پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها
پیشگفتار
امروزه علم سیال شناسی و نیز مهندسی گل وسعت وگستردگی زیادی پیدا کرده است بطوریکه در حال حاضر این رشته به صورت تخصصی و فنی در مقاطع دکتری تحت عنوان مهندسی گل تدریس می شود .
در طی عملیات حفاری چه در صنایع نفت و چه در صنعت معدنکاری مهمترین عوامل و فاکتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال حفاری می باشد زیرا با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی که هر یک از سیالات دارند به پیشرفت عملیات کمک شایانی می کنند . به عنوان مثال از طریق گل می توان به نوع سازند زمین شناسی که در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز اتفاقات بسیار مخرب و خطرناک همچون فوران چاه جلوگیری کرد .
اولین چاه نفتی مربوط می شود به ژوئن سال 1859 که در کنار یک چشمه نفتی در پنسیلوانیا حفر شد و در 27 اوت همان سال در عمق 21 متری به نفت رسید . این چاه توسط شخصی به نام ادوین دریک حفر شد و او اولین کسی بود که نفت را از چاهی که با وسایل مکانیکی ساده حفر شده بود استخراج کرد . به نوعی می توان گفت که جرقه ایجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پیشرفت و ترقی قابل توجهی نموده است .
مقدمه
سیال حفاری به گاز ، مایع و یا گلی که در سیستم حفاری جریان دارد گفته می شود . سیال های حفاری که اساسا برای ایجاد ایمنی ، بالا بردن بازدهی ، کارآیی و افزایش بهره وری اقتصادی در حفاری به ویژه حفاری چاه های نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند به طور کلی به سه گروه گازها ، مایعات و گل حفاری تقسیم می شوند . هر یک از انواع سیالات حفاری دارای مزایا و محاسنی می باشند بنابراین انتخاب بهترین و کارآترین سیال حفاری به عوامل چندی بستگی دارد . برای انتخاب بهترین و مناسب ترین سیال حفاری می توان تمامی فاکتورهای مؤثر را مشخص نموده و به هر یک از آنها بر اساس یک سیستم امتیاز دهی به هر یک از این فاکتورها امتیازی را نسبت داده و در نهایت بر اساس مجموع امتیازات حاصله از تاثیر فاکتورهای مختلف سیال بیشترین امتیاز را به عنوان مناسب ترین سیال حفاری انتخاب کرد . فاکتورهای موثر بر عملیات حفاری شامل نوع و روش حفاری ، نوع و جنس لایه های سنگی ، حمل و نقل، میزان هزینه و تاثیر بر روی محیط زیست می باشند .
هرز روی سیال حفاری
از جمله مشکلات در ارتباط با سیال حفاری، هرزروی آن و تحمل هزینه های سنگین ناشی از آن است . هرزروی سیال حفاری وارد شدن حجم قابل توجهی از این سیال به درون سازندی که حفاری می گردد می باشد . هرزروی زمانی رخ می دهد که تراوایی سازند به اندازه کافی است یا حفره ها و شکستگی های موجود در سازند چنان بزرگ هستند که بوسیله مواد جامد موجود در گل مسدود نمی شوند . هرزروی سیال حفاری ممکن است از مقدار خیلی کم تا خیلی زیاد متغیر باشد . هزینه های اضافی سالیانه و اتلاف وقت دکل حفاری به واسطه مشکلاتی از این قبیل بالغ بر میلیون ها دلار میگردد . در نتیجه توجه به بهینه کردن عملیات حفاری و نیاز به کاهش هزینه های مرتبط با هرزروی سیال حفاری ضروری به نظر می رسد .
کنترل فشار :
یکی دیگر از وظایف گل کنترل فشارهای طبیعی سازندها می باشد زیرا که در حین حفاری با سازندهایی برخورد می کنیم که احتمال وجود آب یا نفت یا گاز در آنها می باشد در نتیجه با انتخاب وزن گل مناسب باید در برابر این فشار ایستادگی کنیم . اگر فشار هیدروستاتیک از فشار سازند بیشتر باشد باعث خرد شدن دیواره و نفوذ گل می شود و اگر فشار سازند از فشار هیدروستاتیک بیشتر باشد باعث ایجاد فوران در چاه می شود . فشاری که گل حفاری در ته چاه ایجاد می کند برابر است با حاصل ضرب وزن مخصوص گل در ضخامت یا ارتفاعی از چاه که توسط گل اشغال شده است .
گل حفاری توسط فشار هیدروستاتیکی که از رابطه زیر بدست می آید طبقات زیرین را کنترل می کند و از ورود آن به داخل چاه جلوگیری می کند .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
پیش گفتار 1
فصل اول : سیال حفاری
1-1 مقدمه 4
1-2 هرزروی سیال حفاری 5
1-3 انواع سیالات حفاری 7
1-3-1 گازها 7
1-3-1-1 معایب سیالات گازی 8
1-3-1-2 محاسن سیالات گازی 9
1-3-2 مایعات 10
1-3-2-1 موارد استفاده از آب 11
1-3-3 ذرات کلوئیدی 12
1-3-4 گل حفاری 12
1-3-4 امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب 12
1-3-5 ترکیبی از دو نوع سیال حفاری 12
1-4 سیال حفاری پایه روغنی 13
1-5 سیال حفاری پایه آبی 14
1-6 سیال حفاری پایه سنتزی 15
فصل دوم : گل حفاری
2-1 انواع گل های حفاری 16
2-1-1 گل های روغنی 16
2-1-2 گل های امولوسیونی پایه آبی 17
2-1-3 گل های امولوسیونی پایه نفتی 18
2-1-4 گل های رسی 19
2-2 وظایف گل حفاری 20
2-2-1 تمیز کردن چاه 21
2-2-2 خنک کاری 24
2-2-3 روان کردن 25
2-2-4 پر کردن منافذ 26
2-2-5 کنترل فشار 27
2-2-6 معلق نگه داشتن 28
2-2-7 ترخیص شن 29
2-2-8 تحمل وزن لوله های حفاری 30
2-2-9 دریافت اطلاعات 31
2-2-10 انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته 32
2-3 بنتونیت 33
2-4 تهیه گل بنتونیتی 34
2-5 فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفتی 35
2-6 افزودن ملاس 36
2-7 انواع رس 38
2-8 تعیین ماهیت رس 39
2-9 ذرات کلوئیدی 40
فصل سوم : تینر
3-1 انواع تینر 41
3-1-1 تینرهای معدنی 42
3-1-2 تینرهای آلی 44
3-2 مهمترین تینرهای ساخته شده 46
فصل چهارم : حفاری بوسیله هوا
4-1 حفاری تحت تعادل 48
4-2 روش های حفاری با هوا 50
4-2-1 روش تر 50
4-2-2 روش خشک 51
فصل پنجم : سیال حفاری هزینه ها را تا 10% در هر فوت کاهش می دهد
5-1 مقدمه 52
5-2 زمینه میدان 54
5-3 انتخاب مته و هیدرولیک 55
5-4 مایع حفاری 56
5-5 نتیجه استفاده از سیال حفاری 59
5-6 بالا بردن rop 62
5-7 خلاصه کارهای انجام شده 63
5-8 نتیجه 65
فصل ششم : تصفیه گل حفاری
6-1 مقدمه 66
6-2 سیستم های تصفیه گل حفاری 68
6-2-1 سیستم solid control 69
6-2-2 سیستم zero discharge 71
6-3 بازیافت گل های حفاری 72
6-4 کاهش حجم پسماند 74
6-5 به حداقل رساندن حجم باطله به کمک نرم افزار 75
6-6 به حداقل رسانی حجم باطله توسط دستگاه های فرآوری 77
6-7 کاربرد خشک کن ورتیکال بست 78
6-8 تشریح سیستم 79
6-9 سیستم اداره سیال 82
6- 10 نتیجه گیری 84
منابع 89