تحقیق نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها
پیش گفتار
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 .
در چاه های نفتی به علت عمق زیاد و وجود فشارهای ئیدروستاتیکی بالا و نیز
فشارهای زمین ایستایی (over burden pressure ) باید از سیالاتی استفاده کرد که چندین خواص شیمیایی مختلفی داشته باشند تا بتوان از این سیال برای چندین هدف مختلف استفاده کرد به عنوان مثال باید وزن آن توانایی کنترل طبقات را داشته باشد و یا بتواند به خوبی متة حفاری را روغنکاری و خنک کند و نیز به مخزن نفتی ما آسیبی نرساند و راحت بتواند توسط پمپ های گل ، پمپ شود یا به عبارتی دیگر گرانروی آن به اندازه ای باشد که فشار به پمپ های گل وارد نسازد .
گل های حفاری از طریق پمپ به رشته لوله های حفاری وارد می شود و با سرعت بسیار زیاد از سر نازل های مته به درون چاه می ریزد و از فضای بین رشته لوله حفاری و دیوارة چاه ( فضای آنالوس ) به سطح زمین منتقل می شود . وقتی که گل به سطح زمین می رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسی سرندهایی ریخته می شود که توسط آن ها ذراتی که در اثر حفاری سازند وارد گل شده اند خارج می شود . این سرندها بر اساس اندازة ذرات ، مش بندی شده اند . به عنوان مثال برای جدا کردن ، ذرات رس بر روی سرندی به نام shale shaker ریخته می شود و بعد در تانکی به نام mud tank ذخیره می شوند . بر اساس ترکیباتی که دارد تصفیه می شود و مجددا به
مدار گردش گل باز می گردد .
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 .
حفاری مبنی بر پایة مایع سیلیکات که از 50 سال پیش تا کنون استفاده میشده است از سال 1950 تا 1990 کاهش یافت . بهرحال سود کردن مجدد آن ها را راهنمایی کرد تا از مایع حفاری در مناطق متعدد استفاده می کنند . تحلیل قطرسنج های بدست آمده در طی حفاری های سال 2001 نشان می دهد که بیشترین رخداد توسعه چاه در بخشی از سطح پوششی بالایی در حدود 4000 فوت بوده است . همچنین این بخشی بوده که بوسیلة آب حفر می شود . این مسئله rop های بلند را با مته pdc و کاهش هزینه در هر فوت را نتیجه می دهد .
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
عنوان صفحه
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
عنوان صفحه
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
عنوان صفحه
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
عنوان صفحه
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