منتقل می شوند.
نیروی عمودی یا وزن مورد نیاز جهت اعمال به مته، توسط طوق مته كه به قسمت تحتانی لولة حفاری درست در بالای متة حفاری پیچ می شود تأمین می گردد. طوق مته به اتفاق لولة حفاری و متة حفاری، رشته لولة حفاری را تشكیل می دهند كه توسط میز دوران (Rotary Table) و میلة چهاربر (Kelly) و یا سیستم تاپ درایو (Top Drive) به چرخش در می آید. اجزاء رشته لولة حفاری توخالی بوده و امكان جریان یافتن سیال از طریق آنها به متة حفاری وجود دارد. یك مفصل آب بند، هرزه گرد (Swivel) در قسمت فوقانی میلة چهاربر قرار داده می شود و باعث اتصال لولة تخلیة پمپ گل حفاری و قسمت داخلی، رشته لولة حفاری می گردد. یك سیستم بالاب(Hoisting System) جهت داخل كردن یا بیرون كشیدن رشته لولة حفاری از داخل چاه مورد نیاز است. این وظیفه برعهدة سازة دكل حفاری (Derrick)، قلاب و منجنیق حفاری می باشد. وجود امكانات بازیافت گل حفاری، به هنگام بازگشت آن به سطح زمین، منطقه ای جهت نگهداری لوله آلات (Tubular Goods) چندین پناهگاه و دفتر كار در سایت، مجموعه دكل حفاری را كامل می نماید.
علاوه بر این همزمان با حفرچاه، آن را جداره گذاری می نمایند. جداره گذاری با لوله های فولادی كه قطر آنها با افزایش عمق چاه نسبت عكس دارد و هر چه چاه عمیق تر گردد این قطر كاهش می یابد، انجام می شود. به محض خاتمة حفاری در اوّلین سازند، اولین قسمت از این لوله ها به داخل چاه فرستاده می شوند و سپس چاه سیمانکاری می گردد. یك محفظة جداره گذار (Casing housing) در قسمت فوقانی اولین قسمت لوله های جداره گذاری قرار دارد. تمامی قسمتهای بعدی لوله های جداره گذاری از این محفظه آویزان شده و در تكیه گاه خود به دیوارة چاه سیمانه می شوند.
بعد از آنكه اوّلین فاز از چاه حفاری شده جداره گذاری شد، حفاری با مته ای كه قطر آن كوچكتر از قطر داخلی لولة جداره گذاری می باشد ادامه می یابد. هر چه عمق چاه بیشتر شده و قسمت جداره گذاری شدة آن بیشتر شود قطر متة مورد استفاده كوچكتر خواهد شد. از محفظة جداره گذاری جهت نگهداری تجهیزات ایمنی مانند شیرهای فوران گیر نیز استفاده می شود.
1- عملیات اصلی
اگر چه عمل حفاری، اصلی ترین عملیات انجام شده در پروسه حفاری می باشد ولی در مقایسه با سایر عملیات به نیروی انسانی كمتری در این عملیات نیاز است. چرخش میز دوران باعث رانش مته حفاری توسط میلة چهاربر و رشته لولة حفاری می گردد. حفار حركت رو به بالا و پایین قلاب را توسط یك اهرم ترمز كنترل می نماید. براساس اصل حفاری چرخشی، وزنة اعمالی به مته های حفاری بایستی ثابت باشد. وزن تمامی قطعاتی كه از قلاب آویزان می شوند ثابت بوده و حفار این اطلاعات را از طریق خواندن وزن اعمالی به مته در زمانی كه مته در ته چاه قرار دارد به دست می آورد.
دو پارامتر دیگر، یعنی سرعت دوران و نرخ جریان سیال معمولاً از قبل تنظیم می شوند. حفار این مقادیر را با توجه به برنامة ارائه شده چك كرده و تنظیم می نماید و مراقب است تا فشار تخلیة پمپ مطابق برنامه بوده و طبق آن پیش رود. حرکت چرخشی توسط رشته لوله حفاری به مته منتقل می شود. رشته حفاری یك لولة تو خالی طویل می باشد که دو وظیفه مهم برعهده دارد: 1- وزن مورد نیاز مته جهت سازندها را فراهم می نماید. 2- مسیر مورد نیاز جهت گردش گل حفاری به هنگام چرخش مته را فراهم می نماید. از گل یا سیال حفاری جهت خنك كاری مته و انتقال ذرات خرد شدة سنگ از ته چاه به سطح زمین استفاده می شود.
تجهیزات مستقر در سطح زمین ذرات خرد شده را از سیال جدا می نمایند و سیال تصفیه شده جهت استفادة مجدد در داخل چاه توسط یك پمپ به داخل چاه فرستاده می شود. چرخانیدن مته، اضافه كردن لوله جهت طویل تر كردن رشته لولة حفاری و داخل یا خارج نمودن آنها در چاه و تصفیه و استفادة مجدد از سیال حفاری اصلیترین و مهمترین پروسه ها در حفاری یك چاه می باشند. تجهیزات لازم جهت انجام موارد مذكور شامل سیستم بالابر(Hoisting)، سیستم گردش مجدد (Recycling) و اجزاء چرخشی و یك سازة فولادی (دكل) جهت ایجاد تكیه گاه مناسب برای این مجموعه و قدرت مورد نیاز جهت به راه انداختن آنها می باشد.
2- افزودن لوله حفاری
بعد از حفاری چاه به اندازة طول یك لولة حفاری توسط مته، بایستی لولة حفاری جدید به رشته لولة حفاری پیچ گردد تا طول آن افزایش یابد. این لوله به قسمت تحتانی میلة چهاربر متصل می گردد.
در طول پروسة حفاری، خدمة حفاری یک لولة جدید را در داخل یك غلاف كه غلاف لانه موشی (Mouse Hole) نامیده می شود و در نزدیكی میز دورانی واقع است قرار می دهند سپس، رشته لولة حفاری را به كمك منجنیق به قدری بالا می کشند بطوریکه کل میله چهاربر بالاتر از سطح میز دوار قرار گیرد. سپس لوله گیر (Slips) در محل خود و در بالای اولین لوله كارگذاشته می شود. بدین ترتیب وزن رشته لولة حفاری توسط میز دورانی تحمل می گردد و در نتیجه امكان بازكردن میلة چهاربر فراهم می شود. واضح است كه در این حالت گردش گل حفاری متوقف شده است. سپس خدمه حفاری میله چهاربر را به انتهای لولة جدید حفاری که در داخل غلاف لانه موشی آماده بهره برداری است، پیچ می کنند.
در مرحله آخر،خدمة حفاری میلة چهاربر و لولة حفاری را به كمك منجنیق بادی بالا می كشند. سپس مجموعه میله چهاربر و لوله جدید که به هم پیچ شده اند، به بالای رشته لوله حفاری معلق آورده می شوند و لولة جدید به رشته لولة حفاری پیچ می شود. حال مجموعه آمادة بهره برداری است. خدمة حفاری جریان سیال حفاری را مجدداً برقرار می كنند. سپس میلة چهاربر به میز دوران متصل شده و حفاری ادامه می یابد.
3- پیمایش (Round Trip)
زمانی كه مته ساییده می شود یا چاه به طور كامل تا عمق مورد نظر حفاری می گردد رشته لولة حفاری می بایست از چاه خارج شود تا امكان تعویض مته یا جداره گذاری چاه فراهم شود. خارج کردن رشته حفاری از چاه و یا وارد کردن آن به داخل چاه را پیمایش گویند. اوّلین قدم جهت انجام این كار، جدا كردن هرزه گرد از قلاب و قرار دادن میلة چهاربر و هرزه گرد كه هنوز توسط شلنگ به پمپهای گل حفاری متصل است در غلاف لانه خرگوشی (Rat Hole) می باشد.
سپس رشته لوله حفاری را تا ارتفاعی معادل سه برابر طول یك لولة حفاری، توسط منجنیق بالا می كشند. لولة چهارم به كمك لوله گیر به میزدوران متصل و محکم می شود و به كمك آچار لوله (Tongs) سه لوله بالایی از بقیة رشته لولة حفاری جدا می شود. سپس این سه لولة جدا شده از بالابر آویزان می شود. خدمة حفاری انتهای پایینی این مجموعة سه لوله را هل می دهند تا از محل اتصال خود جدا شود. سپس مسئول دكل (Derrick Man) كه در روی سكوی ایمنی(Monkey Board) ایستاده است، بالابر را جدا نموده و انتهای فوقانی مجموعة سه لوله را در داخل خرك (Pipe Rack) قرار می دهد. جهت وارد كردن مجموعه به داخل چاه نیز همانند روش مذكور عمل می شود. واضح است که در طول عملیات پیمایش، چرخش مته و گردش جریان سیال متوقف می شوند.
4- جداره گذاری
بعد از آنكه چاه تا عمق مورد نظر حفاری شد، عملیات جداره گذاری آغاز می گردد. هدف از جداره گذاری، جلوگیری از انسداد و فروپاشی دیواره چاه و نگهداری آن برای سالهای متمادی است. برای این کار ابتدا می بایست لوله های جداره گذاری را وارد چاه نمود. معمولا قطر لوله های جداره گذاری کمی کمتر از قطر چاه انتخاب می شود. به همین دلیل فاصلة بین جداره ها و دیوارة چاه بسیار كم بوده و این عملیات بسیار حساس و مشکل می گردد. لوله های جداره گذاری یك به یك در داخل چاه قرارداده می شوند. بعد از استقرار لوله ها در داخل چاه دوغاب سیمان همانند گل حفاری به داخل لوله های جداره گذاری پمپ می شود. دوغاب سیمان پس از عبور از داخل لوله های جداره گذاری وارد فضای حلقوی می شود و بالا می آید و پس از گذشت زمان مشخصی سخت می گردد. به این ترتیب کل فضای بین لوله جداره گذاری و دیواره چاه از یک لایه سیمان با عمر و دوام بسیار زیاد پر می شود. این عملیات یکی از مهمترین بخشهای حفاری است .
5- نصب تجهیزات سرچاهی
بعد از اتمام عملیات جداره گذاری و سیمانه كردن چاه باید تجهیزات مورد نیاز آببندی در قسمت فوقانی چاه نصب شود. در صورتیكه تجهیزات سرچاهی در مكانی بالاتر از سطح زمین یا سطح ساحل دریا قرار دارند این عملیات به طور دستی انجام می شود. تجهیزات سرچاهی شامل یك شیر فورانگیر ( Blow Out Preventer (BOP)) می باشد كه دارای یك سیستم پرفشار به نام لوله مهار(Kill Line) و لولة خفانشی (Choke Line) است.
6- تكمیل سازی چاه
تکمیل سازی چاه آخرین بخش از کار است که پس از اتمام جداره گذاری صورت می گیرد. در این مرحله تجهیزات بهره برداری مانند توپك مجرا بند(Packer) ، لولة استخراج (Tubing) و شیرهای ایمنی(Safety Valves) و غیره در داخل چاه قرارداده می شوند. ارتباط بین سازند مولد و چاه بایستی توسط حفاری، مشبك سازی (Perforation) اسیدكاری (Acidizing) و شكاف برداری (Fracturing) بیشتر گردد.

درباره وبلاگ

دانشجویان مهندسی نفت خوزستان
دانشجویان نفت خوزستان





دانشجویان نفت خوزستان

وبلاگ
SEO Stats powered by MyPagerank.Net
مدیر وبلاگ : admin

آخرین پست ها

جستجو

نویسندگان

مترجم سایت