جزوه درس مهندسی حفاری دو، ویرایش ششم

درس مهندسی حفاری دو

ویرایش ششم

https://sites.google.com/site/halaminia

mailto:[email protected]

http://alaminia.iauq.ac.ir/




(ویرایش ششم)درس مهندسی حفاری دو







حوزه تدریسمند مهندسی حفاریمطالعه تئوری و عملی نظام

27-Dec-15 12نیااعلمی. ، ح94، مهر (ویرایش ششم)مهندسی حفاری دو

توصیف دوره آماده شده برای

(مجموعا سه ساعت در هفته)درس سه واحدیمختص دانشجویان سال سوم و چهارم دانشگاه رشته مهندسی نفت

نیازهاپیشمهندسی حفاری یک


(2)سرفصل درس مهندسی حفاری (1390مصوب وزارت علوم )تخمین فشار منفذی :

،مکانیزم ها ،فشار نرمال و غیر نرمالهای شکست، فشار ،نشت . . .،های تخمین فشار روش

های ژئوفیزیکیبا استفاده از دادهو . . .

طراحی هیدرولیک : ،تخمین حداقل دبی تمیزسازی هیدرولیک سیاالت نیوتنی و

غیر نیونتی، محاسبات افت فشار اصطکاکی

سیاالت نیوتنی و غیر نیوتنی(های بینگهام، پاورالمدل) ،

های مته طراحی نازل بر اساس روش حداکثر توان

ههیدرولیکی و حداکثر میزان ضرب

های طراحی هیدرولیک تمام حفرهیک چاه از میادین ایران


(2)سرفصل درس مهندسی حفاری (ادامه( )1390مصوب وزارت علوم )طراحی جداره ها :

،معرفی ،وظایفها، تعیین قطر چاههای محاسبه مقاومت

،کششی ترکشی ومچالگی

بر های کششیتصحیح اثرات تنش. مقاومت مچالگی

تعریف ضرایب ایمنی ،کششی ترکشی ومچالگی .

های ها برای مقاومتطراحی جداره ،کششی ترکشی ومچالگی .

های آستریطراحی لوله


(2)سرفصل درس مهندسی حفاری (ادامه( )1390مصوب وزارت علوم ) ،حفر مستقیم چاهDrilling a

straight hole : ،مفهوم حفره مستقیم ،نرخ زاویه انحراف چاه ،حفره جاکلیدی ،محاسبات سگدستانواع ساق مته

مغزه گیری : ،تعریف مغزه ،اهداف مغزه گیریهای مغزه گیری، روشعملیات مغزه گیری

کنترل فوران : ،تعاریف، هر روشهای مختلف کنترل فوران، روش محاسباتجلوگیری از فوران


(2)منابع پیشنهادی درس مهندسی حفاری (1390مصوب وزارت علوم )K. K. Millheim - M. E. Chenevert - F. S. Young Jr. :

Applied Drilling Engineering


منابع امتحانیهای کالسیارائه

منابع معرفی شده در کالس


(کمکی)منابع فارسی مهندسی حفاری : نام کتاب

کاربردیمحمد نادری، آدام : نام نویسنده

. ، کیت کی. بورگوین جی آر. تیچنورت، . میلهم، مارتین ای

احمد سجادیان، مرتضی : مترجمانابراهیم پور کوجان، سید امید

حمیدیان دیوکالهی، امیر طاهری دهلر

1388چاپ اول(انتشارات)مشتاق دانش : ناشر(فصول یک تا چهار: )جلد اول


برنامه تدریس معارفه، معرفی دوره: هفته یکممباحث مقدماتی: هفته دومهفته سوم :هفته چهارم :هفته پنجم :هفته ششم :هفته هفتم :هفته هشتم :

هفته نهم :هفته دهم : هفته یازدهم :هفته دوازدهم :هفته سیزدهم :هفته چهاردهم :

های متفرقهآموزشههای متفرقآموزش: هفته پانزدهمرفع اشکال: هفته شانزدهم


مباحث تدریس شدهبرنامه چاهفشار منفذیطراحی هیدرولیکهای جداریلوله

مشخصاتمبانی طراحیعملیات نصب

عملیات مغزه گیری


های فعال داخلی و بینشرکتالمللی

ایرانی (توسعه میادین)پتروپارس (شرکت حفاری و اکتشاف انرژی گستر پارس)پدکس (توسعه میادین)قرارگاه خاتم االنبیا (توسعه میادین)دانا انرژی (توسعه میادین)مپنا (توسعه میادین)پتروگوهر فراساحل کیش (توسعه میادین)عملیات اکتشاف (پیمانکار حفاری)گلوبال پتروتک کیش (عملیات حفاری)ملی حفاری

خارجی


http://www.petropars.com/fa/home.aspx

http://www.2pk.ir/pedex/

http://khatam.com/

http://www.danaenergy.ir/

http://www.mapnagroup.com/fa/

http://www.pgfkco.com/

http://www.oeoc.ir/

gptkish.com

http://www.nidc.ir/

ابیهای تخصصی کاریشبکه بین المللی

شبکه اجتماعی لیکنداینایران تلنت


https://www.linkedin.com/

http://www.irantalent.com/

نرم افزارهای مرتبطخارجی

Drilling officeLandmark

Petrel Petrel Geomechanics


امور آموزشی ترم جاری . برای کلیه دروس ( 94مهر )1بصورت موقت

پیوند ارائه. های کالسی و محتوای مربوط به 2درس مهندسی حفاری دو

پیوند کلیه دروس تدریس شده تاکنون. 3

: اطالعات بیشتر در نشانی. 4https://sites.google.com/site/halaminia

https://sites.google.com/site/halaminia/edu/trm

https://sites.google.com/site/halaminia/edu/deg/de2

https://sites.google.com/site/halaminia/edu


well Architectureمعماری یک چاه،

برای اطمینان از وجود ذخایر هیدروکربنی در زیرزمینشوداز حفر چاه استفاده می .

باشدهزار متر می10های نفت از چند صد متر تا عمق چاه متر را متوسط، 2000معموال عمق

. نامندمتر را عمیق و باالتر از آنرا بسیار عمیق می4500تا 3500از

های باالی آن با توجه به عمق باالی حفاری و هزینه: قبل از اجرا ضروری است مطالعات جامعی صورت پذیرد

شامل. باشداولین فاز مطالعات تعریف پروژه چاه و معماری کلی آن می : ،پیش بینی چاهThe well prognosis

،برنامه چاهThe well program

The drilling and casing programبرنامه حفاری و جداره گذاری، •


ل دیاگرام معماری دهانه چاه به صورت معموبرای یک چاه در خشکی


The well prognosisپیش بینی چاه،

اولین مدارکی است که بایستی تهیه شود و شامل موارد زیر :شامل موقعیت جغرافیائی و عمق آب زیرزمینی: موقعیت چاه (نوع، ابعاد نسبی، عمق محاسبه شده)هدف حفاریهای مربوط بهداده :

زمین شناسی و ژئوفیزیکها و امکاناتهای همجوار در صورت وجود محدودیتاطالعات چاه


گزارش پیش بینی چاهع بایستی با توجه به برنامه زمانی مشخص شده در هر مورد به موق

: از جمله این تصمیمات عبارتند از. تصمیم گیری شود ،آماده سازی محل حفاری و انتخاب دکل حفاریشروع مطالعات به منظور تائید امکان پذیری پروژه .

ای باشد متفاوت استبا توجه به اینکه چاه اکتشافی یا توسعه . در چاه اکتشافی عدم اطمینان نهایی، در حین حفاری از جمله در خصوص

. ها مطرح استها و یا خصوصیت سازندمحل تغییر سازند اگر هیچ چاهی در نزدیکی چاه مورد نظر، قبال حفر نشده باشد

. کلیه اطالعات حین حفاری چاه مورد نظر بایستی به خوبی جمع آوری شود


های قبل از حفر چاهاقدامات و برنامه ریزی

تعیین مکان حفاری توسط، کارشناس زمین شناسی و مخازن

ی بررسی موارد زیر طبق اصول فنو مهندسی توسط مهندسین

برنامه ریزی حفاری سکانس حفاری :

شامل تعداد مراحل حفاری جهتی رسیدن به عمق نهایی و دست یاب

به ذخیره مخزن

طراحیBHA : ،با توجه به موقعیت چاه، نوع مته

نوع سازند و عمق حفاری

طراحی مته : با توجه به سازند

برنامه سیال حفاری:برنامه جداره و سیمان کاری :

استفاده از جداره جهتاستحکام دیواره چاه،

های آب جلوگیری از آلودگی سفرهزیرزمینی،

جدا کردن سازند هایی با هرزروی ... سیال حفاری و

انجام سیمان کاری بعد از راندنجداره جهت

جلوگیری از آسیب رسانی به آن


The well programبرنامه چاه،

تدوین برنامه چاه پس از پیشبینی چاه و تصمیم به حفر آن

ده شبیه قرارداد است و در برگیرنشرایط و عملیات اجرائی الزم

از آن جهت تعیین بودجه نیزشوداستفاده می

های نتیجه همکاری گروهاکتشاف، مهندسی مخزن، حفاری

و تولید است

عناوین مهم برنامه چاه هدف حفاریی، موقعیت جغرافیائی و اهداف نفت ،زمین شناسی، ژئوفیزیک ،برنامه حفاری و جداره گذاریبرنامه ارزیابی سنگ و سیال

،چاه پیمائی مغزه گیری و برنامه آزمایشات، نمونه گیری وبرنامه آزمایشات شیمیائی آن .هانیازمندی :

تجهیزات، خدمات و مواد مصرفی


برنامه جداره گذاری هدف از نصب جداره

رسیدن به اهداف مورد نظر درا ای اقتصادی و بطراحی چاه بگونه

. باشدرعایت مشخصات فنی می

مشخصات فنی الزم جهت: طراحی برنامه جداره گذاری

ها و رشته حفاریقطر سر متهها و تعداد رشتهموقعیت عمقی رشته جداریارتفاع سیمان بین جداره و دیواره

چاه

جداره گذاری صحیح در موفقیت. حفاری تاثیر گذار

به لحاظ ایمنی واز نظر هزینه نهائی چاه

طراحی برنامه جداری گذاری ،تعیین قطر آخرین رشتههای جداره درتعیین محل کفشک

های مختلف حفاریعمق


تعاریف فشار

فشار هیدرواستاتیک

های فوقانیفشار الیه

فشار سازند

فشار سازند هیدرواستاتیک هنجار

فشار سازند هیدرواستاتیک ناهنجار


: های پوششیفشار سنگاره های پوششی یا روبفشار سنگ

فشار اعمالی ناشی از وزن رسوباتو شاره درون فضای منفذی سنگ

ها در نزدیکی زمین جهت این فشارقائم یا افقی است و

غالبا فرض بر این است که در عمق. زمین همین دو حالت را دارد

(: فشار طبقات فوقانی)فشار قائم •overburden pressure

: هافشار افقی یا جانبی سنگ•Horizontal formation

pressure

فشار مؤثر وارد بر سنگذی تفاضل فشار روباره و فشار منف

. در عمق مورد نظر استیر در تغییر فشار مؤثر به دلیل تغی

فشار منفذی شود تا تراکم و فشردگیسبب می

سنگ کاهش یافته و تخلخل سنگ نسبت به عمق

.کاهش نیافته و حفظ شود


(: یفشار طبقات فوقان)محاسبه فشار قائم overburden pressure

این فشار را از رابطهpv=yvh : آید کهبدست می

Y متوسط وزن حجمی سنگ کهحالت قائم دارند

h: عمق سنگ وpv: فشار قائم سنگ که واحد آن

فاده در بستگی به سیستم مورد است. محاسبات دارد

فرم دیگر رابطه باال

S. G. R چگالی سنگn: تخلخل سنگh: عمق سنگ


hnwnRGSwPv ].)1(...[

mMPah

Pv

mPah

Pv

mNw

nwnRGSvh

Pv

/024.0

)/(4.239361.09810)1.01(6.29810

3/9810

)1(..

Typical values for (Po/D) psi/ft KPa/meter

Sandstone 30% porosity 0 .91 20 .6




Siltstone 1 .15 26

Shale 1 .23 27 .7

Limestone 1 .15 26

Dolomite 1 .21 27 .4

Anhydrite 1 .26 28 .5

ی گلتاثیر فشار طبقات فوقانی بر طراح ،در اعماق بیشتر به دلیل وجود نمک

مقدار چگالی آب کمی بیشتر از واحد است باشدکیلوپاسکال بر متر یا یک پوند بر اینچ مربع بر فوت می27چگالی نرمال برابر .

قانی باشد فشار هیدرواستاتیکی گل بایستی کمتر از فشار طبقات فو 22لذا الزم است جرم حجمی گل حفاری از PPGکمتر باشد . رسانندهای پوششی میفشار سنگ% 70معموال ماکزیمم فشار گل را تا .

یعنی ماکزیمم فشاری که گل حفاری باید تولید کند. فشاری که طبقات دارند، بیشتر باشد% 70نباید از


: فشار افقی یا جانبی سنگ هاHorizontal formation pressure

آیدفشار افقی طبقات از رابطه زیر بدست می :

K: عددی ثابت استV: باشد و نسبت پواسون می .<v<0. 5 مقدار متوسطv باشدمی25. 0ها برای سنگ .

K=0. 25/(1-0. 25)=0. 33Ph=0. 33pvفشار قائم است پس% 33ها برابر با لذا متوسط فشار افقی برای سنگ :

Ph=0. 33×0. 027=0. 0089MPa/m


1K

KPvPh

فشار منفذی یا فشار سازند ،فشار منفذی یا فشار سازند

ت فشار اعمال شده به وسیله سیاالموجود در خلل و فرج سنگ

مشکالت ناشی ازوجود فشار منفذی زیاد

(ناهنجاری مثبت) ،فوران چاه ،ناپایدار بودن چاه گیر کردن لوله حفاری و یااز دست دادن گردش گل حفاری

تاثیر ناهنجاری مثبت فشارمنفذی حین حفاری در سنگ

متخلخلشتر در سازند تراوا با فشار سازند بی

ل،از فشار هیدرواستاتیک ستون گ فشار منفذی سیاالت داخل خلل و

فرج را به درون چاه می راند

( شیل)در سازندهای نفوذ ناپذیر سیال سازند برای ورود به چاه به

شود،سرعت به دیوار آن نزدیک میبنابراین فشار منفذی محدود و •

. شودباعث ریزش دیواره چاه می


ارهای پیش بینی فشکاربردها و روشندها کاربرد پیش بینی فشار ساز

در مهندسی حفاریایمنی و کاهش هزینه ها

ید در اکتشاف و راهبرد ارزیابی تولدر مناطق دارای فشار غیر عادی


های پیش بینی روشای های لرزهداده

ای از های لرزهتابعیت بازتابسرعت در )امپدانس صوتی

( چگالی تاثیر فشار مخزن بر امپدانس

صوتی افزایش سرعت صوتی با عمق در

فشار نرمال و غیاب هیدروکربور، تشیخص فشار غیر عادی یا وجود

با ( حضور گاز)ها سایر ناهنجاریانحراف از این روند

زمین شناسی منطقه ای

های روشژئوفیزیکی

های لرزه ایروش

گرانی سنجی


های پیش بینی حین حفاریروشهای حفاری داده

،سرعت حفاری ،گاز زدگی گلهای کلر، افزایش یونافزایش درجه حرارت گل

های روشآنی

نفوذنرخ

d exponentتوان دی،

sigmalogسیگماالگ،

سایر نرمالسازی نرخ حفاری

گشتاور

اضافه کشش و درگ

پرشدگی چاه

سطح مخزن گل

اندازه گیری حین حفاری


(ادامه)های پیش بینی حین حفاری روش

های روشتابع زمان

کندی، lag

time

گاز گل

چگالی گل

دمای گل

مقاومت ویژه گل

های روشتحلیل

مغزه

سنگ شناسی

چگالی شیل

CEOضریب شیل،

اندازه، شکل و فراوانی خرده ها

گاز خرده ها

پراش پرتو ایکس

تشدید مغناطیس هسته ای


(دامها)تخمین و پیش بینی فشار غیر عادی

(فیتخمین کی)نگاره چاه پیماییهای مورد استفادهنگاره

نگاره چگالینگاره صوتینگاره مقاومت الکتریکی

افزایش مقاومت ویژه سازند با •م افزایش عمق بدلیل افزایش تراک

و کاهش سیال منفذی و پیچیده شدن مسیر جریان

های تخلخلنگاره

های تحلیلی مورد استفادهروش روش عمق معادل

ه با استفاده از نسبت مقاومت ویژ•برای سکانس شیلی و ماسه ای

روش فشردگی نرمالهای فشارشیروش منحنی .

چاه آزمایی


های کمی تخمین فشار سازند قبل،روشحین و بعد از حفاری

های سازندآزموناندازه گیری مستقیم فشار

،بازه سرعت لرزه ایseismic interval Velocities

نرخ حفاریتوان دیسیگماالگهای نرماالیزسایر نرخ حفاری

،فرمول کمبزCombs formula

نرخ حفاری هنجار شده ،مدل حفاری“Nx” (Exlog)

چگالی شیلحضور گازهرزروی گل یا سیالن

اندازه گیری جریان گلسطح مخازن گل

های کابلینگارهمقاومت ویژه و رساناییصوتیچگالی


ر برنامه تاثیر گرادیان فشار حفره و شکست بجداره گذاری و وزن گل چاه


: فشار هیدرواستاتیکی گل حفاری ،فشار هیدروستاتیک

،فشار سیال در حال سکون حاصل ضرب عمق حقیقی عمودی

در شیب فشار سیال

P: فشار گل حفاری در نقطه موردنظر H: ارتفاع گل حفاری در چاهYM: وزن حجمی گل حفاری

فشار ته چاه ( احتمالی)فشار هیدرولیکی

اعمالی به باالی ستون از سیال به عالوه فشار هیدروستاتیک

ستون سیالگرادیان فشار میانگین سیال

( آب سازند)سازند تقسیم فشار سازند به عمق

عمودی واقعی، 465/0و 433/0معموال بینpsi

ftبر


hymp .

: فشار نرمال طبقاتpore water pressure

فشار نرمال طبقاتفشار هیدروستاتیک ستون سیال از سطح تا عمق سازندهای پوششی همیشه کمتر از فشار سنگ

چگالی بیشتر از یک آب فوت به علت حضور نمک200برای اعماق بیش از

گرادیان فشاری نرمالال کردهگرادیان فشار هیدروستاتیک آبی که حفرات سازند یک منطقه را اشغ


عوامل موثر بر فشار منفذیدما

کاهش گرادیان فشار با افزایش دما به دلیل انبساط سیالهای متراکم ترتاثیر بیشتر روی فشارهای منفذی سنگ

ذیری خنثی شدن انبساط سیاالت در سنگهای خمیری تحت تراکم با ضریب تراکم پباال، به وسیله تغییر فضاهای منفذی سنگ

(شوری نمک)غلظت مواد جامدافزایش گرادیان فشاری سازند با افزایش مواد جامد

گرادیان فشار سازند با شوریppp 80000 ،سدیم کلرایدpsi/ft465/0 گرادیان فشار برای آب خالص برابر باpsi/ft 433/0

گازهای نامحلول در آب سازند .کاهش گرادیان فشار سازند با افزایش گازها


انواع فشار غیر نرمال خروج غیر منتظره آب از سنگ

م آبدار تحت فشار مثل شیل و عدهانتراوایی کافی طبقات فوقانی آ

افزایش حجم آب بین منافذ بههای غیر منتظرهدلیل حضور آب

لذا ازدیاد فشار نرمال طبقات وتبدیل به فشار غیر نرمال

کمتر بودن این فشار از فشارهای پوششی سنگ

(مثبت)فشار غیر نرمال زیاداتیکفشار بیشتر از فشار هیدروست ازpsi/ft465/0 1تا

،فشار غیر نرمال کم، منفیsubnormal pressure

یک فشار کمتر از فشار هیدروستات شیب زیرpsi/ft433/0


فاریتاثیر فشار طبقات بر پیشرفت حفشار کمی باالتر گل حفاری از فشار نرمال حفاری در سازند با فشار غیر نرمال

افزایش فشار هیدروستاتیکی گل و غلبه بر فشار غیر نرمال پی آمد بیشتر بودن فشار طبقات از فشار هیدرواستاتیکی گل حفاری

های طبقات به چاه و ریزش چاه یا فوران ورود سیاالت یا سنگ•پی آمد ازدیاد بی دلیل وزن سیال حفاری

کاهش سرعت پیشرفت حفاری•در هم شکستن طبقات و هرزروی گل•


های ناهنجار غیر های فشارمنشاهیدرواستاتیکی

(تحت فشار)تاثیر روباره

انبساط آب گرمایی، Aquathermal

دیاژنز رسی

کانی شناسی

های دیاژنزفرآیند

Osmosisتراوندگی،

ته نشست تبخیری

تبدیالت هیدروکربنی

تکتونیک

سایر موارد


دالیل اصلی فشار غیر نرمال

،فشردگی شیل هاUnder compaction in shale (50اشباع آب باالی )تخلخل باالی شیل در ابتدای ته نشینی رسوبات%کاهش تدریجی تخلخل همراه با از دست دادن آب سازند

تردر طول فشرده شدن رسوبات، به دلیل افزایش ضخامت و افزایش وزن رسوبات باال

افزایش فشار سیال داخل الیه شیلی ،در صورت برهم خوردن تعادل میان نرخ فشردگی و دفع سیال

ای که مانع خروج سیال شودبه گونه


(ادامه)دالیل اصلی فشار غیر نرمال

،طبقات نمکsalt bedرفتار پالستیکی نمک

عدم امکان فرارسیاالت سازندهای زیرین

های فوقانی با افزایش فشار الیهها با سطح وبه دلیل عدم ارتباط آن

لذا افزایش فشار و ایجاد فشار غیر نرمال

،معدنی شدنMineralization تغییر حجم اجزاء اصلی معدنی

برخی رسوباتزایش تبدیل انیدریت به ژیپس و اف

ون پس از کریستالیزاسی% 30حجم بعد از رسوبگذاری


(ادامه)دالیل اصلی فشار غیر نرمال

،دالیل تکتونیکیTectonic causesردگی های زیرین ضمن نیروی فشاعمال نیروی متراکم کننده افقی به سازند

افقی اضافی از اطراف به الیه رسی و عدم خروج سیال با سرعت مناسب، کاهش حجم فضاهای خالی و افزایش فشار حفرات

،گسلFaulting قرارگیری سازند نفوذ ناپذیر در مقابل سازند تراوا

ها و ایجاد گسل و ممانعت از جریان سیال با لغزش الیه

،گنبد نمکیDiapirism برهم زدن الیه بندی نرمال رسوباتها در سازندایجاد فشار غیر نرمال به دلیل باال آمدن و برهم زدن الیه


دشرایط الزم برای آزمایش نشت سازنهاکفشک جداری به عنوان ضعیف ترین محل چاه

به دلیل تغیرات زیاد فشار، از کم به زیاد و برعکسها در زیر جداریوقوع اغلب هرزروی شاخص سازند از نظر میزان شکست

تا قبل از راندن جداری بعدی و سیمان کاری مجدد

راهکار کاهش فشار اعمالی به زیر کفشککمینه کردن مقاومت ژلی، نقطه واروی و گرانروی سیال حفاری


Leak-off Testآزمایش نشت سازند

زمان انجام آزمایشبعد از نصب جداره و سیمان کاری آن .

خالصه نحوه انجام آزمایشگذاری شده از سطح زمین تا لحظه ورود اعمال فشار تدریجی بر چاه جداره

شتیو ثبت فشار ن( آستانه فشار شکست سازند)سیال درون چاه به سازند

،نتایج تست نشتیبررسی مقاومت سازند در ناحیه کفشک جداریمان کاریبینی عددی فشار شکست الیه بعدی و موثر بودن عملیات سیپیش

توان برای حفاری سازندجهت تعیین حد فشاری که می


بر محاسبات تعیین فشار الزم برای غلبهمقاومت ژلی گل

تزریق از درون ساق :P=L(Y/300d)

P =فشار الزم برای غلبه بر مقاومتpsiژلی گل

L =طول ساق حفاریft

Y= ژل ده دقیقه گل حفاریlb/100 ft

d =های حفاری قطر داخلی لولهin

تزریق از طریق فضای حلقوی(جداره)

P=L[Y/300(D – d)] P=فشار الزم برای غلبه بر مقاومت

psiژلی

L= طول ساق حفاریft

Y=ی گل مقاومت ژل ده دقیقه(بر صد فوت مربع(IBحفاری

D= قطر چاهin

d=های حفاری قطر خارجی لولهin


یفشار الزم غلبه بر مقاومت ژل

ل از لوله محاسبه فشار الزم غلبه بر مقاومت ژلی برای عملیات تزریق گحفاری و نیز جداره به درون چاهی با مشخصات زیر

12000طول لولهft، 276. 4قطر داخلی لوله حفاریin، 5قطر خارجی لوله حفاریin، 8قطر چاه½

10ژل ده دقیقه گل حفاریlb/100 ft


یفشار الزم غلبه بر مقاومت ژل

تزریق از درون لوله حفاریY=10 lb/100 ft

L=12000 ft

d=4. 276 in

P=L(Y/300d)=12000[10/(300. 4. 276)]=12000. 0. 078 =94psi 94psiآید کم نمود باید از مقدار فشار نشت سازند که بعدا بدست می

.چون این مقدار صرف شکستن مقاومت ژلی گل شده و بر سازند اثر چنداتی نداشته است•

تزریق از درون جدارهD=8 ½ in

d=5 in

P=L[Y/300(D – d)]=12000[10/300(8 ½-5)] =12000. 0. 0095 =114 psi


( تنش)مراحل انجام آزمایش فشار شکست سازند

حفاری کفشک و سازند بعدی فوت 50الی 5به عمق حدود(فوت10تا 5عموما )

،گردش کامل گل اشباع چاه از سیال یکنواخت با

مقایسه چگالی ورودی و خروجی باال آوردن مته تا جداره

انسداد فوران گیر تزریق گل به درون چاه

ا توسط دستگاه تزریق سیمان ب

ر تا نیم بشکه د¼نرخ پایین حدود دقیقه از طریق ساق حفاری

ثبت افزایش فشار به ازای هر¼ط بشکه تزریق روی منحنی مربو

کاهش سرعت تزریقبا افزایش فشار

شار توقف پمپاژ با توقف افزایش فد و کاهش آن حین تزریق به سازن

ای که در ابتدای آن سیال نقطهشروع به دریافت سیال کند

Leak-Off Pressure


اههای مربوط به آزمایش نشت چمنحنی


آزمایش نشتی آزمایش فشار در

مقابل زمان برای ،ریز شکافMini-

frac در حفرهبستهیا آزمایش تشتی ،

Leak-off testدر حفره باز


کاربردهای آزمایش نشت سازند محاسبه حداکثر فشار مجاز

و (MASP)سطحی تعیین حداکثر وزن گل مجاز

برای کار در ناحیه زیرین جداره ارتباط فشار ته چاه با وزن گل

کاهشMASPبا افزایش وزن گل

وجود سیمان کاری ضعیفاحتمالی جداره

های خالی در ها و رگهوجود تونلسیمان ضعیف

کاهش فشار قبل از رسیدن بهLeak-Offنقطه


سازند( قابلیت)آزمایش ظرفیت کاربرد

زمانی که برایجلوگیری از آسیب سازند

د مجاز به تزریق گل به درون سازنیم تا آستانه نفوذپذیری آن نباش

روش انجامن مشابه آزمایش نشت سازند با ای

تفاوت که فشار را تا حد فرض برند، قبلی باال می

عدم نیاز به اعمال فشار نهایی اندازه گیری فشار مورد نظر از

های مجاور اطالعات چاه

اتمام آزمایش با عدم نشت سازندظرتا قبل از رسیدن به فشار مورد ن


Petrel Geomechanicsنرم افزار

ایجاد مدل مکانیکی زمینهای پارامترهای کشسان و برای تعیین پروفایل

مقاومت سنگ برای تخمین فشار حفره

تحلیل پایداری دیواره چاه (شکل سمت چپ)تحلیل پایداری دهانه چاه ،تغییرات فشار شکستvariation of breakdown and breakout

pressureروی انحراف و آزیموت دهانه چاه در عمق مشخص(شکل سمت راست)


آییژ، عملیات کنترل چاه، تهران، . 11386

.Mouchet, 1Jean-Paul, and Alan Mitchell. Abnormal Pressures While Drilling: Origins,

Prediction, Detection, Evaluation. Vol. 2. Editions Technip, 1989.

های غیر نیوتونیسیالعلت نامگذاری :

عدم تبعیت از قانون نیوتن

رابطه منحنی بین فشار عاملحرکت و سرعت سیال به جای

رابطه مستقیم تغییر گرانروی در حرارت و فشار

ثابت با گذشت زمان

های نفتینمونه : اغلب سیاالت حفاری شامل گل

حفاری، دوغاب سیمان، نفت . سنگین و سیال شکننده ژلی

های غیر نفتینمونه : ،سس گوجه فرنگی، خمیر دندان

، سوسپانسیون نشاسته ای، رنگخون، شامپو


نی و غیر مقایسه خواص ویسکواالستیک، نیوتنیوتنی

سیاالت ویسکواالستیکخاصیت ویسکوزیته و ارتجاعی

مانانواع رفتار سیال وابسته به ز ،رئوپکتیکRheopectic:

افزایش گرانروی ظاهریبا مدت تنش

،تیکسوترپیکThixotropic: کاهش گرانروی ظاهری با مدت

تنش یا خاصیت ضخیم شدن ای شدن در حال سکون، مانندیا ژلهماست

نانواع رفتار سیال مستقل از زما ،غلیظ شونده با تنشShear

thickening( ،دیالتانتdilatantمانند ( یا اتساعی

نشاسته ذرت در آب یا شن در آب ،رقیق شونده با تنشShear

thinning ،شبه پالستیک ،pseudoplastic(شربت، خون)

سیاالت نیوتنی تعمیم یافته ساده ترین نوع شامل آب، گازها و

...و ( باالAPI)نفت سبک و رابطه مستقیم بین تنش برشی

نرخ برشی در دما و فشار ثابت


تحلیل رفتار سیال حفاری علل افزایش نیروی الزم حفظ نرخ پمپاژ گل حفاری با تداخل و

برخورد ذرات در سیال حفاری حاوی رس یا ذرات جامد کلوییدی، ،نسبت طول به ضخامت باال در ذرات

تغییر جهت جریان سیال در نرخ برش کم به دلیل تداخل ذرات لدر نرخ برشی باال، به خط شدگی ذرات در مسیر جریان و کاهش اثر تداخ

وجود قابلیت جذب الکتریکی بین ذرات جامد گل :های برشی پاییندر نرخ :

برقراری پیوند بین ذرات و افزایش مقاومت سیال در برابر جریانگسستگی پیوند ذرات به هم چسبیده: های برشی باالدر نرخ


پروفایل سرعت سیال حفاریر پروفایل پهن و تخت سرعت د

(نرخ برشی پایین)مرکز لوله تداخل باالی ذرات جامد و

بیه حرکت جریان سیال بیشتر شای جامدبه حرکت توده

افزایش توانمندی تمیز سازیسیال حفاری

در جابجایی سیالی دیگر و ها ذرات درشت مانند کنده

با تخت شدگی پروفایل سرعت


رش نرخ ب/ی رئولوژیکی تنش برشیرابطه(گل حفاری)در سیاالت غیر نیوتنی

ه نرخ تغییر نسبت تنش برشی ببرش در هر نرخ برشی

توصیف پذیر نبودن، رفتاری بر رئولوژیکی سیاالت غیر نیوتن

ر خالف سیاالت نیوتنی با پارامتی ثابت و یکتای گرانروی در تمام

های برش نرخ

گرانروی موثر نسبت تنش برشی

به نرخ برش معین شیب خط از مبدا مختصات به

نرخ برش-منحنی تنش برشی


افزایش بررسی رفتار سیاالت غیر نیوتنی بانرخ برشی

فواید رقیق شدگی سیال حفاری با افزایش نرخ برش(کاهش گرانروی موثر با افزایش نرخ برش)

رقیق شدن و کاهش گرانروی موثر گل( های برش باالنرخ)های باالی گل در سرعت

های مربوطهکاهش فشار گردشی گل و افت فشار

فواید افزایش گرانروی سیال حفاری با کاهش نرخ برشیه سطح افزایش گرانروی موثر گل در فضای حلقوی برگشت گل از نازل مته ب

( های برش پایین ترنرخ)های پایین تر با سرعتهاتمیزسازی بهتر چاه از کندهو (مواقع عدم گردش گل)های بسیار پایین حداکثر گرانروی گل در سرعت

های ژلی ایجاد مقاومتهامعلق سازی مواد وزن افزا و کنده


های رئولوژیکیمدل مدل رئولوژیکی

ی بین تنش برشی و نرخ برشتوصیفی از رابطه

(قانون گرانروی نیوتن)مدل ریاضی نیوتنمدلی رئولوژیکی از رفتار سیاالت نیوتنی

فاری به های جریانی تمامی سیاالت حتوصیف دقیق رئولوژی یا ویژگیکمک مدل ریاضی واحدی تا به حال میسر نشده

های مختلفی توسعه یافتهلذا مدلهای شامل مدل

،بینگهام پالستیکBingham plastic و ،توانیPower law وHerschel-Bulkley


یکهای فشار، فشار هیدرواستاتهیدرولیک

های حفاری نقش هیدرولیک( های دکل حفاریهیدرولیک)

حفاری موثر، ایمن و مقرون به صرفه

پی آمدهای طراحی نامناسبهیدرولیک حفاری

خرابی تمیزکردن چاهها در چاه جا گذاشتن کنده

(منجر به انسداد لوله) هرزروی گل

(وذمنجر به لگد زدن و نرخ پایین نف)

اریابعاد بهینه سازی هیدرولیک حف :تاثیر انرژی هیدرولیک بر مته اتالف فشار اصطکاکی تجهیزات

سطحی، رشته حفاری، دالیز و متهتمیزکردن کارآمد حفرهدهانتخاب نازل و فشار پمپ تولید ش

مفاهیم مرتبط :فشار هیدرواستاتیک داخل چاهانواع جریان سیال معیارهای جریان سیال و انواع رایج

سیال برای عملیات مختلف حفاری


شرح مدل بینگهام پالستیکهای جریانی توصیف ویژگی

های حفاری گلماغلب از مدل پالستیک بینگها

های یکی از قدیمی ترین مدلرئولوژیکی کاربردی تا امروز

به دلیل سادگی و دقت آن

توصیف مدل لزوم اعمال نیرو یا تنش برشی

محدود برای شروع حرکت سیال (YPنقطه تسلیم، )یکی با سپس تثبیت گرانروی پالست

افزایش نرخ برش حرکت و جریان

گرانروی پالستیکینرخ -شیب نمودار تنش برشی

برش مدل پالستیک بینگهام

امرابطه مدل پالستیک بینگه :SS = YP + PV*SR

های گرانروی با استفاده از قرائتسنج دوار

سرعت دورانی گل بر حسب دور بر(rpm)دقیقه


)300

(

PVYP

بررسی پارامترهای توصیف کننده مدلبینگهام پالستیک

نقطه تسلیم به عنوان شاخص نیروهای الکتروشیماییهای برش پایینبه علت نمایش نیروهای الکتروشیمیایی در نرخ بیانگر مقاومت یا اصطکاک شیمیایی در مقابل جریان سیال

های پایین نمایان میکندبیشتر خود را در نرخ .

نقطه تسلیم بیش از حد باالنشانگر آلودگی گل با مواد حل شدنی یا کلوئیدی برهم زننده محیط

الکتروشیمیایی گل

گرانروی پالستیکی تابعی از گرانروی سیال پایههاغلظت و ریزی جامدات حفاری شامل کندهشاخصی از مقاومت یا اصطکاک مکانیکی گل حفاری


فاری رفتار رئولوژیکی نسبتا واقعی گل ح

های حفاری سیاالتبیشتر گلستند پالستیک بینگهام واقعی نی

کی عدم پیروی دقیق رفتار رئولوژیآنها از مدل ریاضی بینگهام

ل بررسی دقیق رفتار جریانی گحفاری به طور واقعی

ش ترسیم منحنی رئولوژیکی تننرخ برش به کمک -برشیهای اندازه گیری شده با داده

گرانروی سنج دوار

مقاومت ژلی حداقل فشار یا تنش برشی الزم

های حفاری از برای جریان گلحالت سکون در درون لوله


ش انواع جریان سیال با توجه به رابطه تن(لدبی پمپاژ گ)و نرخ برش ( فشار)برشی

عدم جریان گل ونش در فشار یا تنش برشی کمتر از ت

حداقل یا مقاومت ژلی جریان گل با تجاوز فشار اعمالی بر

شکستن ژلیت گل

جریان پالگیشروع جریان و شبیه حرکت جامد پروفایل گل همراه با کمی خاصیت

ژله ای به صورت تخت است

جریان پالستیکی آرام ناکاملرام گذار یا انتقال از پالگی به جریان آرخ ی غیر خطی تنش برشی با نرابطه

برش و روند کاهشی گرانروی موثر

ام یا رژیم جریان پالستیکی کامال آرگرانرو گل

رابطه خطی با شیب گرانرویپاژ گل پالستیکی بین فشار و دبی پم

و پیروی از الگوی سیال نیوتنی وی تسلیم برون عرض از مبدا نقطه

نقطه 1.33، تقریبا EYPیابی شده، TYPتسلیم واقعی،

رژیم جریانی آشفتهحرکت گردابی و نامنظم ذرات سیال

در هر نقطه به دلیل باال بودن نرخ ر برشی و سرعت حرکت سیال عالوه بدر تنش برشی علی رغم حرکت سیالجهت خاصی از دید ماکروسکوپیک


یش نرخ انواع جریان سیال غیر نیوتنی با افزابرشی


اندازه گیری خواص رئولوژیکی سیال حفاری

ک خواص رئولوژیکی مدل پالستیبینگهامیکنقطه تسلیم و گرانروی پالست

ابزار اندازه گیریهای دو سرعته گرانروی سنج

از جملهFann

نقطه )تعیین گرانروی پالستیکی(نگهامتسلیم برون یابی شده یا بی

و اندازه گیری دو تنش برشی در د(نرخ برش مربوطه)سرعت دورانی

دو و برون یابی خط مستقیم واصلyنقطه در محور


مقایسه رفتار رئولوژیک واقعی سیال با پیش بینی

سلیم های حفاری از نقطه تکمتر بودن نقطه تسلیم واقعی اکثر گلبرون یابی شده

(ثانیه10)برابری تقریبی نقطه تسلیم واقعی با مقاومت ژلی اولیه تخمین خوب سیاالت با نرخ برش باال( بیش ازrpm300 یاs/1511)

حداقل بودن جاذبه الکتریکی بین ذرات گل و تاثیر ناچیز روی گرانروی موثر


معرفیمدل سیال توانی

وضیح های برش پایین برای تنامناسب بودن مدل پالستیک بینگهام در نرخ( رابطه تنش برشی با نرخ برش)ویژگی رئولوژیکی گل حفاری

علت توسعه مدل توانیهای برش پایینهای مدل پالستیک بینگهام در نرخپوشش کاستی

،مدل سیالHerschel-Bulkley modelمعادله ریاضی


اندازه مقایسه تصویری مقادیر رفتارشناسیهای سیالگیری شده در مقایسه با مدل


اندازه گیری وزن مخصوصوزن سنج تحت فشار هالیبرتون

Halliburton’s pressurized mud balance


گرانروی سنج فن

Fann VG 35 Viscometer "Standard of the

Industry"

شماتیک گرانروی سنجاستوانه ای


گلمحاسبه افت فشار در سیستم گردشهای مختلف افت فشارقسمت

های ها و لولهجریان آرام دستگاهها و اتصالت سطحی، مجموعه لوله

ها بین خروجی پمپ گل تا آنهای حفاریابتدای لوله

محاسبه افت فشار با طول معادلآن بر حسب فوتاژ لوله حفاری

جریان آشفته داخل لوله حفاریجریان آشفته داخل لوله وزنیجریان آشفته داخل جت هاجریان آشفته پشت لوله وزنی جریان آرام پشت لوله حفاری

یان عوامل تاثیر گذار افت فشار جرجریان آشفته

گرانروی پالستیکی و وزن گلامکان صرف نظر از نقطه واروی

جریان آرام نقطه واروی است وکی امکان صرف نظر گرانروی پالستی

اری مولد فشار در سیستم گل حفپمپ یا کمپرسور


افت فشار طی مسیر گردش گلار بدون در نظر گرفتن پس فش

ان سطحی و با فرض چگالی یکسگل در طول چاه


پروفایل سرعت در لوله پروفایل سرعت در جریان

مغشوش پروفایل سرعت جریان آرام

سیال نیوتنی در لولهخطوط طویل تر بیانگر سرعت

باالتر


ظرفیت حمل سیال و سرعت سقوطظرفیت حمل سیال حفاری :

هایتوانایی سیال برای حمل خردهحفاری به سطح زمین از طریق

فضای حلقوی،

سرعت سقوط یا لغزیدن ،حین حرکت گل حفاری به باال

ها و ذرات حفاری را با خردهخودش به باال حمل می کند،

دن ذرات حفاری تمایل به پایین افتادارند، سرعت پایین افتادن ذرات را

. سرعت سقوط یا لغزش گویند

های حفاریسرعت صعود خرده تفاضل سرعت فضای حلقوی و

سرعت لغزش ذرات

عوامل موثر در خروج ذراتحفاری از سیال حفاری

،سرعت سیال گرانروی نسبت چگالی مواد جامد

به چگالی گل و اندازه و شکل مواد جامد


های حفاریسرعت سقوط خرده معموال محاسبات سرعت سقوط

گیرد در جریان خطی صورت می زیرا بخش عمده جریان فضای

حلقوی، خطی است

سرعت لغزش با سقوط در جریان: خطی و سیال نیوتنی

رابطهPigott بر اساس قانوناستوکس

سرعت لغزش با سقوط در جریان: غیر خطی و سیال غیر نیوتنی

ذرات کروی

ذرات غیر کروی

رابطهrittingersV: سرعت سقوط ذرات کروی بر

ft/secحسب

D: قطر ذرات بر حسبft


18

)(Pr2

18

)(2

PmgdVs

mrdVs

m

mrdVs

)(9

))(

(6.3

)(9%(40

m

mrdVs

m

mrdVs

های کاهش سرعت سقوطروش

توان از سرعت سقوط کاستبه طریق زیر می :ازدیاد وزن حجمی سیالازدیاد گرانروی ظاهریکاهش اندازه ذرات

برای انتقال ذرات حفاری از ته چاه به سطح زمین باید سرعت انتقال گل حفاری از سرعت سقوط ذرات زیادتر باشد تا ضمن تمیز نمودن سر مته و ته چاه مته با سطح جدید سنگ

. در تماس باشد


های حفاری توسط گل پایه انتقال خردهگازی

ا لزوم استفاده از سرعت باالی هو امکان انتقال ذرات درشت تر به

های باالبیرون چاه در سرعتهاکاهش زمان انتقال خردهافزایش عمر مته افزایش سرعت چاه زنیها در ته چاهکاهش حجم خرده .های حفاری، لوله افزایش عمر لوله

اضافی و ثبات دهنده


هیدرولیکاهمیت تمیز سازی چاه

افزایش راندمان متهل تمیز سازی کف چاه با تزریق گ

با سرعت زیاد از طریق جتهای ها به سطح مته، و انتقال کنده

زمین

نحوه بهبود هیدرولیک مته ایجاد مقدار کافی دبی پمپ با

توجه به شرایط سازند و قطر چاه وسرعت حفاری

تمیز سازی چاه : در سازندهای نرمت با حداکثر دبی پمپ به علت سرعباالی حفاری در این نوع سازند

با : سازندهای نیمه سخت و سختم توجه به سرعت پایین حفاری و کبودن مقدار خرده ها، از نظر تمیز ه کردن چاه مشکلی نداریم و نیاز ب

.حداکثر هیدرولیک نداریم


مقدمات طراحی هیدرولیکاهداف طراحی هیدرولیک

دستیابی به حداکثریا maximum bit hydraulic horsepowerاسب بخار هیدرولیک مته،

jet impact forceنیروی برخورد جت، بهبود تمیز سازی ذرات سنگی نزدیک مته و ته چاه و بهبود نرخ نفوذهای حفاری به سطح زمین حمل خردهروش طراحی پارامترهای هیدرولیک مرسوم

(فشار، جابجایی و توان پایین)مناسب برای پمپ با ظرفیت پایینه های سمانند پمپ)ها با توان و فشار باالی امروزی مورد استفاده نارسایی در پمپ

در ( 3NB1000 & 3NB1600اسب بخار مدل 1000گانه تک کاره با تون دستیابی مته حفاری به حداکثر انرژی هیدرولیکی

روش طراحی جدید هیدرولیک ،لزوم بهبود ظرفیت باربری فشار سامانه گردشی

circulating system pressure bearing capacity


مراحل عمومی روش طراحی پارامتر هیدرولیک مرسوم

ها به سطح زمین برسدتعیین حداقل جابجایی که با آن خردهامانه تقسیم کل دهانه چاه به چند بخش و محاسبه ضریب افت فشار س

گردشی در هر بخشتعیین قطر سیلندر پمپ

انتخاب کوچکترین اندازه سیلندربا نرخ جابجایی بزرگتر از حداقل جابجایی حمل خرده ها

تعیین شرایط بهینه پارامتر هیدرولیک(روش حداکثر توان مته یا حداکثر نیروی جت)

ه و با محاسبه اولین و دومین عمق بحرانی و سپس محاسبه جابجایی بهینتعیین اندازه فواره مته و سایر پارامترهای جت


نرم افزار دینامیک سیاالت محاسبه ای،Computational Fluid Dynamics (CFD)

های شبیه سازیبرخی از نرم افزار محصوالت مختلف شرکت نرم افزاریANSYS

های مدلسازی نرم افزار ویژگیANSYS CFX ،جریان حالت پایدار و گذراSteady-state and transient flows

،جریان آرام و آشفتهLaminar and turbulent flows

،شناوریBuoyancy

های غیر نیوتنی، جریانNon-Newtonian flows

های چندفازی، جریانMultiphase flows


اصول مهندسی حفاری . (دکتر محمد رضا عادل زاده)1

برنامه حفاری و جداره گذاری تفاوت برنامه حفاری و جداره

گذاری چاه اکتشافی و تولیدی چاه اکتشافی

عبور از سازندها با اطالعات اندکمالحظات ایمنی بیشتر طراحی •

های توسعه ایچاهها حین حفاری شناخت سازند بهره برداری در مدت طوالنی

لزوم استفاده از جدارهایجاد مسیر ثابت با قطر مشخص

حین ادامه حفاری، تکمیل و بهره برداری

امکان استفاده از وسایل کنترل Well Headچاه و تاج چاه،

حفر کامل چاههای مجزاتقسیم چاه به بخشجداسازی هر بخش با رشته فلزی

،با توجه به مشخصات، ویژگی هاعمق، منطقه و پیش بینی تولید

بیشترین هزینه سرمایه گذاریاحداث چاه

پمپاژ دوغاب سیمانبه پشت جداره

ادامه حفاری با مته کوچکتر


اریعوامل تاثیر گذار بر انتخاب گل حفخصوصیات ویژه طبقات مختلف

زمین حین حفر چاه متورم شوندهریزشی قابل حل در سیال حفاری وحاوی سیاالت پر فشار (آب شیرین و شور)سیال سازند

ضرورت حفر چندین حفره حینها با حفر چاه و استفاده از جدارهوپیاندازه متفاوت به شکل تلسک

نیاز به گل خاص برای حفرسازندها با خصوصیات ویژه در

اعماق متفاوت


وظایف جدارهاه باز نگه داشتن چاه و محافظت از چ

در مقابل سازند سست و شکنندهاحتمال ریزش سازند و نیاز به حفاری

مجدد در چاه بدون جداره

جلوگیری از ورود آب و سیاالتگوناگون به دیواره چاه و بالعکس

های آبجلوگیری از آلوده شدن سفرهزیرزمینی به وسیله گل حفاری

های کم عمق از فضای جدا سازی الیهداخلی چاه

یوارهکنترل فشار طبقات مشرف به د

تسریع نصب تجهیزاتنصب فوران گیر حین حفارین نصب تاج چاه و شیرهای تولیدی حی

بهره برداری

تسهیل در امر تولید جداسازی طبقات زمین و

امکان تولید از الیه مشخص امکان نصب مغزی

ایجاد مجرا ثابتبا قطر مشخص و دقیق،

انجام مراحل بعدی حفاری شاملجداره گذاری و سیمان کاری، تکمیل


ارتباط بین جداره چاه و اندازه مته شماتیک

اندازه حفراتو جداره ها

با رعایتتناسب


های نفت برنامه کالسیک جداره چاههای جنوب غربی ایرانآسماری در میدان


نمونه ای از اندازه حفره و جداره یکی از های جنوب غرب کشورچاه اینچ26( حفره)مته

اینچ20جداره متر150عمق

17.1/2( حفره)متهاینچ اینچ13.3/8جداره متر1287عمق

12.1/4( حفره)متهاینچ اینچ9.5/8جداره متر1767عمق

8.1/2( حفره)متهاینچ اینچ7آستری تا 1700عمق

متر2901

6.1/8( حفره)متهاینچ اینچ4.1/2آستری تا 2860عمق

متر3924


ها بر حسب وظایفانواع جداره ،لوله هادی یا راهنما

Conductor Pipe

،جداره سطحیSurface Casing

،جداره میانیIntermediate Casing

،جداره تولیدیProduction Casing

،جداره آستریLiner Casing


Drive or conductor pipeلوله هادی،

نصب لوله هادی متر 6تا 3لوله ای کم عمق بینیا 30"و قطر ( متر1.5حدود )28اینچ برای جداری 48یا )42"

در ابتدای حفر چاه پس از ( اینچتعیین محل چاه در پی زیر دکل و

Cellarحوضچه زیر سکو، نبیشتر طول آن بیرون سطح زمی قطع آن از کف گودال سر چاه پس

از نصب و سیمان جداره سطحی

علت به کار گیری ایجاد مسیری برگشت گل و

محافظت از پی زیر دکل ایه جلوگیری از شکستن بتن زیر پ

و دکل و شسته شدن طبقات سستریزشی سطحی در معرض سیال

در اکثر مناطق ایران به دلیل ضخامت چند متری

های سست و هوازده توسط الیهاداره مهندسی و ساختمان قبل از انتقال دکل به محل چاه نصب و

دور آن سیمان کاری می شود


حفر بدون نیاز به دکل)نصب لوله هادی (متر18فوت، 60ای به عمق حفاری، حفره


(اینچ در ایران26حفره )حفر حفره اول استفاده از یک پمپ با پارامترهای

زیر حین شروع جهت جلوگیری از ریزش بخش زیرین دکل

W.O.B=1000 – 2000 lbsR.P.M=150G.P.M=250Pressure=100 psiS.P.M=50 – 60

افزایش وزن و سرعت حفاری باه افزایش عمق و استفاده از لوله وزن

9-4/3"ای با قطر به 300-200افزایش دبی گل از

با افزایش عمق 800–700حوالی متر و اطمینان از عدم 30به بیش از

شسته شدن زیر دستگاه حفاری انجامCONDITION TRIP و باال

آوردن مته پس از حفاری تا عمق متر برای 150تا 60بین )مورد نظر

(28"جداره استفاده ازHole Opener برای

برای 36"افزایش قطر دهانه چاه به اینچ28راندن جداره

نیز وجود 34"البته مته هایی با سایز26"دارد که پس از حفاری با مته

.استفاده می شود 36"پس از گشاد کردن حفره با ،

س تمیز کردن چاه با گردش گل و سپتزریق یک پیل غلیط در ته چاه


Surface Casingجداره سطحی،

اولین رشته جداره داخل چاهشود اطراف آن سیمان کاری می

دالیل راندن جداره سطحی :های بی ثبات و نرم وهای چاه و شسته شدن الیهجلوگیری از ریزش دیواره

های سطحی نفوذ پذیر نفوذ گل در الیهرزان امکان تعبیه لوله ناودانی برای انتقال گل بازگشتی از چاه به الک لجلوگیری از هرزروی گل در نواحی کم عمق با نفوذپذیری زیاد جلوگیری از آلودگی منابع آب زیرزمینی

به گل حفاری، گاز و نفت و آب نمک سازند

فراهم سازی امکان سوار کردن وسایل فوران گیرهای ممکن در اثر وجود گاز سطحی در هنگام حفاریممانعت از فوران


محل نصب و اندازه جداره سطحیمحل نصب جداره سطحی

های مناسب و سخت نظیر سنگ آهکسازند برای اطمینان از عدم شکست سازند در کفشک پس از شروع به حفاری مجدد

گردد تا ازای انتخاب مینقطه مناسب برای نصب جداره سطحی به گونههای زیرزمینی، های حاوی آبهای دارای هرزروی، ماسهالیهدر ( Buildup Section)های هیدروکربنی سطحی و قسمت منحنی الیه. های انحرافی محافظت نمایدچاه

شودمتر نشانده می50-200معموال در عمقی در حدود مشخصات جداره سطحی استاندارد مورد استفاده در ایران

اینچ با مشخصات 18-5/8( قطر خارجی)معموال اندازهBTSو رزوه نوع J-55پوند بر فوت و از جنس 87.5وزن واحد طول


های الزم قبل از راندن جداره هابررسیها روی خرک موجود چیدن جداره

در محوطه، بررسی چشمی و شستن جداره ،راندن رابیتrabbit مناسب از

درون جداره ها استفاده از رابیت 185/8برای سایز

(اینچ17.567ها و ثبت در اندازه گیری طول جداره

Pipe Tally Sheetا اندازه گیری طول از ابتدای مادگی ت

و سپس کاهش مقدار انتهای نرینه0.123مثال برای باترس )معادل رزوه

هر شاخه در محاسبات ( اینچSpace-out

ها از سمتی که شماره گذاری جدارهقرار است وارد چاه شوند

یکمین شاخه متصل به= شماره یککفشک

ه در نظر گرفتن بلندترین شاخه ب، Landing Jointعنوان، آخرین شاخه که بعدا بریده یاBack

Off می شود لذا ابتدا آنرا به شاخهقبل خود سفت کرده و سپس شل

تا )نمودن کوپلینگ جداری قبلی ن کوپلینگ نیز با آL.Jحین باز کردن

(باز شود محاسبه مقدار جداری که بایستی

روی سکو باقی بماند ا از اطمینان از فاصله باالی فلنج مبن

(متر1.73)سلر طبق استاندارد


های شمارش لوله هانمونه ای از فرم

PIPE TALLYRIG NAME: KEY VICTORIA DATE: August 20, 2000

CSG OD: 13.375 LBS/FT: GRADE: HT-95

CSG ID: DRIFT:

No Jnts: 52 Cumm/L:1772.7

4Avg/L: 34.091

Joint No. Length Cumm: Joint No. Length Cumm: Joint No. Length Cumm:

1 31.81 31.81 31 32.30 975.84 61

2 31.59 63.40 32 31.15 1006.99 62

3 31.51 94.91 33 31.70 1038.69 63

4 31.86 126.77 34 39.60 1078.29 64

5 31.70 158.47 35 38.93 1117.22 65

6 31.67 190.14 36 36.48 1153.70 66

7 31.17 221.31 37 38.49 1192.19 67

8 30.83 252.14 38 37.28 1229.47 68

9 31.73 283.87 39 39.16 1268.63 69

10 31.67 315.54 40 39.10 1307.73 70

315.54 1307.73


محاسبه مقدار جداره روی فلور یا مقدار SPACE OUTالزم برای

های مورد نیاز محاسبه مقداری از جداره که حین راندن بایستیداده:xباالی فلور قرار بگیرد،

،فاصله سکو تا لبه سلرB

اندازه دقیقL.J

،اندازه طول کوپلینگCoupling متر0.27با رزوه بترس حدود 185/8در جداره

،اندازه فلنج مبناBase Flange

فرمول کلی:COUPLING + L.J – X = B.FLNG + 1.73 + B

X = L.J+COUPLING – B.FLNG – 173 – B بهترین اندازه برای مقدارX متر1.5تا 1بین


space outتصاویر مربوط به محاسبه


مراحل پایانی نصب جداره پس از قرار گیری آخرین جداره

در عمق مورد محاسبه

گردش گلبرای اطمینان از باز بودن مسیر

پمپاژ سیمان طبق برنامه توسطپمپ تراک سیمان به درون چاه و

جابجایی گل بدلیل 18-8/5"در جداری سطحی

عدم استفاده از پالگ ، معموال حدود متر درون جداری را کمتر جابجا 15

متر سیمان در 15میکنیم تا حدود .پایین جداری باقی بماند

صبر به منظور سفت شدن آن امکان حفر مربع کوچکی با ابعاد

سانتی متر در پایین لوله 10*10برای Conductor Pipeراهنما،

گ از رویت دقیق تر تا فاصله کوپلینکف سلر و در صورت لزوم جابجایی

جداری قبل از سفت شدن سیمان

بازکردنL.J محل کوپلینگ)از باال(شل شده و بیرون کشیدن آن

بریدن لوله هادی و بیرون آوردن آن

گیرهانصب فلنج مبنا و برپایی فوران


طریقه نصب فلنج مبنا علت لزوم دقت در نصب فلنج مبنا به صورت کامال تراز

این اسپول مبنایی است برای بقیهstock روی آن شامل فورانگیرها وهای بعدی و در انتها تکمیل تاج چاهاسپول

پی آمدهای تراز نبودن دکل وقرار نگرفتن میز دوار به صورت کامال دقیق روی حفره چاه

ر کج شدن حفره و به تبع آن کج رانده شدن جداری سطحی و مشکالتی دنصب اسپول

های تراز کردن دکلروشبا سایز بزرگ و تشخیص مقدار انحراف دکل آویزان کردن یک لوله وزنهاستفاده از شاقول


حفره اول، نصب جداره سطحی در مناطق نفتخیز جنوب کشور

و 26"شروع چاه با حفاری حفره18-8/5"راندن جداره

یز در بیشتر میادین مناطق نفتخفاقد مشکل افزایش عمق چاه

28"و یا 30"های راندن جدارهبرای حفره اول

در برخی میادین با عمق باالداره که نیاز به یک سایز ج( کوپال)

میانی بیشتراست برای حفره 20"استفاده از جداره

18-8/5"دوم بجای

به علت عمق زیاد جداره دوم و درنتیجه حجم باالی سیمانکاری و

افزایش مدت زمان جابجایی آن و به دنبال آن احتمال وقوع مشکالت در

سیمانکاریر، نیاز به سیمانکاری با استینگ

Stinger(میله ای با قطر کم )برای کاهش جابجایی و صرفه جویی

در زمان و هزینه سیمان


جداره میانی در حد فاصل جداره سطحی و جداره تولیدی قرار دارند و

شوندهای میانی نامیده میبه همین جهت لوله .

ودهای عمیق یک جداره میانی و یا بیشتر باید رانده شمعموال در چاه .والنی های عمیق که حفره باز طحفاری و پیمایش لوله باال، لوله پایین در چاه

. دارند مشکل و گاهی غیر مطمئن استاد جداره میانی ایمنی بیشتری برای کنترل و جلوگیری از فوران چاه ایج

. دهدکند و امکان باال بردن فشار کار مجاز چاه را میمی

محافظ و پوشاننده طبقات مزاحم و پرزحمت کاربرد در زمانی که چاه عمیق و مشکالت حفاری مثل فشار غیر نرمال

. طبقات، شیل و هرز روی گل و شیل وجود داشته باشد استفاده از سیمانکاری چند مرحله(Multi-Stage Cementing ) جهت جلوگیری از

های شکننده در اثر ستون سیمان اعمالی حین سیمانکاریشکسته شدن سازند


ها میانیجدارهIntermediate Casing،Protective Casing

دالیل راندن لوله میانی : ( های کم فشار و پر فشاروجود الیه)تغییر در فشار طبقات

در نتیجه آن یا سیال سازند وارد چاه شود و یا هرزروی گل شروع شود .

های طبقات زمینآلوده شدن گل حفاری به سنگهای مارنی و پلمه سنگیمخصوصا سنگ

بروز مشکالت حفاری از قبیل ،گشاد شدن بیش از حد چاههای چاه گیر کردن لوله در اثر باد کردن و ریزش دیواره

در طبقات پلمه سنگی متورق، چسبنده و سیال

اندازه معمول این جداره در ایران3/8-13اینچ است .


"20و نصب جداری "26حفاری حفره

برای جداری سطحی"28با فرض استفاده از جداره 20"تا عمق پاشنه گذاری جداره 26"حفاری با مته

(استفاده از پارامترهای حداکثر برای حفاری)گردش گل به منظور تمیز سازی چاهcondition trip و بازگشت مجدد به ته چاه جهت "28، لوله باال تا کفشک

(شامل عدم هرزروی)اطمینان از شرایط چاه برای راندن جداره بعدی به منظور جلوگیری از)افزایش یک پوندی وزن گل در صورت عدم هرزروی

(هم آمدن چاه حین مدت زمان طوالنی لوله باال و جوش آن توسط تسمه و پیچ "20ابتدا بستن کفشک به اولین شاخه جداره

کردن سایر جداره هااهگردش گل پس از رسیدن به ته چاه و اطمینان از باز بودن مسیر و ته چ توسط استینگر مشابه حفره قبل20"سیمانکاری جداری


اینچ133/8راندن جداره میانی زرگزمان بر بودن سیمانکاری آن به علت عمق زیاد و سایز نسبتا ب

،لزوم استفاده از دو سیمان راهنماlead و سیمان دنبالهtail

اقدامات مرسوم و الزم قبل از عملیات راندن جدارهها روی خرک، شستن، شماره زنی و اندازه گیری آن هاچیدن جداره محاسبهspace-out

معمول مورد استفاده در ایران13.375مشخصات جداره پوند بر فوت68و 72وزن اسمی

ابتدا راندن جداره سنگین تر به علت تحمل فشاری بیشتر وسپس راندن جداره با وزن واحد طول کمتر

،استفاده از طوقه سیمانیfloat collar عالوه بر کفشک


Production Casingجداره تولید،

آخرین و طوالنی ترین جدارههای فوقانی از سطح تا عمق نهایی چاهپوشاننده تمام سازند

(حفره باز)تا باالی ناحیه (حفره بسته)تا پایین ناحیه

و های تولیدی، کنترل سیال تولیدی مخزنبا هدف مجزا کردن الیههای خاص مخزن امکان پذیری تولید از الیه

نصب رشته تکمیلی در این رشته

دارای قطر کم و مقاومت باال 9-5/8اندازه معمولقابلیت کنترل فشار باالی چاهسیمان کاری با دقت زیاد


Tubingلوله مغزی،

برای تولید از چاه با قطر کمتر

،آویزان شدن لوله مغزی توسط آویزه مغزیTubing Hanger درجایگاه خود در سر چاه و سیمان نشدن آن

های گازی های مخصوص در چاهراندن همراه توپک امکان بیرون کشیدن از چاه و تعویض رشته مغزی جدیدی

در صورت زنگ زدن و پوسیدگی رشته مغزی تولیدهای گازی به علت سرعت صعود فوق العاده زیادشدید در چاه

هابه کارگیری در عملیات مکیدن، زنده کردن، تولید گاز رانی چاه


Linerلوله آستری،

ن جداره ای که از ته چاه تا باالی پاشنه جداره میانی رانده شده و به آمی شودHangآویزان، (به جای راندن جداره سرتاسری) ،فاصله نقطه آویزه آستری تا کفشک جدارهOverlap 60برای چاه نفتی

. متر120متر و چاه گازی

،پس آویزTie Back ادامه لوله آستری تا سر چاه در مراحل بعدی بنابر نیازعلت انجام در الیه تولیدی

فراهم سازی مسیر تولید سیال مخزن به سطح ،هنگام نشتیleakage ،لبه آستری و به عنوان اقدام جبرانیremedial action و

زسیمانکاری مجدد به منظور جلوگیری از ورود سیال سازند پشت آستری به دالیبه کمک قطعه ای به نام : نحوه نصبtie back sleeveدر باالی آویزه


Liner Hangerآویزه آستری،

زم انواع آویزه آستری بر اساس مکانییا آزاد شدن setهنگ یا ست شدن،

releaseابزار رانش، ،هیدرولیکیHydraulic

،مکانیکیMechanical

نوع متداول و مورد استفاده در ایرانHydraulic set/ Hydraulic (or

Mechanical) release

عملیات نصب آستری ،اتصال قسمت پایینی ابزار رانش

Running Tools به باالی آویزه و

،اتصال قسمت باالیی ابزار رانشRunning toolsبه لوله حفاری

نصب آویزه به صورت هیدرولیکی ایجاد آب بند فشارpressure seal

در قسمت ballبا انداختن توپکی، ستن افزایش فشار با نش)پایین رشته

LDC (latch downتوپک درcollar ،و ایجاد پس فشارback

pressureمورد نیازتر آزاد شدن ابزار رانش با افزایش بیش

(پام2400حدود )فشار در صورت عدم آزاد شدن، آزاد کردن

آن بصورت مکانیکی با چند دور چپ گرد، ( دور18مثال )چرخش

اریها بعد از سیمانکباال کشیدن لوله


مزایای استفاده از آستری کاهش هزینه رشته تولیدی و

زمان راندنز تسهیل عملیات سیمان کاری ا

نظر زمان، حجم و مشکالت آن کاهش طول بخش تنگ شده

و Reduced Diameterچاه، استفاده از مغزی با اندازه مختلف

پوشاندن قسمت حفره بازتکمیل چاه بدون گذاشتن وزن

سنگین روی تاج سرچاهی و

های سطحیلوله انعطاف پذیری بیشتر رشته

تکمیلیامکان استفاده از دو اندازه جداری

بدون تغییر در ابزار سرچاهییر امکان استفاده از سیستم درزگ

کننده مناسب جداری و تکمیل آن توسطpolished

bore receptacle, P.B.R


تصاویر مربوط به آویزه آستریمتعلق به شرکت شلومبرژه


رانهای مورد استفاده در اینمونه ای آستری

چیدمان آستری به ترتیبTie back assemblyPBRباالییمجرابندSeal Nippleآویزه آستریPBRپایینیآستری

نمونه ای از مشخصات آستریمورد استفاده پارس جنوبی

دارای گرید 95/8جداریL-80 با توجه به احتمال خوردگی

آستری و لوله مغزی در معرض شاخه 7تا 4سیال تولیدی، بین

کروم % 28آستری حاوی کروم با CRA(سفید رنگ )ه با در باال و بقی

(رنگ معمولی)کروم % 13

جنس آستری مورد استفاده درL-80آزادگان

به جز پارس )خلیج فارس( جنوبی و 29اینچ با وزن اسمی 7آستری

اینچ با وزن 5پوند بر فوت و 32-Lپوند بر فوت با گرید 18اسمی

80


های آستریمعیار طراحی و مشکالت لوله

گردد، ها لوله آستری استفاده میهایی که در آندر چاهنمایندلوله آستری و جداره میانی نقش رشته جداری تولیدی ایفا می .

یزان های آستری در قسمت انتهایی چاه و آوبه دلیل قرار گرفتن لولهها از درون رشته جداری میانی بودن این لوله

،مهمترین معیار طراحی آنها. مقاومت در برابر فشار مچالگی موجود در قسمت تحتانی چاه است

های آستری عبارتند ازمشکالت استفاده از لوله : احتمال رخداد نشت گاز یا سایر سیاالت مخزن در نقطهLiner Hanger ، موفقیت آمیز نبودن عملیات سیمانکاری اولیه

. ها و دیواره چاهبه دلیل کم بودن فضای بین لوله


ها مشخصات جدارههای نفت، های مورد استفاده در پوشاندن چاهویژگی لوله

بسیار قوی و گران قیمتاالهای مرغوب و پیشرفته فوالدی با خواص مکانیکی بساخته شده از آلیاژ

یکی های شدید حاصل از فشار ساکن، فشار هیدرولیک نیروی ثقل و مکانتحمل تنش

فرآیند ساخت طی عملیات گرمایی پیچیده و استاندارد

،ذکر جزئیات بیشتر مشخصات جداره ها در استانداردAPI SPEC. 5A


خواص ساخت طراحی و استفاده از جداره

،روش ساخت(Manufacturing Process) ،حدود طولی لوله(Length Range) ،اندازه قطر خارجی(Casing Size) ،درجه فوالدSteel Grade

،وزن اسمی(Nominal Weight) ،نوع اتصال(Casing Coupling & Thread) ،قطر مجاز(Drift Diameter)های خورنده و گوگردی، مقاومت در مقابل محیط

sulfide &sour environment resistance


و Manufacturing Processروش ساخت، بازه طول و قطر جداره ها

انواع روش ساخت ،روش بی درزSeamless

لوله فوالدی بدون جوشکاریهایتغییر شکل ابعاد و خواص لوله

فوالدی با عملیات گرم و سرد

،جوش الکتریکیElectric Weldیا با جوش یک سره قوس الکتریکی

جوش مقاومت الکتریکی، بدون استفاده از الکترود یا فلز•

خارجی دیگرمتعاقبا انجام عملیات گرمایی

عملیات نورد وpiercingفوالد

،حدود طولی هر دسته طولیlength rangeاستاندارد

25-16 22فوت، با طول میانگین34-25 31فوت، با طول میانگین34 42و باالتر، با طول میانگین

قطر خارجی اینچ20تا 4½ بین

ضخامت دیواره جداره 0.595تا 0.205بین


Steel Gradeدرجه فوالد،

جنس جداره هاکربن استیل

،فاقد ریزساختارMicrostructureدقیق بودن فوالد خام تغییر شدید ریز ساختار درونی و خصوصیات مکانیکی فوالد

با افزودن آلیاژ خاص و عملیات حرارتی

های مناسب استفاده در شرایط گاز ترش، جدارهH2S طبقAPI سه درجهC75 ،L80 وC95


یای پی آمشخصات درجه فوالد استاندارد


مشخصات درجه فوالد ای پی آیغیر استاندارد


وزن واحد طول جداره ها، Weight per unit length

واحد وزن واحد طولlb/ft وKg/m

تقسیم بندی بر اساسAPI ،وزن اسمیNominal Weight،

پوند به ازای هر فوت94تا 9.5بینکاربرد

شناسایی نوع جداره هنگام •سفارش

استفاده در طراحی جداره ها•ت مقداری تقریبی بر اساس محاسبا

های وزن و تئوری فوت از جداره 20محاسبه بر اساس

رزوه شده و دارای طوقه اتصال

،وزن دو سر صافPlain End Weight

وزن جداره بدون در نظر گرفتنها و طوقه اتصال آنرزوهها از بیرون گرچه معموال جداره•

دو سر خود رزوه شده

،وزن رزوه شده و اتصال دارThreaded & Coupled

Weight وزن متوسط لوله از دو سر رزوه

شده و دارای طوقه اتصال بسته Power Tightشده به حالت


Couplingانواع طوقه اتصال،

بخش کوتاهی جدارهبرای اتصال دو شاخه

لوله

تاکیدAPI به یکیبودن درجه فوالدی

قسمت مادگی طوقه اتصال و جداره

وجود طوقه اتصال ورزوه در همه

های استاندارد جداره


APIاجزاء مهم رزوه طوقه اتصال طبق

،گودی یا ارتفاع دندانهThread Height or Depth

،فاصله بین نوکCrest ،و پایهRootرزوه عمود بر محور رزوه

،گام محوریLead فاصله بین دو نقطه مشابه و

یکسان روی رزوه و موازی محور رزوه

،مایل بودنTaper تغییر قطر عمال ایجاد مخروط

شدگی قسمت رزوه زده لوله برحسب واحد طول رزوه

،شکل دندانهThread Form بیشتر به شکل مربعی یاV


ها و لوله هاانواع رزوه طوقه اتصال جداره

انواع طوقه اتصال جداره ها ،سر صافplain end ،حائلbuttress

های جداره طوالنی تحت برای رشتهتنش طولی شدید

،لبه برجستهextreme line دارای مقاومت زیاد در برابر تنش و

کشش لولههای پر فشارمناسب چاه اتصاالت ویژه نظیر

وم(VAM) وبا مقاومت کششی حائل•نشت گیری گازی به علت تماس•

فلز با فلز عالی

اتصاالت فوق عالی هایدریل وگازیمقاومت در فشار زیاد چاه• پی اچ

حضور گاز هیدروژن سولفوره خطرناکی این گاز اسیدی و

خوردگی، شکستن و ترک خوردگی فوالد

تثیر دمای محیط بر خورندگیهیدروژن سولفوره بر فوالد

عدم ایجاد مشکل در دمای باالی( سانتیگراد80)فارنهایت 175 مقاومت برخی از انواع فوالد در

درجه175دمای کمتر از


پیکربندی رزوه خطی


پیکربندی رزوه برای جداره و لوله مغزیدندانه گرد


پیکربندی رزوه حائلاینچ و کوچک تر 13-3/8برای جداره


پیکربندی رزوه لبه برجسته جداره


Drift diameterقطر مجاز،

قطر مجازحداقل قطر داخلی تضمین شده اخل با اطمینان از د( مته، توپک و غیره)برای عبور بزرگ ترین قطر وسایل حفاری

رشته جداری تعیین مقدار عددی قطر مجاز و وزن اسمی لوله طبق استاندارد توسط کارخانه

سازندهموجود در جداول جدارهقطر داخلی واقعی

مورد استفاده در محاسبات مختلفاز جمله ظرفیت جداره

تغییر تا حدود چند هزارم اینچناشی از تغییر جزیی ضخامت دیواره یا تمایل جزیی به بیضی بودن لوله

،قطر مجاز ویژهspecial driftها با پرداخت هزینه بیشتر به سازندهاندازه گیری قطر مجاز تمام لوله


مورد استفاده در 28"های مشخصات جدارهمناطق نفت خیز جنوب

28": قطر خارجی گرید :X-52

فوت/پوند218: وزن واحد طول

رزوه :JVLWداشتن گوشواره در دو طرف جدارهعالمت مشخصه ای و تمیز از سایر

سایزهای جداره هااتصال:

معموال جداگانه همراه لوله اند وهنگام راندن آنها را جوش می دهیم

ه گاهی جوش به بدنه لوله در کارخان

کاربرد گوشواره هاها با توجه به وزن باالجابجایی آن راندن به کمک دو باالبرElevator

نحوه سیمان کاریاستفاده از استینگربی رزوه 28"های مضاعف کفشک

جوشکاری به جداره بعد از ترازدیکردن بصورت لب به لب با درزبن


خصوصیات مقاومتی بدنه و طوقه اتصالجداره

،مقاومت تسلیمYield Strength

،مقاومت مچالگیCollapse Strengthحداکثر فشار خارجی مورد نیاز مچاله کردن قطعه ای از جداره

،مقاومت ترکیدگیBurst Strengthحداکثر فشار داخلی مورد نیاز برای ایجاد تسلیم در فوالد


خاصیت االستیک و نقطه وارویخاصیت االستیک جسم

بازگشت تغییر حالت جسم بهحالت اولیه پس از قطع نیرو

بازگشت به وضعیت اولیه افزایش یا )پس از تغییر طول

میله فوالدی ناشی از ( کاهشکشش یا فشردگی آن

الدمحدودیت واکنش االستیک فو افزایش ناگهانی طول میله با

افزایش تدریجی نیروی وارده در نقطه واروی یا تسلیم و عدم

یروبازگشت به وضع اولیه با قطع ن

رو و افزایش طول لوله با افزایش نیروتثبیت افزایش طول با حذف نی

و بازه تغییر طول بسیار کوچکدر حدود میلی متر

هایاقبل اندازه گیری با خط کشمکانیکی مخصوص

واکنش پالستیکورود به مرحله گسیختی با کاهش

ر سطح مقطع و با افزایش بیشتنیرو بر میله آهنی و ایجاد

گسیختگی نهایی


مقدار تغییر شکل محدوده االستیک تبعلیت افزایش

طول در قسمت ، از OAاالستیک،

Hookقانون هوک، б = Eε б = بار اعمالی =

، سطح مقطع/ نیرو ε = تغییر شکل(Strain = ) تغییر

طول اولیه، / طول E =مدول یانگ .


yield pointنقطه واروی،

نقطه واروی یا تسلیمای با تغییر طول زیاد و غیر قابل برگشت در جسمنقطه ،خروج واکنش جسم در مقابل نیرو از االستیک به پالستیکمهم از نظر مهندسی مواد

طراحی وسایل و قطعات در حدود عملکرد االستیک فوالدطراحی جداره حین راندن، سیمانکاری و عملیات بهره برداری در محدوده االستیک

،واحد مقاومت وارویyield strength (پوند بر اینچ مربع)بر حسب پام ،psi ،یا بارbar


ها طبق ای پی آی در نقطه واروی لولهصنعت حفاری

اندازه گیری و آزمایش در کارخانه سازندهنیرودشواری ثبت تغییر طول، مخصوصا در نقطه واروی به علت اعمال متوالی

تعریف مقاومت تسلیم تنش کششی مورد نیاز ایجاد کشش طولی به میزان

نیم درصد از طول مقیاس نمونه فوالد مورد آزمایشهایی با درجه فوالدی و شش دهم درصد از طول برای لولهP-110 وP-105


مقاومت واروی حداقل فوالد نمایش درجات فوالد استاندارد با یک حرف و یک عدد

1000عددی بیانگر مقاومت واروی حداقل بر حسب psiمعادل هشتاد درصد مقاومت واروی فوالد

شیتعیین مقاومت لوله در مقابل فشار خارجی، داخلی و نیروی کشبر اساس مقاومت وارویهای مربوطهبه روش آزمایش استاندارد و ثبت در جدول


نیروهای هم زمان اعمالی به رشته جداری

نیروهای همزمان اعمالی به جدارههای خارجی یا داخلی فشارهای زیریننیروی لوله

حاالت مختلف بررسی خواصنمکانیکی تاثیر نیروهای همزما

لوله تحت کشش ،اعمال فشار خارجی

کاهش مقاومت فروریختگی• ،اعمال فشار داخلی

کاهش مقاومت پوکشی•

لوله تحت تراکم

،اعمال فشار خارجیهتقویت مقاومت فروریختگی لول•لولهBucklingخم شدگی، • ،اعمال فشار داخلی

تقویت مقاومت پوکشی لوله•

با افزایش کشش محوریافزایش فشار ترکشی بحرانیکاهش فشار مچالگی بحرانی

با افزایش تراکم محوریکاهش فشار ترکشی بحرانیافزایش فشار ترکشی بحرانی


ر های جداره تحت اثمحاسبه تغییر مقاومتهای طولینیرو

استفاده از بیضیتنش دو محوری

محاسبه کاهش یاافزایش مقاومتفروریختگی یا

ترکشی لوله براساس درصدی از

تنش طولی ایجاد شده در لوله با استفاده از این

بیضی

معیار شکست جداره


مراحل مقاومت مچالگی، Collapse Strength

ک و مچالگی االستیک، پالستیدر نهایت گسیختگی در اثر اعمال بار بیش از حد مجاز

مقاومت موادی ارتباط حالت گذر بین مچالگ

ل و گسیختگی به خواص و شک(فوالد)هندسی ماده


( یا تسلیم درونی)مقاومت ترکیدگی بدنه لوله

محاسبه حداقل مقاومت ترکیدگی لوله با فرمولBarlow

t = ،ضخامت جدارهD = ،قطر خارجی جدارهYP =حداقل مقاومت تسلیم

ها علل ترکیدگی لوله پارگی بدنه لولهنشت در طوقه اتصال


)2

(875.0D

tYPP

های بین المللی شرکتتولید کننده جداره

،کمرونCAMERON

،شرکت کورنرKAVERNER

،شرکت مکوویMCEVOY

،شرکت کانادا ورکسCANADA WORKS

،شرکت مالبرانکMALBRANQUE

،شرکت اف ام سیF M C

،شرکت وتکو گریA B B


مبانی حفاری چاه نفت و گاز، مهرداد شاه. کرم، رحمان 1شجاعی

.2(WEC) Rabia،Hussain. Well Engineering & Construction. Entrac Consulting Limited،2002.

Chapter 4&5

آشنایی با تجهیزات وعملیات لوله گذاری چاه، جواد. 31390، بهمن ماه NIDCعبیات، شرکت ملی حفاری ایران

http://1drv.ms/1ARPwav

https://app.box.com/s/c8epnoc8oissuetuyxly

های تحت االرضی و فشارهای وارد بر جداره هانیرو (یا لهیدگی)فشار فروریختگی ،Collapse Loading

بیشتر بودن فشار اعمالی از طبقات زمین به سطح خارجی رشته جدارینسبت به فشار سیال درون رشته جداری به داخل جداره

،فشار پوکشی یا ترکشیBurst Loading بیشتر بودن فشار وارد بر داخل لوله نسبت به فشار خارجیعامل انبساط و ترکاندن رشته جداری

،نیروی کششیTensile Loadingهای زیریننیروی ناشی از وزن جداره

تحمل بیشترین نیروی کششی توسط باالترین شاخه جداره

اعمال نیروی کششی بیشتر در موارد گیر رشته جدارههای بعدی بر جداره سطحیاعمال نیروی تراکمی ناشی از وزن جداره


Buoyancyشناوری،

قانون ارشمیدساعمال نیروی شناوری به میزان وزن سیال جابجا شده به جسم غوطه ور

بررسی اثر نیروی شناوری بر طراحی رشته جداریمحاسبه کشش اعمالی بر روی باالترین شاخه جداری

تاثیر نیروی شناوریهااعمال بر روی تمامی جدارههاعامل کاهش وزن حالت آویزان لولههابزرگی یکسان در طول جداره اعمال نیروی تراکمی در قسمت پایین


ها طراحی جدارهها طراحی جداره

هاتعیین عوامل موثر بر گسیختگی جدارهها و ایجاد ها با بهینه سازی هزینهانتخاب مناسب ترین وزن و درجه فوالدی جداره

(حین حفاری و تکمیل و بهره برداری)شرایط ایمن برای چاه در طول عمر آن تناسب قیمت جداره با درجه فوالد آن•ها جهت کاهش هزین هالزوم استفاده از پایین ترین درجه فوالدی و سبک وزن ترین آن•

نیازمند تحلیل تنش

های مورد توجه در طراحی جداره هاناهنجاریها به دلیل سگ دست ایجاد خمش جدارهDogleg


Design Criteriaهای طراحی، معیار

ها های طراحی جدارهمعیار ،فشار مچالگی

Collapse Pressure ،فشار ترکیدگی

Burst Pressure ،کشش محوریAxial Tension

و بارگذاری تراکمی، Compression Loading

ها ، سایر بارگذاریOther Loading

پارامترهای مورد بررسی درطراحی جداره

،فشار مچالگی ،فشار ترکیدگیی بارگذاری کششی و فشار تراکم

ها نحوه تاثیر سایر بارگذاری ،با اعمال ضریب اطمینان

Safety Factorدر طراحی


Safety Factorضریب اطمینان،

علل استفاده از ضریب اطمینان عدم اطمینان و آگاهی کامل از وضعیت بارگذاری حقیقی وش ها با گذشت زمان و در نتیجه خوردگی و سایتغییر در خصوصیات جداره

مقادیر ضریب اطمینانرکت متناسب خصوصیات زمین شناسی و سنگ شناسی مخازن نفتی هر شبراساس تجارب چندین ساله از حفاری و بهره برداری


محاسبه ضرایب اطمینان ضریب اطمینان بر اساس

نسبت مقاومت بدنه جداره به فشار اعمالی واقعی ،مثال ضریب اطمینانSF فشار ترکیدگی(فشار ترکیدگی ) ÷(مقاومت ترکیدگی بدنه جداره = )

SF = (Burst Resistance of CSG) ÷ (Burst Pressure)

محدوده ضرایب اطمینان 0.85مچالگی – 1.125

1ترکیدگی – 1.1

1.3کششی – 1.8


ها تعیین جداره تشخیص میزان تولید، روش

تکمیل چاه و اندازه جداره تولیدی ،(تگاز یا نف)با توجه به نوع چاه

اری تعیین اندازه مته مناسب حفبا علم بر اندازه جداره تولیدی

های میانیتعیین تعداد جداره با توجه به خصوصیات زمین

شناسی محل چاه


اطالعات مورد نیاز طراحی جداره ،عمق راندن جدارهتعیین فشار لهیدگی

باز تعیین حداکثر فشار طبقات حفرهاعمال شده بر دیواره خارجی جداره،

حداکثر وزن گل برای کنترل چاهحین حفاری به عنوان مبنای طراحی

ات با توجه به خنثی سازی فشار طبقل، زمین حین حفاری با فشار ستون گ

تعیین فشار ترکشیفشار اعمالی به دیواره داخلی پس از

راندن جداره، یفشار مخزن یا فشار ستون گل بعد

لیست جداره موجودی انبار لوله

کلیات طراحی اقتصادی و ایمنرشته جداری

قسمت فوقانی رشته جداری و نزدیکبه سطحها سنگین و قوی درجداره

جداره قسمت میانی جداره سبک و طبیعتا ضعیف تر

در قسمت تحتانین لوله با درجه فوالدی باالتر و سنگی

تر جهت مقابله با فشار مچالگی


ینحوه تعیین جداره بر اساس فشار مچالگ

طراحی اولیه جداری بر اساس تحمل فشار مچالگیر سطحاعمال بیشترین نیروی مچالگی بر پائین ترین لوله جداری و صفر دها از پائین به باالطراجی جداره

،منشا اعمال فشار مچالگی بر خارج جداره فشار ستون گل یا فشار سیال سازندی

انتخاب جدارهه چاهای با مقاومت مچالگی مساوی یا بیشتر از فشار هیدرواستاتیک تلوله

بیشترین فشار مچالگی وارد به لوله در زمان خالی بودن آن ،فرض بر هرزروی کامل گلComplete Loss

Drill out Shoeبعد از حفاری سیمان کفشک،


مالحظات اقتصادی طراحی جداره انتخاب ارزان ترین لوله دارای مقاومت مچالگی

معادل بیشترین فشار ته چاه عدم استفاده از جداره با درجه فوالدی گرانL وC به جزء در حاالت خاص

های مختلف با توجه به کاهش فشار مچالگیها در عمقتغییر جداره امکان استفاده از لوله ضعیف تر با قیمت کمتر و

های مختلف چاهتغییر درجه فوالدی و وزن در عمقف ترای برای تبدیل لوله قوی تر و گران تر به لوله ضعیبا تعیین نقطه


راهکارهای پیش رو در مقابل لهیدگی

استفاده از ابزارCasing Swage معموال به همراه ابزارهایی از جمله

safety joint, drill collars, bumper subs and jars

استفاده ازtaper mill وjunk mill


شاخص ترکیدگی در طراحی جدارهشاخص ترکیدگی طراحی جداری

ل بر پایه حداکثر فشار سازند حاصاز سیالن حین حفاری چاه

فرض بر جابجایی تمام گل درون Influxحفره با سیال سازندی،

Fluidل و نادیده گرفتن فشار مچالگی گ

اعمال فشار سازند بر جداره

فشار خارجی صفر در سطحدنه نگه داشت فشار درونی توسط ب

هاجدارهدر بیشینه بودن فشار ترکیدگی

باالی رشته جداری

فشار خارجی در نقطه جداره( کفشک)گذاری ی مقابله فشار درونی با فشار خارج

حاصل از سیال سازندیر کمینه بودن فشار ترکیدگی د

پایین رشته جداری


Burst Linerترکیدگی لوله آستری،

ایجادترک طولی

در اثر نیروی ترکیدگی


شاخص کششی در طراحی جدارههای کشش محوری بارگذاری

های زیرینبخش عمده حاصل وزن جداره ،در نتیجه خمش، اصطکاکDrag ،و بارگذاری آنیShock Loading و

یا در زمان تست فشار جداره

ها در طراحی جدارهها بر باالترین شاخه رشته جداره بیشترین کشش حاصل از وزن جداره


گی تفاوت شاخص مقاومت مچالگی و ترکیدبا شاخص کششی

ها اهمیت مقاومت مچالگی و ترکیدگی جدارهبعد از راندن

ها اهمیت مقاومت کششی جدارهها و اضافه کشش، ها و برای مقابله با وزن خود لولهقبل از راندن جداره

Over Pullهاهنگام گیر لوله

مورد استفاده در ایران9-5/8و 13-3/8های کشش لولهه های حفاری ایران و تحمل حداکثر اضافهای پائینی در عمقتحمل وزن لوله

های فعلی ایرانکشش با تمام قدرت دکلبی اهمیت بودن مقاومت لوله در مقابل کشش در ایران


سایر بارگذاری هاهای خمشی، اعمال نیرو

Bending Forceهای انحرافی یا در چاههایی با سگ دست شدیدچاه

،شاخص بارگذاری آنیShock Loadدر طراحی جدارهها کاهش سریع سرعت راندن لوله

فوت انتهایی و قبل از آویزان5در حین جداره رانیSlipsشدن

( دینامیک)تفاوت تنش آنیاعمالی طی مدت کوتاه در بدنه

ه بر قسمتی از لوله نسبت بلوله( استاتیک)های ایستا بارگذاری

ها و بارگذاری نظیر وزن لولهخمشی متفاوت

تحت کشش یا تراکم بودن تمامیلوله در بارگذاری ایستا

ها در صورت امکان جدایش جدارهترکیب بارگذاری آنی و بارگذاری

ها و یا خمش نیروی نهاییوزن لوله




Chapter 4&5

عادل زاده، محمدرضا، اصول طراحی لوله جداری، . 31391تهران، راه نوین،



تجهیزات مورد نیاز نصب جداره وسایل الزم راندن و

: هاسیمانکاری جداره کفشک(shoe) ،

راهنمای جدارهدر حین پایین

رفتن

،طوقه سیمانfloat collar,

cement collar از لحاظ )همسان

اندازه، وزن اسمی با جداره( و رزوه

پرگرcentralizer


guide shoeکفشک یا پاشنه لوله،

پوند 200تا 100اینچ و وزن 16تا 10ای با قطر استوانهپیچ شدن پاشنه لوله به اولین شاخه رشته جداری

و ( شاخه2معموال )بستن طوقه سیمانی در چند شاخه باالتر از پاشنهها طبق برنامهراندن باقی جداره

از بین بردن موانع کوچک سر راه حین فرو رفتن جداره در چاهای از بتنسمت داخلی با پوشش الیه

ها،بتن قابل حفر توسط مته پس از نصب جداره


عملیات سیمان کاری تک مرحله ای


سیمان کاری چند مرحله ای


تجهیزات معمول سیمان کاری اولیه


طوقه سیمانیای همسان با جدارهطوقه

دارای یک فلپر که اجازه برگشتبه ( سیمان یا گل)سیال حفاری

.درون جداری نمیدهد

محل نشستن جداره روب سیمان ،Cement plug،باال و پایین

لزوم استفاده از یک شاخه یابیشتر باالی کفشک

اطمینان از وجود سیمان خوب درپشت کفشک با نگه داشتن

مقداری سیمان بین آن و کفشک

معموال استفاده از روش فوق بهدلیل آلودگی سیمان اطراف پالگ

ن باالیی به گل و ممانعت از رسیدآن به خارج و اطراف کفشک

جداره


نمونه ای از جداره روبها از نظر ظاهری تشخیص جداره روب

استفاده از الستیک در وسط پالگ پائینیامکان عبود سیال از داخل آن در هنگام پمپاژ سیمان در هنگام نشستن پالگ روی

طوقه سیمانی و ادامه گردش سیماناستفاده از فلز در وسط پالگ باالیی


Float collarsانواع طوقه سیمان،

،سادهbaffle collar همراه پر شونده تفاضلی وwith differential fill-up

،همراه پر شونده خودکارwith automatic fill-up


ناورکاربردهای کفشک و طوقه سیمان ش

کاربردهای کفشک و طوقه سیمان شناور :د، شوبسته به ارتفاع گل داخل لوله، باعث شناوری رشته جداری در چاه میشود و شیر پس فشار داخل آن در اثر فشار خارج جداره بسته می

در واقع تجهیزات شناور، شیر یکطرفه هستند، شوند، لذا با پایین رفتن رشته جداری مانع ورود هر نوع سیالی از پایین به داخل آن میل توان در حین پایین رفتن و یا پس از رسیدن به ته چاه، گل را از داخمی

. جداره به گردش درآورد

سنگینی دوغاب سیمان نسبت به گل حفاری ،پس از جابجا کردن سیمان به پشت جداره

تجهیزات شناور بصورت شیر یکطرفه پایین جداره را بسته و . شوندمانع پس جریان به داخل جداره می


fill upتجهیزات پر شونده،

ند با استفاده از آن، رشته جداری را حین پایین رفتن از ته پر می کاساس کار آن بر اختالف فشار خارج و داخل جداره است . کننددرصد رشته جداری را پر می90معموال هر یک به تنهایی تا .

پوشاند استفاده کردهای نفت و گازده را میهای جداری که الیهلذا نباید در رشته .

کنندرا حذف می( از باال)ضرورت پرکردن متوالی رشته جداری .توان گردش گل را در رشته جداری انجام داد و هر زمان که الزم شود میده را درصورت ضرورت نیز با پمپ کردن یک گلوله مخصوص وسایل پر شون

. به وسایل شناور معمولی تبدیل کرد


(centralizers)ها پرگر

به دور رشته جداری وصل اند با تمرکز جداره در وسط چاه و

های چاه و ایجاد فاصله بین دیواره: جداره، در حین سیمانکاری

باعث پخش کامل سیمان در اطرافای از سیمان با جداره و ایجاد الیه

. ضخامت کافی بین سازند و جداره با دور کردن رشته جداری از

های چاه، دیواره مانع چسبیدن و کاهش نیروی مقاوم

در برابر حرکت رشته جداری در چاه ،تقلیل خطر گیر اختالف فشاری

differential pressure sticking

کمک به کندن و تمیز کردن اندودهای چاهگل از دیواره

،ممانعت از شیار دارد شدنchanneling سیمان اطراف جداره

ود، هرچه پرگر بیشتری استفاده شر، سیمان پشت جداره یکنواخت و بهت

ولی استفاده از تعداد زیادی پرگر ، باعث کندی حرکت لوله در چاه و افزایش احتمال خطر گیر کردن

رشته جداری


نندهنمونه واقعی جداره، کفشک و متمرکز ک

متمرکز کننده اینچ30جداره به همراه کفشک


ها، سرجدارهCasing Head (or Braden Head)

برای آویزان کردن جداره پس ازیمان سیمانکاری و قبل از بستن س

کاربرد ،در طول حفاری

اهپایه قرار گرفتن وسایل کنترل چ

،در مرحله تکمیل محل سوار کردن کلیه وسایل

. تکمیل و بهره برداری چاه ،عالوه بر تحمل وزن رشته جداری

کنندفشار سر چاه را تحمل می .

معموال وسایل سرچاه با مقاومت2000 ،3000 ،5000 ،10000 ،

شوند که پام ساخته می15000بر حسب فشار سازند تشکیالت

زمین شناسی هر منطقه مورد . گیرنداستفاده قرار می


Base Casing Headسرجداره پایه،

و شودبه جداره سطحی بسته می پایه اصلی سوار کردن

های بعد و فوران گیر، سرجداره. سری تکمیل و بهره برداری چاه

هاتحمل وزن همه جداره انتقال نیروی وارده به سرجداره

پایه از طریق جداره سطحی به زمین

در صورت قرار نگرفتن آن درمحل مناسب،

معموال باالی شاخه اول رشتهجداری را از محل الزم بریده و

سر جداره پایه جوشی(weld-on type head)

. شودسوار و جوش می در دو طرف این سر جداره دو

مجرا وجود دارد که های خروجیمحل سوار کردن شیر ارتباط با دالیز جداره سطحی و

. باشدجداره میانی می


(casing head spool)ماسوره سر جداره

لنج در باال و پایین این وسیله ف. تعبیه شده است

ج در پایین ماسوره سر جداره، فلندود برای قرار گیری بوشینگ مس

کردن دور جداری ساخته شدهه در باال فلنج آویزان نمودن جدار

. بعدی تعبیه شده است




Chapter 4&5



تعریف و تاریخچه مغزه گیریمغزه

های مختلفای شکل از طبقات درون زمین در عمق و اندازهای استوانهنمونه

تاریخچه عملیات مغزه گیری در هلند، 1908اولین بار در سال در آمریکا به صورت کاربردی1921رواج در سال


اطالعات قابل دستیابی از مخزن به کمکمغزه گیری

تعیین مشخصات سنگ مخزن ،شناسایی تغییرات سنگ شناسی به صورت ظاهری و با چشم مسلحتجزیه و تحلیل ارزیابی خواص پتروفیزیکی سنگ مخزن

تخلخل، نفوذپذیری، اشباع و . . .

های سنگهای طبیعی در الیهپی بردن به وجود شکستگی

تعیین مشخصات سیال مخزنآگاهی از وجود آثار نفت وگازتخمین و برآورد حجم مخزن .

میزان بهره دهی مخزن


های مغزه گیریروش (روش مرسوم)از انتهای چاه

مغزه گیری در چاه هایی با قطرمعمولی ،روش معمول

“Conventional” Coring

،تجهیزات محفظه Innerروکش داخلی، •

Sleeves

سیستم تحت فشار، •Pressure Retained

Spongeمغزه گیری اسفنجی، •

مغزه گیری ژلی •

در چاه کم قطری در چاهی با قطر کم در محدوده

چهار و یک هشتم و چهارو سه چهارم اینچ

از دیواره چاه ابزار مغزه گیری از دیواره چاه

Percussionضربتی، Sidewall Coring Tools

ابزار مغزه گیری از دیواره چاهحفاری دورانی،

Drilled-Rotary Sidewall Coring Tools


مغزه گیری از انتهای چاه، bottom hole coring

مورد استفاده در بخش حفارینشده سازند

حفاری سازند با مته میان تهی ورود قسمتی از سازند به صورت

استوانه در لوله جامغزهبازیابی مغزه در سطح زمین

ابعاد این نوع مغزه اینچ و 5تا 3قطر بین فوت90تا 30طول آن

معایب و اشکاالت مغزه گیرید دارای سرعت پایین تر حفر سازن

نسبت به حفاری عادیز های عملیات ناشی اافزایش هزینه

کاربرد لوله جامغزه و مته الماس


کلیات تجهیزات مغزه گیری مجموعه وسایل مورد استفاده

در مغزه گیری از انتهای چاه مته مخصوص مغزه گیریلوله جامغزه

سایر مجموعه وسایل مغزهگیری درون چاهی بخش فوقانی

های سنگین و لولهها، پایدار کنندهStabilizer

هم اندازه متهحفظ عمودی بودن مغزه گیری


مته مخصوص مغزه گیری مته مغزه گیری

های مشابه متهحفاری عادی

مغزه گیریط سازند نرم تا متوس

های استفاده از متهای ومغزه گیر تیغه

چرخشی مخروطی

مغزه گیریسازند سخت

ه استفاده از مته مغز

گیر الماسهها با مته تفاوت

الماسه معمولی دارای دو سیستم

جریان گل جریان گل

حفاری از مرکز مته

حین ورود به چاه انتقال جریان

های به فوارهسطح مته

حین مغزه گیری


لوله جامغزه انتخاب لوله جامغزه

متناسب با اندازه مته جهت اطمینان بیشتر

در بازیافت مغزه

های لوله جامغزه متداول بخشمغزه گیری

لوله جامغزه بیرونی ،لوله جامغزه داخلیTube

Inner


لوله جامغزه بیرونی طول

فوت 30در حالت عادی (فوت90)قابل افزایش تا سه برابر

قسمت پایینیاتصال به مته مغزه گیری

قسمت فوقانیایی اتصال مستقیم به مجموعه انته

از طریق ( های انتهای چاهلوله)چاه safety jointشاخه ایمنی،

ها زمان گیر آزاد سازی لولهلوله جامغزه در چاه

های داخلیدر برگیرنده قسمت


لوله جامغزه درونی دارای جداره نازک تر نسبت به

لوله جامغزه خارجی جاسازی مغزه در آن و بازیابی آن

در سطح زمین

طول فوتی30امکان اتصال سه قسمت

قطر داخلی متناسب اندازه مغزه اینچ5تا 3قابل تغییر بین

ه نحوه اتصال لوله جامغزه داخلی بلوله جامغزه خارجی

،به وسیله هرزگرد بلبرینگیball bearing swivel

ایجاد حرکت دورانی لوله جامغزهفاقد حرکت عمودی


یاجزا تشکیل دهنده لوله جامغزه درون ،اجزا انتهای باالیی

شیر یک طرفه وهای گردش گلدریچه

،اجزا انتهای پایینی ،نگهدارنده مغزهCatcher

متشکل از مجموعه کوچک فلزیدندانه دار و مضرس

نگهداشت و جلوگیری از سقوطمغزه داخل لوله جامغزه داخلی

های حفاری حین باال کشیدن لولهپس از مغزه گیری

،خرگوشکRabbit ، ،مسدود کنندهplug فلزی با

قطری متناسب قطر داخلی لوله جامغزه داخلی و امکان حرکت

آزادانه داخل آن پاکسازی بدنه داخلی لوله جامغزه

و rabbitداخلی با حرکت جلوگیری از گیر کردن ذرات


ابزار مغزه گیری ضربه ای از دیواره چاه، Percussion Sidewall Coring Tools

ازقابل استفاده در تکمیل حفره ب

های دریافتیهای مغزهویژگی اینچ3تا 1قطرها به گل حفاریآغشتگی مغزه

،نصب تفنگ مغزه گیریCST chronological sample taker

روی کابل نگاره بردارییا لوله حفاری

نحوه مغزه گیریند شلیک گلوله توخالی به داخل ساز

مجاور دیواره چاه

تعداد گلوله دستگاه مغزه گیری12گلوله30یا 24و

معایب این روش :های نامرغوب ترنمونه اندازه کوچکاز سازند مجاور دیواره چاه

مزایای این روشزمان و هزینه کمتر انتخاب نقاط مغزه گیری پس از

حفاری و نمودار گیری از چاه اجتناب از مغزه گیری در نواحی

نامناسب و غیر ضروری


شماتیک و تصاویر مغزه گیری ضربه ایاز دیواره چاه


، ابزار مغزه گیری حفاری دورانی از دیوارهDrilled-Rotary Sidewall Coring Tools

حفر سازند با کنترل ،سرعت دوران متهنرخ نفوذوزن روی مته

تعدداد نمونه ها تایی50و 30گروه

مسائل مورد توجههای سیمانیمحدودیت در سنگ


ی نکات قابل توجه در طراحی و برنامه ریزعملیات مغزه گیری

،نوع لوله مغزه مورد استفاده پارامترهای حفاری بهینه ،میزان کردن دقیق گیره مغزه برای بهترین بازیافتطول مغزه مورد نیازطراحی رشته حفاری ته چاهی

خواص گل مورد نیاز


نکات قابل توجه حین مغزه گیری اطمینان از خالی بودن چاه

از هرگونه قطعات اضافی سقوط کرده از دهانه چاه به ته چاه

استفاده از لوله وزنه ایبرای ایجاد سنگینی در پشت مته همانند حفاری معمولی

مغزه گیری آرام و با سرعت مالیمی چاهجهت جلوگیری از هر گونه آسیب دیدگی ناشی از اصابت با دیواره

افزایش وزن تدریجی بار روی مته حین مغزه گیریته و شروع عملیات با بار کم و سرعت کم و افزایش تدریجی بار روی م

دور مته در دقیقه پس از ثابت شدن وضعیت مغزه گیریها و پیشگیری از آسیب احتمالی مغزهبیرون کشیدن آرام لوله


نکات ضروری در عملیات مغزه گیریهای اکتشافی مغزه گیری کمتر در چاهاطالعات زمین شناس مستقر در محل حفاری در مغزه گیری بهتر

،سختی و خواص سایندگی سازنددرجه تراکم و فشردگیها احتمال وجود شکستگی

اعم از طبیعی و مصنوعی

احتمال بروز مشکالت حفاری مثلهای باد کنندهرسهای پر فشارمحدوده


ابزار تعیین سر سازند برای شروع مغزه گیری

مفیدترین :ی و ای نگاره چاه پیمایتطابق چینه

پارامترهای صاف نشده حفاری از و توان دی Nxقبیل نمودار

dxcتصحیح شده، وژی و وابستگی به خصوصیات لیتول

هاتخلخل سنگهای مختلف با تطابق خوب چاه

ی ترسیم آن و مشاهده تغییرات جزئولی مشخص

تطابق خوب پارامترها با مقیاسمناسب با نمودارهای صوتی

در صورت عدم دسترسی بهنمودارهای مربوط

به پارامترهای حفاریتطابق یابی بین نمودار سرعت

حفاری و نمودار صوتیشناسایی و لحاظ نکردن تغییرات

ناشی از تغییر در پارامترهای حفاریمهم در مطابقت دادن نمودار •

سرعت حفاری مستقیم بین دو چاه مختلف

ین غیر نتیجه بخش بودن تطابق بپارامترهای حفاری یا نمودارهای

سرعت حفاریهای لیتولوژیک یا گازداده


های تمام بسته، سامانهFull Closure Systems

های تمام بسته، استفاده از نگهدارندهFull closure catchers وinner barrel linersهای محفظه داخلی،آستریهای نامستحکم، سنگUnconsolidated rocks

های شکاف دار، سنگFractured rocks


مغزه گیری در سیستم تحت فشار، pressure coring

خروج سیاالت داخل مغزه با رسیدن مغزه به سطح زمین و کاهشفشار در سیستم مغزه گیری معمول

طراحی محفظه تحت فشار با حفظ شرایط فشار درجا و کسبهای اشباع نفت قابل اعتماد تر دادهبرداشت مغزه هایی به اندازه دو و یک دوم و سه و سه چهارم اینچ


مغزه گیری در سیستم اسفنجی، Sponge Coring

احاطه مغزه با اسفنج متخلخلپلی یورتان نفت تر موجود در

ی داخلی مغزه گیر و محفظه جذب نفت خروجی از مغزه در اثر

انبساط گاز حین انتقال مغزه بهسطح زمین توسط آن

ای اتصال اسفنج به لولهPVC یاه آلومینیومی مشبک جاسازی شد

ی مغزه گیر معمولدر محفظه خیس کردن اسفنج، قبل از

ری استفاده، با آب شور برای جلوگیجاز تشکیل کیک گل روی اسفن

کم هزینه تر از سیستم مغزهگیری تحت فشار و پایداری تا

ی فارنهایتدرجه350دمای


شماتیک تحلیل مغزه اسفنجی


gel coringمغزه گیری ژلی،

مزایا جلوگیری از هجوم گل آب به مغزه

در حالت استاتیک و گکمک به حفظ تر شوندگی سن

شاملی از قبل پرشده شامل یکمحفظه

هی آغشته نکنندژل دربرگیرنده در برگیرنده مغزه در ته چاه

به منظور ایزوله کردن آن از سیال حفاری


تقدیر و تشکر (ابه ترتیب الفب)اشخاص و افراد

رجبیعلی سهرابی جهرمیسعیدصفریعلیرضاعامری مارچوبهامید واعظیانسعید یوسفی کشکامصطفی

(الفبا)ها ها و سازمانشرکتپترو گوهر فراساحل کیششرکت توسعه پتروایران شرکت حفاری و انرژی گستر

(پدکس)پارس گروه انرژی دانا مهندسی و خدمات چاه پیمای

مهران


درس مهندسی حفاری دو

ویرایش ششم





