مقاله تئوری حفاری جهت دار چاههای نفت و گاز

بخشی از مقاله

چکیده:
استفاده از ابزار حفاری معمولی برای مفاهیم حفاری جهت دار-صنعت حفاری را مجبور کرده در به کارگیری صحیح رشته حفاری وتغییر و اصلاح آن بی نهایت با دقت عمل کرده و در نتیجه در بهره گیری از اندازه صحیح لوله های وزنه وپایدار کننده ها، کنترل دقیق وزن روی مته، سرعت دورانی،گشتاور بخشی، هیدرولیک و مقدار گردش گل موثر بسیار دقیق باشند. با این تغییرات در فنون یا تکنیک های حفاری، تئوری حفاری جهت دار کنترل شده به یک قاعده مشخص رسیده است.

مقدمه 

حفاری جهت دار علم حفاری یک حفره درامتداد یک مسیر ازپیش طرح ریزی شده، برای رسیدن به یک هدف معین میباشد.
با وجودی که ابزار خمش سمبل حفاری جهت دارمی باشد، بیشترین کنش حفاری یک چاه جهت دار بوسیله ابزار معمولی حفاری انجام می گیرد. ابزار خمش در ابتدای شروع انحراف حفره ویا اصلاح کردن جهت حفره، مورد استفاده قرار میگیرد وپس از بدست آوردن شیب وجهت لازم، کنار گذاشته شده وحفاری بصورت معمولی وعادی ادامه پیدا میکند.

استفاده از ابزار حفاری معمولی برای مفاهیم حفاری جهت دار/ صنعت حفاری را مجبور کرده در به کارگیری صحیح رشته حفاری وتغییر و اصلاح آن بی نهایت با دقت عمل کرده و در نتیجه در بهره گیری از اندازه صحیح لوله های وزنه وپایدار کننده ها، کنترل دقیق وزن روی مته، سرعت دورانی،گشتاور بخشی، هیدرولیک و مقدار گردش گل موثر بسیار دقیق باشند. با این تغییرات در فنون یا تکنیک های حفاری، تئوری حفاری جهت دار کنترل شده به یک قاعده مشخص رسیده است.

وقتی بحث تئوری جهت دار کنترل کننده شده می شود، لازم است به حقایقی که رشته حفاری را متمایل به انحراف میکند اشاره شود. چون سرعت حفاری تابعی از وزن روی مته، سرعت دورانی، مقدار گردش گل وخواص آن می باشد که همه آنها درتمایل به انحراف مته موثرند، وضعیت می بایست طوری تنظیم شود که مجاز به کنترل اپتیم کنترل جهت چاه با سرعت حفاری قابل قبول باشد. تمایل مته به انحراف تابعی از مشخصات رشته حفاری، شیب وجهت سازند، وزن اعمال شده روی مته و تا اندازه زیادی سرعت دورانی، می باشد..

حفاری بخش منحرف

حین عملیات جهت یابی، مهندس حفاری جهت دار ضمن کار با ابزار گرایابی، گروه حفار را در بیشتر مراحل جهت یابی راهنمائی می کند. پس ازمنحرف شدن چاه، این به عهده حفار است که برای رسیدن به هدف، فنون حفاری را طوری بکارببرد که چاه روی مسیر پیش بینی شده، حفاری و پیشرود. پس از خم شدن چاه از خط قائم، این فنون یعنی استفاده صحیح از ساقه های ته چاهی مناسب، اعمال وزن روی مته وتنظیم سرعت دورانی مته وگردش گل برای حفظ یا افزایش زاویه انحراف چاه بکارمی رود. این فنون تا نیز اندکی درحفظ وتنظیم جهت صحیح مسیر دارند واگر اشکالی رخ داد تغییری لازم شد، مهندس حفاری جهت دار مجدداً با استفاده از ابزارخمش چاه را به مسیر بر میگرداند

انواع طرح های حفره های انحرافی:

تحت این عنوان سعی خواهد شد انواع طرح های موجود جهت برنامه ریزی چاه های جهت دار ارائه شوند. البته وقوف به انواع طرحها به تنهائی جهت یک برنامه ریزی صحیح و اجرای دقیق آن کافی نیست. می بایست در کنار مشخصات طرح ها قبل ازهر چیز تجربه، شناخت نیروهای متخصص موجود، آگاهی ازتوان وبازده ابزار مکانیکی،دانش کافی از سازندهای نواحی و قابلیت حفاری آنها، میل به انحراف طبیعی هر حوزه وعوامل موثر درحفاری جهت دار دانسته شود.

تجربه سالهای اخیر نشان داده است که بیشتر حفره های انحرافی از یکی از 3 طرح اصلی انحراف و باترکیبی ازآنها مطابقت دارد.

طرح نوع اول:
در طرح نوع 1 حفره از نزدیک سطح زمین منحرف می شود و پس از رسیدن به حداکثر زاویه انحراف داده شده کوشش می شود شیب آن حفظ شده وتا جای که ممکن است بطور مستقیم تا رسیدن به هدف، حفاری گردد. در این روش پس از آنکه مسیر چاه درجهت مورد نظرقرار گرفت رشته جداری سطحی رانده وسیمان می گردد. عموماً طرح نوع I برحسب عمق چاه برای دو برنامه حفاری مشخص بکار می رود. یک مورد کاربرد این طرح در چاه های نیمه عمیق است که احتیاج به رشته جداری میانی نداشته یا اینکه تنها یک چینه نفتی قابل بهره برداری وجود داشته باشد. همچنین میتوان از این نوع طرح در چاههای عمیقی که جابجای افقی زیادی لازم است بکار گرفت. در این حالت، رشته جداری میانی درعمق مورد نیاز رانده وسیمان میگردد. از زیر کفشک رشته جداری تا عمق نهائی زاویه انحراف وجهت آن حفظ میگردد. - شکل زیر است. -

طرح نوع دوم:
درطرح انحراف نوعII نیز حفره از نزدیکی سطح زمین منحرف می شود وپس از رسیدن به حد اکثر زاویه انحراف داده شده، کوشش می شود شیب آن حفظ شده و جابجای افقی لازم بدست آید. آنگاه مجدداً مسیر حفره با کاهش زاویه انحراف به خط قائم برگرداند وتاعمق نهائیبصورت عمودی حفاری می گردد. رشته جداری سطحی پس از انحنای اولیه حفره قرار داده وسیمان میگردد. دراین طرح می توان انحنای اولیه را از نزدیک زمین هر چه کم عمق تر شروع کرد تا به علت نرمی سازندها/ درنقاط بالا وهمچنین صرف زمان کمتر برای بالا وپائینکردن رشته حفاری، سرعت عمل بیشتری داشت. این طرح در چاه های عمیق مناطق بکار می رود، که رشته جداری میانی،به عللی چون مشکل وجود گاز،جریان آب نمک و غیرو لزوماً باید نشانده شود. این طرح امکان می دهدکه درمیدانهای چند مخزنه،با دقت بیشتری فاصله چاه ها در عمق نهائیتنظیم شود. - شکل زیر است -

طرح نوع سوم:

درطرح نوعIII، حفره از اعماق زیاد شروع به انحراف کرده، وپس از رسیدن به حداکثر زاویه انحراف،شیب آن تا هدف حفظ می گردد. این نمونه طرح،درمیدانهائی که دارای چند لایه نفتی بوده واحتیاج به" تکمیل چندگانه" آنها نمی باشد،بکاربرده می شود. همچنین ازآن دراکتشاف چینه هاینفت گیر یا بدست آوردن اطلاعات زمین شناسی از یک حفره خشک استفاده می گردد. دراین طرح زاویه انحراف نسبتاً و جابجایی افقی هدف از خط قائم نسبت به طرحهای دیگر کوتاهتر است. چون عملیات انحراف در اعماق زیاد انجام می گیرد،زمان مصرفی برای چنین عملیاتی زیاد است و قسمتانحنای حفره معمولاً بوسیله رشته جداری پوشانیده نمی شود. - شکل زیر است -

انحنای حفره - سگ دست - شدت انحنا -
سگ دست حتی انواع شدید آن باعث مشکل آنی نمی شود، زیرا لوله های وزنه تحت تراکم به آسانی با تغییر مسیر حفره مساعدت می کنند. سگ دست ها احتمالاً مسئول مشکلات وزیان فراوان درزمان های بعد هستند.

طی حفاری چند هزار فوت زیر سگ دست، محل اتصال لوله درمجاورت انحنای حفره مقابل دیواره حفره با نیروی زیاد عمل می کند. اثرات زیانبار این نیرو، فرسایش محل اتصال لوله، ایجادحفره جا کلیدی وفرسایش رشته جداری که ممکن است باعث فرو ریختگی در موقع تولیداز چاه گردد،