انجام پایان نامه کارشناسی

انجام پایان نامه

زمانیکه مجرابند ته چاهی با طوق شناور برخورد می کند، گسیخته شده و دوغاب سیمان از طریق کفشک راهنما فشرده شده و بسمت بالای خارج از جداره هدایت می شود. بنابراین، حلقه بین جداره و دیواره چاه با سیمان پر می شود. انجام پایان نامه کارشناسی

موفقیت سیمان کاری تا حدی به سرعت حل دوغاب در حلقه بستگی دارد. سرعت بالای پمپ منجر به جریان آشفته ای می شود که منتهی به اتصال بهتری نسبت به جریان کندتر لایه ای می گردد. سیمان بطور برابر در اطراف هر اتصال جداره قرار می گیرد. این با افزایش زاویه انحراف دشوارتر می شود زیرا اتصالات جداره در سمت پائین تر دیواره قرار گرفته مانع از ورود دوغاب سیمان بین جداره و دیواره چاه می شود. برای اجتناب از این اتفاق، فنرهای فولادی یا متمرکزکننده ها در فواصل خارج از رشته برای متمرکز کردن بر جداره در چاه قرار داده می شوند.

زمانیکه سیمان کاری به اتمام رسید، مدت زمانی لازم است تا سیمان قبل از جریان یافتن با ابزار جدیدی برای حفاری مجرابندها، طوق شناور و کفشک که همگی از مواد قابل حفاری آسان ساخته شده اند سخت شود.

فرایندی که شرح داده شد سیمان کاری اولیه نامیده می شود که هدف اصلی آن

  • اتصال جداره به این ساختار و بدین وسیله پشتیبانی دیواره چاه
  • جلوگیری جداره از کمانش در بخش های مهم
  • تفکیک مناطق مختلف پشت جداره و بدین وسیله جلوگیری از حرکت سیال بین ساختارهای قابل نفوذ
  • آب بندی مناطق مشکل ساز مانند نواحی هرزروی گل حفاری

برای اوقات سیمان کاری اولیه موفق نیست، برای مثال، اگر حجم سیمان به اشتباه محاسبه شود، اگر سیمان در حین شکل گیری از دست رود یا با سیالات حفاری آلوده شود. در این مورد، راهکار سیمان کاری ثانویه موردنیاز است. این مستلزم سوراخ کردن دیواره در عمق معین و سپس پمپ کردن سیمان از طریق حفره ها است.

ممکن است تکنیک مشابهی بعدا در مدت زمان استفاده از چاه برای آب بندی سوراخ ها زمانیکه شکل گیری ساختار نامطلوب شده استفاده شود، برای مثال، اگر دستیابی به آب رخ داده باشد.

مجرابندی سیمانکاری که شامل جاگذاری سیمان در داخل جداره بوده و در سراسر حفره قبل از شکاف جداره چاه یا طی از کار افتادگی نیز ممکن است موردنیاز باشد.

شیمی دوغاب سیمان پیچیده است. افزاینده هایی برای تضمین آنکه دوغاب مدت های طولانی در فشارها و دماهای غالب ته چاه قابل پمپ باقی می ماند استفاده خواهد شد اما با سرعت کافی برای اجتناب از تاخیرهای غیرضروری در حفاری بخش حفره بعدی سخت می شود. همچنین سیمان باید به مقاومت فشاری کافی برای ایستادگی در برابر نیروهای اعمال شده با شکل گیری در طول زمان دست پیدا کند.

۴٫۷ مشکلات حفاری

تجهیزات و فعالیت های حفاری باید در محیط های پیچیده صورت گیرند. امکان دارد شرایط سطح و زیرسطح دکل حفاری و کارکنان را وادار به فعالیت تا آخرین حد نماید. برخی اوقات شرایط عملیاتی غیرروتین و غیرمنتظره به دسته بندی تجهیزات منجر شده و شاید عملکردهای حفاری نرمال برای موقعیت معینی کافی نباشند. بنابراین، مشکلات حفاری ایجاد می شود.

۴٫۷٫۱٫ لوله گیر کرده

این عبارت موقعیتی را شرح می دهد که در آن رشته حفاری را نمی توان بسمت بالا یا پائین حرکت داده یا آن را چرخاند. ممکن است لوله بعلت مشکلات مکانیکی طی فرایند حفاری یا بدلیل پارامترهای فیزیکی و شیمیایی منطقه تحت حفاری دچار گرفتگی شده باشد. متداول ترین دلایل برای گیرکردگی لوله عبارتند از:

  • فشار تفاضلی بیش از حد بین چاه و ساختار. برای مثال، اگر فشار ستون گلی بسیار بالاتر از فشار ساختار باشد، ممکن است لوله حفاری در مقابل دیواره چاه مسدود شود. این اغلب زمانی اتفاق می افتد که لوله برای مدتی بعنوان مثال حین بررسی انحراف ساکن باشد. روش های پیشگیری شامل کاهش وزن های گل، افزودن اجزا کاهش دهنده اصطحکاک به گل، چرخش مستمر/حرکت رشته، افزودن متمرکزکننده ها یا استفاده از DCهای مارپیچی برای به حداقل رساندن ناحیه تماس بین رشته و ساختار.
  • ممکن است برخی مواد معدنی خاک رس مقدار آب موجود در گل حفاری را جذب کند. این موجب تورم خاک های رس و در نهایت کاهش اندازه چاه تا جایی می شود که لوله حفاری دچار گرفتگی می گردد. پیشگیری از طریق افزاینده های گل برای مثال، نمک پتاسیم است که مانع از تورم رس می شود.
  • ساختارهای ناپایدار یا مته حفاری فرسوده منجر به حفره های کم سایز می شود. نمونه ای از آن شکل گیری ناپایدار نمک است که می تواند در حین پیشروی حفاری نزدیک به لوله حفاری رخ دهد. پیشگیری با افزودن تثبیت کننده ها و تراشنده های رشته به تجیهزات حفاری صورت می گیرد.
  • تنش های باقیمانده در شکل گیری ناشی از نیروهای تکتونیکی موجب سقوط یا بدشکلی چاه شده که در نهایت گرفتگی لوله را ایجاد می کند. برخی اوقات وزن گل به تاخیر شکل گیری چاه کمک می کند.
  • اگر مسیر چاه نشاندهنده پیچ تندی (تغییر ناگهانی در زاویه یا جهت) شود، حرکت رشته منجر به برش شیار در دیواره چاه با گرفتگی لوله می شود. در نهایت لوله دچار گرفتگی خواهد شد، فرایندی که سیتینگ اصلی نامیده می شود. بهترین پیشگیری شامل اجتناب از پیچ های تند، و تراش های غالب، جاگذاری تثبیت کننده ها بر روی DCها یا جاگذاری سیت وایپر در رشته است.

در بسیاری موارد، نقطه ای که در آن لوله دچار گرفتگی می شود را می توان بوسیله ابزارهای تعیین نقطه آزاد مشخص کرد، یک دستگاه اندازه گیری فشار برق که بر روی وایرلاین داخل لوله حفاری نصب می شود تا تغییرشکل محوری و زاویه ای را اندازه گیری کند.

برآورد اولیه از اینکه رشته در کجا دچار گرفتگی شده را می توان با اعمال فشار بر رشته حفاری افزون بر وزن آن و اندازه گیری اتساع مشاهده شده در لوله محاسبه کرد.

اگر رشته با فشار بیش از حد بازیابی نشود، انفجار شیمیایی درون لوله تا بالای بازه گیرکردن کاهش پیدا می کند و لوله بالای نقطه گیرکردن پس از برش رشته بازیابی می شود. از آنجائیکه تجیهزات حفاری و حفاری مجدد چاه در دیواره کناری پرهزینه است، تلاش بیشتری برای بازسازی لوله های باقیمانده در حفره باید انجام شود. این یکی از کاربردهای عملیات فیشینگ شرح داده شده در زیر است.

۴٫۷٫۲ فیشینگ

فیشینگ به بازیابی شی خارجی از چاه اشاره می کند. عملیات های فیشینگ در صورتی موردنیاز خواهند بود که تصور شود شی مانع از پیشروی حفاری یا با مسدود کردن رشته یا با آسیب رساندن به مته حفاری می گردد. این اشیا اغلب شامل اشیا کوچک غیرقابل حفاری، برای مثال نازل های مته، مخروط های مته سنگی یا قطعات شکسته شده تجهیزات هستند . دیگر دلایل رایج برای فیشینگ عبارتند از:

  • لوله حفاری به جا مانده در حفره
  • اشیایی که در حفره انداخته شده اند که می توانند موجب مشکلات مهمی برای حفاری شوند

تجهیزات حفره ته چاهی و انواع معین تجیهزات ته چاهی چندین هزار دلار آمریکا هزینه دارد. برخی ابزارهای ورودی دارای منابع رادیواکتیو هستند که به دلایل امنیتی و حقوقی باید بازیابی یا ایزوله شوند. با اینحال، قبل از آغاز عملیات های فیشینگ، ارزیابی مقرون به صرفه ای باید انجام شود تا تعیین شود زمان و تجیهزات قابل استناد به این عملیات یا هزینه حفاری دیواره حفره قابل توجیه هست یا خیر.

۴٫۷٫۳ هرزروی گل حفاری

طی عملیات های حفاری مقادیر زیادی گل حفاری در طی عملیات هرز می رود. در این مورد، هرزروی گل حفاری نرمال دیگر امکانپذیر نیست و سطح سیال درون چاه کاهش یافته، موقعیت خطرناکی را ایجاد می کند. نواحی که در آنها هرزروی گل حفاری می تواند مشکل ساز باشد عبارتند از:

  • نواحی متخلخل یا درشت که امکان ساخت گل کیک را بوجود نمی آورد
  • ساختار کارست، یعنی ترکیب سنگ آهک که فرسوده شده منجر به سیستم باز در مقیاس بزرگ قابل مقایسه با غار می شود
  • فاصله برجسته متراکم
  • نواحی دارای مقاومت کم که در آنها گسیختگی های باز با فشار گل بسیار بالا در چاه ایجاد می شود

 

عواقب هرزروی گل حفاری وابسته به شدت هرزروی ها است، یعنی گل با چه سرعتی هرز می رود و اینکه فشارهای نواحی در بخش حفره باز هیدرواستاتیک یا بالای هیدرواستاتیک هستند، یعنی فشار زائد. گل گرانقیمت بوده و هرزروی ها نامطلوب هستند که همچنین می توانند منجر به موقعیت خطرناکی شوند. هرزروی های ناچیز را می توان با افزودن مواد مسدودکننده (LCM) به مجموعه گل ها مانند تکه های میکا یا قطعات نارگیل کنترل کرد. LCM فاصله متخلخل را با ایجاد لایه آب بندی در اطراف چاه مسدود کرده مانع از پیشروری بیشتر گل می شود. با این وجود، LCM همچنین اجزا سیستم هرزروی گل حفاری را برای مثال، نازل های مته و نمایشگرهای شیل شیکر را مسدود کرده و بهره وری یا تزیرق فواصل هدف را تضعیف می کند.

 

اگر هرزروی های شدیدی در فاصله تحت فشار بطور هیدرواستاتیک برای مثال در آبخوان سنگ آهک رخ دهد، ممکن است تصمیم بر حفاری پیشرو بدون گل حفاری اما با استفاده از مقادیر زیاد آب سطح برای سرد کردن مته گرفته شود. سطح سیال در حلقه در عمق معینی تثبیت خواهد شد؛ این نوع عملیات حفاری کور با درپوش گل شناور نیز نامیده می شود.

در صورت هرزروی ناگهانی گل در حین فشار زائد، ستون گلی در حلقه افت خواهد کرد، بدین وسیله ارتفاع هیدرواستاتیک تا نقطه ای از شکل گیری به پیش می رود که فشار آن بیش از فشار گل شود. سیالات شکل گرفته (نفت، گاز یا آب) اکنون می توانند وارد چاه شوند و بسمت بالا حرکت کنند. در این فرایند، گاز با از دست دادن فشار اولیه خود بعلت کاهش ارتفاع هیدرواستاتیک بالای حباب گاز به نحو قابل توجهی انبساط خواهد یافت. آخرین مرحله عملیات شامل BOP است. گرچه BOP مانع از فرار سیال یا گاز به سطح می شود، انسداد در چاه منجر به دو وضعیت فاجعه بار می شود:

  1. گسیختگی ساختار (ایجاد شکستگی) در ساختار کم عمق تر و ضعیفتر و جریان کنترل نشده بعدی از ساختار عمیق تر به کم عمق تر.
  2. گسیختگی ساختار و تبدیل شدن لایه نزدیک به سطح به مایع و ایجاد حفره زیر دکل. این منجر به فوران چاه به سطح می شود.

در هنگام حفاری نواحی تحت فشار بطور نرمال، وزن گل در دیواره برای حفظ فشار بیشتر از فشار شکل گیری جهت پیشیگری از هجوم سیال کنترل می شود. فشار بیش تعادل معمول به میزان ۲۰۰psi خواهد بود. فشار بیش تعادل بزرگتر موجب هرزروی بیش از حد گل در آن ناحیه، کند کردن حفاری و چسبندگی افتراقی می شود. اگر هجوم سیال به چاه بعلت فشار بیش تعادل ناکافی رخ داد، سیال سبک تری فشار ستون گل را کاهش داده، بنابراین موجب هجوم بیشتر می شود، و موقعیت ناپایداری رخ خواهد داد که احتمالا باعث فوران چاه می گردد. بنابراین جلوگیری از هجوم سیال با استفاده از وزن گل صحیح در چاه در تمام اوقات مهم است.

در هنگام حفاری در نواحی تحت فشار بیش از حد، وزن گل باید برای جلوگیری از هجوم سیال افزایش پیدا کند. اگر این افزایش وزن موجب هرزروی زیادی در نواحی تحت فشار نرمال و کم عمق تر شود، تفکیک نواحی تحت فشار نرمال پشت جداره قبل از حفاری ضروری است. در نتیجه پیش بینی فشار بیش از حد در طراحی چاه اهمیت دارد.

به این ترتیب، در هنگام حفاری در نواحی تحت فشار کم، وزن گل باید برای اجتناب از هرزروی های بیش از حد در ناحیه کاهش پیدا کند. مجددا، ایجاد جداره قبل از حفاری در نواحی تحت فشار کم ضروری است.

تلاش قابل توجهی برای پیش بینی آغاز فشارهای بیش از حد مته حفاری انجام خواهد شد. قابل اطمینان ترین شاخص ها گازسنج ها، روندهای تخلخل عمیق، ROP و اندازه گیری های دانسته شیل هستند.

اگر موقعیتی ایجاد شود که سیال یا گاز وارد چاه شود، حفرکننده متوجه افزایش در حجم کلی گل می شود. سایر شاخص ها مانند افزایش ناگهانی در میزان نفوذ و کاهش در فشار پمپ همچنین نشان دهنده هجوم سیال هستند. بیشتر این جریان به واکنش سریع حفرکننده به انسداد در چاه قبل از ورود حجم های قابل توجه سیال به چاه بستگی دارد. زمانیکه BOP مسدود می شود، گرادیان گل جدید موردنیاز برای بازگرداندن تعادل به سیستم را می توان محاسبه کرد.

۴٫۸ هزینه ها و قراردادها

هزینه های واقعی چاه عبارتند از:

  • هزینه های ثابت: جدار و لوله ها، سیمان کاری، مته های حفاری، هزینه های جابجایی، حرکت دکل
  • هزینه های روزانه: خدمات پیمانکار، زمان آماد سازی، مواد مصرفی
  • هزینه های اضافی: ادارات، حقوق، مزد، بهداشت و درمان، مسافرت

هزینه قابل توجهی توسط پیمانکار حفاری برای اصلاح و آماده سازی دکل جهت عملیات ویژه حفاری صرف می شود. این هزینه جابجایی است. هزینه مشابهی شامل مخارج مرتبط با اتمام عملیات برای مشتری ویژه ای خواهد بود، که هزینه راه اندازی نامیده می شود. این هزینه ها می توانند قابل توجه باشند، برای مثال ۵-۱۰ میلیون دلار.