نگهداري چاههاي نفت

مقدمه
روشهاي جداره گذاري و سيمانكاري چاههاي نفت در سال هاي اخير بسيار پيشرفت كرده و پيچيده شده اند در جستجو و كاوش نفت ، چاههاي عميق تري حفاري شده و همراه با آن روشهاي جداره گذاري و سيمانكاري بهبود يافته اند تا بتوان با شرايط سخت تري كه در اعماق زيادتر پيش مي آيند ، دست و پنجه نرم كرد .

عمل سيمان كردن در حدود سال ۱۹۰۳ ميلادي در كاليفرنيا آغاز شد ، ولي سابقه روش مدرن و فعلي سيمانكاري به سال ۱۹۲۰ ميلادي برمي گردد كه در آن تاريخ “ارل هاليبرتون” چاه متعلق به “دبليو . جي . اسكلي ۲” را درميدان هيوت اكلاهما ۳ سيمان كرد . جت ميكسرهاليبرتون هنوز يك وسيله اساسي براي مخلوط كردن سريع دوغاب سيمان است . در سال ۱۹۰۳ تنها يك نوع سيمان وجود داشت و هيچ افزايه اي در كار نبود . امروزه هشت نوع سيمان وجود دارد و تعداد افزايه هاي موجود به بيش از ۴۰ رقم مي رسد . استفاده از سيمان فله بصورت استاندارد درآمده است و براي هر عمليات خاصي ، يك مخلوط خشك ويژه از سيمان تهيه شده و بكار مي رود .

زمان انتظار براي سيمان كه در سال ۱۹۲۰ حدود ۱۰ روز بود در حال حاضر به كمتر از ۲۴ ساعت كاهش يافته است . سيمانكاري تزريقي كه در دهه ۱۹۳۰ ابداع شده اينك بصورت يك روش عادي براي كور كردن مشبك ها يا مسدود كردن لايه هاي آب ده درآمده است . خراشنده و پرگر۱ در سال ۱۹۴۰ براي بهبود سيمانكاري رشته جداري به كار مي رفت ولي بعد از جنگ جهاي دوم از نقطه نظر مهندسي مورد توجه گسترده قرار گرفته است .

در روش حفاري ضربه اي همزمان با حفر چاه ، چاه دائماً بايد جداره گذاري شود و به اين خاطر چندين رشته جداري مورد نياز است . اما در حفاري دوراني ۲ مي توان بخش زيادي از چاه را بدون جداره گذاري حفر نمود . علت آنكه در حفاري دوراني امكان دارد كه چاه را بدون جداره گذاري حفر نمود . علت آنكه در حفاري دوراني امكان دارد كه چاه را بدون جداره گذاري تا عمق بيشتري ادامه داد آن است كه مي توان با استفاده از گل هاي حفاري ، فشار تحت الارضي را كنترل كرد . امروزه جداره گذاري عموماً با اهداف و منظورهاي خاصي انجام مي شود كه بستگي به شرايط مشخص هر چاه داشته و اكراه يا اختيار در آن وجود ندارد .

اولين سيمان چاه نفت در يك تاوه مخلوط و بوسيله دلوچه در چاه گذاشته شد . در سال ۱۹۰۵ كار سيمانكاري چاهها به پيشرفت ديگري نائل آمد ، در كاليفرنيا از لوله هاي مغزي براي قرار دادن دوغاب در ته رشته جداري استفاده شد . اين دوغاب از ته رشته جداري به بيرون آن فرستاده شد و اين كار با ريختن آب در بالاي سيمان و تحت فشار قرار دادن آن انجام گرديد . بعد از آن براي جلوگيري از برگشت دوغاب ، رشته جداري در ته چاه ، كه از قبل تعيين شده بود نشانده شد و فشار بر روي آب آنقدر نگاه داشته شد تا سيمان سخت گرديد . با كاربرد و قرار دادن يك توپي ۳ بين آب و دوغاب در سيمانكاري تحولي جديد پديد آمد . سپس روش دو توپي ابداع شد كه در آن يك توپي در جلو و دومي در پس سيمان بكار رفت تا آلودگي آن بوسيله سيال جايگزيني يا ( گل حفاري ) كمتر شود .

اجزاي دكل
(Rig Component)

اجزاي دكل: (Rig Compon,;’ent)
بطور كلي عواملي كه در مرحله اول، در ساخت و نوع دستگاه حفاري دخالت دارند، را مي توان به دو قسمت تقسيم نمود:عمق چاه و ديگري محيط كار
عمق چاه بر اساس استاندارد توانايي عمقي دستگاه حفاري ۴ سنجيده مي شود. همچنين محيط كار را مي توان به دو گروه خشكي و دريا تقسيم بندي نمود.
با توجه به اهميت دكلهاي خشكي در مديريت اكتشاف تنها به اين گروه پرداخته مي شود.

اجزاي اصلي دستگاه حفاري عبارتند از :
۱) Hoisting System (سيستم بالا بر).
۲) Rotating System (سيستم گرداننده حفار).

۳) Circulating Sys. (سيستم به گردش در آوردن سيال حفاري).
۴) Primary Power Source (سيستم مولد نيرو).
سيستمهاي فرعي بسته به نوع دستگاه ممكن است وجود داشته باشد،كه از جمله:
۱) Blow Out Prevetive Sys( سيستم كنترل فوران).
۲) Mud Condition Sys (سيستم تصفيه كننده گل).
۳) Control & Instrument (سيستم كنترل ابزار دقيق).
۴) Lightion Sys (سيستم روشنايي).
۵) Motion Compensating (سيستم خنثي كننده حركت).

۶) Sleeping & Mess Sys (سيستم خواب و غذا).
۷) Storage Sys (سيستم انبار داري).
۸) Chain Storage Sys (سيستم محل نگهداري زنجير).

بنا به اهميت قضيه براي ناظرين حفاري، موارد ۱تا ۳ اجزاي اصلي دكل در ذيل بدان پرداخته مي شود:
Hoisting System:
سيستم بالابر از دو قسمت تشكيل شده است:
بخش ثابت(Static): كه همان دكل و Structure Sub مي باشد كه وزن رشته حفاري را تحمل مي كنند.معمولاً وزن وLoad به پايه ها (Leg) دكل وارد مي شود. اماSub Structure اولاً دكل را نگه مي دارد و ثانياً روي آن محل كار پرسنل بوده و Rotary Tabhe روي آن قرار دارد.
بخش متحرك: كه Draw Work را Hoist يا بالا بر نيز مي گويند وظيفه اصلي آن بلند كردن دكل(Rig up)يا بالاآوردن دكل(Rig down )ويا پايين كشيدن رشته حفاري است.
قسمتهاي اصلي در اوركس عبارتنداز:

 Drum: يك قرقره بزرگ كه كابل حفاري دور آن پيچيده مي شود. هنگامي كه درام در جهت مخالف مي چرخد كابل از دور آن باز شده Traveling Block به سمت پايين حركت مي كند. آن رشته از كابل حفاري كه از درام بيرون مي آيد، Fast Time ناميده مي شود.

 سيستم ترمزدراوركس: معمولاً داراي دو سيستم مكانيكي ترمز:كه با روش اصطكاكي كار مي كند و مي توان با آن درام را به ايست كامل Full Stop رساند. سيستم ديگري نيزوجود دارد كه نمي تواند عمل ايست كامل را براي درام انجام دهد وتنها سرعت بالا و پايين رفتن را كم مي كند. علت استفاده از اين سيستم اين است كه از ترمز مكانيكي كمتر استفاده شود. اين نوع ترمزها دردو نوع هيدروليك و ترمز برقي وجود دارد. معمولاً استفاده از اين ترمزها در موقع راندن رشته جداري يا حفاري به داخل چاه مورد استفاده قرار مي گيرد.
 كلاجهاي درام:كه با باد كار مي كننديعني نئوماتيك هستند. ورودي آن به صورت يك شير دو طرفه است كه موقعي كه مي خواهيم كلاج را در گير كنيم آن را در وضعيتي قرار داده و باد آن را با فشار در گير مي كند. و در هنگا م رها كردن كلاج را در وضعيتي قرار مي دهيم تا ترخيص هوا صورت گيرد.

لازم به ذكر است كه موتورهاي تغذيه كننده در اوركس به نام Traction Motor ناميده مي شودكه با برق DC يا مستقيم تغذيه مي شوند و بسته به نوع دراوركس و مقدار نيروي مورد نياز .
وظايف Drow Work عبارتند از:
۱٫ بالا و پايين بردن لوله .
۲٫ بالا و پايين بردن دكل .
۳٫ بالا وپايين خود Drow Work.

۴٫ بلند كردن بارهاي اطراف دكل توسط .
۵٫ باز و بسته كردن لوله هاي حفاري .
ساير اجزاي تشكيل دهنده سيستم بالا بر عبارتند از:
Elevator : وسيله اي است كه به وسيله آن لوله ها گرفته مي شود و عمل بالا وپايين رفتن لوله ها انجام مي گيرد.
Elevator هايي كه از وسط باز مي شوند مخصوص Dill Pipe و همچنين Lifting Sup هاي لوله وزنه مي باشند،كه به آنLatch Elevator Center هم گفته مي شود. Elevatorهايي كه از كنار باز مي شوند به نام Side Door Elevator نام گذاري شده اند و مخصوص لوله هاي جداري (در مواقعي كه سبك هستند) مي باشند.
Rotating System :

در حفاري دوراني نيروي لازم براي چرخاندن رشته حفاري و مته توسط ميز دوارRotary Table تأمين ميشود نيروي دوراني حاصل از ميز دوار،توسط يا واسطه بهKelly مستقل شده وازطريق آن به رشته حفاري ومته منتقل مي شود.
Rotary Table نيروي گرداننده ميز دوار توسط يك موتور از نوع الكتريكي ويا توسط يك شافت از نوع مكانيكي به يك محور منتقل مي شود . انتقال نيرو در ميز دوار به دو گونه است :
يا در انتهاي محور در داخل ميزTable يك Sprocket450 نصب شده كه كه اين Procket يك Sprocket 450 ديگر را (يعني ميز دوار را) به طور افقي مي چرخاند و يا اينكه نيرو توسط زنجيرازمحوربه Shft داراي Sprocker 450

نصب مي شود .
سيستمهاي گردشي(Circulating System ):
هنگامي كه چاه در دست حفاري مي باشد، ما از متحركهاي اوليه اجزاي سيستم بالا بر و پمپهاي گل براي به گردش در آوردن سيال حفاري استفاده مي كنيم. پمپهاي گل نيروي لازم را از محركهاي اوليه گرفته و با استفاده از نيروي سيال حفاري را از داخل مخزن گل Suction Tank كشيده و آن را با فشار به درون لوله هايي كه تحمل فشار بالايي دارند و گل بعد از عبور از طريق Goose ( گردن غاز ) متعلق به Swivel Kelly شده، از ساقه مته عبور كرد. تا به مته برسد و بدين ترتيب از طريق فضاي حلقوي كنده ها را به سطح رسانده وباعث تميز شدن چاه گردد.

سيستمهاي جريان سيال حفاري (Drilling Fluid Handling Sys) نسبت به ساير سيستمها از تنوع و پيچيدگي بيشتري برخودار است و از انواع مختلفي دارد. كه به طور خلاصه مي توان از آنها نام برد:
پمپهاي گل Mud Pumps)):
يك دستگاه حفاري معمولاً داراي دو پمپ گل اصلي است كه ممكن است بسته به شرايط يك و يا دو پمپ ديگريبه آنها اضافه شود. وظيفه پمپها اين است كه گل را تحت فشار از درون ساق مته برسانند و با اين كار توان هيدروليكي لازم را به مته انتقال دهند.
پمپهاي گل مورد استفاده در دستگاه حفاري معمولاً دو نوعند:

۱٫ Dulex Double (پمپهاي دو قلو).
۲٫ Triplex Single (پمپهاي سه قلو).
در پمپهاي دو قلو جريان به اين صورت مي باشد كه پيستون در هر دو طرف خود عمل پمپ كردن را انجام مي دهد.هر سيلندر در اين نوع داراي دو سوپاپ مكش Intake Valve و دو سوپاپ تخليه Discharge Valve مي باشد. موقعيكه گل يك طرف را فشرده مي كند و از سوپاپ تخليه خارج مي كند در همان زمان در طرف ديگر گل از سوراخ مكش به داخل ميكشد و برعكس. در هر دور پمپ پيستون يك بار به طرف جلو و يك بار به طرف عقب مي آيد.

در حركت به سمت عقب به اندازه Rod (ميله پيستون) گل كمتري پمپ مي شود و بنابراين معادل دو برابر حجم سيلندر منهاي حجم Rod (ميله پيستون) گل پمپ مي كند .
در اين نوع پمپ در هر سيكل معادل دو برابر مقدار فوق پمپ مي كند. ۴ برابر حجم سيلندر منهاي دو برابر حجم Rod.
Q = (2d – d ( LE

در فرمول Q بر حسب گالن در دقيقه، d قطر پيستون، d قطر Rod ، E راندمان پمپ، L طول استروك و R تعداد سيكل است.
بايد توجه داشت كه در پمپهاي دو قلو در هرCycle چهار استروك است .
پمپ هاي triplex (دو قلو) : در اين نوع پمپ ها كه متداول ترن پمپ ها در صنعت حفاري

امروزي مي باشند . تنها يك طرف پيستون (قسمت جلو )عمل پمپ كردن را انجام مي دهد وهر سيكل آن سه استروك دارد .
در اين نوع هر پيستون با پيستون ديگر (چرخ محرك پيستون )۱۱۲۰۰اختلاف زاويه داشته يعني هر ۱۲۰۰يك استروك داريم.هر پمپ سه سوراخ تخليه و سه سوراخ مكش دارد .در ازاي ميزان توان مشخصي اين پمپ ها نسبت به پمپ هاي ديگر:
۱)سبكتر از پمپ هاي دوقلو مي باشند .

۲)دور اين پمپ ها بيشتر است و به مي رسد .در صورتيكه در پمپ هاي دو قلو اين ميزان ۶۰مي باشد .
۳)فشار كار پمپ هاي triplexبالاتر است و ميزان ومقدار پمپ شده نيز يكنواخت تر است.
با توجه به اين كه اين پمپ ها با سرعت بالا كارمي كنند معمولا” نمي توانند گل را به مقدار كافي به داخل خود بكشند . بنابراين بازدهي پمپ پايين مي آيد .براي رفع اين نقيصه با استفاده از يك پمپ سانتريفيوژيا charging pumpپمپها را تغذيه مي كنند .
براي اين كه بدنه سيلندرساييده نشود از liner استفاده مي كنند كه درداخل سيلندر قرار داده مي شود.liner پس از ساييده شدن تعويض مي گردد .در اعماق پايين با توجه به اين كه نياز به فشار بالاي پمپ كم است و نياز به دبي بيشتر وجود دارد ميتوان با انتخاب لاينر هاي بزرگتر دبي بيشتري را به كار برد.دبي مورد نياز (گالن در دقيقه )با فرمول ذير قابل محاسبه است .

Pulsation dampener : پمپ هنگام پمپ كردن با توجه به تعداد سيكل در زمان
ضربه مي زند . و ممكن است به لوله ها آسيب برساند .براي جلوگيري و خنثي كردن
اين ضربات ازوسايل زير استفاده مي شود .
 Pulsation dampener (خفه كن ضربه ) :

داخل اين لاستيك را در حدود ۴۰۰-۵۰۰PSI از هوا پر مي كنند و وقتي گل از پايين
به آن فشار مي آورد در حقيقت در هر ضربه به پمپ اضافه فشار را گرفته و پس مي دهد . (به صورت رانش عمل كرده وضرات راخنثي مي كند ).
 Dampening Hose :
 در مسير لوله بعد از پمپ يك لاستيك پر فشار قرار مي دهند تا مقداري از اين ضربات را اين وسيله بگيرد .
بعد از پمپ ، جريان سيال حفاري از طريق لوله هاي ذكر شده به Stand Pipe Manifold ميرسد ،كه داراي تعدادي Valave بوده ومي توانيم با استفاده از آن مسير هاي جريان سيال را انتخاب كنيم .
در انتخاب Stand Pipe Manifond ،valave هايي موجود مي باشد كه بسته به نياز جريان سيال را به نقاط مختلف منتقل مي نمايد ،يك دستگاه حفاري داراي دو Stand Pipe مي باشد ،كه از طريق لولهاي كه بر روي آن نيز مسير خروجي خاصي در نظر گرفته شده است ، به هم متصل مي شوند .
Jet Celler :لوله اي به صورت عمودي پايين آمده ومطابق شكل در هنگام نياز به تخليه سيالات درون Celler از آن استفاده مي شود . براي اين كار با پمپاژ نسبتا”بالا ، ايجاد خلاءسيالات درون Celler را تخليه ميكنند .
Kill Line 4″ : لوله اي به صورت عمودي پايين آ مده و از سمت چپ (موقعيكه پشت به Cat walk ايستاده ايم ) به شيرهاي فوران گير متصل است و براي گشتن چاه در مواقع ضروري ازآن استفاده مي شود .
Fill Up Line :لوله اي است كه از منيفلد بصورت عمودي پايين آمده وبه Bell Niple متصل هست مورد استفاده آن در پر نمودن جاه در هرزروي هاي كامل ،تخليه فشار Stand Pipe ميباشد .
(براي تخليه فشار Stand Pipe از Celler Jet نيز استفاده مي شود )
در قسمت بيروني File Up Line شيلنگ يا لوله هايي به آن متصل است كه در مواقع لوله پايين با آن لوله را پر مي كند ويا در موافع ضروري جهت پمپ كردن سيال به درون لوله ها از آن استفاده مي شود .
Kile line2″ : مسير آن مانند Kile line 4″ به محل B.O.P ،متصل و در مسير خود به B.O.P داراي يك Hy draulic Valave 2″ ميباشد .علاوه بر آن Cheak Valve نيز مي باشد .شيري يك طرفه كه در بازگشت سيال از درون چاه و انتقال آن به داخل پمپ جلوگيري مي كند .
دستگاههاي كنترل فوران (Blow out Preventer) : همان طور كه مي دانيد هميشه جهت جلوگيري از ورود سيالات سازند ويا حركت لايه ها به سمت داخل چاه بايد حركت ستون سيال حفاري بيش از فشار طبقات و فشارسيال سازند باشد . ورود سيال سازند به داخل چاه را Influx مي گويند و چنانچه مقدار سيال وارد شده به چاه زياد باشد ،افزايش حجم در مخازن گل مشاهده مي شود . در اين صورت اصطلاحا” گويند جاه Kick كرده است در چنين مواقعي بايد در چاه را بست وگرنه سيال سازند يا گاز ونفت به سطح زمين رسيده كه به آن فوران (Blow out) ميگويند .

همگامي كه Kick رخ مي دهد بايد جاه را از طريق فضاي حلقوي (توسط B.O.P) و براي كشتن چاه بايد گل را از مسير ديگر غير از مسيرعادي به داخل چاه پمپ كرد .
يكي از دستگاههاي فوران گير سر چاهي (Hydrill) Annular Preventor ميباشد كه در مواقع Kick كردن چاه در وهله اول راي بستن فضاي حلقوي ،اگر شرايط اجازه دهد بايستي استفاده نمود به دليل اين كه با بستن Hydrill امكان بالا و پايين كردن ملايم لوله ها را ا زداخل آن داريم (به اين عمل Stripping ميگويند ) بنا براين در مواقعي كه هنگام Kick جهت جلوگيري از گير لوله ها نياز به بالا وپايين كردن لوله ها باشد استفاده از Hydrill اين امكان رابه ما مي دهد . Kick با توجه به اين كه فشار كاري Hydrill،۲۰۰۰-۵۰۰۰ PSI مي باشد وفشار پشت Hydrill ازطريق Coomy كه ماكزيم آن بسته به شرايط ۱۵۰۰ PSI ميباشد ،پس در استفاده از Hydrill محدوديت داريم .

جاي كه فشار Kick بالا باشد از Hydrill استفاده نمي كنيم بنابراين در چنين شرايطي اگر رشته حفاري داخل چاه باشد از Pipe Rams بالايي واگر رشته حفاري داخل چاه نباشد از Shear Rams يا Blind Rams استفاده مي كنيم وپس از چاه مسير گل را به چك منيفلد هدايت مي كنيم .براي پمپاژ سيال حفاري به داخل فضاي حلقوي در چنين مواقعي از Kill Line گل آماده شده ( براساس وزن مورد نياز )را پمپ كرده تا سيال به داخل سازند باز گردانده شود .

اگر به هر دليلي نتوانيم عمليات Bull Head را انجام دهيم ،گل آماده شده از طريق Drill Pipe پمپ كرده ومسير خروجي از طريق Chock Line و چك منيفلد به محل مورد نظر هدايت مي كنيم . اگر گل آلوده نباشد به مخازن گل و اگر آلوده باشد به داخل گودال آتش هدايت خواهد شد .
اجزاي دكل حفاري شامل قطعات مختلف وبهم پيوسته اي است و مسلما”آنچه دراين بخش آمده چكيده اي از دكل است.

رشته حفاري
(Drill String)

رشته حفاري (Drill String)
رشته حفاري يكي از قسمت هاي مهم دستگاه حفاري دوراني مي باشد . اين رشته رابط بين دستگاه حفاري و مته موجود در عمق چاه مي باشد . رشته حفاري شامل لوله هاي حفاري ،لوله هاي وزنه و متعلقات گوناگون مي باشد كه هر يك در موارد خاصي مورد استفاده قرار مي گيرد . طراح ، نگهداري و بكار گيري صحيح متعلقات مختلف رشته حفاري يكي از عوامل مهم موفقيت در يك عمليات حفاري مي باشد . رشته حفاري براي مقاصد زير به كار مي رود :
۱-امكان هدايت جريان سيال حفاري از سطح زمين به مته .
۲-انتقال حركت دوراني به مته.
۳-انتقال وزن لازم به مته .
۴-بالا و پايين بردن مته به داخل چاه .
۵-تثبيت و پايدار كردن ملحقات رشته حفاري درچاه جهت جلوگيري از لرزش و پرش مته .
۶-امكان انجام آزمايشات بهره دهي لايه ها .

۷-امكان انجام نمودار گيري ازطريق رشته حفاري در شرايطي كه امكان راندن وسايل نمودار گيري در حفره باز چاه نباشد .
ملحقات رشته حفاري بسيار متنوع وجهت مقاصد مختلف بكار گرفته مي شود .
رشته حفاري در اصل شامل لوله هاي حفاري وملحقات تحتاني رشته حفاري (B.H.A) ميگردد . قسمت لوله هاي حفاري شامل لوله هاي حفاري معمولي و لوله هاي حفاري سنگين مي باشد .

ملحقات تحتاني رشته حفاري شامل قسمت هاي زير است :
۱- لوله هاي سنگين در اندازه ووزن هاي مختلف .
۲- تثبيت كننده ها .
۳- ضربه كوبها.
۴- تراشنده ها (Reamers) .
5- ضربه گيرها (Shock S ubs) .
6- مته وطول مته .

بعضي وسايل مخصوصي كه درموارد مشخصي بكار گرفته مي شود نيز جزء ملحقات رشته حفاري مي باشند مانند ابزار MWD ، وسايل DST ، سبدهاي خرده آهن گير ، ابزار مانده يابي و . . . طولاني ترين قسمت مي باشد .طول B.H.A معمولا” بيشتر از ۳۰۰ متر نمي باشد .هرلوله حفاري شامل يك قسمت بدنه و دو محل اتصال (نرينه و مادينه ) جهت اتصال به لوله هاي بالايي وپاييني ميباشد . لوله هاي حفاري بدون شك يكي از قسمت هاي بسيار مهم رشته حفاري ميباشند .هردكل حفاري داراي تعدادي لوله هاي حفاري معمولي در اندازه هاي گوناگون مي باشد . اما در چاههاي اكتشافي بسيار عميق ، توجه به شرايط و خصوصيات فيزيكي لوله هاي حفاري بسيار مهم وحياتي مي باشد . انتخاب اندازه لوله ها امري عادي است اما توجه به مشخصات فني لوله بسيار مهم مي باشد .

قسمت نرينه (Pin) لوله هاي حفاري معمولا” در معرض آسيب بيشتر از نقطه نظر ترك خوردن ، سائيدگي وكشش رزوه ها مي باشد و بايد مرتبا” تحت بررسي چشمي باشد . همچنين در قسمت مادينه دهانه آن امكان باد كردن (Swell) و ترك خوردن بسيار دارد . اين مشكلات معمولا”بر اثر عوامل زير بروز مي نمايد :
 اعمال گشتاور (Torque) نامناسب در هنگام سفت كردن لوله ها .

 بكارگيري لوله در عمليات بسيار سخت مانند تراشيدن ديوار چاه ،با گشتاور شديد حفاري ، مانده يابي .
لوله هاي حفاري به علت استفاده متمادي و در نتيجه ساييده و مستهلك شدن معمولا” طبقه بندي مي گردند. بنابراين لوله هاي حفاري را بايد بر مبناي وزن اسمي ، درجه آلياژ و طبقه بندي ميزان اصطكاك آن مشخص نمود . سيستم API جهت طبقه بندي لوله هاي حفاري روش زير بكار مي گيرد .
لوله درجه ۱- شامل :

 لوله نو- هيچگاه استفاده نشده وساييدگي ندارد .
 لوله مناسب –ساييدگي يكنواخت لوله تا حد۲۰%
لوله درجه ۲- سائيدگي لوله در يك سمت و باقي ماندن ضخامت ديواره لوله تاحدود ۶۵% ضخامت اوليه .
لوله درجه ۳- سائيدگي لوله در يك سمت و باقي ماندن حدود ۵۵% از ضخامت اوليه ديواره لوله .
طبقه بندي لوله حفاري در طراحي رشته حفاري يك عامل بسيارمهم بوده زيرا كه مقدار ونوع سائيدگي لوله بر روي خواص و قدرت آن تاثيرمستقيم دارد.
لوله هاي حفاري در طرحهاي زير وجود دارد :

LENGTH
RANGE
MT FT
5-5.7 18-22 1
8-9.5 27-30 2
11.5-12 38-40 3

رديف دوم متداول ترين لوله مورد استفاده مي باشد .
محل اتصال لوله هاي حفاري :(Drill Pipe Toll Joits )
محل اتصال لوله هاي حفاري از نوع رزوه اي مي باشد كه توسط آن لوله هاشاخه به شاخه به يكديگر متصل مي گردند . اتصالات لوله هاي حفاري داراي انواع بسياري ميباشد :
 اتصال انواع IEU (Internal-Upset) :در اين نوع لوله قطر خارجي اتصال بيشتر از بدنه لوله و قطر داخلي آن كمتر از لوله مي باشد . معمولا” اين نوع محل اتصال قوي ترين اتصال در لوله هاي حفاري ميباشد .

 اتصال نوع IF (Internal –Fluh ) : قطر داخلي محل اتصال تقريبا” به اندازه قطر داخلي بدنه لوله و قطر خارجي اتصال بزرگتر از لوله مي باشد (Upset)
 اتصال نوع IU: (Internal- Upset ) : قطر داخلي محل اتصال كمتر از قطر داخلي بدنه لوله مي باشد . قطر خارجي اتصال كمي بزرگتر از اندازه بدنه لوله است .اين نوع لوله را غالبا” لوله Slm-hole مي نامند ، زيرا كه فضاي بين لوله و ديواره چاه در حداكثرمقدار ممكن ميباشد . High Annulus Clearance
يك نكته مهم در اتصالات اين است كه طراحي وساخت آن به نوعي است كه بتوان آنها را در حالت كشش (Tension) بكار برد .

لوله هاي وزنه (Drill Collars) :
لوله هاي وزنه يكي از قسمت هاي عمده و هميشگي متعلقات (B.H.A) رشته حفاري ميباشد .
بعضي از خواص بكار گيري لوله هاي وزنه بشرح زير ميباشد :
 وزن مورد نياز جهت مته را تأمين مي نمايد .

 قدرت مورد نياز جهت تحت نيروي تراكم (Compression) قرار گرفتن رشته حفاري را تأمين مي كند .
 مشكلات مته از نظر تثبيت ،پرش ولرزش را به حداقل ميرساند .
 مشكلات حفاري جهت دار كنترل شده را با دادن حالت خدنگي (Stiffness)به B.H.A به حداقل ممكن مي رساند .

لوله هاي حفاري سنگين( Heavy Weight Drill Pipe):
امروزه استفاده از لوله هاي حفاري سنگين در صنعت حفاري در سياري از نقاط متداول گشته است .اين لوله ها در اندازه هاي استاندارد لوله هاي حفاري معمولي موجود است . اما به علت ضخيم بودن ديواره آنها ۲-۳ برابر لوله هاي معمولي مي باشد . جدول زير مشخصات لوله هاي حفاري سنگين را نشان مي دهد .
Weight: Lb/ft ID:in OD:in
26

۲۸
۴
۴۲

۵۰ ۳ ۵

با توجه به اينكه اين لوله مستقيما” بالاي لوله هاي وزنه بسته مي شود مي تواند همانند لوله هاي وزنه تحت نيروي شديدي قرار بگيرد . اين نيروها مي تواند نيروهاي جانبي ، عمودي ويا چرخشي باشند. اين نيروها در عمليات عادي حفاري بر اثر چرخش لوله ها وپرش وتكان ايجاد شده از طرف مته به بالا از بالا به پايين ميباشند .
استفاده از لوله هاي حفاري سنگين در رشته هاي حفاري سه مزيت دارد :
 باعث كاهش احتمال بريدن لوله هاي حفاري در قسمت تبديل لوله ها به يكديگر
(Tranzhtion Zone) بين لوله هاي حفاري و لوله هاي وزنه مي گردد .
 ظرفيت حفاري دكلهاي سبك با استفاده از اين نوع لوله ها به جاي لوله هاي وزنه افزايش مي يابد .
 در حفاري چاههاي جهت دار استفاده از اين لوله ها باعث حذف بكار گيري لوله هاي وزنه شده و در نتيجه باعث كم كردن گشتاور پيچشي در رشته حفاري و كاهش تغييرات ناخواسته درجهت چاه شود.
لوله هاي حفاري سنگين نيز مانند لوله هاي وزنه قابليت ترميم دارند .
استفاده از لوله هاي وزنه اسپيرال باعث ايجاد سطح تماس كمتري بين لوله و ديواره چاه مي شود .
در اين نوع لوله هاي وزنه با ايجاد شيارهاي كم عمق و پهن حدود ۴۰-۵۰% از سطح تماس آنها با ديوار جاه كاسته شده ، در حاليكه اين خاصيت حدود ۷-۱۰% از وزن لوله ها را كاهش مي دهد . كمتر كردن سطح تماس قطر خارجي بدنه چاه امكان گير كردن لوله ها بر اثر خاصيت اختلاف فشار را كمتر ميكند .
روش هاي انتخاب لوله هاي وزنه مناسب :
عوامل زير مهمترين فاكتورهايي مي باشندكه بايستي در طراحي و انتخاب صحيح لوله هاي وزنه در نظر گرفته مي شوند :
 اندازه مته .

 قابليت حفاري سازند (مقدار وزن لازم بر روي مته) .
 تمايل طبقات مختلف سازند در ايجاد چاه مارپيچي (Crooked hole)،يا انحراف پاسگي (Doge leg) ويا گشاد شدن چاه (Wash out).
 امكان انجام عمليات مانده يابي موفق بر روي لوله هاي وزنه بريده شده درچاه ،با هر چه كوچكتر بودن قطر خارجي آنها ،قطعات رشته حفاري Bottom Hole Assly Tools ابزار مختلفي به همراه لوله هاي وزنه به دلايل گوناگون در حفاري بكار گرفته مي شوند .اين وسايل شامل Hole Opener تراشنده ها ، تثبيت كننده ها ، ضربه گير ، ضربه زدن ، ضربه كوب ، خرده آهن گير (Jank Sub)و ساير وسايل ميباشند . زمانيكه اين قطعات در رشته حفاري به كار گرفته ميشوند بايد نهايت سعي گردد كهنوع رزوه محل اتصال آنها با لولو هاي وزنه مشابه بوده تا از بكار گيري تبديل (X-Over) بي مورد جلوگيري به عمل آيد .

 در رشته حفاري ساده (Limber B.H.A) طراحي رشته حفاري به نوعي صورت گيرد كه نقطه خنثي (Neutral Point) در عمق حدود ۲۵% پايين تر از نقطه شروع بالاترين لوله وزنه باشد .نقطه خنثي در رشته حفاري نقطه اي است كه در آن عمق لوله ها نه در حالت كشش نه در حالت فشردگي با در نظر گرفتن وزن اعمال شده بر روي مته و وزن لوله هاي وزنه زير نقطه خنثي و وزن لوله هاي بالاي نقطه خنثي مي باشد.

خلاصه اي از مشكلات حفاري

خلاصه اي از مشكلات حفاري :
در اين بخش سعي خواهد شد به طور خلاصه مشكلات حفاري كه در مناطق نفت خيز ايران و مناطقي كه در آن اكتشافات نفتي صورت مي گيرد با آن مواجه هستيم به صورت تعريف ، مسائل ايجاد شده و راه هاي چاره جويي گفته شود .
سازندهاي ناپايدار :

الف – شيلهاي ريزشي Sloughing Shale :
اينگونه شيلها در تماس با گل حفاري آب آن را جذب و به مرور باد كرده (Swell) و به داخل چاه ريزش مي كنند .
براي بيش از نيم قرن حفاري اينگونه طبقات (Heaving Shales) بسيار مشكل ساز بوده است . بهترين مشكل به وجود آمده بروز عمليات مانده يابي و در مواردي از دست دادن چاه يا لااقل قسمتي از چاه و رشته حفاري بوده است .
مشكلاتي كه در اثر ريزش اين گونه شيل ها پديد مي آيد عبارت اند از :
(۱ پر شدن حفره چاه
(۲ قطع شد احتمالي گردش گل
(۳ افزايش گشتاور پيچشي رشته حفاري
(۴ افزايش فشار پمپها
(۵ گير كردن رشته حفاري
(۶ احتمال پيش آمد عمليات مانده يابي
روش پيشگيري و چاره سازي :
(۱ بهتر است اين گونه طبقات با گل هاي پايه روغني حفاري گردد .
(۲ در صورت استفاده از گل هاي پايه آبي ، صاف آب گل به حداقل ممكن ( كمتر ۱cc) كاهش داده شود .
(۳ از مواد لغزنده كننده مانند Dme و يا گازوئيل در گل استفاده شود .
(۴ با پمپاژ مرتب پيلهاي غليظ (Hi Vis Pill ) ريزشهاي طبقات تميز شود .
ب – لايه هاي داراي هرز روي ( طبقات شكسته ) Lost Circulation :
لايه هاي شكسته يا داراي تخلخل زياد ، باعث هرز رفتن گل حفاري در خود مي شود . اينگونه طبقات معمولاً از جنس سنگهاي آهكي يا ماسها بود . و در عمقي از چاه ( سازندهاي سطحي و يا عميق ) امكان برخورد با آن وجود دارد .
اين مشكل نه تنها باعث توقف متمادي عمليات و پيشرفت حفاري مي گردد ، بلكه شرايط گير لوله ها و عمليات مانده يابي را نيز به وجود مي آورد .
مشكلات ايجاد شده :
(۱ كم شدن گل حفاري
(۲ افزايش مصرف مواد گل حفاري
(۳ كاهش فشار هيدرواستاتيك و در نتيجه امكان ريزش طبقات و يا جريان يافتن سيال درون طبقات به داخل چاه
(۴ امكان گير كردن رشته حفاري و پيش آمدن عمليات مانده يابي
روشهاي پيشگيري و چاره سازي :

(۱ وزن گل در نتيجه فشار هيدرواستاتيك ستون گل در حداقل ممكن نگه داشته شود تا هرز روي هاي گل به كمترين مقدار برسد .
(۲از مته با نازلهاي مناسب و يا در صورت نياز مته بدون نازل (Open) جهت امكان پمپاژ پيلهاي غليظ با مواد غليظ مسدود كننده (Lcm Pill) استفاده گردد .
(۳ در صورتي كه شرايط چاه مناسب باشد با كاهش دبي پمپاژ (G.P.M) سعي گردد از لايه هاي داراي هرز روي عبور نمايد .
(۴ با افزودن Lcm مناسب به گل ، سيستم گل و بكار نرفتن الك لرزان (By Pass) سعي مي گردد از لايه هاي مذبور عبور نمود .
(۵ در صورت نياز ، با پمپاژ سيمان در مقابل لايه هاي داراي هرز روي و تزريق سيمان به داخل آن ها شكستگي لايه ها مرمت گردد .
ج – لايه هاي نمكي (Salt Beds) :

به لايه هايي از جنس نمك در اعماق مختلف چاه ممكن است برخورد گردد . اين گونه لايه ها معمولاً متحرك بوده و جهت حفاري آنها نياز به گل پايه آب نمك اشباع با وزنهاي بالا مي باشد .
بسيار امكان دارد كه حفاري اين گونه طبقات انجام و در صورتي كه كنترل دقيق و مرتب بر روي خواص گل نباشد براي مدت ها ادامه يابد .