جزوه کمک درسی مهندسی حفاری دو

رشته مهندسی نفت-مقطع کارشناسی

نیاحسین اعلمی: مدرس[email protected]

mailto:[email protected]

پیشگفتارهافهرست پروژه

:توضیحاتی پیرامون این جزوهی مجموعه حاضر حاصل تالش بی وقفه دانشجویان مقطع کارشناس

بر های کالسی منطبقدانشگاه آزاد اسالمی واحد قوچان در قالب پروژهمصوب وزارت علوم، تحقیقات و فناوری برای رشته هایسرفصل

. باشدمی1393-1392مهندسی نفت در نیمسال دوم تحصیلی نیا، تمامی تالشدانشجویان یاد شده با همراهی مدرس دوره، حسین اعلمی

خود را در جهت استفاده از منابع موثق علمی موجود، رعایت اصول نمایشی و. اندبکار گرفته... نگارشی و

لوم وزارت عهایسرفصلبا توجه به فقدان منبعی جامع و منطبق بربه دانشجویان وهاییمجموعهبرای این درس، تهیه و مطالعه چنین

فت و کنکور کارشناسی ارشد و شاغالن صنایع باالدستی نداوطبین.رددگهمچنین تدریس آن به مدرسان رشته مهندسی نفت توصیه می

93بهار درس مهندسی حفاری دو 4

پیشنهادات و انتقاداتناسب، با توجه به بی سابقه بودن چنین اثری، کمبود منابع فارسی م

ارائه شده توسط وزارت علوم، حجم سیالبسضعف های موجود در وجود اشکاالت در این مجموعه ... باالی مطالب، محدودیت زمانی و

. قابل پیش بینی است،امید است خوانندگان محترم با ارائه پیشنهادات و انتقادات سازنده خود

د گروه مهندسی نفت دانشگاه آزاد اسالمی واح)این مجموعه کنندگانتهیهبا کیفیت آتی از طریق هایمجموعهرا در بهبود کیفیت و ارائه ( قوچان.یاری نمایند[email protected]یارانامه

ها و سپس مشروحفهرستی از عناوین و شماره پروژهمقدمتادر ادامه.گرددها تقدیم خوانندگان میپروژه



شماره و موضوع پروژه هاموضوع پروژهشماره پروژه1تخمین فشار منفذی2های فشار منفذیمکانیزم3 ،فشار نرمال و غیر نرمال4 ،فشارهای شکست، نشت... ، .5اده روشهای تخمین فشار با استف

... . . های ژئوفیزیکی واز داده6 تخمین حداقل دبی الزم برای

تمیزسازی، 7غیر هیدرولیک سیاالت نیوتنی و

نیونتی، 8محاسبات افت فشار اصطکاکی

برای سیاالت نیوتنی

9محاسبات افت فشار اصطکاکی(نگهاممدل بی)برای سیاالت غیر نیوتنی

10محاسبات افت فشار اصطکاکی(رالمدل پاو)برای سیاالت غیر نیوتنی

11های مته بر اساس طراحی نازلروش حداکثر توان هیدرولیکی

12های مته بر اساس طراحی نازلروش حداکثر میزان ضربه

13 طراحی هیدرولیک تمامهای یک چاه از میادین ایرانحفره

14های جداریمعرفی لوله


(ادامه)ها شماره و موضوع پروژه15های جداریوظایف لوله16ها به منظور تعیین قطر چاه

های جداریطراحی لوله17های کششی، محاسبه مقاومت

. ترکشی و مچالگی18ی تصحیح اثرات تنشهای کشش

بر مقاومت مچالگی و تعریف ضرایب.ایمنی کششی، ترکشی و مچالگی

19های جداری برای طراحی لوله. یهای کششی، ترکشی و مچالگمقاومت

20های آستریطراحی لوله21 مفهوم حفره مستقیم، چاه

... انحرافی و

22 ،نرخ زاویه انحراف چاه23 ،حفره جاکلیدی24 ،محاسبات سگدست25 ،تعریف مغزه و مغزه گیری

اهداف مغزه گیری، 26های مغزه گیری، عملیات روش

مغزه گیری27تعاریف کنترل فوران28های مختلف کنترل فوران، روش29محاسبات هر روش کنترل فوران30جلوگیری از فوران


درس مهندسی حفاری دو


afshin. [email protected]–محمدپور مقدم –افشین –890219276


توضیح فشارهای غیرعادی و فشار منفدی: بخش اولفشارمنفذی و لزوم ارزیابی آن1-1پیش بینی فشار منفذی سازندها 1-2اثر دما بر فشار منفذی1-3mwdفشار منفذی و مقاومت ویژه 1-4

های محاسبه فشار منفذی روش: بخش دومروشهای محاسبه فشار منفذی2-1های صوتیدر تعیین فشار منفذی از داده eatonتوان 2-2ابی ای بازتهای لرزهبرآورد فشار منفذی با استفاده از داده2-3

در یک میدان نفتیای تخمین فشارمنفذیهای لرزهانواع روش2-4

: فشارمنفذی و لزوم ارزیابی آنفشار منفذی، فشار اعمال شده به وسیله سیاالت موجود در خلل و

شریح فرج سنگ بود و تعریف دقیق آن با مفهوم فشار سازندی قابل ت. باشدمیشته اگر نفوذپذیری نیز وجود دا. ای تخلخل دارندهمه سنگها تا اندازه

شود، فشار باشد و فشار سازند بیشتر از فشار هیدرواستاتیک ستون گلمنفذی تمایل به راندن سیاالت از خلل و فرج و به طرف درون چاه

. خواهد داشت ر سیال موجود د( مانند سازندهای شیلی)در سازندهای نفوذناپذیر

ابر شود، بنسازند برای ورود به چاه به سرعت به دیوار آن نزدیک می. شوداین فشار منفذی محدود و باعث ریزش دیواره چاه می


(هادام: )فشارمنفذی و لزوم ارزیابی آنود که شبه طور کلی فشار منفذی یا فشار سازند به فشاری اطالق می

این فشار شاره درون . آیدهای موجود یک سازند وارد میروی شارهه از ها برابر با فشار هیدروستاتیک ستون آب سازند است کتخلخل

. شودسطح وارد میان ای از جمله فوروجود فشار منفذی زیاد باعث ایجاد مشکالت عدیده

چاه، ناپایدار بودن چاه، گیرکردن لوله حفاری و یا از دست دادن . شودچرخش گل حفاری می

یل و توان از مفهوم فشار منفذی در تحلهمچنین در زمینه اکتشاف میبررسی مسیرهای مهاجرت نفت و در بررسی کیفیت پوش سنگ

. استفاده کرد


(هادام: )فشارمنفذی و لزوم ارزیابی آنر وارد بر تغییر در میزان فشار منفذی سبب تغییر در میزان فشار مؤث

. سنگ خواهد شدار فشار مؤثر وارد برسنگ در واقع تفاضل میزان فشار روباره و فش

ل تغییر در میزان فشار مؤثر به دلی. منفذی در عمق مورد نظر استی سنگ شود تا تراکم و فشردگتغییر در میزان فشار منفذی سبب می

ظ کاهش یافته و تخلخل سنگ نسبت به عمق کاهش نیافته و حف. شودعمال شده ناشیفشار ا) فشار روباره در عمق موردنظر عبارت است از

. ( از وزن رسوبات و شاره درون فضای منفذی سنگ


: پیش بینی فشار منفذی سازندهادسی و پیش بینی فشار حفاری سازندها عالوه بر در برداشتن نتایج ارزشمند مهن

ی ایمنی، کاربردی وسیع در اکتشاف و راهبردهای ارزیابی تولید در مناطق دارا. فشار غیر عادی دارد

ر عادی نتیجه اقتصادی بهره برداری از مناطقی که ریسکی نامشخص از فازهای غی. های حفاری استزمین دارند افزایش هزینه

های دارای فشار عادی همه تغییرات نمودارهای چاه پیمایی به تخلخل در زونالت لذا هنگامیکه این نمودارها روی یک کاغذ نیمه لگاریتمی پ. شودمربوط می

. شوند خطوط مستقیمی شکل میگیردهای فشار در در شکل مقابل وابستگی آنومالی سنگهایی که منافد انها از نظر هیدرولیکیبسته است دیده میشود .


(ادامه: )پیش بینی فشار منفذی سازندها

اثر دما بر فشار منفذی :ین های زیادی برای تخمین و پیش بینی فشارهای غیر عادی وجود دارد، رایجترین اروشها وابستگی بین فشار منفذی و عکس العمل نمودار چاه پیمایی استروش .روش -2روش عمق معادل -1: برای این کار سه روش تحلیلی شناخته شده وجود دارد های فشارشیروش منحنی-3فشردگی نرمال .ای نسبت داده های منطقهمنشا و خواص فشارهای تحت نرمال ممکن است به پدیدهشود و یا محلی باشد .ر اثر دما بر روی فشارهای منفذی د. دما نقش اساسی در تغییرات فشارهای منفذی دارد

. مناطق با سنگهای متراکم تر بارزتر استیاالت در سنگهای خمیری تحت تراکم با ضریب تراکم پذیری باال، انبساط گرمایی سمیتواند به وسیله تغییر فضاهای منفذی سنگ خنثی شود .


( ادامه: )پیش بینی فشار منفذی سازندهاه وسیله فقط در سنگهایی با نفوذ پذیری کم، فشار منفذی احتماال ب

ر مؤثر به گیرد و اگر بخش نفوذپذیر بطوفرسایش تحت تأثیر قرار میایشی وسیله سنگهای در بر گیرنده فشرده مجزا شود، باربرداری فرس

. تواند باعث کم شدن فشار شودمیه تغییر کلی دما در سطح زمین ویا از تغییر محلی دما در نتیج

. دشونفرونشست و پرشدگی و یا باالامدگی و فرسایش حاصل میشوداساس این پدیده به این صورت بیان می :

در رابطه فوقp ،فشار منفذیg ،شتاب گرانشیpw چگالی متوسطه دما در پاسخ ب. عمق سطح ایستایی آب میباشدhstعمق آب، hاب

. تتغییر دمای کلی سطح زمین یا تغییر عمق تغییر یافته اس


(ادامه: )پیش بینی فشار منفذی سازندهاچنین تغییراتی ممکن است تغییرات حجمی را در :1- سیاالت منفذی -3فضاهای منفدی -2سنگهاایجاد نماید و تغییر فشار آب منفذی (dvw/vw ) در پاسخ به تغییر

. دما به صورت زیر است کهbr) ،bs،bw )به ترتیب فشردگی حجم ،منافذ، مواد جامد و آب میباشدas وaw

به ترتیب ضرایب انبساط حرارتی مواد جامد و آب است .ر باشد، تغییر حجم منافذ باید با تغییر نسبی حجم آب منفذی براب

دهد که طی تغییر در شرایط رسوبی رخ می(dp)تغییر فشار منفذی : برابر است با


mwdفشار منفذی و مقاومت ویژه

های های مورد استفاده در ارزیابی فشار منفذی با کمک الگروشنیز به ( mwd)های مقاوت ویژه متداول مقاومت ویژه برای داده

روندکار می .ها در عمق یکسان، مناطق به وجود امده از شرایط زیر تراکم در شیل

رمال بوده و گلسنگها فشار اضافی بیشتری از مناطقی که تحت فشار ن. اند، در سیال منفذی دارند

وسعه مقاومت ویژه سازندی تحت شرایط تراکم نرمال با افزایش عمق تیابد و مسیرهای جریانیابد چون مقدار سیال منفذی کاهش میمی

. شوندپیچیده میان در عین حال تغییر فشار منفذی هیدرواستاتیک نرمال لزوما نش

. دهنده یک زون پرفشار نیست


: روشهای محاسبه فشار منفذی

های مقاومتی چندین روش برای تعیین فشار منفذی با دادهmwd. وجود دارند

های روشی که ایتون ارایه کرده روش عمق معادل است که از نسبت. کندمقاومت ویژه به صورت تخصصی استفاده می

،و با تهیه فشار روباره و تعیین خط روند نرمالت در این زمان باید درستی آن به دق. شودفشار منفذی محاسبه می

، درصد بررسی شود، یعنی اطالعات کنترلی باید از دیگر منابع مانند... . های بزرگ دیواره چاه وگاز در گل، شرایط عدم تعادل چاه، ریزش

آیندبه دست می .


در تعیین فشار منفذی از eatonتوان : های صوتیداده

فرمول اصلیeaton ر از رابطه توانی بین فشار منفذی وچند پارامتلف کند، این فرمول برای لیتولوژی یا اعماق مختدیگر استفاده می

. کندتفاوت نمی

وار این روش تخمین فشار منفذی بر اساس فرض تراکم رسوب است. استای مناسبماسه-های شیلیبنابر این فقط در سکانس. باشدمی

در این معادله ضریب تجربیnهای زمین برای نواحی مختلف حوضه. شودهای انحرافی، تعریف میشناسی و چاه


های برآورد فشار منفذی با استفاده از داد های بازتابی در یک میدان نفتیلرزه

نفذی تواند فشار مای بازتابی تنها راهی است که میهای لرزهاستفاده از داده. را قبل از حفاری پیش بینی کند

سرعت ضرب در )ای تابع امپدانس صوتی های لرزهبه طورکلی بازتابف از طر. است که فشار مخزن تاثیرشدیدی روی این پارامتر دارد( چگالی

. توان روی سرعت صوتی نادیده گرفتدیگر نقش شاره سازند را نمی

فاوت های متهای برشی و تراکمی پاسخ متفاوتی به شاره سازند، سنگموج. دهندو همچنین فشار مخزن می

ه رود کدر یک رژیم فشاری عادی و درغیاب اشباع هیدروکربور، انتظار میربوط توان مهر انحرافی از این روند را می. سرعت صوتی با عمق افزایش یابد

( اشباع از گاز)های دیگر مثل به فشار غیرعادی و یا وجود بی هنجاری. دانست


: یای تخمین فشارمنفذهای لرزهانواع روش

-1-1ر استفاده از نمودارهای چاه نگاری در پیش بینی ناحیه فشاغیرنرمال

1-2نگار چگالی1-3نگار صوتی1-4نگار مقاومت الکتریکی1-5نگارهای تخلخل1-6های چاه نگاری درتخمین کیفی فشار معموال داده: چاه آزمایی

فذی را شوند و توانایی تخمین دقیقی از فشار منمنفذی بکار برده میبی همچنین روابط مورد استفاده در تخمین فشار منفذی تجر. ندارند

و این روابط تنها برای نواحی اطراف چاه دقت مناسبی دارند. هستند. برای فضای بین چاهی قابل اعتماد نیستند


مهندس حسین حسین پور صیامی، مهندس علی اکبر رحیمی. 11.. 1389بهار، مبانی ارزیابی فشار سازند، پژوهشگاه صنعت نفت،

، 187-186-184ص : 4، فصل 25ص : 1فصل321ص : 8فصل

تیار، حسن امیری بخ: چلینگر، سربریاکوف، رابرتسون، ترجمه. 21389، (منشا وپیش بینی)فشارهای غیر عادی سازندی

، 267-266-250ص : 7، فصل200-199ص : 5فصل420-419-418-415ص : 11فصل

ه شمار/ ترویجى اکتشاف و تولید نفت و گاز-ماهنامه علمى. 3ذی ، بررسی روشهای تخمین فشار منفذی و تخمین فشار منف105

های لرزه نگاری، مهر ماه مید ان سفید زاخور با استفاده از داده1392

، 57، صفحة 70، شماره 38، مجلة فیزیک زمین و فضا، دوره .4پیش بینی فشار منفذی با استفاده از وارو نسازی و تحلیل

سرعت لرزه ای



[email protected]زهیر سیاح، ،900228444


مقدمه-فشار سازند و شیب فشار سازند-(normal pressure)فشار نرمال سازند -abnormal pressure) (فشار غیر نرمال سازند-

مقدمهر ها و رفتار سیاالت درون حفرات دداشتن اطالعات کافی درباره الیه

. اعماق مختلف زمین، برای یک عملیات موفق حفاری، الزامیستند پارامترهایی نظیر فشار حفرات و استحکام سازند بر عواملی مان

ین انتخاب گل با وزن مناسب برای حفاری، انتخاب مته مناسب، تعی. ندباشها و طراحی مطلوب آنها بسیار تاثیرگذار میعمق کیسینگ

ویمشدر این پروژه با این مفاهیم و توضیحاتی پیرامون آنها آشنا می :فشار سازند و شیب فشار سازند فشار نرمال سازند(normal pressure) فشار غیر نرمال سازند(abnormal pressure)


فشار و شیب فشار سازند های تراوای زیر زمینفشار سازند ناشی از وزن سیاالت درون سنگ

اشته آب انب. شودباشد و هرچه عمق بیشتر شود، فشار بیشتر میمیشده در درون سازندهای متخلخل و تراوا با افزایش عمق، فشار

عمق درست همان طوری که در دریاها با افزایش. کندبیشتری پیدا می. شودآب، فشار زیاد می

با تقسیم کردن این فشار به عمق عمودی واقعی، گرادیان فشار465/0و 433/0که معموال بین ( آب سازند)میانگین سیال سازند

psi برftآوریمباشد را بدست میمی .ضرب فشار هیدروستاتیک، یعنی فشار سیال در حال سکون، از حاصل

. آیدعمق حقیقی عمودی در شیب فشار سیال بدست می


ادامه-فشار و شیب فشار سازند ه توان به وسیله معادلفشار هیدروستاتیک در هر نقطه از چاه را می

یقی داده شده یا به وسیله حاصل ضرب شیب فشار سیال در عمق حق. عمودی بدست آورد

ار برای محاسبه مجموع فشار هیدروستاتیک ته چاه بایستی فشار اگر سیال بافش. هیدروستاتیک ستون سیاالت را با هم جمع کرد

ار یابد و اگر فشبرداشته شود، به همان اندازه فشار ته چاه کاهش میبر هیدرولیکی به باالی ستون از سیال وارد گردد، فشار ته چاه برا

هد مجموع فشار وارده به عالوه فشار هیدروستاتیک ستون سیال خوا. بود


فشار نرمال سازند

به سبب شود که فقطفشار سازند یا فشار حفرات وقتی نرمال گفته میفره ستونی از سیال سازند در باالی خود باشد که ارتباط حفره به ح

. سیاالت با اتمسفر وجود داشته باشداتیک به عبارت دیگر فشار نرمال سازند برابر است با فشار هیدروست

رمال در بنابراین گرادیان فشاری ن. ستون سیال از سطح تا عمق سازندآبی که یک منطقه مورد نظر برابر است با گرادیان فشار هیدروستاتیک

. حفرات سازند را در آن منطقه اشغال کرده است


عوامل موثر–فشار نرمال د عبارتند عواملی که بر مقدار گرادیان فشاری هیدروستاتیک تاثیرگذارن

بطوریکه. و گازهای نامحلول در آب سازند( نمک)غلظت مواد جامد : ازازها افزایش مواد جامد سبب افزایش گرادیان فشاری سازند و افزایش گ

ان به عنوان مثال، گرادی. گرددسبب کاهش گرادیان فشار سازند میسدیم کلراید، برابر است ppp 80000فشار برای یک سازند با شوری

psi/ftو این گرادیان فشار برای آب خالص برابر با psi/ft465/0با . باشدمی433/0

.یکی دیگر از عوامل مؤثر بر گرادیان فشار هیدروستاتیک، دمارادیان باشد که افزایش دما به دلیل انبساط سیال، سبب کاهش گمی

. شودفشار می


ادامه-فشار نرمال د از های دریایی، غلظت آب سازندر سازندهای ته نشین شده در محیط

میزان . باشدمقدار کم شور تا مقدار اشباع شده از نمک متغیر مییانگین بنابراین م. کندشوری متناسب با عمق و نوع سازند، تغییر می

. دباشها درست نمیمقدار گرادیان فشار نرمال سازند برای تمام عمقق جدول زیر نمونه هایی از مقادیر گرادیان فشار نرمال سازند در مناط

شار با این وجود، در غیاب اطالعات دقیق، گرادیان ف. باشدمختلف می. شوددر نظر گرفته میft/psi 465/0نرمال برابر با


مقایسه-فشار نرمال

گرادیان منطقهفشار

سازندآب

راکیهایکوهUSA

تازهآب 433/0

راکیهایکوهUSA

شورمزهآب 438/0

اکثر رسوبات رودخانه ها

شورآب 442/0

شورآب 452/0دریای شمالشورآب 478/0خلیج مکزیک


فشار غیر نرمال ه هر فشاری که با تعاریف داده شده در فشار نرمال مطابقت نداشت

. باشدباشد، فشار غیر نرمال میباشدتواند به دو حالت مثبت و منفی وجود داشتهفشار غیر نرمال می .

یک و در در حالت مثبت، فشار واقعی سازند، بیشتر از فشار هیدروستات. باشدحالت منفی، کمتر از فشار هیدروستاتیک می

گاهی در حالت منفی، از واژهsubnormal pressure استفاده. شودمی


ادامه-فشار غیر نرمال فشار غیر نرمال زیاد به طور تئوریکpsi/ft465/0 باشدمی1تا .

. باشدمیpsi/ft433/0فشار غیر نرمال کم دارای شیب زیر ده های مختلف به سازندهایی برخورد شدر بسیاری از مناطق در عمق

ع فشار بعضی مواق. که شیب فشار آنها بیشتر از مقدار عادی بوده است.باشدسازندهای غیرعادی زیاد، برابر با فشار طبقات باالیی می

حفاری در چنین سازندهایی احتیاج به دقت فراوان و مخارج زیادداشته و در مواقعی که به طور غیر منتظره به آن برخورد شده،

. های پرخرجی رخ داده استفوران


دالیل اصلی–فشار غیر نرمال دالیل اصلی فشار غیر نرمال عبارتند از :1 .Under compaction in shale (فشردگی شیل ها)یشتر از ب. در ابتدای ته نشین شدن رسوبات، شیل تخلخل باالیی دارد

در طول فشرده شدن رسوبات، . باشدحجم کل آن شامل آب می% 50کاهش تدریجی تخلخل، به دلیل افزایش ضخامت و افزایش وزن

دن فشرده ش. باشدرسوبات باالتر، با از دست دادن آب سازند همراه میبه همراه فشرده شدن، . شودباعث کاهش فضاهای خالی در شیل می

. شودآب از داخل حفرات خارج می


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال .آب داخل حفرات باید قبل از فشردگی بعدی از داخل حفرات خارج

اگر تعادل میان نرخ فشردگی و دفع سیال به هم بخورد، به. شودل ای که مانع از خروج سیال شود، در این هنگام فشار سیال داخگونه

ان آب عدم توانایی شیل در خارج کردن میز. یابدالیه شیل افزایش میشود که تخلخل، بیشتر از میزانی که در آن عمقکافی باعث می

یشتر یعنی تخلخل در حالت فشار غیر نرمال، ب. انتظارش را داریم بشود. باشداز تخلخل در فشار نرمال می


جدول-فشار غیرنرمال

( حجم سیال خارج شده طی فشرده شدن رسوبات)


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال

2 .salt bed(طبقات نمک)یجاد تواند باعث اته نشین شدن پی در پی نمک در مناطق بزرگ می

ی نمک به طور کلی دارای رفتار پالستیک. فشار غیر نرمال گردداالت خصوصیات ارسال فشار در نمک ها، بیشتر شبیه سی. باشدمییاالت های فوقانی، سبنابراین با افزایش فشار الیه. باشد تا جامداتمی

زیرا .توانند راهی برای فرار پیدا کنندهای زیرین نمیموجود در سازندر و ارتباطی بین آنها و سطح وجود ندارد و این امر باعث افزایش فشا

. گرددایجاد فشار غیر نرمال می


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال 3 .Mineralization (معدنی شدن)ات تواند موجب تغییراجزاء اصلی معدنی موجود در برخی رسوبات می

س کند، پبه عنوان مثال وقتی انیدریت رسوب می. در حجم آنها بشودشود که از مدتی در اثر واکنش کریستالیزاسیون، تبدیل به ژیپس می

. باشددر حجم به همراه می% 30این واکنش با افزایش


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال 4 .Tectonic causes (دالیل تکتونیکی)عبارت است از یک نیروی متراکم کننده که به صورت افقی به

در فشار نرمال، با افزایش فشار . گرددهای زیرین وارد میسازندهای فوقانی و فشرده شدن رسوبات، آب از حفرات آن خارج الیهطراف به اگر به هر دلیلی، یک نیروی فشردگی افقی اضافی از ا. شودمی

، در الیه رسی وارد شود و سیال قادر به خروج با سرعت مناسب نباشداین صورت کاهش حجم فضاهای خالی موجب افزایش فشار حفرات

. آوردگردد و فشار غیر نرمال را به وجود میمی


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال 5 .Faulting (گسل)لغزش با. توانند باعث ایجاد فشارهای غیر نرمال باال گردندها میگسل

ک تواند در مقابل یها و ایجاد گسل، یک سازند نفوذ ناپذیر میالیههای لگس. سازند تراوا قرار بگیرد و مانع جریان یافتن سیال آن شود

های تراوا در عمقدرزگیری نشده و باز اجازه حرکت سیال را از سازندر یک اگر سازند سطحی تر د. دهندهای سطحی تر میبیشتر به سازند

یر محیط درزگیری شده باشد، از طرف سازند عمیق تر تحت فشار غ. نرمال قرار خواهد گرفت


ادامه دالیل اصلی–فشار غیر نرمال 6 .Diapirism (گنبد نمکی)وندشگنبدهای نمکی باعث برهم زدن الیه بندی نرمال رسوبات می .

ها در تواند به دلیل باال آمدن و برهم زدن الیهفشار غیر نرمال می. سازند به وجود آید

های لرزه نگاری، سازندهای پرفشار را امروزه عالوه بر تحلیل دادهسرعت حفاری، گاز زدگی گل، : توان به کمک عواملی از جملهمی

به خوبی مشخص... های کلر، افزایش درجه حرارت گل وافزایش یون. نمود و صنعت حفاری را به سوی بهینه سازی سوق داد


.150 Union Glen،Aberdeen،AB11 6ER SCOTLAND U. K،well control،section 1،page 3

to 12.

Dipl. -Ing. Wolfgang F. PrasslCurtin University of Technology،chapter 3،

page 40 to 44



[email protected]، دانیال، صفری کوشک مهدی، 900233471


3گرادیان شکست سازند . 16مطالعات شکست سازند . 210اندازه گیری فشار شکست سازند . 313شرایط الزم برای آزمایش نشت سازند . 423مراحل انجام آزمایش فشار نشت سازند . 529سازند ( ظرفیت)های قابلیتانجام آزمایش. 6

گرادیان شکست سازند. 1یا فشار شکست سازند فشاری است که تحت آن سازند ترک خورده

قطه در کنترل چاه، از مقدار شکست ضعیف ترین ن. شودشکسته میبه سازند باید آگاهی داشت چون حین عملیات حفاری احتمال رسیدن

. فشار سازند شکست زیاد استرخ بدیهی است که در صورت شکستن سازند، هرز روی سیال حفاری

اه داده و در نهایت فوران زیر زمینی یا تراوش سیال سازند به درون چ. را خواهیم داشت

می توان فشار شکست سازند را بر حسب واحد فشارpsi معادل وزن ،ت مورد اگر گرادیان شکس. شکست بیان کرد( شیب)گل و یا گرادیان

. شودعنوان میpsi/ftاستفاده قرار گیرد، معموال بر حسب


گرادیان شکست سازند. 1

فوتی 5000به عنوان مثال اگر سازندی در عمق 3640با فشار psi 3640شکسته شود، فشار شکست ان برابر با psi

: باشدمی psi/ft 728 .0و گرادیان شکست آن برابر با3460/5000=0. 728 psi/ft


مطالعات شکست سازند. 2 شروع شد1960اولین مطالعات در زمینه شکست سازند در سال میالدی .

ها به صورت عملیات تزریق در خالل عملیات سیمان کاری این بررسیچاه های شکست سازند، عمقهای نفت انجام و بعد به وسیله تطابق دادهچاه

. و فشارسیال موجود در فضای خالی سازند ادامه یافتشکل یکی از این نمونه تحقیقات انجام شده در سواحل خلیج لوئیزیانا در

های شکست سازند برای فشار فضای خالی عادی بر داده. آمده است1-5(. در این مثال)استlb/gal 9اساس گل با وزن

ضای خطوط تیره منحنی در این نمودار نمایان گر تغیرات گرادیان فشار ف. باشدخالی به ازای عمق سازند می

9منحنی گل b فوتی از بستر خلیج 4000حاکی از این است که در عمق. خواهد بود lb/gal 140لوئیزیانا، فشار شکست معادل گلی با وزن


مطالعات شکست سازند. 2


مطالعات شکست سازند. 2

4 .14گلی با وزن lb فوتی دارای فشار هیدرو 4000در عمقاستاتیکی برابر

2995psi 749 .0و گرادیان فشار آن نیز برابر با psi/ftباشدمی .ر هر دهد که افزایش فشار شکست دها نشان میبررسی سایر منحنی

فزایش عمق با وجود فشار شکست سازند وابسته به فضای خالی نیز ا. خواهد یافت

های بطور کلی فشار شکست سازند به فشار تخلخل سازند، تنش تحت االرضی، جنس الیه های سازند، عمر سازند و عمق چاه بستگی

. دارد


اندازه گیری فشار شکست سازند. 3ها نیز از همین اغلب هرز روی

محل زیرین جداری صورت گرفتهدن توان گفت که تا قبل از رانو می

جداری بعدی و سیمان کاری مجدد شاخص سازند از نظر میزان

. شکست خواهد بودد بر در گذشته میزان شکست سازن

اساس گرادیان شکست محاسبه شد، ولی اغلب کار فرمایان می

ت دهند که میزان شکسترجیح میسازند را از طریق آزمایش نشت

به دست Leak-off Testسازند. آورند

ه در به طور کلی میتوان گفت کها ضعیف ترین محل تمام چاه

باشد، زیر کفشک جداری میچون این منطقه حد فاصل الیه

شد بابا فشار کم و فشار زیاد میو در این نقطه تغیرات فشار از

ز کم به زیاد و برعکس اغراق آمی. استکم به طور کلی سازندی با فشار

د راحت تر از سازندی با فشارزیا. شکسته خواهد شد


اندازه گیری فشار شکست سازند. 3د یک آزمایش نشت سازند میتوان

حداکثر فشار مجاز و حداکثر وزن (MASP)سطحی

گل مجازرا برای کار در ناحیه زیرین جداری در اختیار ما قرار

. دهد

با توجه به اینکه فشار ته چاهغیر بستگی به فشار وزن گل دارد ت

در وزن گل منجربه شود، یعنی وزن می MASPتغیردر

کم را به دنبال MASPگل زیاد (. رابطه عکس)خواهد داشت

این آزمایش فشاری را که تحت آناه سازند شروع به دریافت سیال چشده و در نهایت شکسته شده

. کندمعلوم می ،به عبارت دیگر در این آزمایش

ال فشاری بیش از فشار ستون سیدرون چاه به سازند وارد کرده و تا

. ندبرآستانه شکست آن را باال می آزمایش ظرفیت سازند نیز به

ه همین روش بوده با این تفاوت کفشار را تا حد فرض قبلی باال

ه برند، در این آزمایش نیازی بمی. اعمال فشار نهایی نیست


دشرایط الزم برای آزمایش نشت سازن. 4

5ود به منظور انجام آزمایش نشت سازند باید کفشک را حفاری نموده و حدفوت کافی خواهد 10تا 5عموما . فوت وارد سازند مورد نظر شد50الی

. داردبود، مقدار حفاری بستگی به مقررات واحد یا شرکت متقاضی حفاری

دار توجه به اینکه مقاومت ژلی، نقطه واروی و گرانروی سیال حفاری در مقحد فشار نقش افزاینده دارند، لذا ضروری است که عوامل فوق در کم ترین

. خود قرار گیرند

ی به زیر مقاومت ژلی باید در کم ترین حد خود باشد زیرا نیاز به فشار کمتر. کفشک وارد خواهد شد

دو . دروابطی برای تعین فشار الزم برای غلبه بر مقاومت ژلی گل وجود دارکی رابطه زیر بر اساس تزریق گل حفاری به درون ساق حفاری یا جداری ی

. شوداز دو رابطه زیر بر اساس نوع تزریق استفاده می



5-1هرگاه فشار شکست بر اساس تزریق از درون ساق باشد، از رابطه : شوداستفاده می

( 5-1رابطه )P=L(Y/300d)

که :P = فشار الزم برای غلبه بر مقاومت ژلی گلpsi

L =طول ساق حفاریft

Y= ژل ده دقیقه گل حفاریlb/100 ft

d =های حفاری قطر داخلی لولهin


شرایط الزم برای آزمایش . 4نشت سازند

وله طی یک عملیات تزریق گل از لوله حفاری به درون چاه، اگر طول ل12000 ft 276 .4، و قطر داخلی لوله حفاری in وهم چنین مقدار ،

باشدفشار الزم برای غلبه بر lb/100 ft 10ژل ده دقیقه گل حفاری. مقاومت ژلی را بدست آورید

Y=10 lb/100 ft

L=12000 ft

d=4. 276 in



حال با استفاده از فرمولP=L(Y/300d)ها داریمو داده :

P=12000[10/(300. 4. 276)]

=12000. 0. 078

P=94psi



94بنابراین psi آید باید از مقدار فشار نشت سازند که بعدا بدست میر کم نمود چون این مقدار صرف شکستن مقاومت ژلی گل شده و ب

. سازند اثر چنداتی نداشته است

برای اندازه گیری ( 5-2شکل)هر گاه تزریق از درون ساق حفاری باشد. مقاومت ژلی گل مفید خواهد بود

10فوت و مقاومت ژلی 12000مثال در ساق حفاری lb بر صد فوت. دهدرا نشان میpsi 94مربع افت فشاری حدود

صورت ( لوله جداری)در مواردی که تزریق از طریق فضای حلقوی: مورد استفاده است5-2گیرد رابطه می( 5-2رابطه )P=L[Y/300(D – d)]



P=فشار الزم برای غلبه بر مقاومت ژلیpsi

L= طول ساق حفاریft

Y=ی گل حفاریمقاومت ژل ده دقیقهIB)برصد فوت مربع)D= قطر چاهin

d=های حفاری قطر خارجی لولهin



وله طی یک عملیات تزریق گل از لوله جداری به درون چاه، اگر طول ل12000 ft 5، و قطر خارجی لوله حفاری in وهم چنین مقدار ژل ده ،

فشار الزم ½ 8باشد و قطر چاهlb/100 ft 10دقیقه گل حفاری. برای غلبه بر مقاومت ژلی را بدست آورید

L=12000 ft

Y=10 lb/100 ft

D=8 ½ in

d=5 in



حال با استفاده از فرمولP=L[Y/300(D – d)]داریم :

P=12000[10/300(8 ½-5)]

=12000. 0. 0095

P=114 psi


دمراحل انجام آزمایش فشار نشت سازن. 5

های متعددی برای اندازه گیری فشار شکست سازند وجود دارد، ولیروش. اکثر کار فرمایان روی مسایل اصلی توافق دارند

یز دهند که از تزریق آگاهی یابند و نبه عنوان مثال بسیاری ترجیح می. ه کنندازدستگاه تزریق کننده سیمان به جای دستگاه تزریق گل استفاد

مراحل عمومی آزمایش فشار شکست سازند به قرار زیر است :1 .اع با انجام یک گردش کامل گل، چاه را از سیال یکنواخت و هم وزن اشب

. کنید2 .مته را در نزدیکی کفشک جداری قرار دهید .3 .فوران گیر را ببندید .4 . بشکه در ½تا ¼توسط دستگاه تزریق سیمان گل را با برون ده حدود

. دقیقه از طریق ساق حفاری به درون چاه تزریق کنید



5 . ها را بر اساس بشکه تزریق نقطه¼روی منحنی مربوط به ازای هرز های حفاری ثبت کنید وبا افزایش فشار اافزایش فشار روی لوله(. 5-3شکل )سرعت تزریق بکاهید

6 .کندمیبا ادامه تزریق به سازند، فشار باال نرفته و شروع به کاستن .ای که در ابتدای آن سیال شروع به دریافت سیالنقطهکند، نقطهLeak-Off Pressure است .گرددمعموال آزمایش نشت بعد از نصب و سیمان کاری انجام می .فشک دلیل اصلی انجام این آزمایش، بررسی مقاومت سازند در ناحیه ک

. جداری است



( .5-4شکل )ی نشان دهندهدر . وجود سیمان ضعیف است

این مورد فشار قبل از رسیدن به . شودکم می Leak-Offنقطه در بعضی مواقع آزمایش تا

یابد، در لحظه نشت ادامه نمیاین حالت سازند تا مقدار از ار پیش تعین شده محتمل فش

. خواهد شد

توسط فشار نشت سازند ازست بسیاری موارد نظیرفشار شکسازند و حداکثر فشار مجاز

MASPجداری در سطح . توان اطالع حاصل نمودمیتوان از وجود هم چنین می

سیمان ضعیف احتمالی لوله جداری آگاهی یافت در سیمان

هایها و رگهضعیف معموال تونل. خالی وجود دارد


( ظرفیت)های قابلیتانجام آزمایش. 6سازند

انه در بعضی موارد که ما مجاز به تزریق کردن به درون سازند تا آست.دهیمنفوذپذیری آن نباشیم آزمایش قابلیت سازند را انجام می

قطه در این آزمایش سازند را تا حد معینی زیر فشار برده و به همان نهای مجاور نمایند، مقدار فشار مورد نظراز روی اطالعات چاهاکتفا می

. شودکه قبال حفر شده اند اندازه گیری میا یک راه انجام این آزمایش بستن چاه وتزریق به درون چاه بسته ت

. رسیدن به فشار مورد نظر استیال به توان بدون آسیب رساندن به سازند و نیز تزریق سدر مواردی می

. درون آن مقدار قابلیت یا ظرفیت فشار سازند را به دست آورد


ازندس( ظرفیت)انجام آزمایشهای قابلیت. 6

رده تا در یک آزمایش قابلیت سازند، به درون یک چاه بسته تزریق ک. به فشار از قبل فرض شده که معلوم است برسیم

های مجاورهای قبلی یا چاهاین مقدار از قبل فرض شده از طریق دادهیات در این حالت بعد از رسیدن به فشار مورد نظر عمل. آیدبدست می

. کنندرا متوقف میاشد اگر سازند تا قبل از رسیدن به فشار مورد نظر نشتی نداشته ب

رده با این عمل سازند را بدون جهت تحت فشار نب. آزمایش تمام است. و در عین حال آزمایش درستی نیز انجام داده ایم

ور کردبرای یافتن وزن گل معادل، مقدار فشار سطحی را نیز باید منظ .در یکی از این روابط، مقدار فشار سطحی از اختالف بین وزن گل

. آیدمعادل و گل درون چاه، در عمق قائم آن بدست می



اری بدلیل اینکه در وزن گل باال نیاز به تعادل در خالل عملیات حف. دهنددارد، برخی از کارفرمایان این روش را ترجیح می

هاییکی از روابط مورد استفاده در معادل وزن گل با استفاده از دادهرود عبارت استهای مجاور که در محاسبه فشار سطحی به کار میچاه

: از( 5-3رابطه )STP=(EMW-MWH)0. 052. TVD که :STP= فشار آزمایش سطحیpsi

EMW= وزن گل معادلpp g

MWH= وزن گل درون حفرهpp g

TVD=( کفشک)عمق قائم نقطه جداره گذاریft


انجام آزمایشهای . 6سازند( ظرفیت)قابلیت

های زیر فشار سطحی را حسب نماییدبا استفاده از داده :

EMW=13 pp g

MWH=10 pp g

TVD=5000 ft


انجام آزمایشهای . 6سازند( ظرفیت)قابلیت

ها و رابطهبا استفاده از دادهSTP=(EMW-MWH)0. 052. TVD : خواهیم داشت

STP=(13-10)0. 052×5000

P=780 psi



780در این مثال فشار آزمایش سطحی برابر psi است، به عبارتlb/gal 10با گل موجود که برابر )برسد780دیگر اگر فشار سطح به

است در این حالت در نقطه کفشک سازند شکسته شده و ممکن( است. فوران زیر زمینی رخ دهد

های مجاور و وزن گل جاری با استفاده از وزن گل معادل در چاه. دست یافت( STP)توان از طریق روابط زیر به مقدار فشار سطحیمی(5-4رابطه )STP=(EMW-MWH)0. 052. TVD

(5-5رابطه)HP=0. 0562. MWH. TVD

( 5-6رابطه )STP=Hp-HP



Hp= فشار هیدرو استاتیکpsi

HP= فشار هیدرو استاتیکpsi

EMW= وزن گل معادلpp g

TVD= عمق قائم واقعی در نقطه جداریft

MWH= وزن گل مورد استفاده در چاهpp g

STP= فشار ازمایش سطحیpsi



مثال :

Hp=10488 psi

HP=7445 psi

STP=10488-7445

STP=3043 psi

برسد، ممکن است سازند در 3043در اینجا نیز اگر فشار آزمایش به. ناحیه کفشک شکسته شده و فوران زیر زمینی رخ دهد


1386آییژ، عملیات کنترل چاه، تهران، 1.85تا 75فصل پنجم از صفحه



[email protected]، پژمان، خسروی، 890218957


محاسبه سرعت هوای مورد نیاز 1 .سرعت معلق نگه داشتن ذرات. 1_11_2 .VTaKمیزان . 3_1سرعت سقوط ذرات حفاری . 4_1

حجم هوای الزم جهت تمیز نمودن ته چاه. 2مقدار هوای الزم. 1_2شدت جریان. 2_2

(Va)سرعت معلق نگه داشتن ذرات

فرمول ذیل جهت محاسبه سرعت هوای مورد نیاز برای معلقم ذرات حفاری بدون آنکه هیچگونه جابجائی در جهت قائنگهداشتن

: گیردصورت گیرد مورد استفاده قرار می

𝑉𝑎 = 𝑐𝑑𝛾

10

: ϒ ( مکعببر متر نیوتن )ذرات مخصوص وزن: d ( متر)ذرات حفاری قطر: c 4/8وابسته به اندازه ذرات است و مقدار آن )دهندهتطبیق ضریب

(باشدمی: Va ذرات، فضای وشکلوابسته به اندازه )مورد نیازهوای سرعت

(و چگالی هواآنولوس


(Va)سرعت معلق نگه داشتن ذرات

جهت انتقال ذرات در حالت معلقه و ته چاه بآنولوسدر بین فضای

Vtaسطح زمین باید > Vaباشد .ذیل از رابطه VTaبرای تعیین : شوداستفاده می

VTa = 𝐾Va

K :که دهد ضریب، نشان میهوای مورد نیاز جهت سرعت

انتقال ذرات حفاری از فضای اید به سمت سطح زمین بآنولوس

ار که معموال مقدبرابر باشد چند است، متغیر 3/1تا 1/1آن بین

لذا برای ذرات کروی و غیر کروی: باشدبه صورت جدول زیر می


شکل ذرات حفاری

سرعت هوای مورد نیازفرمول

برای انتقال ذرات حفاری

VTaکروی = 1. 3 Va

VTaغیرکروی = 1. 1 Va

VTa

VTL=K. VLS

VTt=K. Vts

Vts ،VLS: سرعت سقوطذرات حفاری در حاالت خطی و

( غیرخطی)متالطم K :ن باشد، که مقدار آضریب می

توضیح . )است3/1تا 1/1بین(بیشتر در اسالید بعدی

معموالVTa برحسب متر برمتر 30تا 1باشد، بین ثانیه می

ن برثانیه متغیر است و به همیعات ترتیب برای شرایطی که مایبه عنوان گل حفاری مورد

گیرند، سرعتاستفاده قرار میگل حفاری مورد نیاز جهت

انتقال ذرات حفاری به سطح زمین باید از سرعت سقوط ذرات

حفاری زیادتر باشد، که این ل سرعت نیز از فرمول روبرو قاب

: باشدمحاسبه می


Kمیزان

ضریبی است کهVTLدهد نشان می

و یا VTSهای سرعت

انتقال ذرات حفاریه از فضای آنولوس بسطح زمین باید

چند برابر های سقوط سرعت

ذرات حفاری در حاالت خطی و . غیرخطی باشند

سرعت انتقال ذرات حفاری

به سطح زمین در غیرکروی

حالت خطی

VTL=1. 1 VLS


کروی به سطح زمین در حالت

خطی

VTL=1. 3 VLS


غیرکروی به سطح زمین در

حالت غیرخطی

VTt=1. 1 Vts


کروی به سطح زمین در حالت

غیرخطی

VTt=1. 3 Vts


VS)) سرعت سقوط ذرات حفاری

الزم به توضیح است که سرعتسقوط ذرات حفاری در سیستم

یا غیرخطیدر حالت ) متریکبا استفاده از فرمول ذیل( متالطم

: استامکانپذیر

= 𝑐 𝑑(𝛾𝑚 −𝛾𝑤)

𝛾𝑤VS

d : (متر)ذرات حفاری قطر

𝛾𝑚 : حفاری مخصوص ذرات وزن (( مکعبنیوتن بر متر

𝛾𝑤 : مخصوص گل حفاری وزن(بر متر مکعب نیوتن )( مایع )C : ته به وابس) کننده تصحیح ضریب

شکل ذرات حفاری بر اساس جدول (زیر


cشکل

5/11ذرات کروی

4/5ذرات صاف

ذرات غیر کروی و

غیر صاف

3

مقدار هوای الزم چاه را جهت تمیز نمودن ته ( حجم هوا در دقیقه ) هوای الزم مقدار

: آورداز رابطه ذیل بدست توان می

𝑄 = 𝐴.𝑉( 1رابطه)𝑄 = 𝑉 (𝐴 − 𝑎)(2رابطه)V : (فوت مکعب بر دقیقه)هوای الزم حجمA : (عاینچ مرب)چاه مقطع مساحتa : (اینچ مربع)مقطع لوله حفاری مساحت𝑉 : ( حفاری هوا باشد اگرسیال( ) 2دررابطه)حفاریسیال سرعت(فوت بر دقیقه)


مقدار هوای الزم با توجه به مقاطع

چاه و لوله حفاری توان فرمول می

مزبور را به نحو دیگری نیز ارائه

: نمود

∅ =𝜋

4𝑉(D2- d2 )*

𝟏

𝟏𝟒𝟒

v: (فوت بر دقیقه)سیال حفاری سرعت: D (اینچ)قطر چاهd: (اینچ)لوله حفاری قطر


بدست آوردن شدت جریان الزم

باشد، سرعت اینچ12اینچ و قطر چاه 10های حفاری اگر قطر لولهانتقال

فوت بر دقیقه باشد، شدت جریان هوای 4000های حفاری نیز خردهالزم چقدر است ؟

D: 12 in

d: 10 in

V: 4000 ft/min


بدست آوردن شدت جریان الزم

14با استفاده از نمودار موجود در اسالید شماره شود تا قطر لوله حفاری خطی عمودی رسم می( اینچ12)از قطر چاهها بر روی منحنی قطر لولهbرا قطع کند، این نقطه با حرف ( اینچ10)

شود تا رسم میcسپس خطی افقی از نقطه . مشخص شده استرا قطع کند ( فوت در دقیقه4000)منحنی مربوط به سرعت هوا

که بیانگر dشود تا نقطهخطی عمودی رسم می cاز نقطه(. bنقطه )(. فوت مکعب بر دقیقه960)شدت هوای الزم است


نمودار مربوط به مثال


اصانلو، مرتضی، مهندسی حفاری، تهران، دانشگاه . 11._10فصل. 1370آزاداسالمی واحد جنوب،

(169تا158)صفحات



[email protected]نعیم منصوری-890219290


های فشار، فشار هیدرواستاتیکهیدرولیک. 1های بهینهابعاد هیدرولیک. 2های حفاری نامناسبعواقب هیدرولیک. 3فشار هیدرواستاتیک داخل چاه. 4تعریف هیدرواستاتیک. 5های حفاری، انواع و معیارهای جریان سیالهیدرولیک. 6طبقه بندی رئولوژیکی سیاالت. 7مدل جریان نیوتونی. 8های غیر نیوتونیسیال. 9

های وابسته به زمانهای غیر نیوتونی، مدلسیال. 10

یکهای فشار، فشار هیدرواستاتهیدرولیک

برای داشتن پروژه حفاری موثر، ایمن و مقرون به صرفههای دکل حفاری هم مشهور های حفاری که به هیدرولیکهیدرولیک

. کنندهستند، نقش کلیدی ایفا میاملسازند شهای دکل حفاری بهینه میابعاد مختلفی که هیدرولیک : *تاثیر انرژی هیدرولیک بر مته *،اتالف فشار اصطحکاک از طریق تجهیزات سطح، رشته حفاری

دالیز و مته حفاری *کارآمد( سوراخ)تمیزکردن حفره *انتخاب نازل و فشار پمپ تولیدشده


های حفاری نامناسبعواقب هیدرولیکهای بعضی از مشکالت حفاری که به علت طراحی نامناسب هیدرولیک

: آیند شاملحفاری به وجود می * خرابی تمیزکردن چاه *(. شودکه منجر به انسداد لوله می)ها در چاهجا گذاشتن کنده *گرددهرزروی گل که موجب لگد زدن و نرخ پایین نفوذ می .های حفاری موثر، مفاهیم زیر باید های هیدرولیکبرای درک وابسته

: شناخته شوند *فشار هیدرواستاتیک داخل چاه اندازه *انواع جریان سیال *های معیارهای جریان سیال و انواع رایج سیال استفاده شده برای عملیات

حفاری مختلف


فشار هیدرواستاتیک داخل چاهتعریف هیدرواستاتیک :ها و فشار خارج شده توسط مایع بی حرکتنشانگر تعادل مایع برای کاربردهای چاه نفت، سیال ممکن است گل، کف، هوا یا گاز

. طبیعی باشدفشار شود،برای یک ستون سیال پیچیده که شامل چندید سیال می

. هیدرواستاتیک محاسبه میگردد

pmi وزن گل ستون سیالiام


های حفاری، انواع و معیارهای هیدرولیکجریان سیال

رار های سیال حفاری را تحت تاثیر قپارامترهایی هستند که ویژگی. دهندمیمند های حفاری و تکمیل نیازاز آنجایی که ابعاد مختلفی از عملیات

زها فهم این است که چگونه سیال در لوله ها، اتصاالت کوچک و دالیکند، دانش نسبت به الگوهای پایه جریان سیال الزم حرکت می

. باشدمیو یا (آشفته)تواند به صورت الیه ای، متالطم عموما، حرکت سیال می

. ای و متالطم توصیف شوددر حال گذر بین الیه


های حفاری، انواع و معیارهای هیدرولیک(ادامه)جریان سیال

های میزان فهم این نکته الزم است که دوران و لرزش، ویژگی. دهدهای حفاری را تحت تاثیر قرار میسیال

های گل موجب لرزش در میزان جریان میانه همچنین لرزش پمپ. شودمی عالوه بر این، تغییر محتوای جامد، غلظت واقعی گل و گرانروی

. دهدپالستیکی آن را تحت تاثیر قرار می


طبقه بندی رئولوژیکی سیاالتد به تواننها حفاری و تولید هستند میهمه سیال هایی که در عملیات

. های نیوتونی یا غیر نیوتونی توصیف گردندعنوان سیالهای نیوتونیسیال :

مثل آب، گازها و نفت رقیق(گرانشAPIباال )هستند و اگر فرض کنیمقیم بین شود، رابطه نسبی مستکه فشار و دما یکنواخت نگه داشته می

. سطحی را نشان میدهد(rate-دبی)تنش سطحی و نرخ تنش سطحی و گرانروی مطلق

سرعت)rate )ای ای در داخل لوله دایرهسطحی برای جریان الیهشکل


مدل جریان نیوتونیبا استفاده از روابط ریاضی داریم :


های غیر نیوتونیسیالغییر مقدار لزجت سیاالت غیر نیوتنی زمانی که نرخ تنش برشی ت

روی به زبانی دیگر برخی از این سیاالت گران. کند، متنوع استمیهای مذاب از اینهای نمک و پلیمربسیاری از محلول. معینی ندارند

ته ای، سس گوجه فرنگی، خمیر دندان، سوسپانسیون نشاس. دسته انددر .باشندمثال هایی از سیال غیر نیوتنی می... رنگ، خون، شامپو و

وریکه با این سیاالت رابطه تنش برشی و سرعت برشی متفاوت است طوان تعریف تکند از این رو ضریب ویسکوزیته ثابتی نمیزمان تغییر می

. کرد


(ادامه)های غیر نیوتونیسیالشویماغلب سیاالتی که در عملیات حفاری با آنها مواجه می .هایهای سیمانی، نفت سنگین و سیالهای حفاری، دوغابمثل گل

. شکننده ژلی

این سیاالت رابطه مستقیم بین تنش سطحی و نرخ(rate) سطحی را. وندشهای غیر نیوتونی توصیف میدهند و به عنوان سیالنشان نمی


به های وابستههای غیر نیوتونی مدلسیالزمان

رانروی از وابستگی به زمان که در اینجا گفته شده مربوط به تغییر گ. شودطریق دوره برش می

های تقسیمهای وابسته به زمان را به زیربخشرایج است که مدل. کنندبندی می

های سیال مدلthixotropic

های جریان مدلRheopectic

ند فهم این نکته الزم است که تمامی مدل هایی که در باال ذکر شدهای یاتبراساس فرضیات مختلفی هستند که به ندرت برای تمامی عمل

ایط بنابراین فقط برای یک دامنه و شر. حفاری دارای اعتبار هستند. خاص معتبرند


(کنابخانه دانشگاه)کتاب اصول مهندسی حفاری. 11.2 .deilling engineering bookاینترنت و مقاالت. 3



mozayanihamed. [email protected]محمد مزینی-890219117


محاسبه تلفات انرژی در جریان سیاالت

محاسبه تنش در جریان سیال. 2

لهپروفایل سرعت در جریان آرام و درهم سیال نیوتونی در داخل لو. 3

محاسبه افت انرژی در جریان آرام. 4

ضریب اصطکاک. 5

ضریب اصطکاک درجریان آرام و درهم داخل لوله. 6

اتالف انرژی در اتصاالت. 7

تمحاسبه تلفات انرژی در جریان سیاال. 1

ظر گرفتن گرفتیم، برای در نتا کنون در نوشتن رابطه برنولی تلفات انرژی را در نظر نمی. ی اضافه کنیمباشد را به رابطه برنولبایست ترم که بیانگر تلفات انرژی میاتالف انرژی می

رفته و از آنجا که لوله افقی است را در یک لوله افقی مطابق شکل در نظر گ2و 1دو نقطه نویسیممعادله برنولی را می

ییر باشد، همچنین به خاطر این که سطح مقطع لوله تغاز آنجا که لوله افقی است می: باشد بنابراین از معادله برنولی داریمنکرده است می

رابطه به دست آمده هم در جریان درهم و هم در جریان آرام صادق است اگر واحد انرژیبر واحد

آیدجرم سیال بیان شود از رابطه به دست می .


الیه مرزی

یر ای است در مجاورت یک جسم که سرعت سیال در آن تحت تاثالیه مرزی ناحیهکه لزجت سیال و اصطحکاک با جدار، کاهش یافته است به عبارت دیگر هنگامی

سیال در مجاورت یک جسم جامد در حال حرکت باشد قشری از سیال به جدار به مرز به علت اینکه الیه مرزی. جسبد که این الیه را الیه مرزی گوینداین مرز می

ص در خصو. های زیرین آن برابر صفر استجسبد لذا سرعت سیال در قسمتمیر های زیر الیه مرزی صفسرعت و توزیع ان باید گفت که سرعت سیال در الیه

به یابد،است ولی در امتداد عمود بر ضخامت الیه مقدار آن به سرعت افزایش میبر طوری که قشرهای انتهایی الیه در جریان متالطم، سرعت سیال تقریبا برا

توان همانند حرکت سرعت آن در خارج از این الیه است و حرکت سیال را می. سیال ایده ال در نظر گرفت

برای جریان آرام روی یک صفحه ضخامت الیه مرزی در فاصلهX از ابتدای صفحه: از رابطه زیر قابل محاسبه است

در حالی که دو جریان درهم از روی صفحه ضخامت الیه مرزی از رابطه زیر: آیدبدست می


ابتدای ورودی لوله تا نقطهA سرعت سیال تابعی از ،Z،rبه . باشدمیسرعت سیال با Aبعد از نقطه . گوینداین ناحیه، ناحیه ورودی لوله می

شعاع کند و سرعت فقط در این ناحیه فقط تابعتغییری نمیZتغییر . گویندناحیه توسعه یافته میAبه ناحیه بعد از نقطه . باشدمیدر ناحیه توسعه یافته فشار یا تغییر : توجهZ به صورت خطی تغییر

.کندمی


محاسبه تنش در جریان سیال. 2ه اگر در این رابطه در نظر گرفت

ه رسیم کشود به این نتیجه میر تنش در مرکز لوله برابر صف

است و اگر فرض گردد میزان ه تنش روی دیواره لوله یعنی ب

یزان آید که بیشترین مدست میل با رسم پروفای. باشدتنش می

: تنش از رابطه فوق داریم

میزان تنش رابطه روبرو قابل: محاسبه است

r شعاع هر نقطه وL طولاین رابطه چه در . باشدمی

جریان درهم و چه در جریان همچنین اگر . آرام صادق است

جریان را توسعه یافته فرض کنیم از این رابطه نتیجه

ه گیریم که تنش با شعاع بمی. کندشکل خطی تغییر می


پروفایل سرعت در جریان آرام و درهم . 3سیال نیوتونی در داخل لوله

همان طور که درهای قبلی قسمت

ع گفته شد توضیا تنش در یک لوله برابطه زیر به دست

: آمد

اگر جریانی ازدر سیال نیوتونی رایک لوله در نظر

توان بگیریم می: نوشت

اده از برابری دو رابطه، انتگرال گیری و س: سازی آن خواهیم داشت

ماکزیمم سرعت با جایگزینیr=0 در رابطه: آیدفوق به دست می

ک بنابراین پروفایل سرعت در جریان آرام یبه سیال نیوتونی داخل لوله با رابطه زیر

: آیددست می


شکل پروفایلسرعت در جریان

آرام و درهم سیال نیوتونی در داخل لوله به شکل زیر

: باشدمی


: محاسبه افت انرژی در جریان آرام. 4

برای جریان آرام رابطه زیر را به دست آوردیم :

باال دانیم و با جایگزینی در رابطهاز طرفی میتوان افت فشار را در جریان آرام داخل لولهمی

: به دست آورد

ف پویسله معرو-این رابطه بنام رابطه هاگن. است

بدیهی است که در سیستمSIنیازی به نوشتن: شود کهاز رابطه فوق نتیجه می. نیست


ضریب اصطکاک. 5ی را نسبت نیروهای برشی به نیروهای اینرس

یب گوییم، بنابراین ضرضریب اصطکاک می: آیداصطکاک از رابطه زیر به دست می

ت توان از رابطه روبرو به دسبرای محاسبه می: آورد

بنابراین با محاسبه ضریب اصطکاکfتوان می. از این رابطه را بدست آورد

وایساخ در دو سیستم -رابطه دارسیSI و: انگلیسی عبارت است از

سیستمSI : سیستمFPS :


همانطور که از روابط معین است در سیستمانگلیسی با هر دو واحد از لحاظ عددی یک مقدار

در مخرج 2. 32نوشتن عدد . دهدرا به دست میهر دو در سیستم انگلیسی برای محاسبه بر حسب

. واحد الزم استالزم به ذکر است که در مکانیک سیاالت با دو

. مضریب اصطکاک فانینگ و دارسی سروکار داریوشته روابط ذکر شده با ضریب اصطکاک فانینگ ن

. شده استبین دو ضریب اصطکاک رابطه زیر برقرار است :در دیاگرام مودی برحسب رسم : دیاگرام مودی

ب ضریب اصطکاک در این دیاگرام، ضری. شودمیدر شکل زیر دیاگرام. باشداصطکاک دارسی می

مودی به شکل شماتیک رسم شده است


ضریب اصطکاک در جریان آرام ودرهم . 6داخل لوله

ضریب اصطکاک در جریانآرام از روابط زیر قابل

محاسبه است

م اگر از رابطه فوق لگاریتبگیریم مطابق دیاگرام

مودی در ناحیه آرام رسم برحسب

باشدمی-1خطی با شیب :

ا توجه شود در ناحیه آرام، بب افزایش عدد رینولدز ضری

اصطکاک کاهش پیدا . کندمی

ر ضریب اصطکاک در جریان درهم ب: ضریب اصطکاک در جریان درهم داخل لولهاز زبری یک لوله عبارت است. خالف جریان آرام به زبری نسبی بستگی دارد

له، زبری دیواره لو( یا به عبارت دیگر ناهمواریها)ها ارتفاع متوسط پستی و بلندی: مفهوم در شکل زیر نمایش یافته است. دهیمرا با نمایش می

نامیمحاصل تقسیم زبری به قطر لوله یعنی را زبری نسبی می .

همان طور که از ناحیه جریان درهم در دیاگرام مودی معین است هر نمودار

برای یک معین رسم شده است .

بنابراین ضریب اصطکاک در جریان درهم به عددReو زبری نسبی بستگی دارد . ناحیه )همان طور که از شکل معین است در رینولدزهای خیلی باال

با افزایش عدد ( جریان درهمRe از یک ناحیه به بعد نمودار به یک

به عبارت دیگر در جریان خیلی درهم ضریب . گرددخط افقی تبدیل می

اصطکاک دیگر تابع عددReباشد و فقط به بستگی داردنمی .


.توان به شکل زیرموارد مورد بحث را می: خالصه نمود

برای محاسبه ضریب اصطکاک در جریان. درهم روابط تجربی زیادی ارائه شده است

ای که منظور لوله)مثال برای لوله صاف توان ضریب در جریان درهم می( باشدمی

: رداصطکاک را از رابطه بالزیوس محاسبه ک


: اتالف انرژی در اتصاالت. 7

ش برای محاسبه اتالف انرژی در اتصاالت دو رواستفاده از(استفاده از ضریب اتالف، ب(الف

. طول معادل وجود داردز در مورد یک لوله گفته شد که افت انرژی ا

: رابطه زیر قابل محاسبه است و زانویی، انقباض و انبساط)در مورد اتصاالت

به جای ... ( شیرها و در رابطه فوق ضریب اتالفKدهیم را قرار می

: بنابراینبا ها ودر زیر رابطه برای اتصاالت در سیستم

: واحدهای مختلف بیان شده است در سیستمSI :در سیستم انگلیسی :


: انبساط ناگهانی

لوله منظور از انبساط ناگهانی حالتی است که قطراگر قطر قسمت. یابدبطور ناگهانی افزایش می

، aو سطح مقطع قسمت کوچکتر را dکوچکتر را و سطح مقطع قسمت Dقطر قسمت بزرگتر را

از روابط زیر قابل Kبنامیم ضریب Aبزرگتر را : باشدمحاسبه می

ا مطابق شکل زیر اگر لوله ورودی به یک مخزن رخواهد در نظر بگیریم آن گاه نسبت بسیار کوچک

. بود


انقباض ناگهانی

ه منظور از انقباض ناگهانی حالتی است که بطر اگر ق. یابدطور ناگهانی قطر لوله کاهش می

، سطح مقطع قسمت Dقسمت بزرگتر را و سطح d، قطر قسمت کوچکتر را Aبزرگتر را

از روابط Kبنامیم aمقطع قسمت کوچکتر را : باشدزیر قابل محاسبه می

ا مطابق شکل اگر لوله خروجی از یک مخزن رچک در نظر بگیریم آن گاه نسبت بسیار کو

خواهد بود


طول معادل می توان افت انرژی در اتصاالت را با

رت به عبا. استفاده از طول معدل بیان نمودر یک کنیم انرژی تلف شده ددیگر بیان می

ر اتصال معادل انرژی تلف شده در چند متبرای محاسبه طول معادل. باشداز لوله می

ال را بایست رابطه برای لوله و برای اتصمیطول معادل را . دهیمبا هم مساوی قرار می

. دهیمبا نمایش می


کتر تالیف د. استفاده از کتاب مکانیک سیاالت پارسه. 11.طاهری



hesam. [email protected]سید حسام الدین حسینی 900219850


انواع سیاالت . 1A. سیاالت غیر نیوتنی

مدل پالستیک بینگهام. 1

انواع سیاالت رود مار میدر سیاالت نیوتنی که ساده ترین نوع به ش: سیاالت نیوتنی

. تنش برشی به طور مستقیم با نرخ برش متناسب استها یا ذراتزمانی که سیال حفاری دارای رس: سیاالت غیر نیوتنی

در شرایطی امکان دارد تداخل و برخورد این . جامد کلوییدی باشدذرات در هم زیاد شود و در نتیجه نیروی الزم جهت حفظ دبی جریان

خامت چنانچه نسبت طول به ض. یا نرخ پمپاژ گل حفاری افزایش یابدرش ها چنین است در نرخ باین ذرات باال باشد که به ویژه در مورد رس

. ودکم به دلیل تداخل ذرات در هم جریان سیال باری به هر جهت میشر یابد این ذرات در مسیبا این وجود زمانی که نرخ برش افزایش می

. یابدجریان به خط شده و اثر تداخل ذرات کاهش می


سیاالت غیر نیوتنیو این پدیده سبب میشود پروفایل سرعت چنین سیاالتی با آب

پایین در مرکز لوله که نرخ برش. سیاالت نیوتنی تفاوت داشته باشده حرکت است تداخل ذرات جامد باال بوده و جریان سیال بیشتر شبیه ب

نشان 18-9بنابراین همانطور که در شکل. ای جامد به نظر میرسدتودهی تخت شدگ. داده شده است پروفایل سرعت پهن و تخت شده است

یالی پروفایل سرعت توانمندی تمیز سازی سیال حفاری در جابجایی س. ها را افزایش میدهددیگر و ذرات درشت مانند کنده

اشد اگر بین ذرات جامد گل قابلیت جذب الکتریکی وجود داشته برات با های برش پایین ذدر نرخ. ای مشابه باال قابل مشاهده استپدیده

. یابدهم پیوند بر قرار کرده و مقاومت سیال در برابر جریان افزایش میهای برش باال پیوندهای ذرات بهم چسبیده گسسته اما در نرخ


سیاالت غیر نیوتنیدر چنین شرایطی تنش. میشود

خ برش برشی با تناسب مستقیم نر.افزایش یا کاهش نشان نمیدهد

ار سیاالتی که به این شکل رفتی میکنند را سیاالت غیر نیوتن

ز های حفاری ابیشتر گل. گویند. این دسته میباشند


سیاالت غیر نیوتنیالت غیر نرخ برش در سیا/ی ریولوژیکی تنش برشیبطور معمول رابطه

کلنیوتنی مورد استفاده به عنوان گل حفاری شبیه به آنچه در ش9-19تنش در اینگونه سیاالت نسبت. باشدنشان داده شده است می

خواهد برشی به نرخ برش ثابت نبوده بلکه در هر نرخ برشی متفاوتغیر این مساله به این معنی است که رفتار ریولوژیکی سیاالت. بود

کتایی به نام نیوتنی بر خالف سیاالت نیوتنی به کمک پارامتر ثابت و یبرای . های برش توصیف پذیر نخواهد بودگرانروی در تمامی نرخ

رش معین توصیف گرانروی موثر به عنوان نسبت تنش برشی به نرخ بی مبدابرای این منظور شیب خط متصل کننده. تعریف میشود

در نرخ برش مد (SR)نرخ برش ( SS)مختصات به منحنی تنش برشی(19-9شکل )نظر به عنوان گرانروی موثر در نظر گرفته میشود


سیاالت غیر نیوتنی نی شود بیشتر سیاالت غیر نیوتمشاهده می19-9همانطورکه در شکل

. یدهندرفتاری حاکی از رقیق شدگی باافزایش نرخ برش از خود نشان م. دیاببه این ترتیب گرانروی موثر با افزایش نرخ برش کاهش می


سیاالت غیر نیوتنیم و این ویژگی رقیق شدگی با افزایش نرخ برش اثرات بسیار مه

: مطلوبی را در سیاالت حفاری رقم میزند که عبارتند از1 .ی حفاری و در رشته( های برش باالنرخ)های باالی گل در سرعت

ه این نیز ب. یابدمته با رقیق شدن گل گرانروی موثر آن کاهش میهای مربوطه را کاهش ی خود فشار گردشی گل و افت فشارنوبه

. میدهد2 .های های مته به سطوح با سرعتدر هنگام برگشت گل از نازل

ل از در فضای حلقوی گ( های برش پایین ترنرخ)پایینتر گل حفاریها دهگرانروی موثر باالتری برخوردار است که به تمیزسازی چاه از کن

. رساندیاری می


سیاالت غیر نیوتنی 3 .ده و به های بسیار پایین گرانروی گل به حداکثر خود رسیدر سرعت

آید که به های ژلی پدید میویژه در مواقع عدم گردش گل مقاومت. ها کمک میکندمعلق سازی مواد وزن افزا و کنده

برشی و ی بین تنشبطور کلی هر مدل رئولوژیکی توصیفی از رابطهبنابراین قانون گرانروی نیوتن مدلی . نرخ برش را ارائه میدهد

رئولوژیکیاین مدل ریاضی را مدل. دهنداز رفتار سیاالت نیوتنی را ارایه می

ئولوژی یا در حقیقت از آنجایی که توصیف دقیق ر. نیوتن نیز میگویندهای جریانی تمامی سیاالت حفاری به کمک مدل ریاضی ویژگی

عه های مختلفی توسواحدی تا به حال میسر نشده در این راستا مدل. داده و معرفی شده اند


مدل پالستیک بینگهامهای حفاری از مدل های جریانی گلاغلب برای توصیف ویژگی

رین این مدل یکی از قدیمی ت. شودپالستیک بینگهام استفاده میهای رئولوژیکی است که همچنان تا به امروز به ویژه به دلیلمدل

بوده سادگی و تا حدودی دقت آن در صنعت نفت مورد کاربرد گسترده. استدر این مدل نیرو یا تنش برشی محدودی برای به حرکت در آوردن

فزایش و از آن پس با ا( نقطه تسلیم)سیال حفاری الزم دانسته میشودگرانروی )نرخ برش حرکت و جریان سیال را با گرانروی ثابت

نمودار تنش گرانروی پالستیکی برابر با شیب. دهدنشان می(پالستیکی. نرخ برش در مدل پالستیک بینگهام است-برشی


مدل پالستیک بینگهامرابطه مدل پالستیک بینگهام عبارتست از :

Ss = YP + (PV ×SR)

که در آن :

SS :تنش برشیYP :نقطه تسلیمPV :ش نرخ گرانروی پالستیکی یا نرخ افزایش تنش برشی با افزای

برش

SR :نرخ برش


مدل پالستیک بینگهامایین های برش پاز آنجایی که نیروهای الکتروشیمیایی خود را در نرخ

ادن دهند نقطه تسلیم شاخص نسبتا خوبی برای نشان دنشان میکاک در حقیقت نقطه تسلیم بیانگر میزان مقاومت یا اصط. آنهاست

های شیمیایی در مقابل جریان سیال است که بیشتر خود را در نرخاال باشد چنانچه مقدار نقطه تسلیم بیش از حد ب. پایین نمایان میکند

ی است نشانگر وجود آلودگی گل توسط مواد حل شدنی یا کلوئید هایروی در مقابل گران. ریزندکه محیط الکتروشیمیایی گل را به هم می

ودن پالستیکی تابعی از گرانروی سیال پایه غلضت و میزان ریز ببه عبارت دیگر گرانروی . باشدها میجامدات حفاری شامل کنده

اری را پالستیکی شاخصی از مقاومت یا اصطکاک میکانیکی گل حف. ارائه میدهد


مدل پالستیک بینگهامهای گرانروی سنج دوار در مدل پالستیکبرای استفاده از قرائت

: شودبینگهام تبدیل شکل آن به صورت زیر انجام می

که در آن سرعت دورانی گل بر حسب دور بر دقیقه(rpm) را نشان. دهدمیستند به های حفاری سیاالت پالستیک بینگهام واقعی نیبیشتر گل

هام پیروی عبارت دیگر رفتار رئولوژیکی آنها دقیقا از مدل ریاضی بینگاقعی برای بررسی دقیق رفتار جریانی گل حفاری به طور و. نمیکند

های اندازه گیری شده با گرانروی سنج دوارالزم است به کمک داده


)300

(

PVYP

مدل پالستیک بینگهامطور که همان. نرخ برش ترسیم گردد-منحنی رئولوژیکی تنش برشی

ایجاد . مشاهده میشود این منحنی از مرکز نمیگذرد20-9در شکل لیت های ژلی یا وجود حداقل نیرو یا تنش الزم برای شکستن ژمقاومت

شود عرض از مبدا در سیال به منظور شروع جریان سیال سبب مید و در قرار گیر( عرض از مبدا غیر صفر)ای باالتر از مبدا مختصاتنقطه

های لحقیقت تجربه به اثبات رسانده است برای به جریان در آوردن گی حفاری از حالت سکون در درون لوله به حداقل فشار یا تنش برش

ه اینک ب. شوداحتیاج است که به عنوان مقاومت ژلی نامگذاری مین در صورتی که فشار یا تنش برشی از ای: مراجعه کنید21-9شکل

ریان تنش حداقل یا مقاومت ژلی در نرخ برش صفر کمتر باشد گل جگل یابد ولی در صورت تجاوز فشار اعمالی بر گل از این حد ژلیتنمی


مدل پالستیک بینگهامشودتا حدی شکسته شده و جریان گل آغاز می .


مدل پالستیک بینگهامه اصطالحا ب. باشدجریان گل در آغاز شبیه به حرکت جسم جامد می

یل گل در این نوع جریان پروفا. این نوع جریان جریان پالگی میگوینده ای خود را حفظ کرده است بحفاری که هنوز بخشی از خاصیت ژلی

. باشدصورت تخت می

اگر فشار یا تنش برشی از میزانSS2 افزایش یابد رژیم جریانی گلرد که گیدرحالت گذار یا انتقال از جریان پالگی به جریان آرام قرار می. ودشاین جریان پالستیکی به نوعی جریان آرام ناکامل محسوب می

شار ی تنش برشی با نرخ برش یا فدر این مرحله از جریان گل رابطهثر روند با دبی پمپاژ گل به صورت منحنی غیر خطی بوده و گرانروی مو

(21-9شکل)کاهشی دارد


مدل پالستیک بینگهام

با افزایش فشار ازSS3ر جریان در حالت گرانرو قرار گرفته باشد که دز در این حالت ا. آن رژیم جریان پالستیکی گل کامال آرام میگردد

ی خط( دبی پمپاژ گل)و نرخ برش( فشار)جریان رابطه تنش برشییرات نرخ شود به عبارت دیگر تغییرات تنش برشی متناسب با تغیمی

در : ردتوان به این صورت نیز بازگو کاین مساله را می. برش خواهد بودانی را های یکسهای برابر نرخ برش افزایشجریان آرام یا گرانرو افزایش

SS4و SS3در بازه تنش برشی بین . در تنش برشی ایجاد خواهد کردجریانی دبی-نرخ برش یا فشار-با ثابت شدن شیب نمودار تنش برشی

شیب در حقیقت. رفتار گل از الگوی سیال نیوتنی پیروی خواهد کردل ی گرانروی پالستیکی گنشان دهنده4و3ی نقاط خط متصل کننده

(عرض از مبدا)yبا امتداد این خط و قطع آن در محور . میباشد


مدل پالستیک بینگهام(. 21-9شکل)آیدی تسلیم برون یابی شده بدست مینقطه

های تسلیم باالتر ازدر تنشSS4 جریان سیال در حالت پنجم قراری عالوه در این الگوی جریان. گرفته و رژیم جریانی آشفته پیدا میکند

ه بر تنش برشی نرخ برش و سرعت حرکت سیال آنقدر باالست ک. حرکت ذرات سیال در هر نقطه به صورت گردابی و نامنظم است

یابدالبته ازدید ماکروسکوپیک سیال در جهت خاصی جریان می .( 21-9شکل)


PVPVSR

YPLimPV

SR

SRPVYPLim

SR

SRPVYPLimLim

SRe

SR

SRe

SR

0)(

)(


21-9شود در شکلیادآوری میSS1 نشان دهنده حداقل فشار الزم. برای شروع جریان به صورت جریان پالگی از حالت سکون است

SS2ی ی حداقل فشار الزم برای ایجاد جریان پالستیکنشان دهنده. باشدیگذار یا انتقالی از جیان پالگی به جریان پالستیکی گرانرو م

SS3ی حداقل تنش برشی الزم برای ایجاد جریان نشان دهنده. باشدپالستیکی گرانرو می

SS4ی حاقل تنش برشی الزم برای پدید آوردن جریاننشان دهنده. آشفته است

هی تسلیم برون یابی شدتوان نقطهبه صورت سرانگشتی می(EYP) را با. برآورد کرد( TYP)در نقطه تسلیم واقعی 1/33ضرب


مدل پالستیک بینگهامتیک های دو سرعته برای اندازه گیری رئولوژیکی پالسگرانروی سنج

. تطراحی شده اس( نقطه تسلیم و گرانروی پالستیک)بینگهام ی به منحنی رئولوژیکی جریان سیال حفاری به طور نوع22-9در شکل

دو سرعته نشان داده Fannهای حاصل از گرانروی سنج کمک دادهی شیب قسمت خط مستقیم این منحنی نشان دهنده. شده است

در دو با اندازه گیری دو مقدار تنش برشی. گرانروی پالستیکی استل و برون یابی خط مستقیم متص(نرخ برش مربوطه)سرعت دورانی

هام نقطه تسلیم برون یابی شده یا بینگyی دو نقطه در محور کننده. آیدبدست می


مدل پالستیک بینگهاممشاهده میشود در مورد 23-9و 20-9های همانطور که در شکل

یم برون های حفاری نقطه تسلیم واقعی کمتر از نقطه تسلبیشتر گلچروفایل رئولوژیکی واقعی جریان 23-9در شکل . یابی شده است

ین در ا. سیال حفاری با مدل پالستیک بینگهام مقایسه شده استمقایسه ( EYP)شکل نه تنها نقطه تسلیم واقعی با نقطه تسلیم بینگهام

های شده است بلکه انحراف در مقدار گرانروی واقعی سیال در نرخیک برشی باال و پایین در مقایسه با گرانروی حاصل از مدل پالست

وان نقطه تاشاره میشود به طور تقریبی می. بینگهام قابل مشاهده استاین . برابر دانست( ثانیه10)تسلیم واقعی را با مقدار مقاومت ژلی اولیه

ند مانند تقریب برای سیاالتی که دقیقا از مدل بینگهام پیروی میکنقابل ذکر است مدل . های رسی کلوخه شده کامال درست استگل


مدل پالستیک بینگهامش برشی با ی تنریاضی پالستیک بینگهام رفتار رئولوژیکی یا رابطه

رآورد نرخ برش گل حفاری پایه آبی غلیظ وکلوخه شده را به خوبی ب. میکند

های برش به طور معمول این مدل رفتار جریانی سیاالت را در نرخن با ای. نسبتا دقیق تخمین میزند( s/1511یا rpm300بیش از)باال

های پایه به ویژه برای گلrpm300وجود با کاهش نرخ برش از حدود نرخ -آبی رسی کلوخه نشده نوعی واگرایی بین نمودار تنش برشی

بل توجه قا. آیدبرش در حالت واقعی با مدل پالستیم بینگهام پدید مییل اثر های برش باال جاذبه الکتریکی بین ذرات گل به دلاست در نرخ

. داردبرشی باالی گل به حداقل رسیده و روی گرانروی موثر تاثیری ناز لحاظ . و تقریبا موازی هستندdتوجه شود در نرخ برش باال دو خط

ی زیر معلوم است در نرخ برش ریاضی نیز هماتطور که رابطه



باال عبارتYP/SR به سمت صفر میل کرده و لذا وPV تقریبا برابر: خواهد شد


مدل پالستیک بینگهامیک های برش پایین مدل پالستهمانطور که پیشتر گفتیم در نرخ

ان رابطه های رئولوژیکی گل حفاری یا همبینگهام برای توضیح ویژگیای رفع این بر. تنش برشی با نرخ برش از قابلیت کافی برخوردار نیست

ینگهام های مدل پالستیک بنقص مدل توانی توسعه داده شد تا کاستی. های برش پایین پوشش بدهدرا در نرخ


قرارگاه سازندگی . های نفت و گازحفاری انحرافی در چاه1.عباس روحی . خاتم االنبیا



[email protected]*محمد قاسم زاده*890219255


سیاالت غیر نیوتنی. 1سیاالت تیکسوتروپیک. 2محاسبات افت فشار در سیستم گردش گل حفاری. 3

: سیاالت غیر نیوتونی. 1یست ها ثابت نسیاالتی هستند که در حرارت وفشار معین گرانروی آن

وتن و مقدار آتن به عوامل دیگری نیز بستگی دارد و چون از قانون نیین گروه در ا. نامندها را سیاالت غیرنیوتونی میکنند لذا آنتبعیت نمی

شود وسرعت بین فشاری که موجب به حرکت در آوردن سیال می. سیال رابطه مستقیم وجود ندارد وبه صورت منحنی است


: سیاالت تیکسوتروپیک. 2ر ای دآن گروه از سیاالت را که خاصیت ضخیم شدن یا ساختمان ژله

کنند نیز جزء مایعات غیر نیوتنی و نوع حالت سکون پیدا می. نامندتیکسوترپیک می

انواع سیاالت تیکسوترپیک :سیال پالستیگک بینگهام(الفسیاالت شبه پالستیک (بسیاالت دایلتنت(ج(ادامه)


: سیاالت تیکسوتروپیک←ادامه سیاالت دایلتنت(جسیاالت رئوپکتیک(دسیاالت تیکسوتروپیک (هسیاالت ویسکواالستیک(وسیاالت پیچیده (زو ارتجاعی سیاالت ویسکواالستیک وپیچیده دارای خاصیت ویسکوزیته

. هستند


گل محاسبه افت فشار در سیستم گردش. 3:حفاری

ای جریان داشته باشد جهت ادامه جریان هرگاه مایعی در داخل لولهاین فشار در طول. احتیاج به فشار یا نیرو در جهت جریان خود دارد

مقدار فشاری که جهت به . گرددلوله ود جهت جریان مستهلک میم حرکت در آوردن مایع ضروری است که با طول لوله نسبت مستقی

نیز داشته بدین معنی که هر چه طول لوله بیش تر باشد فشار الزم(ادامه. )بیش تر خواهد بود


:محاسبه افت فشار←ادامهشار ضمنا در ثابت بودن سرعت هرچه قطر لوله کمتر شود مقدار افت ف

. زیاد خواهد شدافت . در یک سیستم گل حفاری مولد فشار پمپ یا کمپرسور مباشد

های از قسمت. یابدفشار از پمپ آغاز شده به خط جریان خاتمه می: گردن عبارتند ازسیستم که باعث افت فشار می

1 .ها بین ها و اتصالت آنمجموعه لوله)های سطحیها ولولهدستگاه(ادامه( )های حفاریخروجی پمپ گل تا ابتدای لوله


: محاسبه افت فشار←ادامه

2 . داخل لوله حفاری3 . داخل لوله وزنی4 .داخل جت ها5 .پشت لوله وزنی6 . پشت لوله حفاریل مقدار کل فشار در یک سیستم گل حفاری تحت تاثیر خواص گ

. گیردیعنی وزن وغلظت آن قرار می


ها محاسبه افت فشاردر دستگاه(الف: های سطحیولوله

دل روش محاسبه افت فشار در این جا به این صورت است که طول معااشتن نماییم وبا داین قسمت را بر حسب فوتاژ لوله حفاری مشخص می

ری های حفاهای حفاری و استفاده از فرمول افت فشار در لولهطول لوله. کنیممیزان افت فشار را محاسبه می

های سطحی رشته حفاری ها و لولهنوع جریان در داخل دستگاهرام تواند به صورت آشفته یا آها آشفته بوده ودر داخل دالیز میوجت. باشد


های وزنی محاسبه افت فشاردر لوله(ب: های حفاریولوله

ان های وزنی نوع جریدر بیش تر موارد با وجود این که در پشت لوله. باشدآشفته است در پشت لوله حفاری جریان گل آرام می

در جریان. باشدمقدار افت فشار در جریان آشفته وآرام مختلف میقطه آشفته مهم ترین عوامل گرانروی پالستیکی و وزن گل بوده واز ن

(ادامه. )توان صرف نظر نمودواروی می


ی های وزنمحاسبه افت فشاردر لوله←ادامه: های حفاریولوله

در حالی که جریان آرام فاکتور مهم نقطه واروی است و گرانرویتوان از آنپالستیکی تاثیر ناچیزی دارد می

ع مقدار افت فشار در فضای حلقوی را در حالی که نو. چشم پوشید. توان از طریق رابطه زیر تعیین نمودجریان آرام باشد می

p=LYP/225D+LPVV/1500DD ∆

(ادامه)


ی های وزنمحاسبه افت فشاردر لوله←ادامه : های حفاریولوله

روی دهد که در جریان آرام فاکتور نقطه واای رابطه به وضوح نشان میاز همین . دباشدکه بیش ترین تاثیر را در تعیین مقدار افت فشار دارمی

وقع توان جهت تعیین مقدار ازدیار فشار استاتیک گل در مرابطه میهای حفاری به داخل چاه که باعث شکستن طبقات واز راندن لوله

(ادامه. )شود استفاده نموددست دادن گل می


: رابطه افت فشار نیوتونی

ت در جریان آشفته مقدار نقطه واروی هیچ گونه تاثیری در مقدار افین کننده فشار نداشته بلکه گرانروی پالستیکی و وزن گل عوامل تعی

ر رابطه زیر جهت محاسبه افت فشار د. باشدمقدار اصطکاک مایع می. رودمایعات غیر نیوتنی که جریان آشفته دارند به کار می

P=fLWVV/25. 8D∆


.1( دکتر محمد رضا عادل زاده)اصول مهندسی حفاری -1(588-587-578-577-576-575-574صفحات)



[email protected]، علیرضا عطری، 890219060


4... ... ... ... ... ... ... ... شناسایی و اصول کار با مته5... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . انواع مته ها

6... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... های کاجیمته7... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . های الماسمته8... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... های سایشیمته

9... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... طراحی مته10... ... ... ... ... ... ... ... ... ... گذرگاه سیال حفاری

EXTENDED NOZZLES ... ... ... ... ... ... ... ... ...1112... ... ... ... ... ... طریقه ارزیابی و درجه بندی مته ها

13... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . گشتاور پیچی14... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . هیدرولیک مته

wagon drill . . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15روش 16... ... ... ... ... ... ... ... ... . . نیروی ضربه هیدرولیکی

17... ... ... ... ... ... . . سیستم عملیات حفاری هیدرولیکی18... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... مثال

19... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . پاسخ مثال21... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . منابع

شناسایی و اصول کار با متههای مدور، یکی از قدیمی ترین و موسوم ترین ایجاد نمودن سوراخ

امروزه هزینه ابزارهایی که مخصوص حفرات . اعمال فنی بوده استیانه از باشد، عبارتست از یک سوم هزینه عملیات برش، که سالمدور می

حفرات مدور، توسط انواع مختلف. میلیون دالر تجاوز مینماید200های مته نمودن و اعمال مربوطه انجام میشود، که معمول ترین روش

. نشان داده شده است1آنها در شکل شماره ا مته عبارتست از ابزاری که در حالت چرخیدن، اشیاء ر: تعریف مته

قیم سوراخ نموده و دارای یک یا چند لبه برش و یک یاچند شیار مست، یا مارپیچ است، که جهت عبور براده و یا عبور مایع مخصوص برش

. مورد استفاده قرار میگیرند


TYPE OF BITها انواع مته

ند که ها را بر اساس نیاز و شرایط به شکلهای گوناگونی ساخته امته: توان آنها را به سه دسته عمده تقسیم کردمی1-های چرخشیهای کاجی یا متهمته2-های ا لماسمته

3-های سایشی متهDRAG BITS


: های چرخشیهای کاجی یا متهمته که دارای کاج(CONE )چرخد و به باشند و کاج حول محور میمی

کاج یا دارای دندانه هایی است که. گویندمیROLLER CONESآنها د که شوند، یا اینکه دارای دگمه هستنمعموال از خود بدنه تراشیده می

ه های کاجی نیز به چند دستمته. شونددر سطح کاجها تعبیه میکه دارای ( ONE CONE)های یک کاجه مته( الف : شوندتقسیم می

ی چرخد و بیشتر در چاههای انحرافیک کاج هستند که حول محور می .گیردمورد استفاده قرار می

ها در اوایل اینگونه مته(. TWO CONE)های دو کاجه مته( ب های کاجی بوجود آمدند و در آن زمان بیشتر در پیدایش مته

های انحرافی در بعضی نقاط استفاده سازندهای نرم و جهت چاهروند دارای های انحرافی بکار مینوع جدیدی که در چاه. گیردمی

EXTENDED NOZZLESهستند و تمیز کردن چاه به خوبی توسط. گدرداین نوع مته انجام می


های ا لماسمتهمتراژ حفاری دنیا را به خود اختصاص داده است و با % 5ها این نوع مته

نیز بوجود آمده اند این درصد بیشتر PDCهای توجه به اینکه اخیرا مته. خواهد شد

اس های المهای الماس از یک تکه فلز بسیار سخت درست شده که دانهمتهفاری متراژ ح. شونددر آن تعبیه می( حرارت و فشار)در شرایط بسیار سخت

نظر باشد هر چند که ازهای کاجی میها خیلی بیشتر از متهبا این نوع متهر باشد ولی به علت متراژ باال دهای معمولی میقیمت چندین برابر مته

لی های الماس معمومته. باشندبعضی مواقع از نظر اقتصادی به صرفه میNATURAL DIAMOND BITهای ، مته هایی هستند که دارای دانه

شتر از شوند و بیالماس بسیار ریز که در سطح و اطراف قالب مته کاشته مییگر از نوع د. الماس و بدنه آنها از فوالد و تنگستن کار باید ساخته میشود

POLYCRYSTALLINE DIAMONDیا ( PDC)های الماس متهCOMPACT BITهای برنده باشند که روی بدنه آن تیغهمیPDC نصب

ها را شود که ممکن است دارای جت یا فاقد جت باشند اینگونه متهمیFIXED CUTTERگویندنیز می .


DRAG BITSهای سایشی مته

های امروز به حساب آورد، توان آن را پدر متهها و میقدیمی ترین نوع متهه در باشند، از این نوع متها دارای تیغه هستند و فاقد کاج میاین نوع مته

، در نوعی از آنها سوراخی جهت عبور سیال. شودسازندهای نرم استفاده میند در سطح تیغه تعبیه شده است، و ممکن است دارای یک، دو، سه، و یا چ

یا دم ماهی مشهور هستندچونکه FISH TAILتیغه باشند و معموال به نام اط ساختند، در حال حاضر در بعضی از نقتیغه آنها را به صورت دم ماهی می

گیرند و های کم عمق مورد استفاده قرار میدنیا و به خصوص در حفاری. طرف دارانی هم دارند

های دندانه ایمتهدر باشند و کاربرد خوب آناین نوع مته در تمام سازندها قابل استفاده می

ی از باشد و از نظر اقتصادی به صرفه است، بعضطبقات نرم و متوسط میاس ها را بر اسمعموال مته. شوندانواع آن در سازند سخت نیز به کار برده می

های مخصوص نرم سازند، مثال متهکنند، مینوع سازندی که حفاری می(MT. )که دارای مشخصات زیر هستندSOFT FORMATIONسازند می


BIT DESIGNطراحی مته

رای یک طراح مته بایستی کلیه عواملی که بد شوخوب کندن زمین به وسیله مته انجام میه آن بداند عواملی که یک طرح ابتدا بایستی ب

ی توجه کند قطر چاهی است که بایستی حفارحفاری شود سپس طبقاتی که این مته بایستی

بکند و همچنین حداکثر اعمال پارامترهای مکانیکی مثل وزن روی مته و سرعت دوران و

ن سرانجام اینکه عمر مته با توجه به ساختن آ. چقدر باید باشد

قطر چاه به این خاطر مهم است که ساختمان تی ها و بیرینگها و بدنه مته، جوری بایسدندانه

طراحی و ساخته شوند که همگی در قطر مته تمام عواملی که در طراحی و . جای بگیرند

ساختن مته نقش دارند، بایستی در محدودهقطر مته باشند با این حال یک سری

کنند ها نیز برای طراحی فراهم میمحدودیتازند ای با دندانه بلند بسخواهند متهمثال اگر می

و ( CONE SHELL) به ناچار بایستی کاج مته اما .بیرینگها را کوچکتر و ضعیفتر بسازند

خوشبختانه تکنولوژی جدید به طراح کمک

کند و بدین صورت که مواد جدید و آلیاژ میمحکم و پر مقاوم را در دسترس طراح گذاشته

ر مته که نقاط ضعیف مرتفع شود و در نتیجه عمنوع یک طراح با توجه به سازند. طوالنی تر شود

کند مثال اگر و مشخصات مته را مشخص میقرار است مته مخصوص نرم سازند طراحی

بکنند، چون در سازند نرم، عمل کندن، ی مته خراشیدن، و تراشیدن است به ناچار بایست

برای دندانه بلند باشد و چون سرعت حفاریاد باشد ها بایستی زیزیاد است فاصله بین دندانه

دن ها فضای کافی جهت تمیز شتا البالی دندانهیز ها نها وجود داشته باشد در بین فاصلهداندانه

INTERRUPTIONهای جانبی بایستی پوشششدن مته BAALLED UPایجاد شود که از

. جلوگیری شود


DRILLING FLUIDگذر گاه سیال حفاری PASSAGE

با طراحی این جت نازلها سیال با سرعته خیلی زیاد از کنار کاجهای مته گذشته و ب

کند و این باعث کارآییکف چاه برخورد می. شودخوب مته و افزایش سرعت حفاری می

شود که هم خنک این نوع طراحی باعث میشدن مته خوب انجام بگیرد و هم از گلی

ص 1شکل . شدن مته جلوگیری به عمل آیدجهت حفاری با هوا ممکن است از . 78های مخصوص استفاده شود که دارای مته

وا باشند که هدریچه هایی در باالی کاجها میکند و باعث سرد شدن از آنها عبور می

ی شود در ورودبیرینگها و تمیز شدن چاه میه ها تصفیه کننده تعبیه شده کاین دریچه

ونه جامدات همراه هوا وارد بیرینگها نشود اینگای و هم از نوع ها هم از نوع دندانهمته

ا توان بدر ضمن می. شوندای ساخته میدکمهتوان با هوا حفاری نیز میMTو TCIهای مته. کرد

هدف از طراحی گذرگاهی برای سیالحفاری، تمیز کردن کف چاه و زیر مته است و انتقال مواد کنده شده به باالی

مته و اینکه به مته اجازه داده شود گذر . های جدید را حفر بکندهمواره الیه

د گاه سیال از گذشته تا کنون یک رونگاه تکاملی داشته، در گذشته هدف از گذرسیال ایجاد نیروی سیال در مته بوده

است و به همین دلیل در مته یک کردند و سیال حفاریسوراخی ایجاد می

ها و کف چاه بطور مستقیم به دندانهکرد، این نوع طراحی گذرگاهبرخورد می

نامیدند و سیال حفاری رامعمولی میسرعت زیادی نداشت و لی با پیشرفتتکنولوژی حفاری، امروزه از جت نازل

JET NOZZELEر استفاده میکنند و دیگ. شوداز گذرگاه معمولی استفاده نمی


EXTENDED NOZZLES

قرار نوع دیگری که اخیرا در بعضی از سازندها مورد استفادهبه ای درصد متراژ را افزایش داده استگرفته است و تا اندازه

. نامگذاری شده استEXTENDED NOZZLESنامت خاصی. این نوع مته در سازندهای نرم بیشتر کاربرد دارد

شیده ویژه این نوع نازلها این است که نازل تا نزدیک کاجها کا شده و بدین صورت سرعت گل در پایین در پایین مته ر

افزایش داده است و با این سرعت کمتر اطراف چاه را نوع . کنددهدو فقط به ته چاه برخورد میفرسایش می

هستند که بعضی از CENTER GETها دیگری از جتهای شرکتهای سازنده آنها را ساخته اند و این نوع در مته

مخصوص سازندهای چسبناک کاربرد دارند و از گلی شدنکند معموال از جت نازلها جلوگیری میBIT BALLINGمته

PDCهایشوند و با پیدایش متهها استفاده میدر بیشتر متهو. طراحی جهت نازل نیز در اینگونه مته بکار رفته استکه در معموال جنس نازلها از تنگستن کارباید تشکیل شده

مقابل فرسایش مقاومت زیادی دارد و ضمن اینکه خیلیایستی باشد و در هنگام تعویض بمقاوم است شکننده نیز می. دقت شود که ضربه نخورد


DULLها طریقه ارزیابی و درجه بندی متهGRANDING SYSTEM

یابی ها شده است عبارت است از ارزیکی از راههایی که باعث پیشرفت در تکنولوژی متههای بعدیهای استفاده شده، این ارزیابی از این جهت با ارزش است که جهت برنامهمته

کارآیی بتوان مشکلی را که بر اثر آن مته صدمه دیده و از کار افتاده حل کرد تا مته بعدی. بهتر و از نظر اقتصادی با صرفه تر باشد

ای ولی اولین راهنم. بود که اولین راهنمای بررسی و ارزیابی انجام گرفت1950در سال DULL GRADING SYSTEM ها و انجام گرفت که وضعیت دندانه1961در سال

در . بوده است1-4روش و چگونگی ارزیابی بصورت . بیرینگها و قطر مته در نظر گرفته شدهای فرسوده با عالئم و کد بصورتمجموعه کاملی از بررسی و ارزیابی مته1963سال

. شودنامگذاری شده و هنوز هم از این روش استفاده می1-8استاندارد ارائه شد که روش ها پیشرفت زیادی کرد تا آنجا که لزومبود که تکنولوژی مته1985تا اینکه در سال

ای ههای استاندارد مختلفی از اتحادیهبررسی و تجدید نظر مجدد احساس شد و کمیته DULL. پیمان کاران حفاری تشکیل شد و در نهایت به این نتیجه رسیدند که

GRADING SYS بخش عمده و مهمی ازBITRECORDتواند نقش اساسی است و میموفق به ارائه IDAC، 1986و در نهایت در سال . در کم کردن هزینه حفر چاه بشود

به ROLLER BITو FIXED CUTTERهای موجود سیستم بررسی و ارزیابی تمامی متهن دقت به بررسی و ارزیابی بایستی با دقت فراوان انجام بگیرد و ای. شکل یکنواخت شد

. دانش و مهارت و تجزیه و تحلیل شخص بررسی کننده دارد


ورد گشتاورپیچی، نیروی ضربت و نیروی منیاز برای عملیات با مته

ا مته بخاطر تهیه ابزار و ادوات مناسب، برای کارکردن با مته پیچی و بورد م( نیروی ضربت)پیچی، الزم است که گشتاور پیچی و با محور

لزوم، برای چرخاندن و تغذیه نمودن مته، بمیزان مورد نظر مشخصد، در باشگشتاور پیچی و سرعت، مشخصات نیروی مورد لزوم می. شود

، (نیروی سوراخ کننده -نیروی ضربت)حالیکه نیروی بار محوری . دهنداستحکام ماشین و میزان تحکیم را نشان می

نیروها را به سه نیروی عمود بر هم(PX ،PY ،(PZتجزیه میشود .را میتوان از نیروهایی که هم روی ( نیروی ضربت)جمع بار محوری

اعمال میشود و همچنین روی لبه اسکنه مته، مشخص ’Aو Aنقاط ر برای اندازه گیری بار محوری الزم جهت ایجاد تغذیه معین د. ساخت

. مته باید فقط نیروی موازی با سطح مته مورد توجه قرار گیرد


هیدرولیک مته اه یکی از مسائل مهم جهت بهتر شدن راندمان مته تمیز کردن ته چ

گیرد باشد و به همین علت هیدرولیک مته مورد توجه قرار میمیط هیدرولیک خوب با ایجاد مقدار کافی دبی پمپ با توجه به شرای

و بعد با ایجاد سرعت. شودسازند و قطر چاه و سرعت حفاری حامل میه ها بشود و کندهسرعت زیاد از طریق جتهای مته، کف چاه تمیز می

های جدیدترشوند و مته در هر لحظه الیهقسمت باالی مته حمل میر کند در سازندهای نرم سعی بر این است که با حداکثرا حفاری می

دبی پمپ ته چاه را تمیز کنیم و سرعت حفاری در این نوع سازندخیلی زیاد است و در سازندهای نیمه سخت و سخت از نظر تمیز اد کردن چاه مشکلی نداریم چونکه سرعت حفاری در این سازندها زی

ولیک ها هم کم هستند و نیاز به حداکثر هیدرنیست و در نتیجه کنده. نداریم


Wagon Drill

دریل واگنWagon Drill با توجه به نیرو محرک خود جهت حفاری به دو نوع کلی :پنوماتیکهیدرولیکتقسیم بندی میشوند . حرکت مته حفاری که مهمترین جز دستگاههای حفاری است به دو صورت چرخشی و

هوا حال نیروی محرک برای چرخیدن و ضربه زدن سرمته اگر با فشار. ای میباشدضربهع پمپ و اگر با استفاده از فشار روغن و در واق. دریل واگن را پنوماتیک نامند. تامین گردد

. هیدرولیک تامین شود دریل واگن را هیدرولیک میشناسندفاده از های حفاری یا مته حفاری در سر چال قرار میگیرد و با استدستگاهبصورت کلی در

های حفاری سر چاهی سر مته در عمق فرو میرود که به دستگاه( های حفاری لوله) راد های حفاری ته قرار میگیرد که به آنها دستگاهو یا مته خود در داخل چال. معروفند

. میگویندچالیدستگاه دریل واگن بصورت سر چالی میباشد .


http://myurl.blogfa.com/post-49.aspx

نیروی ضربه هیدرولیکیع هدف از به کارگیری نازل جت به منظور بهبود عمل تمیز کردن ما

گ های سنقبل از معرفی مته جت وقتی تراشه. حفاری در سوراخ استتمیز های ریز قرار دارد در حالی کهکارامد نیستند و مته در بین سنگ

چندین نتیجه vestigatorsدر. کردن جت به خوبی درک نشدهثر گیری وجود دارد که حداکثر عملیات تمیزکاری به وسیله حد اک

. ها انجام میشودنیروی ضربه هیدرولیک سیال جت در حفرهسیاالتی که. تمام سیال متحرک منتقل میشود به درون حفره ه

ها قبل از ورود به حفرهvnمهاجرت میکنند در یک سرعت عمودی خ ها میروند نرکنند با سرعت عمودی صفر وبعد به حفرهمهاجرت می

: آیدتغیرات حرکت به این صورت بدست می


سیستم عملیات حفاری هیدرولیک


مثال

TD 10،000qرا بدست آورید؟DP 5” OD 4” ID delta pرا محاسبه کنید؟μ= 40 cp ویسکوزیته100 ft/min سرعت حلقوی8. 875 inchاندازه حفره7” OD 4”ID =قالدهρ= 8. 5#/gal


پاسخ مثال


، 6-5( حداکثر هیدرولیک مته)های متهمقاله گذرگاه. 11.19-20 ،39-40 ،41-42تاریخ تصویب، شرکت 87/2/1معماری، حسین، . 2

مهندسی و توسعه نفت-291، 238-237های طراحی، تحقیق حفاری روش. 3

29275-76 ،63-64 ،196-197-197-199

Drilling With Casing، 3-8-7نصری بابائی، منصور، . 4کارشناس ارشد مهندسی نفت

-(گذرگاه عبور سیال)8-6-5، 2های حفاریمقاله مته. 524-12-(تمیز کردن چاه)11هرمزی، فرامرز، استادیار دانشگاه سمنان. 6



[email protected]، سینا، عارفی، 900278878


تعاریف-1

های جداریانواع لوله-2

های جداریخواص لوله-3

فشار وارد بر لوله ها-4

طول لوله جداری -5

قطر خارجی و ضخامت دیواره-6

تعاریفت ها قسمتی از عملیات حفاری است که به هنگام پیشرفلوله گذاری چاه

. باشدها نیاز به وجود آن میعملیات حفاری یا بعد از تکمیل چاه

ها را که به منظور های فوالدی سنگین در داخل چاهعمل قرار دادن لوله. نامندها میشود لوله گذاری چاهحفاظت آنها قرار داده می

صورت یک تیوب پیوسته و برای یک منظور ها که بهمجموعه طول لولههای جداری گفتهشود رشته لولهخاص در عمق معینی از چاه گذاشته می

. میشود

تهر رشته لوله جداری از یک یا چند لوله متصل به هم تشکیل شده اس .رد این های هر رشته معموال دارای قطر خارجی یکسانند با توجه به عملکلوله

های محافظ چاه را میتوان ها چهار نوع رشته لولهها وشرایط چاهرشته لوله. ها به کار بردبرای چاه


: های جداریانواع لوله1-ورد باشد موقعی مکه قطورترین لوله جداری می: لوله جداری اولیه

ند که گیرد که خاکهای سطحی زمین به قدری ناپایداراستفاده قرار میوسط به هنگام حفاری در اثر خورندگی و شستشوی خاکهای ناپایدار ت

. شودگل حفاری حفرههای کوچک و بزرگ در سطح ایجاد میمتر 6تا 3ها بستگی به نوع خاکهای سطح زمین بین طول این لوله. متغیرند( فوت20تا 10)


(ادامه: )های جداریانواع لوله2-ها معموال برای های جداری سطحی چاهلوله: لوله جداری سطحی

ها به کار ها به داخل چاهجلوگیری از ورود آبهای خالص داخل ماسهدر ها بستگی به عمق آبهای خالصاندازه طولی این لوله. برده میشود

های منطقه دارد ممکن است از چند متر تا چند هزار متر باشد لولهه نفت ها که به منظور دسترسی بجداری سطحی تقریبا برای کلیه چاه

. گاز و آب به کار برده میشود ضروری است3-رار های جداری میانی وقتی مورد استفاده قلوله: لوله جداری میانی

گیرند که چاه عمیق و مشکالت حفاری مثل فشار غیر نرمال می. طبقات شیل یا هرز رفتگی گل وجود داشته باشد


(ادامه: )های جداریانواع لوله4-ی این لوله از سطح تا عمق نهای: های جداری طوالنی یا نهاییلوله

ممکن (نفت، آب و گاز)در مورد سیاالت . چاه عمق مورد نظر ادامه داردتانی است لوله تا باالی زون حاوی سیال قرار داده شود یا تا قسمت تح

. زون قرار گیرد در حالت اول زون پس از استخراج به صورت حفره باقی خواهد ماند

در حالت دوم ضرورت دارد در لوله طوالنی مشرف به زون حاوی سیالسوراخ ایجاد شود تا سیال اجازه یابد به داخل چاه سرازیر شود، این

. نامندرشته لوله را لوله جداری طوالنی سوراخ دار می


: های جداریخواص لوله

ه های جداری برحسب پنج خاصیت تقسیم بندی میشوند کلوله: عبارتنداز

(1 ) قطر خارجی(2 ) ضخامت دیواره(3 )ها به کار برده شده نوع موادی که در ساخت لوله(4 ) نوع اتصال

(5 )طولهای جداری خاصیت دیگری را قطر خارجی و ضخامت دیواره لوله

. اردها که به این دو عامل بستگی دتعیین میکند و آن هم وزن لوله


فشار وارد بر لوله هار های جداری داخل چاه قرار داده میشود انها تحت تاثیوقتی که لوله

شار این سه ف. سه فشار قرار دارند که باید بتوانند ان را تحمل کنند: عبارتنداز

(1)ها خواهند شدموجب فروریختگی یا شکست لوله: فشار خارجی .(2)شودها میباعث ترکاندن لوله: فشار داخلی .(3)فشار طولی یا محوری موجب کاهش : فشار طولی یا محوری

ی ها در مقابل فشار خارجی خواهند شد و روند فرو ریختگمقاومت لوله. را سرعت خواهد بخشید

طول های جداری از نظر کیفیتبا توجه به عوامل یاد شده انتخاب لوله. و وزن از اهمیت باالیی برخوردار است


: طول لوله جداری

های جداری بر اساس طول به سه گروه تقسیم شده اندلوله :


: قطر خارجی و ضخامت دیوارههای جداری همچنین بر اساس قطر خارجی و ضخامت دیواره یا لوله

. وزن اسمی شان نیز تقسیم بندی میشوند

تا 4½ نوع لوله محافظ با قطر خارجی بین 74در این تقسیم بندی5. 9و وزن بین 595. 0تا 205. 0اینچ و ضخامت دیواره لوله بین 20. شوندپوند به ازای هر فوت تقسیم بندی می94تا


، 1370عارفی، سینا، مهندسی حفاری، مرتضی اصانلو، 1.16، فصل 363-359صفحات



890219272

مصطفی لطفی جعفرآباد

mostafa lotfi gafar abad


های جد ار یانواع لولهی مشخصات لوله جد ار. 2

های چاه حفاری شده از مهمترین بخشهای عملیات پوشاندن دیوارهدن باشد که به علل زیر با رانهای نفت و گاز میحفاری و تکمیل چاه

: گرددو سیمانکاری پشت آن محقق می( Casing)های جداری لوله-جه ارتباط پوشاندن و تفکیک طبقات و سازندها از یکدیگر که در نتی

. گرددبین آنها قطع می


ی دانید سازندها ممکن است دارای فشارهای متفاوتهمانگونه که میم باشند که برای حفاری هز سازند با توجه به فشار آن وزن گل الز

. گرددطراحی می- ،ایجاد مسیری ثابت با قطر مشخص برای ادامه عملیات حفاری

تکمیل و بهره برداری از چاه- امکان استفاده از وسایل کنترل چاه و تاج چاه(Well Head .)


های جداریانواع لولهلوله جداری راهنما ( الف(Deive pipe or conductor casing) شود و فوتی رانده می200تا 100اولین لوله جداری است که تا عمق

هدف از راندن آن در مرحله اول به وجود آوردن مجرایی برای حرکت ز این جداری ا. سیال برگشتی از چاه و هدایت آن روی الک لرزان است

شسته شدن و ریزش سازندهای سطحی که معموال سست هستند . کندجلوگیری می


.ر همچنین از نفوذ و هرزروی گل به داخل سازندهای سطحی نفوذپذی

-الیهدر اکثر مناطق ایران به دلیل اینکه ضخامت. کندجلوگیری میهای سست و هوازده در حد چند متر است لوله راهنما توسط اداره

مهندسی و ساختمان قبل از انتقال دکل به محل چاه نصب و دور آن. گرددسیمان می


لوله جداری سطحی ( ب(Surface casing)اهداف راندن این جداری عبارتند از :-ای و کم استحکامپوشاندن سازندهای ماسه-جلوگیری از ریزش سازند به درون چاه-های کم عمق با نفوذپذیری زیادجلوگیری از هرزروی گل در زون-پوشاندن زونهای کم عمق با فشار باال و جلوگیری از فوران چاه- فراهم آوردن محلی برای سوار کردن شیرهای فورانگیر(BOP

Stack)


های جداری میانی لوله( ج(Intermediate casing)ی راندن این لوله جداری بستگی به عمق چاه و شرایط زمین شناس

هایمنطقه دارد و در حقیقت نقش محافظ و پوشاندن طبقات و الیههای عمیق ممکن است چند در چاه. مشکل ساز را بر عهده دارد

: وظایف مهم این جداری عبارتند از. جداری میانی رانده شود-جداسازی طبقات پرفشار و کم فشار از یکدیگر، در صورت عدم

جداسازی این طبقات توسط راندن جداری میانی طراحی وزن گل . حفاری مشکل است


در انتخاب گل با وزن مناسب برای یک سازند، هرزروی یا فوران چاه رامثل سازند گچساران و آسماری در. سازند دیگر در پی خواهد داشت

. مناطق جنوب ایران-ها به جلوگیری از ریزش دیوراه چاه و در نتیجه گیر کردن لوله

های شیلیخصوص در الیه- کاهش مدت زمان حفاری چاه چرا که سرعت حفاری با استفاده از

. یابدهای کوچکتر افزایش میمته-ات باالتر گیرد زیرا با پوشاندن طبقکنترل فوران چاه بهتر صورت می

توسط جداری میانی امکان افزایش وزن گل جهت کشتن چاه بدون. دگردایجاد مشکلی از قبیل هرزروی در سازندهای باالیی ممکن می


لوله جداری تولید ( د(Production casing)ه معموال آخرین و طوالنی ترین لوله جداری است که بدرون چاه راند

های جداری قبلی را پوشانده، مسیر الزم جهت تمامی لوله. شودمیمیل چاه بستگی به نوع تک. سازدعبور و تولید نفت یا گاز را فراهم می

ی رانده ممکن است تا باال، میان یا پایین ترین نقطه زون هیدروکربوراگر تا ابتدای زون مولد ادامه یابد نوع تکمیل چاه حفر باز . شود

(Open Hole )ابد در صورتیکه تا پایین زون مولد امتداد ی. باشدمی. های نفت یا گاز مشبک کاری شودباید در محل


لوله آستری ( س(Liner)هدف از راندن لوله آستری همان اهداف راندن لوله جداری است با این

ن لوله کند بلکه درون آخریتفاوت که آستری تا سطح ادامه پیدا نمی Liner. شودمی( Hang)آویزان Liner Hangerجداری توسط

Hangerدار مق. عمدتا در دو نوع مکانیکی و یا هیدرولیکی وجود داردOverlab(یابدمتراژی از آستری که درون آخرین جداری امتداد می )

هدف . باشدمتر می120های گازی متر و در چاه60های نفتی در چاهگاهی به واسطه . هاستاز راندن آستری به جای جداری کاهش هزینه

ری در بروز مشکالتی از قبیل نشتی لبه آستری یا سوراخ شدن جداتوان آستری را تا نقاط می( Liner Lap)ای باالتر از لبه آستری نقطه

Tie Backباالتر یا حتی تا سطح ادامه داد این عمل را پس آویز یا . گویند


راهیان ارشد1.



[email protected]، امین دادگر، 890219210


های جداریآشنایی مختصر با لوله1 .

های جداریوظایف لوله2 .

های جداری همراه با وظایف وهدف استفاده از آن انواع لوله3 .ها

های جداریآشنایی مختصر با لوله

1-1 جداریCasing

باشد، بصورت خطی در درونلوله جداری از جنس کربن استیل میت شود و بسته به عمق چاه عملیاچاه قرار گرفته و سیمان کاری می

کوپی در لوله گذاری ممکن است سه یا بیشتر از سه مرحله بصورت تلسدرون همدیگر انجام بگیرد و هر مرحله از لوله گذاری جهت اهداف

. پذیردبخصوصی در حین حفاری و تکمیل چاه انجام میاینچ یافت 20"اینچ تا4-2/1"های لوله جداری در سایز و اندازه

. شودمی


های جداریآشنایی مختصر با لوله2-1های جداریعوامل موثر بر طراحی لوله :. 1وضعیت بار گذاری در طول عملیات حفاری و بهره برداری .. 2حمل ی جداره گذاری نظیر توانایی تخصوصیات مقاومتی در نقطه

. شکت سازند در آن نقطه. 3 میزان زوال و سایدگی(Deterioration )ها در طول عمر لوله

. آنها. 4(. مهمترین عامل اقتصادی)های انبارموجودی لوله


های جداریآشنایی مختصر با لوله3-1های جداریمشخصات لولهگردندهای زیر مشخص میهای جداری معموال توسط پارامترلوله :- قطر خارجی(OD ) و ضخامت لوله(Wall Thickness )- (معموال بر حسب پون در هر فوت)وزن واحد طول-نوع کوبپلینگ اتصال-ی لولهطول هر شاخه-ی فوالدیدرجه


های جداریوظایف لولههای جداریوظایف لوله

توان به شرح زیر خالصه نمودوظایف لوله جداری را می:

. 1 جهت بازنگهداشتن چاه و فراهم نمودن یک محافظ در مقابلاه اگر چ. گردداستفاده میسازندهای سست و شکننده از لوله جداری

ری بدون لوله جداری باقی بماند، احتمال ریزش سازند و نیاز به حفا .داردمجدد وجود

. 2های کم عمق از فضای داخلی های جداری با جدا سازی الیهلولهزیرزمینی بوسیله گل های آبتوانند از آلوده شدن سفرهچاه می

.حفاری جلوگیری نمایند


های جداریوظایف لوله. 3های متخلخل مخزن که دارای سیاالت با نمودن الیهبرای مجزا

pay)فشارهای متفاوتی هستند و جلوگیری از آلوده شدن مخزنzone )در ، های جداری و سیمان استفاده کردتوان همزمان از لولهمی

بهره برداری از یک عمق با ضخامت مشخص وجود این حالت امکان .دارد

. 4های نفت از لوله مغزیهای بهره برداری از چاهعمده روش(Tubing) ی کنند، که لوله جداری مکان مناسبی را برااستفاده می

.سازدنصب آن فراهم می

. 5های جداری فضای مناسب برای نصب شیرهای لولهدر هنگام (Wellhead)در زمان حفاری و تاج چاه (Bop)فورانگیر

.نمایندبهره برداری را فراهم می


های جداریوظایف لوله. 6های جداری با ایجاد یک مسیر با عمق وقطر همچنین لوله

آزمایش چاه و تکمیل مشخص، امکان راندن وسایل مورد نیاز برای .سازندنهایی آن را میسر می

یل در عمل حفاری نمودن یک چاه با یک قطر مته ثابت وسپس تکمار عمق مورد نظر بسینمودن آن بوسیله یک اندازه لوله از سطح تا

ت های پر فشار، سازندهای سسبا این حال وجود الیه. ارزانتر خواهد بودف های دارای خاصیت متورم شوندگی در اعماق مختلشکننده و شیل

ها و رسیدن های جداری را برای حفاری نمودن این قسمتراندن لولههای جداری با بنابراین لوله. نمایدضروری می (TD)به عمق نهائی

های متفاوت درون چاه رانده های مختلف برای پوشاندن قسمتاندازهرا ( Tapered ) Shapeشوند که در نهایت حالت مخروطی شکلیمی

. به چاه خواهد داد


های جداری، وظایف وهدف انواع لولهاستفاده از آن ها

انواعcasing(لوله جداری)- لوله رهنماConductor Pipe

- لوله جداری سطحیSurface Casing

- لوله جداری میانیIntermediate Casing

- لوله جداری تولیدProduction Casing

- لوله جداری الینرLiner Casing



(لوله رهنما )Conductor Pipe:

این لوله به عنوان نشان دادن محل دقیق چاه و جلوگیری از ریزشردن سیال این لوله بعنوان کانالی جهت باال ب، شودسلر بکار گرفته می

فرسایش جلوگیری ازبرای . باشدگردشی کافی برای برگشت به چاه میجهت پشتیبانی .شودهای دکل بکار گرفته میچاه در محوطه زیر پایه

ی را از چاه نفت قرار گرفته در محل هر جایی که زمین قدرت پشتیبانل و در ایران پس از تعیین محل چاه نخست پی زیر دک. نداشته باشد

ای کم عمق، را آماده و پس از کندن حفره Cellarحوضچه زیر سکو موسوم به لوله راهنما 42"یا 30"ای به قطرمتر، لوله 5 .1حدودا

Conductor Pipe در حفره نصب و پیرامون آنرا با سیمانو پر دلیل نصب این لوله ایجاد مسیری برای برگشت گل .پوشانندمی

. باشدکردن چاه و محافظت پی زیر دکل می



(لوله جداری سطحی :)Surface Casing

های جداری سطحی یا لولهSurface Casing جهت جلوگیری از ریزشهای کم عمق با آنها هنگام حفاری قسمتسازندهای سست شکننده، که در

مناسب و این لوله جداری باید در سازندهای. شودشویم رانده میمواجه مید این عمل ما را از عدم شکست سازن. سختی نظیر سنگ آهک نصب شود

. نمایداز شروع به حفاری مجدد مطمئن میقرار گرفته در کفشک پسهای ممکن در اثر وجود گاز همچنین جداری سطحی برای ممانعت از فوران

نقطه مناسب برای نصب . کاربرد دارد BOPسطحی درهنگام حفاری و نصب های دارای گردد تا از الیهای انتخاب میلوله جداری سطحی به گونه

های هیدروکربنی سطحی وهای حاوی آبهای زیرزمینی، الیههرزروی، ماسه .های انحرافی محافظت نمایددر چاه (Buildup Section)قسمت منحنی

. است18-8/5"اندازه معمول این جداری در ایران



های جداری میانیلوله :ارد شوند چاه را از موکه گاهی به نام لوله جداری حفاظتی شناخته می

: زیر محافظت میکنندکه حاصل آب بندی و استحکام بخشی، در نقاطی که بر اثر گسیختگی

د شوچاه استفاده میتزریق گل حفاری پر فشار برای عمیق کردن. گردندضعیف می

برنامه آب بندی و استحکام بخشی در نقاط قدیمی تر تولیدی که در. حفاری جهت عمیق کردن چاه قرار دارند

در فورمیشن کم عمق وقتی که گل حفاری سنگین جهت برخیکه به فشار زیاد نیازحفاظت در برابر loss of circulationنقاطیدارند



های جداری میانی معموال در زیر یا باالی سازندهای پر فشار، لوله. گردندنصب میجهت نشت بندی

دارای هرزروی زیاد نصب برای محافظت از سازندهای نمکی یا شیلی .گردندمی

بودن سیمانکاریاطمینان از موفقیت آمیز.

های های جداری برای جلوگیری از ارتباط الیهپشت این لولهیار حائز هیدروکربنی زیرین با سازندهای دارای آب زیرزمینی باالیی بس

.دباشاهمیت می

جهت جلوگیری از شکسته شدن سازندهای شکننده .



(لوله جداری تولید :)Production Casing

لوله جداری تولیدی آخرین رشته جداری رانده شده در درون چاههای تولیدی، کنترل سیالاین رشته برای مجزا کردن الیه. است

ار های خاص مخزن به کتولیدی مخزن و اجازه دادن برای تولید از الیه. رودمی اندازه معمول این .شودتکیل چاه در درون این رشته انجام میعملیات

. است9-8/5"رشته



(الینر :)Liner

لوله آستری. رسدهای جداری است که به سطح نمینوعی از رشتهلوله آستری یا در درون رشته جداری Linerای ازتوسط مجموعه

به نام Liner Hangerدر نمونه هایی. گیردمیانی آویزان قرار میSlips وPackerو لوله جداری میانی به عنوان رشته جداریLiner،

. گرددها که در آنها لوله آستری استفاده میاز تکمیل چاهزان های آستری در قسمت انتهایی چاه و آویبدلیل قرار گرفتن لوله

از درون رشته جداری میانی مهمترین معیار Collapseبودن این ی طراحی آنها، مقاومت در برابر فشار مچالگی موجود در قسمت تحتان

. چاه است


آشنایی با تجهیزات وعملیات لوله گذاری چاه، جواد 1.1390، بهمن ماه NIDCعبیات، شرکت ملی حفاری ایران

13-12-11-10-8، صفحات



Sina. [email protected]، سینا، علیزاده، 890219064


های جداریعوامل موثر بر طراحی لولهمعیارهای طراحی. 2برای طراحی جداریGolfروش . 3فشار مچالگی. 4طراحی جداری بر مبنای نیروی مچالگی. 5فشار ترکیدگی. 6کشش محوری. 7

های جداریعوامل موثر بر طراحی لولههای جداری یعنی تعیین عواملی که برگسیختگیطراحی لوله

درجه ترین وزن وهای جداری موثراند و بر این اساس مناسبلولههای جداری برای عملیات جداری از نقطه نظر ایمنی و فوالدی لوله

ای ههای جداری باید به گونبرنامه طراحی لوله. اقتصادی انتخاب شود. مایدباشد که در زمان تکمیل و بهره برداری از چاه مشکلی را ایجاد نن

رشته آشنایی با دانش تحلیل تنش و توانایی کاربرد آن جهت طراحیانایی محصول نهایی یک چنین طراحی تو. جداری بسیار مورد نیاز است

های درونی و بیرونی را خواهدایستادگی و پایداری در مقابل فشارتواند باعث در یک چاه میdoglegوجود ناهنجاری هایی نظیر . داشت

. های جداری شودایجاد خمش در لوله


های جداریعوامل موثر بر طراحی لولهکلی به صورت. لذا چنین مسائلی در طراحی باید در نظر گرفته شود

وضعیت: توان علل زیر را به عنوان عوامل اصلی طراحی ذکر نمودمیی بارگذاری در طول عملیات حفاری و بهره برداری، خصوصیات مقاومت

قطه، در نقطه جداره گذاری نظیر توانایی تحمل شکست سازند در آن نها ها در طول عمر آنها، موجودی لولهمیزان زوال و سائیدگی لوله

ارت به عب. معموال قیمت لوله جداری با درجه فوالدی آن متناسب استتر های جداری افزایش یابد قیمت آنها نیز بیشدیگر هرچه وزن لوله

های ای از هزینهاز آنجائیکه هزینه لوله جداری سهم عمده. شودمیشود، مهندس طراح برنامه حفاری و تکمیل یک چاه را شامل می

های جداری باید سعی کند که از پائین ترین درجه فوالدی ولولهن سبک وزن ترین آنها به همراه رعایت ایمنی استفاده نماید تا ارزا

. ترین طراحی ممکن را انجام دهد


معیارهای طراحی های جداری به شرح زیر استمعیارهای طراحی لوله :1 .گی فشار مچال2 .فشار ترکیدگی3 .کشش محوری4 .بارگذاری تراکمی5 .ها در مبحث طراحی لوله جداری تنها اثر فشار سایر بارگذاری

ورد تراکمی مفشارمچالگی، فشار ترکیدگی، بارگذاری کششی وتوجه به اعمال ضریب ها باسایر بارگذاری. گیردبررسی قرار می

اطمینان از آنچه در ضریب. 6. دطراحی لحاظ خواهند شر اطمینان دآید که جداری ارائه شده است بر میلولهمورد معیارهای طراحی

. دها را ارائه نموتوان مقدار دقیق و حتمی هر کدام از این بارگذارینمی


برای طراحی جداریGolfروش های جداری رای طراحی لولهب

عمق . 1: اطالعات زیر ضروری استراندن لوله جداری،

2 .از حداکثر فشار طبقات حفره باعمال شده بر دیواره خارجی لوله

جداری، فشار طبقات زمین در ن زمان حفاری بوسیله فشار ستو

توان شود، پس میگل خنثی میل حداکثر وزن گل الزم برای کنتر

چاه در زمان حفاری را مبنای . طراحی قرار داد

3 . فشار اعمال شده به دیوارهداخلی پس از راندن لوله جداری

گازی یا )با توجه به نوع چاهمیزان تولید و روش ( نفتی

تکمیل چاه، اندازه لوله جداری با . شودتولیدی مشخص می

دانستن اندازه جداری تولیدی اندازه مته مناسب برای حفاری

چاه تعیین شده و در نهایت های جداری میانی و تعداد لوله

سطحی با توجه به خصوصیاتزمین شناسی محل چاه تعیین

. گرددمی


(Collapse Pressure)فشار مچالگی

طراحی جداری در مرحله اول باید برای تحمل فشار مچالگی انجامه در رشته بیشترین نیروی مچالگی همیشه بر پائین ترین لول. گیرد

های جداری باید از پائین به باالبنابرین لوله. شودجداری وارد میالگی را فشار ستون گل یا فشار سیال سازندی فشار مچ. انتخاب شوند

کند، بر این اساس اولین انتخاب لولهبر خارج لوله جداری وارد میشار ای است که مقاومت مچالگی آن مساوی یا بیشتر از فجداری لوله

وارد بیشترین فشار مچالگی وقتی. هیدروستاتیک در ته چاه باشدعد از گذاریم که بشود که لوله خالی است، پس فرض را بر این میمی

بالفاصله هرزروی کامل ( Drill out Shoe)حفاری سیمان کفشک (Complete Loss )رخ داده است .


Collapse Pressure)فشار مچالگی

ه در انتخاب لوله قیمت آن نیز باید مدنظر باشد و از لوله هایی ک Max)دارای مقاومت مچالگی معادل بیشترین فشار ته چاه

Bottom Hole Pressure)باشند ارزانترین آنها را انتخاب میوانیم در ای را بیابیم که بتخواهیم نقطهلذا در این مرحله می. نمائیممی

. دیل کنیمآن نقطه یک لوله قوی تر و گرانتر را به یک لوله ضعیفتر تبغیر های دارای درجه فوالدی متبه عبارت دیگر بنا به نیاز طراحی، لوله

های مختلف چاه مورد استفاده قرار های متفاوت در عمقو وزنحفاری فشار مچالگی حاصل از ستون گل مورد استفاده برای. گیرندمی

ه از آنجائیک. گذاردهای جداری تاثیر میچاه بر روی دیواره خارجی لولهر فشار هیدروستاتیک حاصل از ستون گل با افزایش عمق بیشت

ر شود، فشار مچالگی در ته چاه بیشترین مقدار و در سطح صفمی. خواهد بود


.

اثر فشار مچالگی

های خاص که مجبور به استفاده از برای مثال به جزء در حالتباشند، استفاده که گران میCو Lهای جداری با درجه فوالدی لولهر هم چنین اگرچه لوله انتخاب شده دارای مقاومت کافی د. کنیمنمی

ائیکه توان تا سطح ادامه یابد، اما از آنجمقابل نیروی مچالگی بوده و میداد یابد، امتمیزان نیروی هیدروستاتیک از ته چاه به باال کاهش می

ر دادن لوله فوق با توجه به قیمت آن از حد معینی به باالتر از نظمتر نیز باشد، چرا که لوله ضعیفتر با قیمت کاقتصادی به صرفه نمی

جوابگوی فشارهای وارده خواهد بود


Collapse Pressure)فشار مچالگی

های طراح لولهجداری باید حتما اطمینان یابد که ز فشار مچالگی هرگ

از مقاومت مچالگی های جداری لوله

. دبیشتر نخواهد شهای برای چاه

جهتدار فشار مچالگی تنها در

صورت معین بودن ، عمق عمودی

واقعی(True Vertical Depth ) قابلبرای این منظور مقاومت . . محاسبه استهای جداری به عنوان میزان مچالگی لوله

بارگذاری است که در آن قطر داخلی . های جداری دچار تسلیم خواهد شدلوله

ریب ای ضالبته در صورتی که در هیچ نقطهاطمینان طراحی مچالگی از یک کمتر

= ضریب اطمینان طراحی مچالگی. نشود(اهفشار گل در ته چ)÷(فشار مچالگی لوله)


طراحی جداری بر مبنای نیروی مچالگی

1 . ابتدا عمقرا بر ( Dx)بررسی

حسب متر معین. کنیممی .Dx : عمق بررسی(m) ، .CR : مقاومت

، (psi)مچالگی .MW : وزن گل(pcf .)

2 .های جداری را بر وزن شناوری لوله. نمائیممحاسبه میlbحسب

·Wb :های جداری، وزن شناوری لوله·W : وزن واحد طول(lb/ft ) مربوط به

، (لوله قویتر)لوله پائینی ·BF :ضریب شناوری .3 . در این قسمت تنش محوری را بدست

. آوریممی·A : لوله )سطح مقطع لوله باالیی

(ضعیفتر


طراحی جداری بر مبنای نیروی مچالگی

·K :دثابت بدون بع .برای هر Kمقدار )

های وزن از لولهجداری محاسبه

شده و در جداول . آمده است

4) مقدار ضریباطمینان را برای

اولین عمق بررسی. محاسبه کنید

5 )لین در صورتیکه ضریب اطمینان برای اوق عمق بررسی کمتر از یک نبود، باید عم

. بررسی بعدی را تعیین نمود6)مقدار ضریب اطمینان را برای این عمق

. نمائیمبررسی نیز محاسبه می را تا آنجا ادامه خواهیم داد 6و 5مراحل

برابر با یک یا بیشترینCSFکه مقدار . مقدار کمتر از یک شود


(Burst Pressure)فشار ترکیدگی

شاخص ترکیدگی در طراحی جداری معموال برپایه حداکثر فشاربرای اطمینان فرض . در هنگام حفاری چاه استKickسازند حاصل از

حفره تمامی گل درون( Influx Fluid)شود که سیال سازندی میهای جداری را با فشار چاه را جابجا نموده است، بنابراین درون لوله

ه نمائیم و وجود فشار مچالگی حاصل از گل را نادیدسازند روبرو میث در سطح فشار خارجی حاصل از گل حفاری که باع. نمائیمفرض می

د اعمال فشار هیدروستاتیک شود، صفر است و لذا فشار درونی بایکیدگی بنابراین فشار تر. های جداری نگه داشته شودتوسط بدنه لوله

درونی که در آن فشاردر باالی رشته جداری بیشترین مقدار درکفشکن در حال مقاومت با فشار خارجی حاصل از سیال سازندی است کمتری

. مقدار است


(Burst Pressure)فشار ترکیدگی

طراحی به این: صورت زیر است

1 . محاسبه فشارداخلی لوله جداری

(PI)2 . محاسبه فشار

خارجی لوله جداری (PO)3 . محاسبه نیروی

(BL)یترکیدگ

BL = PI-PO

4 .نبه ضریب اطمیناسمحاBSF = BP/BL ≥ 1. 1

امی برای تصحیح مقاومت ترکیدگی هنگکه عمق مورد نظر لوله در حالت کشش

حیح باشد، مقاومت ترکیدگی مورد نیاز تصشود و همان مقاومت ترکیدگی جدول نمی

.شودمشخصات لوله نوشته می


(Axial Tension)کشش محوری

ر های جداری قرار گرفته در زیبیشتر کشش محوری حاصل وزن لولهخمش، تواند در نتیجههای کششی میسایر بارگذاری. لوله است

. دو بارگذاری آنی و یا در زمان تست فشار لوله جداری باشکاصطکاه های جداری آخرین شاخه لوله که در باالی رشته لولدر طراحی لوله

گیرد، تحت تاثیر بیشترین کشش حاصل از وزنجداری قرار میها براساس این میزانانتخاب لوله. های جداری زیر خود خواهد بودلوله

. برای طراحی است8. 1تا 3. 1کشش و رعایت ضریب اطمینان بین نها های جداری بعد از راندن آمقادیر مقاومت مچالگی و ترکیدگی لوله

های نماید ولی مقدار کشش آنها قبل از راندن لولهاهمیت پیدا میها و یا میزان اضافه جداری و جهت مقاومت در مقابل وزن خود لوله

. ها اهمیت داردکشش در هنگام گیر لوله


(Axial Tension)کشش محوری

این کشش بهعنوان اختالف بینله مقاومت تسلیم لو

کمترین )جداری مقدار آن از بین مقاومت بدنه و مقاومت نقطه

و ( اتصال کوپلینگمقدار بارگذاری

تحمل شده توسط نقطه اتصال لوله

جداری تعریف . گرددمی

ل ها مقاومت بدنه آنها در مقاببعضی از لولهها کشش کمتر از مقاومت قسمت اتصال آن

ع ها این موضواست حال آنکه در برخی لولهYbبین مقاومت در طراحی. بر عکس است

در .نمائیمکمترین مقدار را انتخاب میJsو عمل حداکثر بزرگی کشش مجاز در سطح

شود، پس بابه باالترین لوله اعمال میتوان از محاسبه آن در این نقطه می

پیشامدهای ااحتمالی نظیر جداشدگی . جلوگیری نمودیهای جدارلوله


عادل زاده، محمدرضا، اصول طراحی لوله جداری، تهران، 1.1391راه نوین،

31و18و17فصل اول، صفحه 103و97و93فصل سوم، صفحه

166-163و158-156فصل چهارم، صفحه



[email protected]، سینا، عارفی، 900278878


تأثیر فشار خارجی بر روی لوله های جداری-1فشار خارجیانواع شکست

مقاومت فروریختگیمعادله شکست االستیکیمینیمم فشار فروریختگیرابطه شکست پالستیکی

تأثیر فشار داخلی بر روی لوله های جداری-2فشار درونی

محاسبه فشار درونی تاثیر بار محوری-3

فشار خارجی وقتی لوله های جداری در داخل چاه قرار داده شده فشار پشت

لوله های جداری ممکن است از فشار داخل لوله های جداری زیادتر : این حالت به دالیل زیر اتفاق می افتد. شود

(1 )خاطر فشار سیال داخل طبقات پشت لوله های جداریبه .(2 )ا به دلیل وجود آب بین دیواره خارجی لوله جداری و دیواره چال ی

. چاه در هر دو صورت چنانچه اندازه این فشار زیادتر از فشار داخل لوله

. جداری گردید فروریختگی یا شکست اتفاق خواهد افتاد


انواع شکستستیکی در چنانچه فروریختگی یا شکست دائمی باشد بدان شکست پال

. غیر این صورت آن را شکست االستیکی می نامندت توانایی لوله های جداری در مقابل فشار خارجی بدون آن که شکس

. ی نامندپالستیکی یا االستیکی به وجود آید را مقاومت فروریختگی م


مقاومت فروریختگیچه در مورد مقاومت فروریختگی مطالعات وسیعی چه از نظر تئوری و

ست نتیجه این مطالعات دال بر این ا. از نظر عملی انجام گرفته است: که این مقاومت به سه عامل بستگی دارد که عبارتند از

(1 ) نسبت بین قطر خارجی لوله به ضخامت آن(2 )نوع و کیفیت مواد به کار گرفته شده در لوله

(3 )فشار یا کشش محوری وارده به لوله


معادله شکست االستیکیClinedinst نشان داده است برای حالتی که فشار خارجی بر روی

که در همه موارد چنین )قطر خارجی لوله های جداری تأثیر می گذارد ده قرار معادله زیر برای شکست االستیکی می تواند مورد استفا( است. گیرد 1رابطهE- مودولوس االستیسیته(PSI)

r-نسبت پرئزنرde- (اینچ)قطر خارجی لولهt- (اینچ)ضخامت لولهPc- مینیمم فشار فروریختگی یا شکست(PSI)


مینیمم فشار فروریختگی به جای 1چنان چه در رابطهE مقدارPSI106×30( مودولوس

مینیمم فشار . قرار داده شوند0/3مقدار rو به جای ( االستیسیته فوالدل به دست فروریختگی یا شکست برای شکست االستیکی از رابطه ذی

. می آید 2رابطه

درصد مقدار 95تجربه نشان داده که متوسط فشار فروریختگی تقریبا. می باشد1محاسبه شده با رابطه


رابطه شکست پالستیکیاندبرای شکست پالستیکی، لوله ها به دو گروه تقسیم گردیده :(1 ) است که از رابطه ذیل 14آن هایی که نسبت آن ها کوچک تر از

.می توان مینیمم فشار فروریختگی یا شکست را محاسبه نمود 3رابطه

(2 ) است که در این شرایط 14آن هایی که نسبت آن ها بزرگ تر از. محاسبه خواهد شد4فشار فروریختگی یا شکست از رابطه

4رابطه


فشار درونیبه هنگام ورود سیاالت طبقات به داخل لوله های جداری چاه، لوله های

معموال در قسمت . جداری تحت تأثیر فشار درونی قرار می گیرندونی است تحتانی رشته لوله جداری چاه فشار بیرونی بزرگتر از فشار در

یبا اما در قسمت های فوقانی رشته لوله جداری چاه فشار بیرونی تقرقابل اغماض و در نزدیکی های سطح نه فشار طبقات وجود دارد نه

ی از فشار بیرونی، در این شرایط هرگونه فشار درونی اعم از فشار ناشسیال درون رشته لوله جداری چاه یا فشار پمپ در سطح موجب

. بزرگتر شدن فشار درونی نسبت به فشار بیرونی می شود


محاسبه فشار درونی چاه این زیادی فشار باعث ایجاد ترک طولی و شکست در لوله جداری

د فشار درونی که موجب این شکست در لوله جداری می شو. می گردده های به طور متداول فشار ترکیدگی لول. فشار ترکیدگی می گویند

. فوالدی از فرمول بارلو محاسبه می شود

S- مقاومت کششی فوالد(PSI)

t- (اینچ)ضخامت لولهde- (اینچ)قطر خارجی لوله جداریpb- فشار ترکیدگی لوله(PSI) یا فشاری که نیاز است تا موجب

. گسیختگی در لوله شود


(ادامه)محاسبه فشار درونی ز شکست واقعی در اجسام وقتی اتفاق خواهد افتاد که تنش وارده ا

ر شکل مقاومت تسلیم جسم زیادتر باشد و در این حالت است که تغییدرحالی که در لوله های جداری ترک و . دائم در جسم حاصل خواهد شد

د شد شکست در فشاری کمتر از تنشی که موجب شکست واقعی خواهشار پدید خواهد آمد بدین منظور در فرمول بارلو با احتساب مینیمم ف

تسلیم درونی به جای فشار ترکیدگی از می نیمم مقاومت به جایده مقاومت کششی استفاده می شود و از این دو ترم در فرمول استفا

. می شود


(ادامه)محاسبه فشار درونی ی ثابت نکته دیگر در استفاده از فرمول بارلو آن است که به طور تجرب

درصد از ضخامت 5 .12شده که ضخامت دیواره لوله های جداری یدگی به عبارت دیگر فشار ترک( کمتر است)اسمی خود متفاوت است

5 .12یا فشار تسلیم درونی لوله های جداری در عمل ممکن است درصد کمتر از مقداری باشد که از طریق فرمول بارلو پیش بینی

. می شود


(ادامه)محاسبه فشار درونی تسلیم با توجه به توضیحات قبل و اصالح فرمول بارلو مینیمم فشار

. درونی برای لوله های جداری از رابطه زیر محاسبه می شود

که :pi- مینیمم فشار تسلیم درونی(PSI)

ym- می نیمم مقاومت تسلیم(PSI)

t/de-نسبت ضخامت دیواره لوله جداری به قطر خارجی لوله جداری


تأثیر بار محوریبار محوری دو تأثیر نامطلوب در لوله های جداری چاه خواهد گذاشت :(1 )در جهت طولی موجب تغییر شکل دائم خواهد شد .(2 )گی مقاومت لوله های جداری را در مقاومت فشار بیرونی یا فروریخت

. کاهش خواهد داد


-366، صفحات 1370مهندسی حفاری، مرتضی اصانلو، 1.16، فصل 369



Towhid. [email protected]، توحید، دلشاد، 890218965


تعریف لوله جداری. 1تقسیم بندی انواع لوله جداری. 2

2-1 .Conductor Pipe2-2. Surface Casing

2-3. Intermediate Casing2-4. Production Casing

2-5. Liner Casingتعریف لوله آستری .3تقسیم بندی لوله آستری. 3-1معایب و مزایای استفاده از لوله آستری . 4

دالیل استفاده از لوله آستری. 4-1مشکالت استفده از لوله آستری. 4-2های جداریعوامل موثر بر طراحی لوله. 5

لوله جداریهای عملیات های چاه حفاری شده از مهمترین بخشپوشاندن دیواره

دن باشد که به علل زیر با رانهای نفت و گاز میحفاری و تکمیل چاه: گرددو سیمانکاری پشت آن محقق می( casing)های جداری لولهرتباط بین پوشاندن و تفکیک طبقات سازندها از یکدیگر که در نتیجه ا

. گرددآنه قطع میمی ایجاد مسیری ثابت با قطر مشخص برای ادامه عملیات حفاری، تک

. چاه و بهره برداری

امکان استفاده از وسایل کتنترل چاه و تاج چاه(Well Head .)


های جداریمشخصات لوله

گردندهای جداری معموال توسط پارامترهای زیر مشخص میلوله :

قطر خارجی(OD) و ضخامت لوله(Wall Thickness)، (معموال بر حسب پوند در هر فوت )وزن واحد طول ، ،نوع کوپلینگ اتصال ،طول هر شاخه لوله ،درجه فوالدی


های جداری به شرح زیر انواع لوله: باشندمی

1 .Conductor Pipe

2 .Surface Casing

3 .Intermediate Casing

4 .Production Casing

5 .Liner Casing


Conductor Pipeلوله جداری هادی . 2-1

ر در ایران پس از تعیین محل چاه نخست پی زیر دکل و حوضچه زی. 1ای کم عمق، حدودا را آماده و پس از کندن حفره(Cellar)سکو

موسوم به لوله راهنما 42"یا 30"ای به قطر متر، لوله5(Conductor Pipe) در حفره نصب و پیرامون آنرا با سیمان

ل و پر دلیل نصب این لوله ایجاد مسیری برای برگشت گ. پوشانندمی. باشدکردن چاه و محافظت پی زیر دکل می


Surface Casingلوله جداری سطحی . 2-2

های جداری سطحی یالولهSurface Casing جهت جلوگیری ازم های کریزش سازندهای سست شکننده، که در هنگام حفاری قسمت

این لوله جداری باید در . شودشویم، رانده میعمق با آنها مواجه میا این عمل م. سازندهای مناسب و سختی نظیر سنگ آهک نصب شود

فاری را از عدم شکست سازند قرار گرفته در کفشک پس از شروع به حهمچنین جداری سطحی برای ممانعت از . نمایدمجدد مطمئن می

های ممکن در اثر وجود گاز سطحی درهنگام حفاری و فورانی نقطه مناسب برای نصب لوله جداری سطح. کاربرد دارد BOPنصب

های های دارای هرزروی، ماسهگردد تا از الیهای انتخاب میبه گونههای هیدروکربنی سطحی و قسمت حاوی آبهای زیرزمینی، الیه

. های انحرافی محافظت نمایددر چاه (Buildup Section)منحنی. است18-8/5"اندازه معمول این جداری در ایران


Intermediateلوله جداری میانی . 2-3Casing

های جداری میانی معموال در زیر یا باالی سازندهای پر فشار، لولههای دارای هرزروی زیاد و روی الیه (Seal off)جهت نشت بندی

نان از اطمی. گردندبرای محافظت از سازندهای نمکی یا شیلی نصب میهای جداری برای موفقیت آمیز بودن سیمانکاری پشت این لوله

ای آب های هیدروکربنی زیرین با سازندهای دارجلوگیری از ارتباط الیهجهت جلوگیری از. باشدزیرزمینی باالیی بسیار حائز اهمیت می

ر شکسته شدن سازندهای شکننده در اثر ستون سیمان اعمالی داری های جداری میتوان از عملیات سیمانکهنگام سیمانکاری این لوله

اندازه . استفاده نمود (Multi-Stage Cementing)چند مرحله. است13-8/3"معمول این جداری در ایران


Productionلوله جداری تولیدی . 2-4Casing

لوله جداری تولیدی آخرین رشته جداری رانده شده در درون چاههای تولیدی، کنترل سیالاین رشته برای مجزا کردن الیه. است

ار های خاص مخزن به کتولیدی مخزن و اجازه دادن برای تولید از الیه. شودعملیات تکمیل چاه در درون این رشته انجام می. رودمی

است9-8/5"اندازه معمول این رشته .


Linerلوله آستری

لوله آستری یاLinerهای جداری است که به سطح نوعی از رشتهبه نام Slipsو Packerای ازلوله آستری توسط مجموعه. رسدنمی

Liner Hanger گیرددر درون رشته جداری میانی آویزان قرار می .ها که در آنها لوله آستری استفاده در نمونه هایی از تکمیل چاه

و لوله جداری میانی به عنوان رشته جداری تولیدی Linerگردد، میسمت های آستری در قبدلیل قرار گرفتن لوله. نمایندایفای نقش می

ها از درون رشته جداری میانی انتهایی چاه و آویزان بودن این لولهمهمترین معیار طراحی آنها، مقاومت در برابر فشار مچالگی

(Collapse Pressure) دو نوع . موجود در قسمت تحتانی چاه است. نشان داده شده است1. 1لوله آستری در شکل


Linerتقسیم بندی لوله آستری . 3-1

باشندهای آستری به شرح زیر میانواع لوله :

: Production Liner این نوع آستری به جای راندن یک رشتههای های تولیدی مخزن یا الیهکامل جداری جهت مجزا کردن الیه

. گردداستفاده می( گاز و یا آب)معین در هنگام تزریق

: Tie-Back Liner های آستری است که از قسمتی از رشته لولهاین لوله آستری . یابدتا سطح ادامه میLiner Hangerعمق قبلی

. تواند بدون سیمانکاری نیز استفاده شودمی


Linerلوله آستری


لوله آستری1-1شکل

Linerدالیل استفاده از لوله آستری . 4-1

دو دلیل عمده برای استفاده از آستری تولیدی عبارتنداز :

1-ش هزینه رشته تولیدی و زمان راندن و سیمانکاری به شدت کاهیابد، می

2-طول قسمت تنگ شده چاه(Reduced Diameter) کوتاهتر. های مختلف وجود دارداست و امکان استفاده از لوله مغزی با اندازه



شرکتBrown-Hughesدالیل زیر را برای استفاده از لوله آستری ذکر: نموده است

امکان راندن سریع و آسان رشته جداری در درون چاه باز(Open Hole)، ،امکان تکمیل چاه با اعمال وزن کمتر به تجهیزات تاج چاه در سطح ،جلوگیری از هرزرویی و در نتیجه انجام عملیات با ایمنی بیشترفراهم نمودن چاهی با قطر داخلی بیشتر برای جادادن رشته تکمیلی

تر در چاههای عمیق آستری امکان انتخاب لوله مغزی با مقاومت باال)دوگانه ، (سازدبیشتر را ممکن می،ODو قطر بیرونی،

نی آنها های حفاری که از پائین به باال قطر بیروامکان حفاری با رشته لولهیابد، افزایش می

،هنگامی که دکل تحمل وزن رشته جداری بلندی را ندارد



برای تکمیل چاه بوسیلهPBR (Polished Bore Receptable)، این نوع تکمیلنماید، بهترین نشت بندی را بین لوله جداری و مغزی ایجاد می

گردد، عملیات تعمیر وتکمیل با سهولت بیشتری انجام می ،جهت آزمایش قسمتهای حساس چاه که به صورت چاه باز آزمایش آنها ممکن نیستهای چاه، کاهش هزینههای جداری برای چاه معین، کاهش هزینه جابجایی و انتقال لولههای قدیمی، اجازه عمیق کردن چاههای پایین تر چاه با هزینه کمتر، قبل از انسدادامکان آزمایش الیه(Plugging) آنها و

های باالیی، استفاده از الیه فراهم کردن حجم بیشتری از سیال تولیدی در چاه هایی که از فرازآوری مصنوعی

(Artificial Lift) شود، در آنها استفاده میو پائین با باال( با زاویه انحنای باال)های انحرافی تسهیل انجام عملیات سیمانکاری در چاه

. نمودن رشته آستری


مشکالت استفاده از لوله آستری. 4-2Liner

های آستری عبارتند ازاستفاده از لولهمشکالت :

1-احتمال رخداد نشت گاز یا سایر سیاالت مخزن در نقطهLiner Hanger،

2-ودن موفقیت آمیز نبودن عملیات سیمانکاری اولیه بدلیل کم ب. ها و دیواره چاهفضای بین لوله


: های جداریعوامل موثر بر طراحی لوله

های جداری یعنی تعیین عواملی که بر گسیختگیطراحی لولهدی های جداری موثراند و بر این اساس مناسبترین وزن ودرجه فواللولههای جداری برای عملیات جداری از نقطه نظر ایمنی و اقتصادیلوله

که ای باشدهای جداری باید به گونهبرنامه طراحی لوله. انتخاب شود. از چاه مشکلی را ایجاد ننمایدبهره برداریدر زمان تکمیل و

رشته آشنایی با دانش تحلیل تنش و توانایی کاربرد آن جهت طراحیانایی محصول نهایی یک چنین طراحی تو. جداری بسیار مورد نیاز است

های درونی و بیرونی را خواهدایستادگی و پایداری در مقابل فشارتواند باعث در یک چاه میDoglegوجود ناهنجاری هایی نظیر. داشت

های جداری شود، لذا چنین مسائلی در طراحی ایجاد خمش در لولهباید در نظر گرفته شود



کر توان علل زیر را به عنوان عوامل اصلی طراحی ذبه صورت کلی می: نمود

و بهره برداری، حفاریوضعیت بارگذاری در طول عملیات خصوصیات مقاومتی در نقطه جداره گذاری نظیر توانایی تحمل

شکست سازند در آن نقطه،

میزان زوال و سائیدگی(Deterioration) ها در طول عمر آنها، لوله(مهمترین عامل اقتصادی)های انبار موجودی لوله!



به . معموال قیمت لوله جداری با درجه فوالدی آن متناسب استهای جداری افزایش یابد قیمت آنها نیزعبارت دیگر هرچه وزن لوله

ای از از آنجائیکه هزینه لوله جداری سهم عمده. شودبیشتر میشود، مهندس طراح و تکمیل یک چاه را شامل میهای حفاریهزینه

والدی های جداری باید سعی کند که از پائین ترین درجه فبرنامه لولهزان و سبک وزن ترین آنها به همراه رعایت ایمنی استفاده نماید تا ار

های طراحی غلط و اشتباه لوله. ترین طراحی ممکن را انجام دهد. تواند باعث صدمات جبران ناپذیری شودجداری می


دکتر عادل زاده، محمدرضا، اصول مهندسی حفاری، . 11.5فصل

6دکتر عالی نصب، سوگل، تجهیزات حفاری، فصل. 21، فصل2دکتر سجادیان، حفاری کاربردی، جلد. 3



hesam. [email protected]سید حسام الدین حسینی 900219850


A. ای بر حفاری انحرافیمقدمهB. های حفاری انحرافی کاربردC. نمونه هایی از حفاری انحرافیD. ای از مشکالت حفاری انحرافیپارهE. های انحراف چاهطرح

حفاری انحرافی هدایت شدهعلم انحراف چاه و حفاری ان در امتداد یک مسیر از پیش طرح ریزی

اق برای رسیدن به یک هدف پیش بینی شده در اعم. شده میباشداری زمین که در یک فاصله معین افقی از مرکز میز دوار دستگاه حف

. واقع شده استمیالدی در آمریکا و در 1920فن انحراف چاه نفت اولین بار در سال

. سواحل اقیانوس ارام به کار گرفته شد


کاربردهای حفاری انحرافیکنارگذرحفاری مناطق دور از دسترسهای نمکیحفاری در اطراف گنبدحفاری در نواحی گسل خوردهحفاری چاههای چند شاخه اکتشافیحفاری در خط ساحلیای در دریاحفاری چاههای چند شاخهحفاری چاههای امدادی برای کنترل فورانحفاری چاه افقی


مواردی از کاربرد حفاری انحرافیی های در حال فوران برجسته ترین کاربرد حفاری انحرافکشتن چاه

. هدایت شده محسوب میشود یکی از معمول ترین موارد کاربرد حفاری انحرافی در حفر چاههای

به علت آنکه مخارج ساخت و. نفت و گاز در مناطق فالت قاره استارد نصب هر سکوی حفر چاه در دریا بیش از یک میلیون دالر هزینه د

ی کاربرد فن حفار. رسدحفر یک چاه از هر سکو منطقی به نظر نمیوجه انحرافی میتوان چندین چاه را از یک سکو شروع کرده سپس با ت

به فاصله الزم بین چاههای آنها را در جهات مختلف منحرف نموده و . در نهایت آنها را تا الیه بهره ده نفت حفاری نمود


مواردی از کاربرد حفاری انحرافی رودحفاری انحرافی همچنین در عملیات حفاری اکتشافی بکار می .

ه در مناطقی که گسل وجود دارد برای ممانعت از برخورد چاه با صفحرف و گسل چاه انحرافی را با شیب کمتری از شیب صفحه گسل منح

. دهای ناشی از آن جلوگیری نموحفاری نموده تا از بروز خطرات و زیانو لوله زمین لرزه میتواند باعث حرکت الیه زمین روی سطح گسل شده

. جداری یک چاه تکمیل شده را قطع نمایید


مواردی از کاربرد حفاری انحرافیاه را ای که بتوان چدر بعضی مواقع استقرار دستگاه حفاری در نقطه

. تمستقیما تا هدف مورد نظر در مخزن نفتی حفر نمود غیر ممکن اسبرای حل این مشکل میتوان دستگاه حفاری را در اطراف محل مورد نظر مستقر نمود و چاه را به سمت هدف مورد نظر زیر موانع منحرف

ها نیز میتوانند مانع ها و یا مردابها و شهرها و رودخانهکوه. کرداستقرار دستگاه حفاری شوند


مواردی از کاربرد حفاری انحرافی


پاره از مشکالت حفاری انحرافیز فن بعضی از مشکالت که ممکن است رخ دهد را میتوان با استفاده ا

. حفاری انحرافی رفع نمود برای مثال زاویه انحراف یک چاه عمودی ممکن است از مقدار مجاز

چاه را با crooked holeتجاوز کند در این صورت میتوان قسمت سیمان مسدود کرده و با راندن ابزار خمش مسیر مته را به خط

. عمودی باز گردانداگر . نمونه دیگر بریدن قسمتی از رشته حفار و ماندند آن در چاه است

ه را پر در عملیات مانده گیری موفقیتی حاصل نشد میتوان باالی مانداز سیمان نمود و چاه را از باالی قسمت کور شده ان منحرف و دور و

. در جهت دیگری به سمت مخزن نفتی هدایت نمود


پاره از مشکالت حفاری انحرافیهای نمکی حفر میشوند کار نگهداری اندازه چاه هایی که در سازند

اب ها گل تهیه شده ازاگر برای حفاری این چاه. بسیار مشکلی استر خود شیرین بکار برود اب نمک طبقات تشکیل دهنده دیواره چاه را د

فاده اگرچه میتوان این مشکل را با است. حل کرده و چاه گشاد میشودهای های اشباع و روغنی تا حدودی رفع نمود اما نشاندن لولهاز گل

با انحراف . های نمکی مشکالت و خطرات زیادی داردجداری در الیهد چاه و دور زدن گنبد نمکی یعنی عبور چاه از کنار برامدگی گنب

اری های مربوط به رشته جدمیتوان مشکل گشاد شدن چاه و گرفتاری. را رفع نمود


های انحراف چاه طرحطرح 3های انحرافی با یکی از تجربه نشان میدهد که شکل بهتر چاه

در انتخاب یک طرح انحرافی مشخص. اصلی انحراف مطابقت میکندوامل ای نیست این کار بستگی به عبرنامه حفاری یک چاه کار ساده

پیچیده و مختلفی دارد نظیر اطالعات موجود درباره ساختار زمین. دفهاشناسی منطقه و برنامه کل حفاری و لوله جداری و فاصله بین ه

در این طرح چاه در نزدیکی سطح زمین خم میشود و : 1طرح نوعا که سپس با ثابت نگه داشن زاویه انحراف آن کوشش میشود تا انج

وش در این ر. ممکن است بطور مستقیم تا رسیدن به هدف حفر شودپس از آنکه مسیر چاه در جهت مورد نظر قرار گرفته و زاویه انحرافساخته شد رشته جداری سطحی تا زیر قسمت منحنی چاه رانده و

. سیمان میشود


های انحراف چاه طرح این طرح بر حسب عمق چاه برای دو برنامه حفاری مشخص بکار

یک مورد کاربرد این طرح در چاههای نیمه عمیق است که یا. میرودنفتی احتیاج به رشته میانی جداره نداشته و یا اینکه تنها یک مخزن

ر این طرح را همچنین میتوان د. قابل بهره برداری وجود داشته باشدن در ای. چاههای عمیقی بکار برد که جابجایی افقی زیادی الزم دارند

های عمیق رشته جداری میانی در قسمت منحنی چاه تا عمق چاهی در زیر کفشک رشته جداری میان. مورد نظر رانده و سیمان میشود

. زاویه انحراف اولیه و جهت چاه تا عمق نهایی حفظ خواهد گردید


های انحراف چاهطرح


های انحراف چاهطرح پس. در این طرح چاه در نزدیکی سطح زمین خم میشود: 2طرح نوع

از خم شدن چاه رشته جداری سطحی رانده و سیمان میشود حفاری یابد تا جابجایی تا عمق نهایی ادامهچاه در مسیر انحرافی ادامه می

ی این طرح در چاه عمیق مناطقی بکار میرود که رشته جدار. مییابدما میانی به عللی چون مشکل وجود گاز و جریان آب نمک و غیره لزو

ه با این طرح امکان میدهد که در میدانهای چند مخزن. باید نشانده شود. ها در عمق نهایی تنظیم شوددقت بیشتری فاصله چاه


های انحراف چاهطرح در این طرح خمش چاه در عمق زیاد و بعد از ان زاویه : 3طرح نوع

این طرح نسبت به . چاه تا نقطه هدف ثابت نگاه داشته میشودهای دیگر زاویه خمش نسبتا زیاد و جایجایی افقی هدف مورد طرح

در این روش معموال. نظر از خط عمودی باید نسبتا کوتاهتر باشد. قسمت خمیده چاه بوسیله رشته جداری پوشانده نمیشود


قرارگاه سازندگی . های نفت و گازحفاری انحرافی در چاه1.عباس روحی صفحات یک تا شش. خاتم االنبیا



[email protected]، مصطفی، فتحعلی زاده، 890219072


های حفاری انحرافیکاربرد. 1های غیر قابل دسترسیمکان1. 1حفر چند چاه از یک نقطه2. 1فرعی کردن چاه اصلی3. 1چاه کمکی4. 1

حفاری گنبد نمکی5. 1های افقی چاه6. 1

های انحرافیانواع چاه. 2چاه با زاویه سازی ادامه دار1. 2چاه با ساخت وحفظ زاویه2. 2شکل Sچاه با ساختار 3. 2

موارد مختلف حفاری انحرافیهای غیر قابل دسترسیمکان( الفدسترسی عمودی به آن بسیار ای است کهبعضی مواقع هدف مورد نظر نقطه

ظر در چنین مواقعی مجبوریم به صورت انحرافی به هدف مورد ن. باشدمشکل می( 1شکل . )برسیم

حفر چند چاه از یک نقطه (بک سکو بیشترین کاربرد حفر چاه از یک نقطه در دریاست به طوری که با نصب ی

علت . توان چند چاه را به صورت انحرافی از روی همان سکو حفر کرددر دریا می( 2شکل . )باشدهای حفاری میانجام این کار پائین آوردن هزینه

فرعی کردن چاه اصلی(جکی از ی. بعضی مواقع به دالیلی مجبوریم چاه را از مسیر اصلی خود منحرف کنیم

اه این دالیل عدم موفقیت در عملیات مانده یابی و در در نتیجه مسدود شدن چشود وباشد که در این صورت بر روی مانع پالگ گذاری و سیمان کاری میمی

( 3شکل . )یابدعملیات حفاری در مسیر انحرافی ادامه میگرددبه علت کمبود جا از ذکر دیگر موارد صرف نظر می .

درس مهندسی حفاری دو 93بهار 349

های انحرافی و انواع آنچاه

های انحرافی ذکر این در مورد چاهر نکته ضروری است که برای حف

های انحرافی ابتدا چند صد چاهمتر اولیه را به صورت قائم حفر

سپس از یک نقطه انحرافکرده وبرای شروع . شودچاه شروع می

ای به نام انحراف چاه از وسیله. کنندمهارکننده استفاده می

این قطعه فلزی بسیار سختهمراه با یک لبه جهت دار

ین این وسیله ابتدا پای. باشدمیه رفته ودرجهت مناسب قرار گرفت

ته و ی کوچکی پایین رفسپس متهبا حفر چاهی با قطر کم در جهت لبه مهار کننده انحراف چاه را آغاز

. کنندمی


: های انحرافی عبارتند ازانواع چاه2-چاه با ساخت وحفظ زاویه :

ی در این روش، حفاری از نقطهیآغاز زاویه سازی تا یک نقطه

مشخص به صورت ساخت زاویه و از ( ای قطاعروی محیط دایره)

ی هدف در آن نقطه تا نقطهامتداد یک خط مستقیم ادامه

(8شکل. )یابدمیر به علت کمبود جا از ذکر دیگ

. گرددموارد صرف نظر می

1-چاه با زاویه سازی ادامه دار :دراین نوع چاه، از نقطه آغاز

زاویه سازی تا نقطه هدف حفاری انحرافی روی محیط

ای شکل یک قطاع ادامه دایره(7شکل . )یابدمی


: شکلSچاه با ساختار چاه با ساختارS

در این روش، : شکلحفاری انحرافی به

صورت ساخت زاویه شروع شده سپس درامتداد خط مستقیم

یابد تا به ادامه میی زاویه اندازی نقطه

از این نقطه. رسدمیبه بعد جهت انحراف برعکس حالت ساخت

. باشدزاویه می


های انحرافیشکل کاربرد


1391ابراهیم زاده، کاوه، اصول مهندسی حفاری، تهران، . 11.168-161: صفحات مورد استفاده

8فصل



[email protected]حمید اسددیزاوندی 890219168


مقدمه. 1مشکالت حین حفاری. 2هرزروی گل حفاری و انواع آن. 3های مبارزه با هرزرویروش. 4دالیل گیر کردن رشته حفاری. 5انحراف شدید چاه و ایجاد جا کلیدی. 67 .Key Set Wiperمنابع. 8

مقدمهمشکالت حفاری :که هنگام عملیات حفاری ممکن است با مشکالت زیادی مواجه شویم

بر روش مقابله با این مشکالت نقش مهمی در ادامه عملیات حفاری راز توان اای از نکات و عکس العمل به موقع میبا رعایت پاره. عهده دارد

وع وقوع بعضی از این مشکالت جلوگیری نمود و یا حداقل احتمال وقالت بر عکس تعلل و عدم مقابله صحیح با این مشک. آن را کاهش دادهای زیادی را در پی دارد که گاهی ممکن است منجر خسارات و هزینه

. به از دست دادن چاه گردد


مشکالت حین حفاری فوران چاه هرزروی گل حفاریها گیر کردن لوله

ماندنFish درون چاهریزش دیواره چاه

Surge & Swab Pressueres

Balled Upشدن مته و رشته حفاری


هرز روی گل حفاری و انواع آن هرزروی گل هدر رفتن گل

حفاری درون چاه به داخل سازند باشد و نباید آن را با صافاتمی

(Filter Losses ) گل که ازدست رفتن آب گل حفاری است

در هرزروی همه . اشتباه کرداز نا ترکیبات اعم از فاز پیوسته و ف

. رودپیوسته بدرون سازند می

هرزروی بر اساس عامل آن به دو

: شوددسته تقسیم می

1 . هرزروی طبیعی(Natural Losses )

2 . هرزروی القایی یا ثانویه(Induced Losses)


های مبارزه با هرزروی روشاستفاده از ( الفLcm Pill : می توان با گذاشتن(Spot ) پیل

Lcmای که در آن در منطقههرزروی صورت گرفته، مقدار ان را

. کاهش داده و یا کامال از بین برد

استفاده از مگنست پالگ( ب : در صورتی که شدت هرزروی به

آن را Lcm Pillباشد که نتوان با کنترل نمو از مگنست استفاده

. شودمی


دالیل گیر کردن رشته حفاری دالیل عمده گیر کردن رشته

: حفاری1 . انحراف شدید چاه(Dog leg )

(Key Seat)و ایجاد جا کلیدی 2 .Differntial sticking

3 . کم شدن قطر چاه4 .ها تورم ریزش شیل5 .های حفاری جمع شدن خرده

ها در اطراف لوله6 . هرزروی شدید گل(Lost

Circulation )


انحراف شدید چاه و ایجاد جا کلیدیها وجود یکی از عوامل گیر لولهDog leg(انحراف شدید چاه -پاسگی

ها جا است که ممکن است به تدریج در این محل( از مسیر اصلیتوان ادعا داشت که در حین نمی. ایجاد شود( Key seat)کلیدی

آید عوامل حفاری یک چاه مستقیم هیچ گونه انحراف پدید نمینس مختلفی همچون تغییر ناگهانی وزن روی مته، تغییر ناگهانی ج

تقیم سازند و یا شیب سازند ممکن است باعث انحراف چاه از مسیر مساگر میزان انحراف در حد مجاز باشد مشکل حادی پیش . خود گردد

آید اما اگر میزان انحراف از حد مجاز بیشتر شود باعث ایجاد نمیDog legخطر انحراف و ایجاد . شوددر چاه میDog leg در

ا ب. باشدهای عمیق تر آن میهای باالی چاه بیشتر از قسمتقسمتهای حفاری تمایل دارند به ادامه حفاری و عمیق تر شدن چاه لوله

حالت


های حفاری بادر آید این مساله باعث تماس لوله( عمودی)شاغولیشود که به میDog legدر نقاط ( Upper Side)قسمت باالیی چاه

مرور زمان و چرخش رشته حفاری در این نقاط حفره جا کلیدی ایجادها به ههای وزنه یا پایدارکنندگردد در نتیجه در حین لوله باال لولهمی

ر حفره دلیل آنکه قطر بیشتری نسبت به بقیه رشته حفاری دارند داال ها را به سمت بدر این حالت نباید لوله. افتندایجاد شده گیر می

شوند و باید تنها در گرفتار میKay Seatکشید چرا که بیشتر در ها نیرو و شک وارد ساخت تا از جا کلیدی خارججهت پایین به لوله

باالی ها دربرای برطرف کردن جاکلیدی و جلوگیری از گیر لوله. شوند، تراشنده و یا پایدار کننده جهت Key Seat Wiperهای وزنه از لوله

. شوداستفاده میKey Seatتراش


Key Seat Wiper :ه رود کاین وسیله زمانی به کار می

احساس شود در چاه، جاکلیدی ی این وسیله باال. درست شده است

های های وزنی و زیر لولهلوله قطر آن . شودحفاری نصب می

های از لوله 1/2تا 1/4حدودوزنی بیشتر است و دارای یک

آستری است که روی مندرل قفلی گیرشده و زمانی که به نقطه

شود و آستری آزاد می،رسدمیین توان با چرخش و با باال و پایمی

جاکلیدی درست ،کردن لوله ها. شده است


(768-751)کتاب الکترونیکی مهندسی نفت صفحات 1.

کتاب اصول حفاری. 2



saman. [email protected]، سامان، بیات، 890218889


عوامل مکانیکی سنگی. 1روش اجراى تحقیق و توسعه مدل. 2

مهمترین عوامل مکانیک سنگفارى، یکى از مهمترین عوامل مکانیک سنگى هنگام آنالیز اطالعات حروشهاى مختلفى . مقاومت فشارى محصور نشده سنگ است

براىمحاسبهدر بیشتر موارد در . این عامل در طول مسیر حفارى وجود دارد

وذ در نرخ نف. دسترس بودن اطالعات تعیین کننده روش محاسبه استگ توان به کمک مدل انرژى مورد نیاز براى خردکردن سنسازند را می

ورد نیاز به علت تأثیر مستقیم نیروى م. در زیر مته پیش بینى کردکى از براى خردکردن و انتقال سنگ از مقابل مته، این مدل به عنوان ی

. شودمؤثرترین روشهاى تخمین سرعت نفوذ در سازند شناخته می به تیل مقدار انرژى مکانیکى ویژه را ازاین رابطه محاس1965در سال

: کرد


انرژى مکانیکى ویژه پسیر و فیر به 1992در سال

ه نام منظور ارتباط گشتاور عاملى بضریب

اصطکاک ویژه مته را به عنوان. تابعى از وزن مته معرفى کردند

MSEودر نتیجه رابطه کلی برای : بدست آمد


انرژى ویژه حفارى سنگ اگر چه مفهوم انرژی مکانیکی

ز ای اویژه در بر گیرنده هیچ جملهه هیدرولیک مته نیست اما مشاهد

شود که با کاهش انرژی ویژه میته مکانیکی وبهبود هیدرولیک م

. دیابکیفیت حفاری افزایش میبنابراین تصحیح معادله تیل

واصالح آن از طریق افزودن جمله هیدرولیک مته هم زمان عوامل

مکانیکی وهیدرولیکی را در . عملکرد مته دخیل خواهد کرد

ان انرژی ویژه حفاری سنگ به عنومقدار کار انجام شده برای حفاریوانتقال یک واحد حجم سنگ از

مقابل مته درنظر گرفته شده وازاین

. شودرابطه محاسبه می


نرخ زاویه سازیراى این رابطه همچنین میتواند ب

اصالح عوامل حفارى در حین عملیات با استفاده از مکانیک. سنگ مورد استفاده قرار گیرد

ازآنجایى که انرژى ویژه حفارىسنگ با مقاومت آن ارتباط

یز مستقیم داردو مقاومت سنگ نر مستقیما با نرخ زاویه سازى د

سازند متناسب است، این عاملغییرات میتواند براى پیش بینى ت

سگدست در چاههاى جهتدار ت با به دس. بسیارسودمند باشد

آوردن رابطه بین انرژى ویژه حفارى سنگ و سگدست،

توان بیشترین نرخ زاویه میسازى متناسب با جنس سنگ

. موردنظر را محاسبه کرد


ارىنمودار سگدست بر حسب انرژى ویژه حف

نمودار 2-شکلرا تغییرات سگدستبر حسب مقادیر

انرژى ویژه حفارى حلقه 3سنگ براى

. چاه نشان مىدهدضمن اینکه با کاهش

میزان انرژى ویژه حفارى سنگ، نرمى

و سازند بیشتر شدهل در این حالت به دلیشسته شدن مداوم

زاویه سازى زیر مته ت با نرخ کمترى صور

. گیردمی

ى با توجه به این نمودار در هر میدان نفتهمواره بازه بهینه اى از مقاومت سنگ یا ه انرژى ویژه حفارى سنگ براى بهبود زاوی

سازى و افزایش کیفیت حفارى جهت دار به عالوه از این نمودار نیز . وجود دارد

ول توان بیشترین سگدست قابل حصمی. درحفاری رادر آن میدان خاص بدست اورد


ژى معادله سگدست بر حسب انرویژه حفارى سنگ

مشخص است که سنگهایى با نرژى 2-عالوه بر این با توجه به نمودار شکلبراى طراحى چا ههاى جهتدار Kpsi 650ویژه حفارى سنگ بیشتر از

هاى این مطلب میتواند در فاز طراحى چا ه. سگدست زیاد مناسب نیستند. جهتدار در مطالعه جامع مخزن کمک شایانى باشد

مودار رابطه زیر معادله سگدست بر حسب انرژى ویژه حفارى سنگ را که ازن: دهداستخراج شده نشان می2-شکل

با استفاده از این رابطه ورابطهDSE تغییرات سگدست در نرخ نفوذهاىفارى بر به منظور آنالیز تأثیر عومل اصلى ح. مختلف قابل محاسبه خواهد بود

حلقه چاه در نظر گرفته 3سگدست چاه، مقادیر زیر به صورت میانگین براى : شده است


نرخ تغیرات سگدست نسبت بهنفوذ درسازند

هاى مختلف اعما ل شده تغییرات سگدست نسبت به نرخ نفوذ در سازند، در دورها و وزنکاربرد این نمودارها در تخمین سرعت . رسم شدklb(15 ،20 ،25)روى مته هاى متفاوت

هاى مختلف قبل از آغاز عملیات حفارى و بهینه حفارى در چا ههاى جهتدار با سگدست(5، 4، 3های شکل. )سازى عوامل حفارى در حین عملیات است

6-در بخش بعدى این مطالعه، با هدف سنجش میزان دقت این روش، در نمودار شکلهما نطور که نشان داده شده، هم . مقادیر سگدست حاصل از ابزارمقایسه شده است

شده پوشانى مناسبى بین اطالعات استخراج شده در سرچاه نسبت به مقادیر محاسبهاهى با توان از این مدل در تجهیزات آنالیز سرچبنابراین می. شودتوسط این مدل دیده می

ط هدف تخمین میزان سگدست چا ههاى جهتدار قبل از اقدام براى گرفتن اطالعات توس. های حفاری دلخواه استفاده کرددربازه MWDابزاره تغیرات سگدست نسبت به نرخ نفوذ در سازند را نشان میدهند ک5، 4، 3های شکل

. درصفحات بعدمیتوان مشاهده نمود مقایسه سگدست توسط مدل6شکلDSE با ابزارMWD درچاهdرا نشان میدهد .


4و3نمودار


6و5نمودار


آنالیز حساسیتر هر یک در بخش پایانى این تحقیق به آنالیز تأثی

از عوامل حفارى شاملRPM،ROP،WOB،HIS

روى نرخ زاویه سازى چاه به کمک مدل ارائه شدههما نطور . به صورت جز ءبه جزء خواهیم پرداخت

تأثیر اندکى HISنشان داده عامل7-که در شکلخ بر تغییرات سگدست چاه دارد اما با افزایش نر

شده، پمپ گل، نرخ زاویه سازى تا حدودى کاهشبه RPMتغییرات سگدست نسبت به. یابدمی

بنابراین با افزایش سرعت . صورت خطى استچرخش رشته حفارى نرخ زاویه سازى افزایش مى

ش و توان افزایش لرزتوجیه این افزایش را می. یابده و نوسانات رشته حفارى و تغییرات ناگهانی زاوی

در خصوص تأثیر عامل وزن . آزیموت بیان کردروى مته هما نطور که مشاهده م ىشود نرخ زاویه

ابد یسازى با افزایش وزن روى مته نیز افزایش میکه این مطلب به شدت به نوع رشته حفارى

.استفاده شده بستگى دارد


57. 73. [2]Pessier،R،C. Fear،M،J. 1992. Quantifying Common

Drilling Problems with MechanicalSpecific Energy and

Bit-Specific Coefficient of Sliding Friction. Paper SPE24584 Presented at the 67th Annual Technical

Conferenceand Exhibition،Washington،DC،October 4-7.

[3] Miguel Armenta. 2008. Identifying Inefficient Drilling

Conditions Using Drilling-Specific Energy. Paper SPE116667 Presented at Annual Technical Conference

andExhibition،Denver،September 2008.

[4]Nygaard،R. Hareland،G. 2008. Prediction of Directional

Changes in Well Drilling Based on Formation RockStrength. Paper ARMA 08-230 Presented at the 42th

US Rock Mechanics Symposium held in San Francisco،

June 29-July 2،2008.



[email protected]، احمد وکیلی، 900228253


مقدمه-1

مغزه گیری-2

های نفتیاهداف آنالیز مغزه-3

مقدمههای سنگ مخزن در های بدست آمده از نمونهاطالعات و داده

های ازدیادهای تکمیل و تعمیر چاه، توسعه مخزن و انجام روشبرنامهی هابا استفاده از داده. برداشت از مخازن، کاربرد بسیار مؤثری دارندزان توان درصد نفت، میمربوط به درصد اشباع، تخلخل و تراوایی، می

ا در هیدروکربور در چاه، میزان دبی جریان سیاالت و پراکندگی آنها ر. مخزن پیش بینی نمود


های تهیه اطالعات مخازنروش مدل زمین )در مطالعات مخازن، دقت ساخت مدل ساکن مناسب

عات برای مخزن، به میزان کمی و کیفی اطال( مدل استاتیک-شناسیگ باشد که اطالعات مربوط به خصوصیات سنبکارگرفته در آن می

به طور کلی، اطالعات . باشدمخزن از اهمیت باالیی برخوردار میخواص سنگ مخزن از سه منبع شامل آزمایشگاه، نمودارگیری و چاه

گردد که هریک دارای مزیت و محدودیت مربوط به آزمایی تهیه میهای سنگ مخزن به اطالعات آزمایشگاه، روی نمونه. باشدخود می

بت به ها نسآیند که ناچیز بودن حجم نمونهصورت مستقیم بدست میحجم کل مخزن، نقط ضعف آن و بدست آوردن نتایج به صورت

. باشدآزمایش مستقیم، مزیت آن می


اطالعات نمودارگیریاز از آنجا که اطالعات مربوط به نمودارگیری متاثر از شعاع چند فوت

مخزن باشند، نسبت به اطالعات آزمایشگاه، حجم بیشتری را ازچاه میری نشده و گیرند ولی به دلیل اینکه به طور مستقیم اندازه گیدربر می

ن از روی خواص دیگر از جمله خواص الکتریکی و سرعت صوت، تخمیشوند، دقت پایین تری داشته و در همان حال، جهت اطمینانزده می

. باشداز صحت آنها، نیاز به تطبیق با نمودارهای دیگر می


اطالعات چاه آزمایید باشنای از مخزن میاطالعات چاه آزمایی، متاثر از حجم قابل مالحظه

ت قابل که از این نظر، نسبت به اطالعات آزمایشگاه و نمودارگیری، مزیی به توجهی دارند اما گفتنی است که این اطالعات، براساس مدل فرض

برد آیند، لذا تنها به صورت متوسط ناحیه مورد تاثیر، کاردست می. دارند


مغزه گیریند تواندهند، میهای مخازن نفت و گاز را تشکیل میموادی که سنگ

های های ماسه ای، سنگاز مواد خیلی نرم و سیمان نشده تا سنگ. نندهای دولومت بسیار سختو با چگالی باال تغییر کآهکی و سنگ

ه هم ذرات تشکیل دهنده سنگ ها، ممکن است توسط مواد مختلفی برس متصل شده باشند که عمومی ترین آن ها، سیلیکا، کلسیت و

همان طور که بیان شد، یکی از مهم ترین مراحل ارزیابی . هستندط عملکرد مخزن، دانستن خواص فیزیکی سنگ مخزن و نحوه ارتبا

. باشدها با سازند میمتقابل بین هیدروکربن


ارزیابی آزمایشگاهی روی مغزهگ های آزمایشگاهی که روی سنارزیابی خواص سنگ، توسط تحلیل

ای که از محیط ذاخل مخزنمغزه. گرددشود، تعیین میمغزه انجام میی شود، به تدریج تغییراتی را در حجم کل مخزن، حجم فضاخارج می

د، خالی، درصد اشباع سیاالت مخزن و گاهی اوقات ترشوندگی سازنت تاثیر این تغییرات روی خواص سنگ ها، ممکن اس. شودمتحمل می

خود به از مقادیر قابل چشم پوشی تا مقادیر زیاد، متفاوت باشد که اینها در سازند و خواص مورد بررسی بستگی دارد و باید در برنامه آزمایش

. نظر گرفته شود


طریقه مغزه گیریشرایط های انجام شده، باید طوری باشند که نشان دهندهآزمایش

مخزن، مخزن باشند در غیر این صورت، باید به منظور تطابق با شرایط. ها صورت گیردتصحیح الزم روی نتایج آن

های مورد حفاری، از سنگبرای بدست آوردن اطالعاتی در مورد الیهدر این عمل، از مته توخالی. شودها، نمونه برداری یا مغزه گیری می

ه ها از داخل مته بای از سنگبر اثر حفاری، استوانه. شوداستفاده می. ردگیشود و در قسمت مخصوصی قرار میطرف رشته حفاری رانده می

های الزم را پس از باال بردن لوله ها، مغزه را خارج نموده و آزمایش. دهندانجام می(Recovered Core)روی مغزه بازیابی شده


های نفتیآنالیز مغزهها از طرقتعیین وضعیت ظاهری، تعداد و جهت ترک ها، توصف مغزه

و در کل، هر نوع توصیف که از (Thin Section)بررسی مقطع نازک باشد، روی مغزه ها، مورد دیدگاه زمین شناسی مورد استفاده می

بوط با توجه به نیاز مدیریت مخازن و اطالعات مر. گیردمطالعه قرار میونه به خصوصیالت نواحی مختلف مخزن، قبل از حفاری چاه، برنامه نم

. گرددگیری از سنگ سازندهای مورد نظر تهیه می


های نفتیهای آنالیز مغزهروشهای تحلیل مغزه در آزمایشگاه، اصوال دو روش عمده آزمایش(Core

Analysis Test) وجود دارد که برای تعیین خصوصیات فیزیکیهای مربوط به شوند و شامل دادهها انجام میسنگ مخزن، روی نمونه

های های مربوط به آزمایشو داده(Routine)های متداول آزمایش. باشدمی(Special Core Analysis)ویژه


(RCAL)های متداول مغزه اهداف آزمایش

به کمک نیروهای شناوری با حجم و وزن)اندازه گیری تخلخل ( الف(مخصوص سیال جابه جا شده

لف اندازه گیری تراوایی یا نفوذپذیری مطلق سنگ در جهات مخت( ب𝐾𝑣افقی و عمودی − 𝐾ℎ

در سنگ( آب و نفت)اندازه گیری درصد اشباع سیاالت ( ج

مسخص نمودن ( دFracture وVugدر سنگتعیین تراوایی گاز با در نظر گرفتن مفهمو لغزش گاز ( هاندازه گیری وزن مخصوص سنگ و دانه ها( و


SCALهای ویژه مغزه آزمایش

م هرچند تخلخل، نفوذپذیری و درصد اشباع سیاالت، از اطالعات مههای ویژه مغزه جهت روند ولی، آزمایشمهندسی مخازن به شمار می

محاسبات دقیق در مورد نفت در جایه اوایه مخزن و راندمان بازیافتول معم. باشدهای مختلف رانش، الزم و ضروری مینفت تحت مکانیزم

های ویژه مغزه، مخصوص آزمایش مغزه با آب و گاز و ترین آزمایش: باشدهای فشار موئینگی میآزمایش

اندازه گیری فشار موئینگی برای حاالت تخلیه ( الف(Drainage) وهای برش مغزهروی نمونه(Imbibition)آشام


SCALهای ویژه مغزه اهداف آزمایش

اندازه گیری نفوذپذیری نسبی آب، نفت و گاز( ب

اندازه گیری توزیع اندازه خلل و فرج سنگ ( ج(Pore Size Distribution)های مغزهبا روش تزریق جیوه به برش

در دمای )اندازه گیری درجه ترشوندگیبه کمک آزمایش آموت ( دو اندازه گیری زاویه تماس سیال و سنگ( مخزن

ر اثر به کمک اندازه گیری افزایش حجم مایع د)تراکم پذیری سنگ ( ه(فشار

(فشار باالسری)آزمایش تاثیر فشار طبقات فوقانی ( و


های ویژه مغزه تحت شرایط مخزنآزمایش

-های تحت شرایط مخزنآزمایشاشباع بحرانی گاز ( لسیالب زنی زیر فشار حباب( مهای تزریق گازآزمایش( ن

سیالب زنی باالی فشار حباب( ک


های مخزن نفت و گازخواص سنگ1.

1391محمد رضا عادل زاده، تهران، راه نوین،

134الی 133و 112الی 111جلد اول، فصل دوم، صفحات


نیاحسین اعلمی: مدرس[email protected] [email protected]، علیرضا عرفانی قیطانی، 900216320


: بخش اولمغزه گیری چیست ؟-1تاریخچه مغزه گیری در ایران-2مغزه چیست؟-3هدف از مغزه گیری-4: بخش دوم. 2مغزه برداری به هنگام حفاری از ته چاه -1ی چاه و از زون مشخصمغزه برداری بعد از حفاری و از دیواره-2در هنگام مغزه گیری باید به نکاتی توجه کرد-3: بخش سوم. 3های مغزه گیری روش-1ابزار تشکیل دهنده یک مغزه گیری معمولی-2

مغزه گیری چیست؟صورت مغزه گیری در صنعت نفت شناسایی خصوصیات سنگ مخزن ب

یری ظاهری و با چشم مسلح، تغییرات سنگ شناسی، بررسی اندازه گن در صد تخلخل و تراوایی و نفوذ پذیری، تخمین و برآورد حجم مخز

. در پروژههای مربوط به کشف و برداشت میباشد


فت تاریخچه عملیات مغزه گیری از چاههای ن: و گاز مناطق مختلف نفت خیز در ایران

اولین بار مغزه گیری در سالمیالدی در کشور هلند 1908

انجام گردید، و بعدها در سال از کشور آمریکا ابزار مغزه 1921

گیری و کاربرد آن در صنعت ا بصورت کاربردی ب"حفاری عمال

ابزار خاص رواج پیدا کرد و ل عملیات مغزه گیری در ایران قب

ی از انقالب توسط شرکتهای خارجگرفت و بعد از پیروزیانجام می

انقالب شکوهمند جمهوری

اسالمی این عملیات توسط کارشناسان مومن و متعهد میهن

ام ای انجعزیزمان به نحو شایسته. میگیرد


مغزه چیست؟ و ای شکل که از طبقات درون زمین در عمق پائینای استوانهنمونه

ی های مختلف گرفته میشود که به روی آن تجزیه و تحلیلهااندازهنگ، زمین شناسی از قبیل خصوصیات سنگ مخزن، میزان تراوایی س

میزان تخلخل و درصد وجود نفت و گاز و آبهای زیر زمینی مورد . استفاده قرار میگیرد


مغزه چیست؟


: هدف از مغزه گیریبدست آوردن اطالعات از مخزن از قبیل :1-تجزیه و تحلیل سنگ مخزن2-آگاهی از وجود آثار نفت وگاز3-میزان نفوذ پذیری4-تخلخل و تراوایی سنگ مخزن5-های سنگپی بردن به وجود شکستگیهای طبیعی در الیه

6-میزان بهره دهی از مخزن مورد نظر


روشهای مغزه گیری به دو گروه تقسیم : شوندمیده ر روش مغزه برداری از ته چاه به هنگام حفاری نوعی مته به کار بر

شود که مرکز یا دهانه آن باز بوده و چاه را به صورت نان گرد می(doughnut-shape hole)می برد .

یرد گدر مرکز مته قرار می( کنده شده از ته چاه)این قطعه بریده شدهن مغزه به داخل ناودا( نمونه یا مغزه برداری )ی حفاریو سپس با ادامه

شت که بال فاصله در پ( ای شکل استوانه) ی نگهدارنده مغزهو یا لولههای ضروری از اینشوند و جهت بررسیمته قرار گرفته منتقل می

سب این نوع نمونه برداری بر ح. گردندطریق به سطح زمین هدایت می: شوندنوع مته به دو گروه تقسیم بندی می


روشهای مغزه گیری به دو گروه تقسیم (ادامه: )شوندمی1-یا جنس مته از کربور تنگستن)های غیر الماسینمونه برداری با مته

(فلزات سخت دیگر یا آلیاژهای مقاوم و سخت است

2-های الماسینمونه برداری با مته

76)اینچ 3های غیر الماسی معموال زیادتر از ها حاصله با متهقطر نمونه( متر 7. 16تا 9) فوت 55تا 30ها نیز و ماکزیمم طولی نمونه( میلی متر

. است

ولی گردند معموال از نظر طنمونه یا مغزه هایی که با مته الماسی حاصل میایند های غیر الماسی به دست میزیادتر از طول نمونه هایی است که با مته

یها تقریبا در کلیهبا این نوع مته( متر7. 16)فوت 55نمونه هایی با طول های شکل زیر چند نمونه دیگر از مته. باشدمراحل مغزه گیری عادی می

. دهدنمونه گیری اعم از الماس و یا غیر الماس را نشان می


روشهای مغزه گیری به دو گروه تقسیم (ادامه: )شوندمیا های غیر الماسی است امهای الماسی زیادتر از هزینه متههزینه مته

بازدهی آنها از نظر متراژ حفاری باالخص در مورد سنگهای سخت بهود ها الماسی این امکان وجمراتب باالتر است و در صورت محافظت مته

در صد قیمت اولیه 50ها تا دارد که پس از پایان یافتن عمر مفید متهی های الماسبه دلیل باال بودن هزینه مته. به فروش رسانیده شوند

اینچ 5های با قطر بیشتر از های فوالدی برای تهیه نمونهمعموال از مته. شوداستفاده می


روشهای مغزه گیری به دو گروه تقسیم (ادامه: )شوندمی


های مورد استفاده در سیستم حفاریمتهضربه ای

ای استفادهبه طور کلی از سه نوع مته درسیستم حفاری ضربه: شودمی1-ای مته اسکنه

2- مته تقاطعیreamer

3-ای مته دگمهchisel bit


های مورد استفاده در سیستم حفاریمته(ادامه)ضربه ای

وند شای غالبا در حفاریهای معادن زیر زمینی به کار برده میهای اسکنهمتهستند و چالزنهایی که از نوع سینکر یا چکشهای حفاری دارای این نوع مته ه

های باشند معموال از متهها با قطر و عمق زیاد مناسب نمیولی برای چاهشود که در چاه های متراکم و سخت استفاده میضربدری جهت سنگ

90های چهار بخش مته به حالت لبه. کنندشیارهای مار پیچی ایجاد مینسبت به یکدیگر قرار( ×در حالت ) درجه 90و یا تقریبا +( در حالت )درجه . دارند

وجه ها بر حسب کارخانه سازنده آنها متفاوت است اما با تقطر این نوع متههایای اختصاصا برای چاههای کم قطر و سنگبه آنکه از سیستم ضربه

تا 38)اینچ 5تا 2/11ها معموال بین شود قطر متهسخت بیشتر استفاده میین ها بر حسب قطر آنها بو وزن این نوع مته. متغییر اند( میلی متر 127

: شکل زیر. کیلوگرم متغییر است8گرم تا حدود 600حدود



ای است کههای سیستم ضربهای نوع دیگری از متههای دگمهمتهار ای است که در سیستم حفاری چرخشی به کهای دگمهمشابه مته

که . وندشکه تقریبا سطح صاف چرخشی به کار برده می. شوندبرده میآنها از تقریبا سطح صاف و برجستگیهای کروی مانند دارند که جنس

ا ها بدان جهت ساخته شده اند تاین نوع مته. کربور تنگستن استجود ای موهای سیستم ضربهاشکال ساییدگی که در انواع دیگر مته

. است را بر طرف سازند


: ی چاهمغزه گیری از دیوارهی چاهی که ی مغزه از دیوارهپس گاهی در عملیات اکتشافی تهیه

در این روش از ابزارهای خاص . گیردحفاری گردیده است انجام میاین ابزار جولتهای سوراخ داری دارند که با ( 13شکل )شود استفاده می

وسط شوند و سپس تی چاه شلیک میپانلهای الکتریکی به دیوارهی چاه بازکابلهای فوالدی که انعطاف پذیری خوبی دارند از دیواره

تا 4/31شود شوند قطر مغزه هایی که از این طریق تهیه مییافت میکاربرد این. اینچ متغییر است1تا 4/31اینچ و طول آنها بین 16/31

. روش عمدتا در طبقات نرم است


توجه در هنگام مغزه گیری باید به نکات زیر: کرد1-ونه قبل از مغزه گیری باید اطمینان حاصل کرد که چاه فاقد هر گ

اه شیلی یا قطعات اضافی باشد که ممکن است از دهانه چاه به ته چ. سقوط کرده و در ته چاه به جا مانده باشد

2-ه از همانند حفاری معمولی باید برای ایجاد سنگینی در پشت مت. لوله اضافی استفاده کرد

3-ده شود مغزه گیری باید به آرامی و با سرعت مالیم به ته چاه فرستا. ندی چاه مصون بماهر گونه آسیب دیدگی ناشی از اصابت با دیواره

4-به هنگام مغزه گیری باید به تدریج بار روی مته اضافه شود .مغزه ابتدا با بار کم و سرعت کم شروع و پس از ثابت شدن وضعیت

.گیری به تدریج بار روی مته و دور مته در دقیقه افزایش یابند


توجه در هنگام مغزه گیری باید به نکات زیر(ادامه: )کرد5-های غیرحجم گردش سیال حفاری در مغزه گیری معمولی با مته

الماس همانند ماشینهای حفاری چرخشی با مته هم اندازه است اما دراز این امر برای پیشگیری. های الماسی حجم حفاری کمتر استمته

، های الماسیبه دلیل شکننده بودن مته. لرزش احتمالی مته است. تواند موجب آسیب دیدگی آنها شودلرزش می

6-اشد کاهش ناگهانی سرعت حفاری اگر ناشی از تغییر طبقات نبسریعا ممکن است به علت وجود اشکالی در عیوب درونی باشد که باید

. های حفاری را بیرون آورد و تیوبها را باز رسی کردلوله7-ن از ها از چاه باید به آرامی آنها را به بیروبه هنگام خارج کردن لوله

. ودچاه هدایت کرد تا از آسیب دیدگی احتمالی به مغزه پیشگیری ش


: های مغزه گیریروش1- مغزه گیری در چاه کم قطر2-مغزه گیرری تحت فشار3- مغزه گیرری اسفنجی

4-مغزه گیری ژلی


: مغزه گیری در چاه کم قطر-1

شود که دارای مغزه گیری چاه کم قطر، در چاه هایی انجام میی چهار و یک هشتم و چهارو سه چهارم حفره یکوچکی در محدوده

. اینچ باشندی کم این سیستم از نظر هزینه مقرون به صرفه است به ویژه در حفار

ر های جلوگیری از فوران چاه دعمق ودر شرایط آگاهی کامل از تکنیکهرو شده های کم قطر، استفاده از این سیستم با استقبال خوبی روبچاه

. است


: مغزه گیرری تحت فشار-2

ه های مغزه گیرری معمول، هنگامی که مغزه به سطح آورددر سیستمشود که این امر، باعثشود، با کاهش فشار، گاز از محلول جدا میمی

. گرددخروج آب و نفت از مغزه میه ای طراحی شده است کی تحت فشار مغزه گیری، به گونهمحفظه

های اشباعمغزه را در شرایط فشار درجای آن نگه دارد ودر نتیجه داده. نفت قابل اعتماد تری بدست آید

این مغزه توانایی برداشت مغزه هایی به اندازه دو و یک دوم و سه و. سه چهارم اینچ را دارد


: مغزه گیرری اسفنجی-3

ی محفظه مغزه گیری اسفنجی، طوری طراحی گردیده است که نفت خروج. ندکاز مغزه در اثر انبساط گاز را، در هنگام انتقال مغزه به سطح، جذب می

ده که ی داخلی مغزه گیر شامل یک اسفنج پلی یورتان نفت تر بومحفظه(p v cی آلومینیومی یااین اسفنج به یک لوله. کندمغزه را احاطه می

د، گیری مغزه گیر معمول جا میمشبک شده که به خوبی در یک محفظه). متصل شده است

ل روی اسفنج، قبل از استفاده، با آب شور خیس شده تا از تشکیل کیک گخلخل این اسفنج، که ترجیحا نفت تر است، دارای ت. اسفنج جلوگیری شود

سیستم. باشدمیلی دارسی می2درصد و نفوذپذیری تقریبی 80تا70در حد از ای کم هزینه ترمغزه گیری اسفنجی در کار برد، به طور قابل مالحظه

ی فارنهایت پایدار درجه350سیستم مغزه گیری تحت فشار است و تا دمای ر باشد و به طودمای مخازن نفتی ایران، پایین تر از این دما می. ماندمی

. ی فارنهایت استدرجه220میانگین در حدود


: مغزه گیری ژلی-4

تکنولوژی مغزه گیری با ژل، از هجوم گل آب به مغزه در حالت. کندیاستاتیک جلوگیری کرده و به حفظ تر شوندگی سنگ کمک م

این سیستم شامل دو جزء منحصر به فرد است :1-ته ی آغشی از قبل پرشده شامل یک ژل دربرگیرندهیک محفظه

نکننده2-آن از در برگیرندگی نمونه یمغزه در ته چاه به منظور ایزوله کردن

سیال حفاری


: لیابزار تشکیل دهنده یک مغزه گیر معمووسایل بیرونی مغزه گیر: الف :

1- مته مغزه گیریCORE HEAD

2- پایدار کنندهSTABILIZER

3-های خارجی لولهOUTER TUBE

4- اسلیکSLICK

5- مفصل ایمنیSAFETY JOINT

6- تبدیل گردش دورانی گل حفاریCIRCULATION SUB


:HEAD COREمته مغزه گیری : 1-الف

زه از های زمین طراحی شده و مغوسیله ایست که برای تراشیدن الیهدرون آن عبور وبعد به درون لوله مغزه گیر هدایت میشودو شکل

نها های حفاری میباشد تشبیه به مته"ظاهری و الماسهای آن تقریباهای الماس در چیزی که آن را متمایز میسازد دهانه آن باز و تیغه

. اطراف دهانه کاشته شده است


:STABILIZERپایدار کننده: 2-الف

عدد پایدار کننده متصل میشود که از لحاظ 2به هر لوله بیرونیاینچ از قطر مته مغزه گیری کوچکتر بوده و جهت 32/1قطرمعموال

نگهداری رشته حفاری بصورت مستقیم و جلوگیری از انحراف و . شکستن مغزه بکار برده میشود


OUTER TUBEهای خارجی لوله3-الفرای تمام ای شکل مخصوص میباشد که استحکام کافی بای استوانهلوله

ه رشته حفاری را فراهم ساخته و اتصال لوله مغزه گیری را به رشتفوت است که از 30و 26ها حفاری میسر میسازد طول این لوله

BHAاز قسمت باکس به ادوات حفاری یا به . قسمت پین آن به مته. متصل میگردد


:SLICKاسلیک 4-الف

یم رشته ای است کوتاه که همسایز لوله بیرونی بوده که جهت تنظلولهه باشد مورد استفادمغزه گیری و در جایی که دارای زاویه انحراف می

شود از قرار میگیرد و بجای پایدار کننده بصورت یک در میان نصب میهای دیگر آن در چاههایی که احتمال گیر افتادن رشته مغزهکاربرد

نده گیر وجود دارد از آن استفاده میگردد و طول آن به اندازه پایدار کن LONG BARRELمتر میباشد کاربرد اصلی آن در سیستم 22/1

. بصورت یک در میان بجای بایدار کننداستفاده میشود


:SAFETY JOINTمفصل ایمنی 5-الف قسمت تشکیل شده2ابزاری است که از :

1-هایقسمت پین کار آن اتصال به لوله مغزه گیرو لوله: پینمعمولی حفاری میباشد ولی عمل اصلی آن این است که در صورت

گرد ها این اجازه را میدهد که رشته حفاری پسبروز مشکل و گیر لوله. مکانیکی کرده واز چاه خارج نماید

2-فه آن اتصال آن به تجهیزات داخلی به پین میباشد و وظی: شفت. های داخلی به اندازه استاندارد داده شده استتنظیم لوله


تبدیل گردش دورانی گل حفاری6-الفCIRCULATION SUB

وع این وسیله برای اتصال مغزه گیر به رشته حفاری با توجه به نهای آن بکار گرفته میشود و عمده کار آن در چاههایی که احتمالرزوه

هرز روی کامل سیال حفاری وجود دارد استفاده میگردد طرز کار آن ه هنگام مواجه شدن با مشکل هرز روی گلوله مخصوص را از درون رشت

ییر حفاری رها میکنیم که باعث میشود جهت گردش سیال حفاری تغرا در سازند تزریق نمود بدون آنکه به مغزه LCMکرده و بتوان مواد

لیات آسیبی وارد گردد عیب بزرگ این تبدیل این است که بعد از عمLCM غزه قادر به عملیات مجدد مغزه گیری نمیباشد و باید عملیات م

. ها از چاه بیرون آورده شودگیری متوقف و لوله


: وسایل داخلی مغزه گیر: ب1- کفشک راهنماSHOE

2- فنر نگهدارنده مغزهCATCHER

3- تبدیل اتصال کفشک به لوله داخلیUPPER SHOE

4- لوله داخلیTUBE INNER

5-هرزه گرد6-قفل داخلی رابط ایمنی7-شفت داخل لوله رابط ایمنی8-جایگاه بال9- گلوله مسدود کنندهBALL

10- رابطCM 30 های داخلی و هرزه گردبین لولهINNER TUBE SUB


:SHOEکفشک راهنما 1-ب

ما وسیله ایست که در انتهای لوله مغزه گیر داخلی یک قطعه راهنshoe جهت هدایت مغزه به درون لوله مغزه گیر تعبیه شده است .


:CATCHERفنر نگهدارنده مغزه 2-ب

زه این وسیله گیره فنری است که از خارج شدن مغزه از درون لوله مغندو مغزه گیر داخلی در هنگام باال کشیدن رشته حفاری جلوگیری میک

به راحتی وارد آن میشود و به سختی خارج میشود آن هم در صورت . خورده شدن یا ماسه ای


خلی تبدیل اتصال کفشک به لوله دا3-بUPPER SHOE

رابط بین اینر تیوب و کفشک راهنما


:TUBE INNERلوله داخلی 4-ب

ر آن جهت گیرد و کاای شکل میباشد که در داخل لوله بیرونی قرار میلوله استوانهلف در از سه نوع مخت"حفظ و نگهداری نمونه گرفته شده از سازند بوده که معموال

: صنعت مغزه گیری مورد استفاده قرار میگیرد1-نوع فلزی2-نوع فایبر گالس3-نوع آلومینیوم1-این نوع زمانی استفاده میشود که مغزه در روی سکوی حفاری : نوع فلزی

وده و به این سیستم قدیمی ب. تخلیه و تحویل مهندس زمین شناس قرار میگیردزه شکستگی مغزه و از بین رفتن مقداری از مغ: علت وجود اشکاالتی از قبیل

تری بصورت خورده شده و از دست دادن کیفیت اولیه مغزه، کاربرد کمتر و محدودوی چندین بار استفاده میشود و اطالعات دستگاه گاما الگ ر"دارا است و معموال

. دباشاین تیوب بدلیل فلزی بودن و غیر مغناطیسی نبودن آن مقدور نمی2-های از لولهبا توجه به پیشرفت تکنولوژی عملیات مغزه گیری: نوع فایبر گالس

: فایبر گالس استفاده میشود که دارای مزیتهای زیر میباشد


لوله داخلی1-پیشرفت مغزه گیری را سریعتر مینماید .

2–عمل مسدود شدن مغزه نسبت به نوع فلزی کمتر میباشد .3–مغزه در معرض هوا زدگی قرار نمیگیرد .4–ماند این تیوب دارای خصوصیات لیتولوژی مغزه محفوظ می

جه حرارت های استیل و آلومینیوم میباشد که درمعایبی نسبت به لولها کمتری را تحمل کرده و به هنگام قطع حفاری به دلیل جام شدن ی

ریده و عوامل دیگر چنانچه تیوب پر نشده باشد فقط قسمت پر شده بتحویل زمین شناس داده و باقی مانده تیوب معیوب و غیر قابل

. استفاده بوده که باز یافت مجدد آن هزینه زیادی دارد


(ادامه)لوله داخلی150زمانی که عمق چاه زیاد و درجه حرارت ته چاه از : نوع آلومینیوم

شود اده میاز نوع آلومینیوم استف"درجه سانتیگراد بیشتر باشد معموال: نوع میباشد2های آلومینیوم این نوع لوله

1- نوع شیار دارFLUTED

2-آلومینیوم ساده1-نوع شیار دار :FLUTED که از این نوع لوله داخلی زمانی که در

و گاز کربنیک و غیره H2Sسازند گازهای همراه با نفت مانند گاز ک ها باعث ترخیص شدن گاز و یوجود دارد استفاده میشود و این شیار

ارها ایمنی جهت کارشناسان در زمان تخلیه مغزه بوده، با وجود این شیغزه به سطح تماس مغزه با بدنه داخلی اینر تیوب کمتر بوده و حرکت م

. سمت باال آسان تر میشود و از جام شدن جلوگیری میکند


(ادامه)لوله داخلی

های داخلی آلومینیوم و استیللوله


:SWIVELهرزه گرد 5-ب

چرخنده ی ست که لوله مغزه گیر داخلی را بوسیله بلبرینگ متصل، مفصلابزارآن که عمل چرخش رشته حفاری را ممکن میسازد در عمل مذکور لوله داخلی

. ثابت و لوله خارجی به همراه مته حالت دورانی داردزیر رابط ایمنی "هرزه گرد وسیله ایست که معموالSAFETY JOINT بسته

اری میشود که وظیفه آن ایجاد چرخش رشته مغزه گیری به تبعیت از رشته حفلی امکان پذیر مینماید و وظیفه دیگر آن باعث ثابت نگه داشتن مجموعه داخ

INNER TUBE میباشد و اجزاء آن شامل قطعات زیر میباشد :1- ورقه نازکSHIMS

2- یاتاقانهای متحرکTRUST BEARING3-در پوش بلبرینگ4- پین نگهدارنده قطعات بلبرینگBEARING RETAINER

5- گلوله جهت مسدود کردن جریان گل از داخل لوله داخلی مغزه گیریBALL

6- نشیمنگاه گلولهPRESURE RELIFE PLUG


Couplingقفل داخلی رابط ایمنی 6-بpin Fork:

ای است که داخل رابط ایمنی قرار میگیرد ودارای آچار وسیلهنظیم مخصوص میباشد که جهت تنظیم و ثابت نگهداشتن فاصله ت

. شده بین اینر تیوب و مته است


SHAFT: شفت داخل لوله رابط ایمنی7-ب

ای که دارای رزوه کوچک بوده در داخل سفتی جوینت نصب قطعهت جه"میگردد و سمت دیگر آن به هرزه گرد متصل میگردد و معموال

سانتی متر به طول 10"های ساعت حدوداتنظیم فاصله چرخش عقربهسانتی متر به 10های ساعت داخلی اضافه کرده و برعکس جهت عقربه

. سمت باال کشیده یا کوتاه میشود


:pressure relief plugجایگاه بال 8-ب

قطعه ایست که درآخرین نقطه هرزه گردinner tub plug bush های مغزه گیر داخلی بسته و وظیفه آن، جریان گل را از داخل لوله

INNER بوسیله گلولهball های مغزه گیر داخلیبه فضای پشت لولهINNER های مغزه گیر خارجی و لولهOUTER TEUB هدایت

. نمایدمی


:ball steelگلوله مسدود کننده 9-ب

ری دارد یک گلوله استیل میباشد که نقش مهمی در عملیات مغزه گیدر مواقعی که بخواهیم"اینچ بوده و معموال1-1/4تا 1که اندازه آن از

عملیات مغزه گیری را شروع کرده با رها کردن این گلوله جریان گردش گل از داخل اینر تیوب قطع کرده و به بیرون لوله داخلی

. اندازیمجریان می


های داخلی و بین لوله CM 30رابط 10-بهرزه گرد


ورد ابزاری که در عملیات مغزه گیری ساده مTool box: استفاده قرار میگیرد عبارتند از


ورد ابزاری که در عملیات مغزه گیری ساده مTool box: استفاده قرار میگیرد عبارتند از

HANDLING TOOLS SET :1- مته شکن مخصوصBIT BREAKE2- آچار مخصوصSPANNER WRENCH (TWO) CORE TONG SHOE-3-4 بال کشBALL PICK-UP TOOL

CORE TONG HANDLE-5PUMP OUT BEAN-6PUMP OUT PLUNGER-7INNER TUBE CLAMP-8Bearing retainer wrench-9


ا اصول مهندسی بهره برداری و تولید، دکتر محمد رض-11.عادل زاده، ویراستار زینب حائری مهریزی و غالمحسین

میرزاوند، انتشارات ستایش855تا 800صفحات

استفاده از بیانات و جزوات مهندس صفری و مهندس -2( نیروی انسانی شرکت ملی حفاری ایران)اسکندری

های مخازن نفت و گاز، دکتر محمد رضا خواص سنگ-3120تا 116عادل زاده صفحات



sajad. [email protected]، سجاد حاجی پور مقدم، 890218929


مقدمه. 1های کنترل چاهروش. 3روش حفار. 4راه کارهای اساسی و رایج در روش حفار. 6روش انتظار و وزن. 7های روش انتظارویژگی. 8توالی عملیات کشتن چاه. 9

روش تلفیقی. 10توالی روش تلفیقی. 11رسم نمودار برای روش تلفیقی. 12روش حجمی. 13توالی روش حجمی. 15روش چوک با فشار کم. 16تصاویر. 18

مقدمههای پس از های نفت و گاز، همواره یکی از دغدغهمهار فوران چاه

خارج آزاد شدن نیروی عظیم طبیعت، به صورت. کشف نفت بوده استهار ایست و مبدون شک، کنترل فوران مقوله. از کنترل، هولناک است

ای دیگر، اند، مقولههای سرکش که از کنترل خارج شدهفوران چاهبایست شود، میهرجا که چاهی برای استخراج نفت و گاز حفر می

تمهیدات الزم برای کنترل فوران و در صورت خارج شدن فوران از ی لیهکنترل، مهار چاه نیز مد نظر قرار گیرد، به همین دلیل است که ک

های حفاری در خشکی و دریا مجهز به تجهیزات کنترل فوران دکلهای الزمهای حفاری، دستورالعملبراساس مقررات شرکت. باشندمی

شخاص، های ابرای مقابله با این پیشامد باید تدوین شود و مسئولیتهای بایست دورههای محوله میی مسئولیتمعلوم شود و افراد بر پایه. آموزشی الزم را طی کنند


مقدمهان های نفت وگاز، بسیار ناگوار است، ساده ترین فورپیامدهای فوران چاه

ها میلیاردتواند میلیاردها تومان، به تجهیزات، خسارت وارد کند و دهمی-نتومان از ذخایر طبیعی کشور را نابود و به محیط زیست خسارات جبرا

. اشدکند و ممکن است، این حادثه، خسارات جانی نیز داشته بناپذیری وارد الزم به ذکر است که احتمال وقوع فوران همواره وجود دارد و این مختص

و یا های دریاییی خاصی نیست ومی تواند در چاهشرکت، کشور و یا منطقههای بسیار عمیقفوران ممکن است در چاه. حفرشده در خشکی حادث شود

. عمق و با فشار پایین حادث شودهای کمو با فشار باال و یا در چاهر های سرکش، نیازمند دانش، هنر، خالقیت و تجربه است و تنها دمهار چاه

تن بدون داش. گرددقالب یک کار گروهی منسجم با مدیریت قوی ممکن میت شناسی و سایر علوم مرتبط با نفدانش مهندسی حفاری، مخازن، زمین

های طبیعی است که این مجموعه از دانش. وگاز، مهار چاه امکان ندارد. شودذکرشده، در یک گروه از کارشناسان جمع می


: های کنترل چاهروش

ن ای. باشدکشتن چاه وکنترل ان می. های کنترل فورانارمانی ترین هدف درتمام روشاوال سیال جریان یافته را ازچاه خارج : سازد تاها اعضای گروه حفاری را قادر میروشمهمترین . دچاه را از سیال جدید با وزن متناسب با گرادیان فشار سازند پرکنن: ثانیا. کنندهای کنترل چاه عبارتندروش :روش حفارروش انتظار و وزنروش تلفیقیروش حجمیروش کشتن از باالروش چوک با فشار کمشودمی باشند که از سه روش اول بیشتر استفاده می .


: روش حفارش چون رو. روش حفار پایه واساس کنترل چاه در بسیاری از عملیات حفاری است

. های کنترل چاه نیز رایج تر استبکار رفته در ان درسایر روشمراحل روش حفار :دهندموارد زیرمراحل پله به پله روش حفار را در کنترل چاه نشان می1-شودپس از وقوع جریان چاه بسته می .2-مقدارSIDPPوSICPو افزایش سطح مخازن را یاداشت کنید .3-(1-6شکل)برگه کشتن چاه را در صورت نیاز پر کنید4-دن جهت شروع پمپاژ چوک را باز کرده پمپ را روشن کرده و به تدریج تا رسیهمزمان. به مقدار گردش گل به سطح جریان کشتن سرعت ان را افزایش دهیدسته روی فشار جداری ب)توسط چوک مقدار فشار بسته جداری را ثابت نگه دارید

. با این عمل فشار وارده برته چاه ثابت خواهد ماند(. اولیه


: روش حفار5-اری های حففشارسنج لوله. هرگاه جریان و فشار پمپ به حد سرعت کشتن چاه رسید

ICP)دهدمقدار فشار گردش اولیه را نشان می

6-ل بریده را های حفاری روی فشار اولیه گردش تمام گبا ثابت نگه داشتن فشار بسته لوله. از چاه خارج کرده سپس چاه را ببندید

7-پمپ خاموش چاه بسته و گل جدید را با استفاده از رابطه زیر اماده کنید :MWI=SIDPP/TVD/0. 052=SIDPPفشار بسته لوله حفاریPSI

=MWIافزایش وزن گلPPg

=TVDعمق قائم واقعی چاهFt

8-پس از اتمام ساخت گل جدید چوک را باز کرده و به ارامی پمپ را روشن نموده سرعت. افزایش دهیدKill Rateان را تا رسیدن به

ز گل با پرشدن ساق حفاری ا. فشار جداری را ثابت نگه دارید تا گل جدید به مته برسدرسدمیFCPارام ارام بهICPجدید فشار

9-های حفاری معطوف نمودهرگاه گل جدید به مته رسید باید توجه را به فشار لوله .


: راه کارهای اساسی و رایج در روش حفار

وزن و -روش انتظار-به دلیل وجود نقاط مشترک بین روش حفارا دهند که این روش رتلفیقی اکثر متخصصان کنترل چاه ترجیح میر اساس کار روش حفار و دو روش دیگر متکی ب. به خوبی مطالعه کنندموارد زیر است :1-بستن چاه2- ثابت نگه داشتن فشار جداری تا رسیدن به سرعت پمپ وICP

3- ثابت نگه داشتن سرعت پمپ روی مقدارkillRate

4-های حفاری روی مقدار ثابتحفظ فشار لوله .5-محاسبه گنجایش ساق حفاری و تعاد ضربات پمپ .6-محاسبه وزن گل الزم برای کشتن چاه .


: روش انتظار و وزنوده این روش براساس نام ان یعنی ابتدا منتظر ساختن گل جدید ب

نباشد بدیهی است که گل جدید دارای وزسپس ان به درون چاه میه همزمان گل قدیم و یا گل گاز زد. بیشتری نسبت به گل قبلی است

از

طریق چوک از سیستم گردش گل خارج و گل جدید جایگزین اندهنداین عمل را تا رسیدن گل جدید به سطح ادامه می. می شود .


: های روش انتظارو وزنویژگیکاهش : اول. دو مشخصه مهم را در این روش باید مورد توجه قرار داد

های حفاری در خالل رسیدنفشار پمپ را از روی درجه لولهفشار سطحی : دوم. گل به ته چاه و حفظ ان توسط سرعت پمپ ها

ا در صورت مجاز بودن ب)جداری را نباید در این زمان ثابت نگه داشتMASP)


ارو انتظ)توالی عملیات کشتن چاه به روش(: وزن

یکی از رایج ترین توالی این روش به قرار زیر است :1-پس از رخداد جریان چاه را ببندید .2-برگه کشتن چاه را پر کرده در ضمن وزن گل را افزایش دهید .3- هرگاه گل جدید اماده شد چوک را باز کرده و پمپ را به ارامی روشن کنید تا به حدKillRateبرسد .4-ضمن حفظ سرعت پمپ روی مقدار ثابت پمپاژ گل جید را ادامه دهید.5-هرگاه گل جدید به مته رسید فشار باید برابرباFCP باشد و سرعتپمپ را ثابت نگه داشته تا گل جدید به سطح برسد .6-پمپ را خاموش کرده چاه را بسته و بررسی کنید .


: روش تلفیقیوالنی رسد زیرا دارای محاسبات طای به نظر میروش تلفیقی معموال روش پیچیده

تری م در همچنین هرگاه با جریان گازی مواجه شوی. باشدنسبت به دو روش قبلی می

این ای هواز طرفی به دلیل افزایش مرحل. شودروش فشار بیشتری به جداری وارد می(پلکانی )ین در ا. وزن گل ساختن گل جدید یکی دیگر از مشکالت خواهد بودا نیز روش نه تنها گل جدید را باید پمپ کرد بلکه در ادامه ساخت باید فشار ان ر

ثابت نگه ار دهند فشچون در روش تلفیقی در ابتدای کار وزن گل را افزایش نمی. داشتوارده به جداری در این روش کمتر از زمانی است از روش حفار استفاده می(در خالل بیرون راندن جریان گازی)شود


: توالی روش تلفیقی1-پس از بستن چاه و ثبت اطالعات الزمICP وFCP و مقدار افزایش وزن گل را حسابیدتعداد ضربات پمپ و کاهش فشار را روی نموار رسم کن-برگه چاه را پر کنید. کنید-های حفاری را برای هر وزن گل محاسبهتعدادضربات پمپ از سطح تا مته وفشار لوله(8-6شکل. )کنید2- پمپ را روی گل جدید روشن کرده و ضمن حفظ فشارجداری به تدریج سرعت ان راتا حد مورد نظر افزایش دهید(KRP)های حفاری را روی فشار گردش سپس فشار لولهاولیه تنظیم کنید .3- در خالل گردش گل افراد باید گل جدید را ساخته و وزن ان را تا رساندن به مرحلهبعدی پیش بینی شده در نمودار افزایش دهند .4-گردش گل را تا رسیدن گل نهایی به سطح و کنترل کامل چاه ادامه دهید .


: رسم نمودار برای روش تلفیقیباشندمراحل زیر رسم منحنی نمودار در روش تلفیقی می :1-روی برگه کشتن چاه مقدارICPرا سمت چپ عالمت بزنید .2-ت در پایین مقادیر افزایش تدریجی وزن گل حفاری را نیز یاداش

. از گل موجود شروع کنید. کنید3- مقدار فشار نهایی گردش گلFCPرا سمت راست شبکه بنویسید.4-ICP وFCPاین خط کاهش فشار و افزایش . را به هم وصل کنید

. دهدوزن گل را در خالل عملیات نشان می


: روش حجمیها داخل چاه روش حجمی معموال برای کنترل فشار ته چاه در مواقعی که لولهراد نباشند یا امکان گردش گل درچاه نبوده یا در مواقعی که چاه بسته شده وافاین . گروه حفاری در انتظار دستور یا وسیله مورد نظرشان باشند استفاده شود

روش ن عمل در مهمتری. را میتوان حین پیمایش چاه با فورانگیر نیمه بسته نیز انجام دادباشد روش حجمی محاسبه نسبت فشار به حجم گل جابه جا شده در چاه می(Psi/bbl )ار ان به عبارت دیگر اگر یک بشکه گل از چاه خارج شود مقدار افت فشبه منظور رسیدن به مقدار فشار بر بشکه یا. شودمحاسبه می(psi/bbl ) باید گرادیان گلpsi/ft را بر حجم فضای حلقوی چاهpsi/ftبه طور . تقسیم کرد

کلی رودروش حجمی در موارد زیر بکار می :


: روش حجمی1-زمانی که لوله درون چاه نباشد .

2-فاصله بین مته تا ته چاه زیاد باشد(off Bootom)

3-مته یا ساق حفاری مسدود باشند .

4-پایین تحت شرایط فوران گیر نیمه بسته انجام گیرد/لوله باال .

5-چاه در انتظار رسیدن وسایلSunbbingمشبک کاری و موارد مشابه باشد .

6-ای نباشد که بتوان وزن گل را باال بردمواد گل موجود در محل به اندازه .


: توالی روش حجمیتوان برای روش حجمی مورد استفاده قراردادپس از بستن چاه روی جریان توالی زیر را می :1-فشار بسته جداری را یاداشت کنید .2- از خروجیchoke Lineدقت اندازه گیری در این مخزن باید در. به مخزن تخلیه وصل کنید

. حدود گالن باشد3- مقدارPsi/bbl (تغییرات هیدرواستاتیک)ورودی به چاه معین کنید/ را برای گل خروجی4-اجازه دهیدSICP اشدبپام افزایش یابد این افزایش فشار در نتیجه مهاجرت گاز می100به اندازه .5-4/1 ( دقیقا. )گالن را از چاه خارج کنید10بشکه یا حدود6- مقدار کاهشSICPراهنگام خروج گل از چاه یاداشت کنید .7-کاهش فشار ته چاه را نیز بر مبنای خروج گل محاسبه کنید .8- اگر افت فشار ته چاه کمترازpsi10100شروع کنید تا به تغییرات 5باشد مجددا از مرحله

. واحدی برسید9-را برای افزایش فشار جداری محاسبه کنید7و 6و5مراحل.


: روش چوک با فشار کم هرگاه فشار بسته جداریSICP در خالل گردش گل و خارج کردن

افراد یابدسیال جریان یافته به چاه با حفظ فشار ته چاه افزایش میاجازه کاهش دهند ایمن تر SICPمبتدی گمان میکنند که اگر به

هرگونه فرایندی در کشتن چاه که در ان از چوک برای . خواهد بودبه منظور کاهش فشار ته چاه یا افزایش فشار سازند SICPتنظیم

از در هر صورت با ب. شودروش چوک کم فشار نامیده می-استفاده شوددرون کردن چوک فشار سطحی کم شده و سیال بیشتری از سازند به

امه ورود سیال تا زمانی که فشار چوک پایین باشد اد. یابدچاه راه می. خواهد داشت


: روش چوک با فشار کمفاده از این روش در نواحی که امکان کار با روش حفاری فرو تعادلی باشد نیز است

در . ودشحفاری فرو تعادلی در سازندهای سخت با تراوایی کم استفاده می. شودمی. وداین روش چوک کم فشارباید حفاری به صورت زیر تعادل و سرعت باال انجام ش

به منظور انجام . در این روش ممکن است اسیب هایی به سازند نیز وارد شودهای با سازندهای سخت و تراوایی کم انجامعملیات موفق این روش باید در چاه

اوایی باال در مواردی که سازند دارای تر. پذیرفته تا مقدار سیال نفوذی نیز کم باشدبوده یا از وضعیت تراوایی ان

ین اطالع دقیقی در دسترس نباشد استفاده از روش چوک کم فشار هیچ تضمان بنابراین اغلب کارفرمای. ی حفاری شده در بر نخواهد داشتخاصی را در ناحیه

ند ترجیح میدهند به جز در مواردی که ابزار سطحی دارای مقاومت فشاری باال باشست چون فشار سطحی باال در حین کار منجر به شک. از این روش استفاده نکنند

سازند و تراواش سیال بیشتری از ان به درون چاه خواهد داشتد از باشند که بایها حاصل طراحی ضعیف میبعضی اشکاالت پیش امده در چاه

. استفاده نمود(Diverter)ابزار منحرف کننده جریان


: تصاویر


(6-8)

عملیات کنترل چاه؛ فیتز پاتریک. 11.سید مرتضی سادات نوریه : مترجم



amir. [email protected]، امیر فریدی زاده، 900225844


مقدمه-1های کنترل چاهروش-2مراحل روش حفار-3راه کارهای اساسی ورایج درروش حفار-4های روش حفارمحدودیت-5وزن-و–روش انتظار -6های روش انتظار و وزنویژگی-7(وزن-و-انتظار)توالی عملیات کشتن چاه به روش-8روش تلفیقی-9

توالی روش تلفیقی-10روش حجمی-11توالی روش حجمی-12روش چوک با فشار کم-13

مقدمه

های کنترل چاهروشرل های کنترل فوران، کشتن چاه وکنتآرمانی ترین هدف درتمام روش

را اوال سیال جریان یافته راازچاه خارج کنند، دوما چاه: تا. باشدآن می. ازسیال جدید باوزن تناسب باگرادیان فشار سازند پرگنند


روشهای کنترل چاه1- 5روش حجمی -4روش تلفیقی-3روش انتظارو وزن-2روش حفار-

. روش چوک بافشارکم-6روش کشتن از باال که ازسه روش اول بیشتر استفاده میشود .ه باوجود اختالف در این سه روش، لیکن ازچندین لحاظ به هم شبی

درهر سه روش باید مقدارفشار روی ته چاه در خالل : مثال. هستندسرعت ثابت نگه داشتن فشار ته چا ازطریق حفظ. عملیات ثابت بماند

. شودانجام می(چوک)پمپ وتغییردرمیزان بازوبسته کردن کاهنده درهرسه روش فوق پس ازبستن چاه فشارهای بسته لوله حفاری

رانیز که KRPمقدار. وجداری راپس ازتثبیت خوانده ویادداشت نمودهن چاه عبارت است ازفشار پمپ در دور آرام وتعیین کننده سرعت کشت

. است، باید ثبت نمود


روشهای کنترل چاه هرگاه فوران رخ دهد مقدارفشاربسته لوله حفاری رابایدبا

ل در خال. جمع نموده تاازفشار اولیه گردش گل اگاهی یافتKRPمقداریم چوک گردش گل بایداندازه حفظ فشارته چاه راباکنترل سرعت وتنظ

باشند، ها مفید میهای کشتن چاه نیزبرای اغلب روشبرگه. کنترل کردن اطالعات مهمی ازجمله فشارهای بسته حفاری وجداری، سرعت کشت

های الزم جهت های مربوط به جداری وسایرگزینهچاه، عمق چاه، داده. دهندیک عملیات کنترل چاه موفق رادر اختیار گروه عملیاتی قرار میل اساسی ترین اختالف بین سه روش باالچگونگی و زمان راندن گ

. جدید به درون ساق حفاری ورساندن ان به مته استروش حفارچون . پایه واساس کنترل چاه در بسیاری از عملیات حفاری است

. باشدهای کنترل چاه نیزرایج ترمیروش به کار رفته در اندر سایرروش


مراحل روش حفار1-شودپس از وقوع جریان چاه بسته می .2-مقدارSIDPPوSICPوافزایش سطح مخازن رایادداشت کنید .3-برگه کشتن چاه رادرصورت نیازپرکنید .4-ج جهت شروع پمپاژ، چوک را باز کرده، پمپ راروشن کرده وبه تدری

تارسیدن به مقدارگردش گل به سطح جریان کشتن سرعت آن راافزایش دهید، همزمان توسط چوک مقدار فشاربسته جداری راثابت

. با این عمل فشاروارده برته چاه ثابت خواهدماند. نگه دارید5- ،هرگاه جریان وفشار پمپ به حد سرعت کشتن چاه رسید

های حفاری مقدارفشار گردش اولیه رانشان فشارسنج لولههای حفاری توسط بازوبسته کردن چوک فشارلوله(. ICP)دهدمی

. ثابت نگه داریدISPراروی


مراحل روش حفار

6-یه های حفاری روی فشاراولباثابت نگه داشتن فشاربسته لولهن درای. گردش تمام گل بریده رااز چاه خارج کرده، سپس چاه را بسته

حالت باید فشاربسته لوله حفاری وفشار بسته جداری با هم باشند که در ابتدای جریان چاه پس SIDPPبرابرومساوی بامقدار

. ازبستن یادداشت کرده اید7-کنیمپمپ خاموش، چاه بسته وگل جدیدرا آماده می .


راه کارهای اساسی ورایج درروش حفار

یر وزن وتلفیقی متکی بر موارد ز-اساس کارروش حفاروروش انتظار: است1-بستن چاه .2-ثابت نگه داشتن فشار جداری تارسیدن به سرعت پمپ وIcp

3-ثابت نگه داشتن سرعت پمپ روی مقدارKill Rate

4-های حفاری روی مقدارثابتحفظ فشارلوله .5-محاسبه گنجایش ساق حفاری وتعداد ضربات پمپ .6-محاسبه وزن گل الزم برای کشتن چاه .


های روش حفارمحدودیت

درجریان گازی وکنترل آن بااین روش فشار سطحی جداری : مثالر را کم رود در این گونه موارد باید بااستفاده ازچوک فشابسیار باال می

چون گل باوزن باالیی در چاه پمپ . کرده وگاز را ترخیص کردح به دلیل وجود انبساط گازدر سط. شودگردد لذاچاه تمیز نمینمی

باید شود بنابراینوبیرون راندن گل ازچاه فشارفضای حلقوی کم میاثابت چوک رابیشترو بیشتر کم کرده تا فشار اعمال شده روی ته چاه ر

. نگه داردبنابراین زمان (حداقل)در روش حفار نیاز به دوگردش گل داریم ،

وبر همین اساس ستون فوران . زیادی صرف کشتن چاه خواهد شدمالی گیرمتحمل فشار زیادی شده وخوداین عمل منجر به مشکالت احت

. دیگری خواهد شد


وزن-و-روش انتظار

ه در این روش ابتدا منتظر ساختن گل جدید بوده وسپس گل را باین عمل را تارسیدن گل جدیدبه سطح. کنیمدرون چاه پمپاز می

وگل جدید دارای وزن بیشتری نسبت به گل قبلی. دهندادامه می. استز در این روش به دلیل رسیدن گل جدید به ته چاه پس از خروج گا

فزایش نفوذی از چاه کاهش یابد ودر نتیجه فشار هیدرواستاتیکی چاه افشار لذا باید از طریق چوک مقدار. یابدیافته وفشار سطحی کاهش می

ازند دراین حالت احتمال شکست س. وارده به ته چاه را ثابت نگه داشت. یابدکاهش می


های روش انتظار و وزنویژگی

1-های حفاری در خالل رسیدن کاهش فشار پمپ را ازروی درجه لولهها به منظور اعمال فشارگل به ته چاه وحفظ ان توسط سرعت پمپ. مناسب به چاه پس از رسیدن گل به ته چاه

2- فشار سطحی جداری رانباید در این زمان ثابت نگه داشتهد درصورتیکه ثابت باشد فشار ته چاه افزایش یافته وسازند خوا

را شکست، لذا تا حد امکان باید باچوک از طریق جداری فشار ته چاه. حفظ کرد


-ارانتظ)توالی عملیات کشتن چاه به روش(وزن-و

1-برگه کشتن چاه را پر کرده و -2. پس از رخداد جریان چاه رابستهبا آماده شدن گل جدید، چوک را باز کرده -3. وزن گل را افزایش دهید

برسد هرگاه سرعت Killrateوپمپ را به آرامی روشن کنید تا به حد پمپ به مقدارکشتن چاه رسید، فشار خوانده شده روی فشارسنج

ضمن حفظ سرعت پمپ روی -4. باشدIcpهای حفاری باید برابر با لولههرگاه گل جدید به مته -5. مقدار ثابت، پمپاژ گل جدید را ادامه دهید

ل باشد وسرعت پمپ راثابت نگه داشته تا گfcpرسید فشار باید برابر با . پمپ را خاموش، چاه رابسته وبررسی کنید-6. جدید به سطح برسد


روش تلفیقی

روش پیچیده تر ودارای محاسبات طوالنی تری نسبت به دو روشار هرگاه با جریان گازی مواجه شویم دراین روش فش. باشدقبلی می

ای از طرفی به دلیل افزایش مرحله. شودبیشتری به جداری وارد میاید و نه تنها ب. وزن گل، ساختن گل جدید یکی از مشکالت خواهد بود

ابت گل جدید راپمپ کرد، بلکه در ادامه ساخت باید فشار ان رانیز ثچون در این روش در ابتدای کار وزن گل را افزایش . نگه داشت

دهند، فشار وارده دراین روش کمتر از زمانی است که از روش نمی. شودحفار استفاده می


توالی روش تلفیقی

1-پس از بستن چاه وثبت اطالعات الزمIcp وfcp و مقدار افزایشپمپ را روی گل -2. کنیموزن گل وبرگه کشتن چاه را پر و حساب می

تا جدید روشن کرده و ضمن حفظ فشار جداری به تدریج سرعت آن رادر خالل گردش گل باید گل جدید را -3. حد مورد نظر افزایش دهید

ساخته و وزن آن را تارساندن به مرحله بعدی پیش بینی شده درگردش گل را تارسیدن گل نهایی به سطح -4. نمودار افزایش دهند

. وکنترل کامل چاه ادامه دهید


روش حجمی

رودبه طور کلی در موارد زیر به کار می :1-فاصله بین مته تا ته چاه زیاد -2. زمانی که لوله درون چاه نباشد

. باشد3-پائین تحت شرایط /لوله باال -4. مته یا ساق حفاری مسدود باشند

چاه در انتظار رسیدن وسایل سان -5. فوران گیر نیمه بسته انجام گیردمواد گل موجود در محل -6. بینگ، مشبک کاری و موارد مشابه باشد

. ای نباشد که بتوان وزن گل را باال بردبه اندازه


توالی روش حجمی

از خروجی چوک الین به -2فشار بسته جداری را یادداشت کنیداجازه -3گالن باید باشد 10مخزن تخلیه وصل کنید دقت در حدود

را برای bblبر psiمقدار -4پام افزایش یابد 100به اندازه sicpدهید تا بشکه از چاه خارج 4/1-5. ورودی به چاه معین کنید/گل خروجی

. را هنگام خروج گل از چاه یادداشت کنیدsicpمقدار کاهش -6کنید -8. کاهش فشار ته چاه رانیز بر مبنای خروج گل محاسبه کنید-7

در این . ورا برای افزایش فشار جداری محاسبه کنید7و6و5مراحل رفیت چاه ماند، مقدار ان بستگی به ظروش فشار ته چاه تقریبا ثابت می

شسته شدن حفره چاه، ساق حفاری . وموقعیت گاز نفوذی داردن از ای. باشدهای جداری از عوامل موثربر فشار میمخروطی واندازه لولهتوان استفاده نمود که امکان استفاده ازسایر روش در مواقعی می

. ها میسر نباشدروش


روش چوک با فشار کم

هرگاه فشار بسته جداریSicp در خالل گردش گل و خارج کردن، افراد سیال جریان یافته به ته چاه با حفظ فشار ته چاه افزایش یابد

اجازه کاهش دهند ایمن تر Sicpکنند که اگر بهمبتدی گمان میفشار ته چاه Sicpبا بازکردن بیشتر چوک جهت کاهش . خواهد بود

اهد کاهش یافته ودر نتیجه سیال سازند به درون چاه مجددا تراوش خوای مواردباز کردن جزئی به منظور کاهش پس هر چند در پاره. کرد

ه در آن هرگونه فرایندی در کستن چاه ک. فشار موفقیت امیز بوده استار به منظور کاهش فشار ته چاه یا افزایش فشSicpازچوک برای تنظیم

وش در این ر. شودسازند استفاده شود، روش چوک کم فشار نامیده میلیات به منظور انجام عم. ممکن است آسیب هایی به سازند نیزوارد شود

ام موفق این روش باید در چاه هایی با سازند سخت و تراوایی کم انج. پذیرفته تا مقدار سیال نفوذی نیز کم باشد


روش چوک با فشار کم

آن در مواردی که سازند دارای تراوایی باال بوده یا از وضعیت تراواییین اطالع دقیقی در دسترس نباشد، استفاده از این روش هیچ تضم

ار بنابر این اغلب ک. خاصی رادر ناحیه حفاری شده در بر نخواهد داشتدهند به جز در مواردی که ابزار سطحی دارای فرمایان ترجیح می

ار چون فش. مقاومت فشاری باال باشند از این روش استفاده نکنندیشتری سطحی باالدر حین کار منجر به شکست سازند وتراوش سیال ب

. از آن به درون چاه خواهد داشت


، سادات نوریه، سید مرتضی، عملیات کنترل چاه، تهران1.1386نورپردازان،

106تا 88از صفحه 6فصل



[email protected]حمید اسددیزاوندی 890219168


فواران گیرها دالیل و عالئم فوران. 2عالئم وقوع فوران. 3کشتن چاه و محاسبات. 4

فواران گیرها قسمت اصلی سیستم کنترل، طغیان شکن یا فوران گیرB. O. P

. باشدمیدو نوع اساسی فوران گیرها در یک دستگاه حفاری، فوران گیرهای

. باشندای میای یا کوبهدالیزی و فوران گیرهای زبانهه هنگام یک فواران گیر دالیزی دارای یک المان الستیکی بوده که که ب

های وزنی محکم بسته های حفاری یا لولهعمل، به دور کلی، لولهه شود و اگر هیچ قسمتی از ساق حفاری درون چاه نباشد، دهانه چامی

. بنددرا میه است ک( زبانه ها)های بزرگ فوالدی ای شامل شیرفوران گیر کوبه

. باشدهای آب بند میحاوی المان


دالیل و عال ئم فورانبرخی از دالیل فوران عبارتند از :1 .وزن کم گل2 .مکش3 .پر نکردن چاه موقع لوله باال4 . سریع شدن حفاری

5 .گیردچاه در موقع لوله باال کم تر از مقدار الزم گل می


عالئم وقوع فورانسرعت بیش از حد لوله ( الف

طححفاری به هنگام برگشت به سپر نکردن چاه به اندازه کافی( ب

در هنگام لوله باالافزایش کلسیم گل خروجی( جمشاهده گل گاز زده یا آب زده( دکاهش فشار پمپاز( وافزایش دمای گل در خروج از ( ز

چاه

ها افزایش تعداد ضربان پمپ( ح(Strokes )کاهش وزن روی مته ( ط


کشتن چاه و محاسبات سه روش اساسی جهت کشتن

: چاه وجود دارد که عبارتند از1 . روش انتظار وزن2 .روش حفار

3 .روش همزمان


در . روش مشخصی برای کشتن چاه وجود نداشت1960قبل از سال، گردش (Choke)در حالی که از طریق کاهنده ( Kick)موقع سیالن

ه چاه بردند تا زمانی ککردند، وزن را بدون هیچ قانونی باال میگل می Wait and)شد که به اصطالح روش انتظار و وزن کنترل میWeight )ش یعنی، با افزای. شودیا یک گردش کامل گل نامیده می

ن گل در مخازن گل و مهیا ساختن گل سنگین، گردش گل سنگیا به گرفت و هم زمان با تخلیه سیال سازند، گل سنگین جصورت می

. شدجا شده و چاه کشته می


محاسبات کشتن چاهفاده از وزن گل جهت کشتن چاه، فشار گردش گل اولیه و نهایی با است

: زیر قابل محاسبه استهایرابطه

Kill Weight Mud (KWM) = 𝑠𝑖𝑑𝑝𝑝

0.052∗𝑡𝑣𝑑+ OMD

Initial circulating pressure (ICP) = sidpp + KRP

Final Circulating Pressure (FCP) = 𝐾𝑊𝑀

𝑂𝑀𝑊* KRP


: OMW وزن اولیه گل(ppg)

: KRPفشار کشتن چاه(psi)

: TVDعمق واقعی عمودی


اصول مهندسی حفاری، فصل اول، لوازم و سیستمهای 1.حفاری

شیرهای فوران گیر . 1تعاریف. 2پیش گیری فوران. 3های نفت و گازکنترل فوران چاه. 4نتیجه گیری و پیشنهادات. 5

: شیرهای فوران گیرBlowout Preventer) که اصطالحاBOP شوند، یکی از نامیده می

ز ا. باشدتجهیزات کنترل کننده چاه در هنگام حفاری و تعمیرات چاه می (Blowout)تجهیزات کنترل کننده چاه به منظور جلوگیری از فوران

غیر فوران اصطالحا به جریان. شودسیاالت به سمت بیرون چاه استفاده میبقات زیر کنترل شده گاز، نفت یا دیگر سیاالت چاه به اتمسفر یا به درون ط

یر دهد که فشار طبقات زاین اتفاق زمانی روی می. شودزمینی گفته میوران ف. زمینی از فشار اعمال شده به آنها بوسیله سیاالت حفاری باالتر رود

که باعث )باعث به خطر افتادن جان خدمه ریگ، تخریب شدن ریگ اتالف مقادیر زیادی نفت و تخریب محیط( شودها دالر زیان میمیلیون

ر زیادی با نیروی بسیا( مثل نفت، گاز یا آب نمک)سیاالت . شودزیست میاشند، کنند و اگر این سیاالت حاوی گاز نیز ببه سمت بیرون چاه فوران می

. شوندمشتعل میادامه


اگر دانسیته سیاالت حفاری مقدار مناسبی باشد، معموال از وارد شدنسیاالت موجود در طبقات زیر زمینی به داخل حفره چاه و فوران آن به

مینی ای زیر زاگر مته حفاری به داخل طبقه. شودسمت بیرون جلوگیری میفاری در با فشاری باالتر از فشار اعمالی به آن وارد شود، یا اینکه سطح گل ح

اه داخل چاه افت پیدا کند، سیاالت موجود در این طبقات به داخل حفره چدر هنگام . گویندمی"WELL KICK"وارد شده که اصطالحا به آن

"KICK" سیاالت موجود در طبفات به داخل حفره چاه وارد شده و با نیروی. کندزیاد گل حفاری را به سمت بیرون چاه هدایت می

در مراحل اولیه"KICK" توانند با افزایش سطح گل حفاریخدمه ریگ می، تمام و دانسیته آن از وقوع فوران جلوگیری کنند اما اگر خدمه تاخیر کنند

دهند که سیاالت گل حفاری به سمت بیرون چاه هدایت شده و اجازه می. ندموجود در طبقات به صورت غیر کنترل شده به سطح جریان پیدا کن

. نتیجه آن وقوع فوران یا انفجار خواهد بود


مقدمههای پس از کشف نفتهای نفت و گاز، همواره یکی از دغدغهمهار فوران چاه

آزاد شدن نیروی عظیم طبیعت، به صورت خارج از کنترل، . بوده استهایبدون شک، کنترل فوران مقوله ایست و مهار فوران چاه. هولناک است

ای دیگر، هرجا که چاهی برایسرکش که از کنترل خارج شده اند، مقولهرل بایست تمهیدات الزم برای کنتشود، میاستخراج نفت و گاز حفر می

فوران و در صورت خارج شدن فوران از کنترل، مهار چاه نیز مد نظر قرار یا های حفاری در خشکی و دری دکلگیرد، به همین دلیل است که کلیههایبراساس مقررات شرکت. باشندمجهز به تجهیزات کنترل فوران می

شود و های الزم برای مقابله با این پیشامد باید تدوینحفاری، دستورالعملله های محوی مسئولیتهای اشخاص، معلوم شود و افراد بر پایهمسئولیت

. های آموزشی الزم را طی کنندبایست دورهمی

ادامه


ان های نفت وگاز، بسیار ناگوار است، ساده ترین فورپیامدهای فوران چاهها میلیاردتواند میلیاردها تومان، به تجهیزات، خسارت وارد کند و دهمی

ن تومان از ذخایر طبیعی کشور را نابود و به محیط زیست خسارات جبرا. اشدناپذیری وارد کند و ممکن است، این حادثه، خسارات جانی نیز داشته ب

الزم به ذکر است که احتمال وقوع فوران همواره وجود دارد و این مختص و یا های دریاییی خاصی نیست ومی تواند در چاهشرکت، کشور و یا منطقه

های بسیار عمیقفوران ممکن است در چاه. حفرشده در خشکی حادث شود. های کم عمق و با فشار پایین حادث شودو با فشار باال و یا در چاه

ر های سرکش، نیازمند دانش، هنر، خالقیت و تجربه است و تنها دمهار چاهتن بدون داش. گرددقالب یک کار گروهی منسجم با مدیریت قوی ممکن می

ت دانش مهندسی حفاری، مخازن، زمین شناسی و سایر علوم مرتبط با نفهای طبیعی است که این مجموعه از دانش. وگاز، مهار چاه امکان ندارد

. شودذکرشده، در یک گروه از کارشناسان جمع می


تعاریف 2 .1 .1 تعریف سیالن :له، سیالن عبارت است از ورود سیال سازندی به درون حفره چاه، در شرایطی که بال فاص

. فشار سازندی بیشتر از فشار هیدرواستاتیک ستون سیال حفاری نشود2 .1 .2 تعریف فوران :بر فشار در صورتی که سریعا، سیالن تشخیص داده نشده و کنترل نشود، فشار سازندی

. کند و فوران خواهیم داشتهیدرواستاتیک ستون سیال غلبه می2 .1 .3 فشار هیدرواستاتیک :فشار ناشی از وزن گل حفاری، که با افزودن موادی به آن، قابل تغییر است .2 .1 .4 فشار سازندی :شودفشاری که از سیال درون سازند، بر گل حفاری وارد می .2 .1 .5 فشار شکست سازند :مقدار اگر فشار هیدرواستاتیک بیشتر از این. کندحداکثر فشاری که سازند تحمل می

. کندها نفوذ میباشد، سازند شکسته شده و گل حفاری به درون شکستگی


دالیل سیالن 2. 21 .عدم پایش مناسب سیال حفاری جابه جا شده، ناشی از پیمایش

. رشته حفاری

ی حفاری از چاه، از پربودن چاه از سیال در هنگام خارج نمودن رشته. حفاری، باید اطمینان حاصل کرد

2 .های گلکاهش فشار سیال حفاری ناشی از خاموش شدن پمپ3 .ارج کاهش فشار سیال حفاری، ناشی از کاهش ارتفاع سیال دراثر خ

شدن رشته حفاری و پر نکردن چاه4 .رون کاهش فشار سیال حفاری، ناشی از مکش ایجاد شده در اثر بی

کشیدن رشته حفاری


های وقوع سیالن نشانه 3. 2

1 .افزایش در سرعت حفاری(ROP).

2. افزایش گشتاور و درگ در حین حفاری .3 .کاهش در چگالی شیل .4 .تغییرات خواص سیال حفاری .

5 .هاافزایش شکل و اندازه کنده6 . افزایش میزان گاز حل شده در سیال حفاری، حین حفاری، حین

. های حفاریپیمایش و اتصال لوله7 .افزایش دمای سیال حفاری خروجی از چاه8 .باالآمدن ناگهانی و غیر معمول سطح گل در تانک گل


پیش گیری فوران 4. 2

با افزایش دقت و توجه به نکات ایمنی در مراحلی از حفاری کههای وقوع سیالن، احتمال وقوع سیالن زیاد است و توجه به نشانه

، آن را توان بالفاصله پس ازوقوع سیالن، با افزایش وزن گل حفاریمی. کنترل کنیم و از وقوع فوران جلوگیری کنیم

ار سیال برای این منظور فشار هیدرواستاتیک گل حفاری باید بین فشمتر از اگر فشار هیدرواستاتیک ک. سازند وفشار شکست سازند باشد

خ آید وسیالن رفشار سیال سازند باشد، سیال، به درون سازند میس از دهد و در صورتی که از فشار شکست سازند بیشتر باشد، پمی

ار شکسته شدن سازند، گل به درون سازند رفته و در اثر کاهش فشرودگل، سیال به درون سازند می


های نفت و گازکنترل فوران چاه 5. 2

ودشی زیر تقسیم میهای نفت و گاز به سه مرحلهکنترل فوران چاه :ی فورانکنترل اولیه( الف(کنترل ثانویه)کشتن چاه ( ب(کنترل ثالثیه)مهار چاه ( ج2 .5 .1 ی چاهکنترل اولیهعت آید، در صورتی که سرهنگامی که سیال سازندی به درون چاه می

ا توان وزن گل رهای سیالن، میی نشانهسیال، کم باشد با مشاهده. افزایش داد و در همین ابتدای کار، فوران را مهار کرد

ادامه


2 .5 .2 کشتن چاهدر . درسدر صورتی که سرعت سیال سازندی زیاد باشد، پس از زمانی اندک به سطح می

ه با شود کاین مرحله از یک شیر فوران گیر که در باالی چاه تعبیه شده، استفاده می. کندافزایش فشار ناگهانی، به صورت خودکار بسته شده و فوران را مهار می

2 .5 .3 مهار چاهیر هنوز اگر سیال سازندی با فشار و سرعت زیاد به سمت باال حرکت کند و شیر فوران گ

پرتاب نصب نشده باشد، سیال پر فشار تمامی تجهیزات سرچاهی رااز جا کنده و به اطرافه راحتی دمای اشتعال سیال، پایین است و سیال ب. کندکند و سیال در سطح فوران میمی

. شودمشتعل میشوداین مرحله به دو بخش تقسیم می :اطفای حریق(الفمهار کامل چاه(بادامه


2 .5 .3 .1 اطفای حریقوران، باید شود، برای کنترل فسیال فوران کرده، به دلیل دمای اشتعال پایین، مشتعل می

: ابتدا این آتش را خاموش کرد که به دو صورت امکان پذیر استای نصب شده و پس از قرارگیری در اطراف چاه، ازمواد منفجره بر روی حلقه: بمب خال

اد شود و خال ایجشوند، در اثر انفجار تمام اکسیژن اطراف بلعیده میراه دور منفجر می. شودشده باعث خاموش شدن آتش می

برای این منظور، حوضچه هایی در اطراف چاه ایجاد کرده و آب مورد نیاز را از : آب پاشیقل ها منتها آب را به پمپی این حوضچه به وسیله. کنندطریق لوله به آن منتقل می

. کندکنند و پمپ ها، آب را با فشار باال روی آتش ریخته و آن را خاموش میمی

ادامه


2 .5 .3 .2 مهار کامل چاهاین مرحله به دو صورت امکان پذیر است :1 .اشند، اگر تأسیسات سرچاهی به طور کامل از بین نرفته ب: مهار چاه از باال

از باال، چاه توان با جایگزینی تأسیسات جدید وتزریق گل حفاری سنگینمیارامد این امر، تنها در مواردی که فشار چاه نسبتا پایین باشد، ک. را مهار کرد

. های گازی کارساز نیستاست و در مورد چاه2 .در این روش، یک یا چند چاه انحرافی را با فواصل : مهار چاه از پایین

رده ی پایانی چاه فوران ککنیم و به نقطهایمن از چاه فوران کرده، حفر میق رسیم، سپس از چاه انحرافی امدادی، گل حفاری را با فشار باال تزریمیکنیم تا پس از ورود به چاه فوران کرده، فوران سیال به درون چاه را می

کنیم وچاه را متروکه متوقف سازد، سپس سیمان را به چاه تزریق می. سازیممی،امروزه، در مهندسی حفاری به دلیل سادگی مراحل اول و دوم کنترل چاه

. ی سوم، یعنی مهار چاه را کنترل فوران چاه به حساب میآورندتنها مرحله


سته مطالعات الزم برای کنترل فوران به دو د: شوندتقسیم می

1 .آزمایش نشتی2 .های میدانیبررسی .3 .1 آزمایش نشتی برای حفاری یک چاه به صورت ایمن، الزم است اطالعاتی در مورد سازند مورد

رون چاه، ی واردشده به دبیشترین حجم سیالن کنترل نشده. حفاری داشته باشیمال اگر فشار ستون سی. به فشار شکست سازندهای حفاری شده بستگی دارد

د، حفاری، مساوی یا بیشتر از فشار شکست سازندهای حفاری شده شود، سازن. ودششود و کنترل تعادل چاه از دست خارج میشکسته شده و سیال، وارد چاه می

های فشار شکست سازندها، در ارتباط با وزن سازند و سیال موجود در حفرههای هترکیب دو وزن سنگ و سیال موجود در حفر. باشدهای باالیی سازند میالیه. باشدهای باالیی، تعیین کننده فشار طبقاتی بر روی هر الیه میالیهادامه


فشار با استفاده از تست نشتی، یک مقدار عددی برای پیش بینیاری توان برای حفآید و حد فشاری که میشکست سازند، به دست می

ان تونتایج این آزمایش را می. آوریمسازند اعمال نمود را به دست مینتایج ی بعدی به کار برد وهمچنینی فشار شکست الیهبرای محاسبه

. دهداین آزمایش، موثر بودن عملیات سیمان کاری را نشان میدر این آزمایش از باال، شروع به اعمال فشار بر روی چاه جداره گذاری

یال که سدهند تا زمانیکنند، به تدریج، فشار را افزایش میشده میل فشاری که سیا. درون چاه، شروع به وارد شدن، به درون سازند کند

. یندکند را فشار نشتی گوشروع به تزریق شدن به درون سازند می


فرایند تست نشتی 1. 1. 3

خص ها باید بررسی شوند و حد باالی فشار مشقبل از آزمایش، فشارسنج. شود1 .های جداری باید تست شوندقبل از حفاری کفشک، لوله .2 . فوت از سازند زیر کفشک لوله را حفاری 10تا 5کفشک، سیمان و

. کنیممی3 .آوریم و چگالی سیال حفاری ورودی وسیال حفاری را به گردش در می

. کنیمخروجی را چک می4 .ان را ی جداری باال آورده و خطوط لوله متصل به پمپ سیممته را تا لوله

. کنیموصل می5 .بندیمشیرهای فوران گیر را می .

ادامه


6 .در با استفاده ازپمپ سیمان، با نرخ پایین در حدود نیم بشکهات کنیم ونمودار تغییردقیقه، سیال حفاری را به درون چاه پمپ می. کنیمفشار در برابر حجم سیال حفاری را رسم می

7 .ی انحراف در رفتار خطی نمودار رسم شده، پمپاژبه محض مشاهده. کنیمرا قطع می

8 .ن مقداری از سیال حفاری در سازند هرزروی کرده، پس گل جایگزی. کنیمبه درون چاه تزریق می

ول و این آزمایش برای پیش گیری از فوران و کنترل فوران در مراحل ااده های میدانی استفدوم، مفید است اما برای مهار چاه، باید از بررسی

. کرد


3 .2 های میدانیبررسیشودها شامل موارد زیر میاین بررسی :1 .های سیالنبررسی نشانه اگهانی آن، ترین بررسی در این بخش، بررسی سطح گل در تانک گل است که تغییر نمهم

ی وقوع سیالن استنشان دهنده2 .محوطه سنجیب، کنیم تا در صورت فوران چاه، مکان مناسدر این بخش، محیط اطراف چاه را بررسی می

برای موارد زیر مشخص شود1 .های آبمکان حوضچه2 .مکان استقرار توربوپمپ ها3 .های امدادیها و ماشینمسیر حرکت جرثقیل


اهواز و چاه گاز 50کنترل فوران چاه نفت کنگان 23مقدمهدر . شودی مهار از باال و مهار از پایین تقسیم میمهار کامل چاه، به دو شیوه

ار شده و این فصل، به عنوان نمونه، کنترل فوران یک چاه نفتی که از باال مه. یک چاه گازی که از پایین مهار شده، آورده شده است

4 .1 اهواز50عملیات مهار چاه نفت اهواز، چندین مزیت داشت، مزیت اول آن این بود که دستگاه 50چاه

حفاری سوخته و مواد وتجهیزات در اطراف آن وجود نداشت دوم این که در ت کیلومتری از محل استقرار تجهیزات کنترل فوران، مناطق نف10فاصله

ین خیز جنوب و شرکت ملی حفاری ایران قرار داشت، لذا دسترسی به ماش. ی نداشتآالت، ابزار ونفرات بسیار سریع بود و نیاز به نقل و انتقاالت طوالن

ادامه


نفت شهر بود، از طرفی 24به مراتب بیشتر از فشار چاه 50اما فشار چاه اهوازه تجهیزات، ماشین آالت، سازمان و نیروهایی که که در نفت شهر به کار گرفت

نیروهای شرکت ملی حفاری . اهواز وجود نداشتند50شدند، در زمان فوران چاه و تجارب بعدی به سازماندهی و برنامه ریزی 50باتجارب به دست آمده از چاه . های دیگر رسیدندمنسجم در کنترل فوران چاه

جام در اولین قدن الزم بود، میزان خرابی شیرهای سرچاهی بررسی شوند، برای انی ازهی بی امان آتش اجشعله. شدنداین کار مهارگران بایستی به چاه نزدیک می

ود داد و برای این کار الزم بود یا شعله خاموش شنزدیک شدن را به مهارگران نمیبه دهند، تا شعلهو یا مهارگران زیر چتری از آب ابتدا دودکشی را روی چاه قرار می

ا استفاده از ابتدا ب. ارتفاعات باالتر منتقل شده و بتوانیم به دهانه چاه نزدیک شویم. مواد منفجره سعی در خاموش سازی شعله نمودیم

استهمان گونه که قبال گفته شد، برای مشتعل ماندن یک شعله چهار عامل الزم :ل های شیمیایی و اکسیژن، حال اگر یکی از عوامحرارت، مواد سوختنی، واکنش

. گفته شده از محیط حذف شود، شعله خاموش خواهد شدادامه


رف شود اکسیژن موجود در اطراف شعله برای لحظاتی مصانفجار باعث میوش تواند باعث خامی انفجار میای است، نتیجهشود، ولی این موضوع لحظه

ت، شدن شعله شود، ولی چنانچه پس از انفجار مجددا جریان اکسیژن، حرارهای شیمیایی در محیط باشند، چاه مشتعل مواد سوختنی و واکنش

افتاد، انفجار باعث خاموش 50شود، این همان اتفاقی بود که در چاه میتا شد، ولی چون ما توان خنک کردن محیطشدن شعله برای چند لحظه می

. شدزیر دمای اشتعال مواد نفتی را نداشتیم، چاه مجددا مشتعل می هزار بشکه نفت در روز، خنک کردن محیط در 60با توجه به فوران بیش از

پس از چند بارتالش نا موفق برای خاموش سازی. یک لحظه ممکن نبود. شعله توسط انفجار تصمیم گرفته شد، با وجود شعله چاه مهار شود

ادامه


ب ی آی ذخیرهیک حوضچه. برای این کار اقدام به محوطه سازی و تسطیح اطراف چاه شدمتر در زمین کنده شد، آب مورد نیاز این استخر 5. 3متر و به عمق 100در 70با ابعاد

بی باال سیستم پمپاژ با فشار و د. های سطحی تامین شداز طریق لوله کشی و پمپاژ آب. های آب ایجاد شدبرای ایجاد چتری از فواره

ها در حال خروش بود، تنها با حمایتگروههای عملیاتی در حالی که آتش باالی سر آن. توانستند به چاه نزدیک شوندهای آب پاش مستقر در محوطه میفواره

با توجه به حجم فوران و حرارت ایجاد شده، حجم آب مورد نیاز برای برای خنک کردنیک محیط بسیار باال بود، مهارگران پس از تامین آب الزم موفق شدند به دهانه چاه نزد

ه اما به دلیل سرعت باالی فوران موفق ب. اینچ را امتحان کنند42شوند و دودکش با قطر . نگهداری دودکش باالی دهانه چاه نشدند

ادامه


اینچ نمودند، اما دوباره به دلیل سرعت باالی فوران و52گران بار دیگر سعی در نصب دودکش مهارام با پس از چندین بار تالش ناموفق برای نصب دودکش، سرانج. حجم کم چتر آب ناموفق بودند

نصب دو دستگاه توربو پمپ در منطقه و افزایش حجم چتر آب، مهارگران موفق به نصب یکپس از قرار گرفتن دودکش روی دهانه چاه، شعله به باال . اینچ بر روی چاه شدند42دودکش

. های آب موفق به نزدیک شدن به دهانه چاه شدندمنتقل شد و مهارگران زیر چتری از فوارهتاج چاه از سه قسمت زیر تشکیل شده است :1 .سری تولید .2 .سری رشته تکمیل چاه .3 .سری لوله جداری .شد، با های آسیب دیده، بریده میدر اثر انفجار، قسمت شماره یک آسیب دیده بود، لذا باید بخش

: توجه به فوران چاه، دو روش وجود داشتهای آسیب دیده توسط انفجار هدایت شوندهقطع قسمت( الف .ی تکمیلهای فلنج رابط بین سری تولید و سری رشتهبرش پیچ( ب .ادامه


هدایت هایهای عملیات سپاه پاسداران تالش کردند تا با استفاده از بمب ابتدا در چند نوبت گروهل ای حاصاما نتیجه. شونده، اقدام به جداسازی بخش آسیب دیده سری تولید از روی چاه نمایند

ید ایجاد نشد، یکی از اعضای عملیات گروه سپاه پاسداران به نام عزیز الماسی به دلیل مکش شدی چاه، به شهادت رسید و در جوار رحمت حق تعالی شده در اطراف دودکش نصب شده در دهانه

. قرار گرفتار های ناموفق و تقدیم یک شهید، برای جداسازی بخش آسیب دیده توسط انفجپس از تالش

اینچ، اقدام به جداسازی شیر توپی 12های فلنج هدایت شده، تصمیم گرفته شد، با بریدن پیچ. آسیب دیده نمایند

ا ی چاه در حال فوران، از سیستم جت آب مخلوط با ماسه و یهای آسیب دیدهبرای بریدن بخشباالتری اما برش با آب به دلیل عدم تولیدحرارت از ایمنی. شودتجهیزات برش با شعله استفاده می

قه های مواد هیدروکربوری در منطاستفاده از برش با شعله به دلیل وجود آلودگی. برخودار استبا ای جز استفاده از برشاما به دلیل عدم دسترسی به تجهیزات برش با آب، چاره. خطرناک است

میلیون فوت 50ی آتش در حالی که روزانه اینچی، به وسیله12های فلنج برش پیچ. شعله نبوداین از بارزترین. هزاربشکه نفت خام با سرعت در حال خروج بود60تا 50مکعب گاز آماده اشتعال و

لید، ی سری توپس از جداسازی بخش آسیب دیده. های شهامت و ایثار کارکنان صنعت بودنمونه. سری تکمیل در دسترس قرار گرفت

(ادامه)


ا ی چاه در حال فوران، از سیستم جت آب مخلوط با ماسه و یهای آسیب دیدهبرای بریدن بخشباالتری اما برش با آب به دلیل عدم تولیدحرارت از ایمنی. شودتجهیزات برش با شعله استفاده می

قه های مواد هیدروکربوری در منطاستفاده از برش با شعله به دلیل وجود آلودگی. برخودار استبا ای جز استفاده از برشاما به دلیل عدم دسترسی به تجهیزات برش با آب، چاره. خطرناک است

میلیون فوت 50ی آتش در حالی که روزانه اینچی، به وسیله12های فلنج برش پیچ. شعله نبوداین از بارزترین. هزاربشکه نفت خام با سرعت در حال خروج بود60تا 50مکعب گاز آماده اشتعال و

ید، ی سری تولدیدهپس از جداسازی بخش آسیب. های شهامت و ایثار کارکنان صنعت بودنمونه. سری تکمیل در دسترس قرار گرفت

های شسازی شعله تالبرای خاموش. جهت نصب شیر توپی جدید الزم بود، ابتدا شعله خاموش شودتفاده اس. زیادی شد، بارها از طریق انفجار، سعی در خاموش کردن شعله شده که نتیجه بخش نبود

ودن چاه، ور بدر نهایت تصمیم گرفته شد در حین شعله. های هدایت شونده نیز کارساز نشداز بمب. عملیات نصب شیر توپی انجام گردد و هم شعله به کنترل در آید

شد، ته میاین روش نوآورانه برای اولین بار در دنیا توسط متخصصان صنعت نفت ایران به کار گرفه نام بایست مقدمات کار فراهم گردد، در این هنگام، دومین شهید این عملیات ببرای انجام آن می

اران خود را محمد علی دوستانی نیز به دلیل سوختگی، به خیل شهیدان انقالب اسالمی پیوست و ی. در غم از دست دادنش عزادار کرد


عله برای خاموش سازی ش. جهت نصب شیر توپی جدید الزم بود، ابتدا شعله خاموش شودجه های زیادی شد، بارها از طریق انفجار، سعی در خاموش کردن شعله شده که نتیتالش

گرفته در نهایت تصمیم. های هدایت شونده نیز کارساز نشداستفاده از بمب. بخش نبودنترل شد در حین شعله ر بودن چاه، عملیات نصب شیر توپی انجام گردد و هم شعله به ک

. در آیدار گرفته این روش نوآورانه برای اولین بار در دنیا توسط متخصصان صنعت نفت ایران به ک

د بایست مقدمات کار فراهم گردد، در این هنگام، دومین شهیشد، برای انجام آن میمیانقالب این عملیات به نام محمد علی دوستانی نیز به دلیل سوختگی، به خیل شهیدان

. اسالمی پیوست و یاران خود را در غم از دست دادنش عزادار کردکرد، تا امکان نزدیک شدن تجهیز ساخته شده، باید هم شعله را به باال هدایت می

شد و اینچ نشسته وپیچ می12آمد و هم روی فلنج مهارگران به دهانه چاه فراهم میکرد و شیر توپیهمچنین امکان پمپاژ سیاالت به درون چاه جهت کشتن را فراهم می

ی و این یک تجهیز ابداعی بود که برای اولین بار طراح. داشتبرای مسدود کردن چاه می. نصب آن کار بسیار دشوار و نیازمند رشادت و شجاعت باالیی بود. شدساخته می

ادامه


رف مجددا با بهره گیری از توان حداکثری، فشار و حجم الزم برای منحب در حین عملیات نص. کردن شعله و خنک کردن محوطه تامین شد

هایتجهیز بر روی چاه که چهار روز طول کشید، اگر یک لحظه فوارهشدند، کلیه نفرات گروه مهار تحت حرارت شعله آب قطع می

ز های آب پاش، اجهت تامین فشار و حجم الزم برای فواره. سوختندمیا فشار پمپ دیگر استفاده شد که قادر بودند آب را بدو دستگاه توربو

200psiب شیر توپی که قرار بود بر روی دهانه چاه نص. پمپ نماینداینچ 42سرانجام دودکش . اینچ تعبیه شد42شود، درون یک دودکش

طی چهار روز اعضای گروه، بستن. و شیر توپی روی چاه فرار گرفتن های فلنج چاه را در میان آب و دود و گاز و نفت و آتش به پایاپیچ

ند در تمام این مدت، گروه مهار، زیر حجم انبوه آب قرار داشت. رساندندی چاه در شد، مهارگرانی که در دهانهو اگر یک لحظه آب قطع می

. کردندها بودند، حتی فرصت فرار را هم پیدا نمیحال بستن پیچ


کنگان23عملیات مهار چاه گازی 2. 4

به دنبال افت فشار چاه و مسدود نمودن آن، در ابتدا شرکت نفت جهتاینچ 7لوله جداری و لوله مغزی تکمیل چاه . بررسی وضعیت چاه اعزام شد

متری زیر سطح زمین دچار آسیب شده و پارگی ناشی از این66در عمق ها ودنیابتدا آب و سیمان و دیگر افز. آسیب باعث فوران زیرزمینی شده بود

ت آمیز به درون چاه و دالیز آن پمپ شد تا نقطه شکاف بسته شود، اما موفقی. نبود با وجود گاز نشت کرده در سطح زمین، اطراف دهانه چاه، هر لحظه امکان

وی در ابتدا تالش شد تا با پاشش آب بر ر. مشتعل شدن گاز وجود داشتتاج چاه، سعی در حفظ آن نموده تا پس از مهار چاه از زیرزمین بتوان برای

. ایمن سازی چاه، از تجهیزات سرچاهی آن استفاده نموداجه این اولین مورد فوران چاه گازی بود که نیروهای مهارگر ایرانی با آن مو

اه و شدند، در حالی که، هیچ گونه اطالعات مستندی از مختصات فنی چمیناسی، پس از برگزاری جلسات متعدد کارش. موقعیت دقیق آن در دست نبود

کنگان 23گروه مهار چاه تصمیم به حفاری دو چاه امدادی در دو سوی چاه . گرفت


فتح که در حال تکمیل یک چاه در منطقه گازی هما بود، پس82دستگاه حفاری220به منطقه اعزام شد و بر روی محلی با فاصله 84از تکمیل چاه در اسفند سال

پس از سه ماه حفاری در شرایط سخت، چاه . کنگان مستقر شد23متری از چاه چاه امدادی . متری دست یافت2500به صورت انحرافی به عمق 3امدادی کنکان

متری از دهانه چاه 300فتح در فاصله 42دوم با استقرار دستگاه حفاری . اقدام به حفاری چاه امدادی نمود23کنگان

ب ترین خدمات آکنگان یکی از بزرگ ترین پیچیده23در عملیات مهار آتش چاه. ر بودرسانی از طریق خلیج فارس انجام شد، که در نوع خود بی سابقه و کم نظی

هزار بشکه 70استخر آب با حجم مجموع 6واحدهای مهندسی در مدتی کوتاه، کیلومتر از 25اینچ به طول 6ساختند و جهت تامین آب استخرها دو خط لوله

. خلیج فارس کشیده شدی باز چاه و پمپاژ آب و سیال حفاریهای امدادی، دست یابی به حفرهبرنامه چاه

قطر چاه امدادی در لحطه برخورد با. منظور کشتن چاه از زیر محل فوران بودبهمتری 2500درجه تا عمق 60بود و تحت زاویه می 61/8inکنگان باید 23چاه

-ر دستعدم دسترسی به تجهیزات مکان یاب الکترومغناطیسی، کا. شدحفاری می. نمودیابی به مسیر چاه در اعماق زمین را دشوار می


ب، در -23با حفاری چند حفره انحرافی از حفره اصلی چاه امدادی کنگانکنگان، ارتباط بین چاه امدادی و چاه در 23ی باز چاه اطراف قسمت حفره

مسیر انحرافی از مسیر چاه 5پس از حفر . حال فوران را تقویت کردیمدرصد و ریتارد 20با غلظت HClهزار گالن اسید15اصلی، عملیات تزریق

. شده، آغاز شد تا باعث بهبود ارتباط بین دو چاه شود

در این مرحله تصمیم به پمپاژ با حداکثر توان از طریق چاه امدادی، بهتیرماه سال 7و سی دقیقه صبح 9در ساعت . منظور کشتن چاه گرفته شد

پمپ به صورت همزمان استفاده شد تا 14از . ، عملیات پمپاژ آغاز شد1385هزار بشکه آب و سیال 11. بشکه در دقیقه رسیدیم120تا90به نرخ پمپاژ

صبح روز هفتم تیرماه، چاه 11حفاری پمپ شد و در نهایت در ساعت کنگان قرار 23پس از کشتن چاه یک دستگاه حفاری روی چاه . مهارشد

. گرفت و عملیات متروکه سازی چاه را به انجام رسانید


:نتیجه گیری و پیشنهاداتدس های نفت و گاز، یکی از پرچالش ترین مسائلی است که یک مهنکنترل فوران چاه

توان میلیاردها تومان از ی آن میشود، فرایندی که به وسیلهحفار با آن روبه رو مییریت ی کشور را نجات داد والبته برای این مهم، نیاز به دانش باال و کارگروهی مدسرمایه

. شده داریمل ارائه ی روشهای کنترل فوران در ایران و نتایج حاصله، پیشنهادات زیر قابپس از مطالعه

: باشدمی5 .1 حرکت به سوی حفاری علمیهای تهای پیش از انقالب، صنعت حفاری ما تقریبا به صورت کامل در دست شرکدر سال

لیت این نفتی غربی بود، در سالهای جنگ، شرایط بهبود یافت و مهندسین ایرانی، مسئوهای خارجیهای پس از جنگ، دوباره با ورود شرکتصنعت را به عهده گفتند اما در سال

تند، این امر و نیاز کشور به تولید بیشتر نفت و درآمدزایی، مهندسین ایرانی به حاشیه رفا های ضد صنعت نفت ایران، این صنعت بهای اخیرو پس از تحریمموجب شد تا در سال

ل برای ح. ها مواجه شودی تهیه تجهیزات و دانش استفاده از آنمشکالت زیادی در زمینههای زظرفیتاین مشکل، مسئولین صنعت نفت باید بیش از پیش به تولید علم و حمایت ا

نولوژی علمی کشور توجه کنند و برای تبدیل این صنعت، به صنعتی به روز ودارای تک. پیشرفته تالش بیشتری داشته باشند


5 .2 ارتباط صنعت و دانشگاههای ای در تولید علم، در دانشگاههای قابل مالحظههای اخیر پیشرفتدر سال

ولید کشور، قابل مشاهده است، اما باکمی دقت درمی یابیم که محتوای مفاالت تیازهای های صنعتی ندارند زیرا این مقاالت، براساس نشده، قابلیت تولید به طرح

دانشگاه صنعت ملی ما، تولید نشده اند، برای حل این مشکل، بایدارتباط صنعت ویافته و های نیروهای دانشگاهی، آگاهیتقویت شده، مسئولین صنعتی، از توانمندی

. همچنین دانشجویان از نیازهای صنعت کشور باخبر شوند5 .3 های نفت و گازایجاد سازمان ملی کنترل فوران چاههای اخیر و مشکالتی که در هنگام های نفت و گاز، در سالهای متعدد چاهفوران

برای کنترل فوران به دلیل عدم پیش بینی مشکالت و در نتیجه، عدم آمادگیه ایجاد مقابله با حوادث غیرمترقبه، پیش آمده، باعث شده تا بیش از پیش نیاز ب

های نفت و گاز، احساسریزی کنترل فوران چاهسازمانی برای مدیریت و برنامه. شود


.1[1]اصول مهندسی و عملیات کترل فوران و مهار “بهمنی، حیدر،

نشر پارک علم و فناوری دانشگاه : تهران. "های نفت و گازچاه(1391)تهران؛

[2]Li،Xiangfang،”Risk Ranking and well control

Measures of Drillling Blowout،China University of petroleum،(2013)،3-6

[3]Leach. Collin،“deep water well control”،Argonauta

Drilling services L. L. S،(2013)،2-3[4]

T. Bourgoyne،Adam،” MWD Directional survey training manual”،Schlumberger Anadrill،(2006)

[5]Grace،D. Robert،“Advanced blowout & well

control”،National fire splinker association،(October 2009)

دالیل فوران. 1عالئم فوران. 2سیستم کنترل چاه. 3

دالیل فوران. 1سریع شدن حفاری(الف :سریع شدن حفاری ممکن است همراه با کم شدن فشار پمپ و زیاد

. های گل باشدهای آن و ازدیار حجم تانکشدن ضربهشیده با سریع شدن حفاری باید پمپ را خاموش ولوله چندبر را باال ک

به توان بدون آن که نیازوچاه را بررسی نمود اگر چاه ساکن باشد می. باال بردن وزن گل باشد به حفاری ادامه داد

(ادامه)


گیردچاه در موقع لوله باال کم تر از مقدار الزم گل می(ب :70ر د. باشدها ناشی از پر نکردن چاه به اندازه کافی میدرصد فوران

به موقع لوله باال عمل مکش ممکن است باعث داخل شدن مایع سازندروی ها باال بودن گرانمکش در اثر سریع باال کشیدن لوله. چاه گردد

یا گلی شدن مته و پایدار کننده به وجودYPپالستیکی ونقطه واروی ااه در این حالت باید از تانک کوچک ودقیق برای پرکردن چ. آیدمی

. استفاده شود


: عالئم وقوع فوران. 2سرعت بیش از حد لوله حفاری به هنگام برگشت به سطح(الفپر نکردن چاه به اندازه کافی در هنگام لوله باال (بافزایش کلسیم گل خروجی (جمشاهده گل گاز زده یا آب زده(دافزایش غیر قابل انتظار حجم گل در تانک ها(هکاهش فشار پمپاژ(وافزایش دمای گل در خروجی از چاه (زافزایش تعداد ضربان پمپ(حکاهش وزن روی مته(ط


سیستم کنترل چاه. 3

یری سیستم کنترل چاه از فوران سیاالت کنترل نشده سازند جلوگشتر از وقتی مته به یک سازد تراوا که فشار سیال در آنجا بی. کندمی

د سیال کند سیاالت سازنفشار هیدرولیکی سیال حفاری است نفوذ می. رانندحفاری را از چاه بیرون می

جریان سیاالت سازند به درون چاه در حضور سیال حفاریKick;دهدسیستم کنترل چاه اجازه می. شودنامیده می

(ادامه)


1)Kick یا نفوذ سیال سازند به درون چاه را تشخیص دهیم .2)چاه را در سطح ببندیم .3) برای جلوگیری از سیال سازند به درون چاه عمق گردش سیال

. حفاری را با فشار زیاد انجام دهیم و وزن گل را باال ببریم4)رشته لوله حفاری را تحت فشار زیاد حرکت دهیم5)جریان چاه را از تجهیزات وکارکنان دکل دور کنیم .(ادامه)


شود میخرابی سیستم کنترل چاه باعث جریان کنترل نشده سیاالته در این اتفاق شاید بدترین حادث. شودکه اصطالحا فوران نامیده می

. طی عملیات حفاری باشد فوران باعث کاهش عمر مخزن و تجهیزات حفاری و چاه بسیاری از

. شودمخازن زیر زمینی نفت وگاز و آسیب به محیط اطراف چاه میل های دکبنابراین سیستم کنترل چاه یکی از مهمترین سیستم

. باشدمییر جریان سیال به درون چاه با استفاده از وسایل خاصی که فوران گ

. شودشود توقف مینامیده می(ادامه )


یر فوران گیرهای استفاده شده در یک دکل به عنوان یک مجموعه ش. شودفوران گیر نامیده می

فوران گیر باید قادر به قطع جریان چاه در هر شرایطی از عملیاتت هنگامی که رشته لوله حفاری درون چاه قرار دارد حرک. حفاری باشد

جموع به عالوه م. رشته لوله باید بدون آزاد شدن فشار چاه صورت گیردفوران گیر با حفظ فشار درون چاه امکان گردش سیال در فضای

. کنندحلقوی چاه را فراهم می(ادامه)


این اهداف معموال با استفاده از چندینRam Preventerو یکAnnular Preventerگیردصورت می . هر دوشیرهای فوران گیرRamوAnnular به صورت هیدرولیکی

ها یک قفل چرخشی دارند که در Ramبه عالوه . شوندبسته مید استفاده صورت خرابی سیستم هیدرولیکی برای بستن فوران گیر مور

ها طوری طراحی شده اند که در موقع تماس Annular. گیردقرار میها آنحلقه الستیکی با رشته لوله حفاری فشار چاه به بسته شدن

. کندکمک می(ادامه)


گیر های هیدرولیکی مدرن استفاده شده برای بستن فورانسیستمسیال های کنترلشامل سیال پر فشار هستند که شبیه به سیستم

ر کافی این مخازن قادرند که سیال که سیال پر فشا. باشندهواپیما میم را برای بستن تمامی واحدهای مجموععه فوران گیر به یکبار فراه

ازن متداول ترین مخ. کنند وباز هم درخود سیال ذخیره داشته باشندگالن وحداکثر فشارهای عملیاتی120ویا 80و40سیال پر فشار دارای

3000Psiیار 1500

می باشد .(ادامه)


وند شمخازن سیال پر فشار همواره توسط یک پمپ کوچک حمایت میاته را و بنابراین اپراتور چاه دمی تواند بدون توجه به توان دکل فورا چ

ن ای نیز به عنواهای مخازن آمادههمچنین برای اطمینان پمپ. ببندد. شودیک منبع نیروی ثانویه در نظر گرفته می

سیال این مخازن معموال یک نوع روغن هیدرولیکی غیر خورنده باهمچنین باید روغن هیدرولیکی . باشدنقطه انجماد پایین می

ی به کار های الستیکخصوصیات روانکاری خوبی داشته باشد وبا قسمت. رفته در سیستم کنترل چاه سازند باشد


–دکتر ولی احمد سجادیان )مهندسی حفاری کاربردی -11.مهندس مرتضی ابراهیم پور –مهندس محمد نادری

(30-29-28صفحات ()کوجان

( دکتر محمد رضا عادل زاده)اصول مهندسی حفاری -2(79-78صفحات )

جزوه کمک درسی مهندسی حفاری دو

Education