پاورپوینت حفاری جهت دار

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

موضوع تحقیق:

حفاری جهت دار

اسلاید 3 :

حفاری جهتدار برای اولین بار در سال "۱۹۲۹" با ساخت دستگاههای دقیق اندازهگیری زاویه چاه (inclination) مورد توجه قرار گرفت. در اوائل دهه "۱۹۳۰" اولین چاه جهتدار در خلیج هانتینگتون کالیفرنیا حفاری شد.
حفاری جهتدار تا سال "۱۹۳۴" طرفداران چندانی نداشت، تا اینکه در این سال یک چاه در کنرو (Conroe) تگزاس دچار فوران (Blow out) شد. در این هنگام پیشنهاد شد با حفر یک چاه جهتدار، برای برخورد با چاه اول و پمپ گل به درون آن، مانع از ادامه فوران شوند (well killing). با انجام موفقیتآمیز این پروژه، حفاری جهتدار به عنوان راه حلی برای مسائل دشوار و دستیابی به مخازن پیچیده از سوی شرکتهای حفاری و نیز مشتریها مورد استقبال قرار گرفت

دستگاههای هدایتگر (Steering tools) پیشرفته به عنوان وسایلی برای جهتدهی به موتورهای گل جایگزین وسایل موقعیت سنج قدیمی شده اند. در دهه "۱۹۸۰"، یک نمونه جدید از این دستگاهها به عنوان وسیلهای با دقت و صرفه اقتصادی قابل قبول ساخته و معرفی گردید. امروزه دستگاههای "MWD" با موتورهای گل قابل هدایت، رانده میشوند. نمونه جدید این دستگاهها به همراه دستگاههای لاگ (logg) اشعه گاما و مقاومت، ساخته شده است که همزمان با عملیات حفاری، امکان بررسی و شناسایی سازند را فراهم میآورد.[2]
تاریخچه :

اسلاید 4 :

حفاری جهت دار عبارت است از فن خاصی كه در آن چاه براساس برنامه پیش بینی شده ای ( با استفاده از نرم افزار حفاری جهت دار) غیر از حالت عمودی حفاری می گردد .

در حفاری جهت دار علاوه بر تجهیزاتی كه - دستگاه جهت یابی در حین حفاری

در حفاری عمودی بكار می روند تجهیزاتی ویژه روبرو هم در رشته حفاری استفاده - دستگاه موتور درون چاهی
می گردند:


چاههای حفاری جهت دار از نظر شعاع
جهت دار نمودن به سه دسته تقسیم بندی می گردند :

تعریف :

اسلاید 5 :

اهم حوزه فعالیتهای كاربردی حفاری جهت دار بصورت ذیل می باشد :
انحراف از مسیر اولیه (Side Track): 

انحراف از مسیر اولیه، اولین روش برای حفاری جهتدار بود. هدف از این کار دورزدن و یا گذشتن از روی ماندههای درون چاهی (fish) بود. امروزه انحراف مایل بسیار متداول است و به عنوان مثال هنگامی که تغییرات پیشبینی نشده درساختار زمینشناسی مشاهده میشود از این روش استفاده میشود.

حفاری افقی در مخازن نفتی با اعمال این روش استخراج نفت نسبت به روش حفاری معمولی ( عمودی ) حدود دوبرابر می گردد ( ازدیاد برداشت نفت (

حفاری چندین حلقه چاه در یك مخزن

با حفر حفره های متعدد در یك مخزن بجای حفاری تعداد زیادی چاه مستقیم كه نیاز به استفاده از چندین دكل در خشكی می باشد می توان با استفاده از حفاری جهتدار و با استفاده از یك دكل چندین حلقه چاه را در یك مخزن حفاری نمود این روش باعث استفاده بهنه از دكل حفاری و نیز سرعت در استخراج نفت / گاز خواهد شد
مکانهای غیرقابل دسترسی: هنگامی که مخزن و یا هدف حفاری (target) زیر یک شهر، رودخانه و یا یک مسیر محیط زیست حساس واقع شده باشد، لازم است که دستگاه حفاری را در مکانی دورتر از آن قرار داد. در این مواقع با حفر یک چاه جهتدار میتوان به هدف دسترسی پیدا کرد.

اهداف :

اسلاید 6 :

اهم حوزه فعالیتهای كاربردی حفاری جهت دار بصورت ذیل می باشد :
حفاری گنبدهای نمکی (Salt Dome)
گاهی مخازن نفتی زیر گنبدهای نمکی که پوش سنگهای سختی هستند، مشاهده میشوند. حفاری از درون لایههای نمکی مشکلات بسیاری به همراه دارد. یک راه حل برای گریز از این مشکلات استفاده از حفاری جهتدار و اجتناب از ورود به لایههای نمکی است.

گسل (Fault)
گاهی اوقات چاههایی که به صورت عمودی حفاری شدهاند، کج میشوند. این پدیده معمولاً به دلیل وجود گسل در لایههای زیر سطحی است. معمولاً بهتر است که یک چاه جهتدار حفر شود و از برخورد با گسل پرهیز کنیم.

حفاری از خشکی به درون دریا (onshore):
با نصب دکل در خشکی و حفر چاه جهتدار میتوان به مخازنی که در زیر سطح آب قراردارند، دسترسی پیدا کرد. با این کار میتوان ضمن نصب شیرهای سرچاهی در خشکی ، از هزینههای بالای حفاری در دریا نیز اجتناب کرد.
اهداف :

اسلاید 7 :

اهم حوزه فعالیتهای كاربردی حفاری جهت دار بصورت ذیل می باشد :

حفاری چاههای چندشاخه (Multi well) در دریا (offshore):

حفاری جهتدار از یک سکوی دریایی به صورت چاههای چندشاخه اقتصادی ترین راه برای توسعه یک میدان دریایی است. در خشکی نیز، زمانی که محدودیت مکانی داریم مانند نواحی باتلاقی و یا جنگلها از روش حفاری چاههای چندشاخه استفاده میشود.

تقاطع با چند لایه بهره ده با استفاده از یک حلقه چاه
در این روش، یک چاه جهتدار بهگونهای حفر میشود که چندین لایه مخزنی شیبدار را با هم قطع کند. این روش، این امکان را فراهم میآورد که با استفاده از تکمیل چندگانه چاه همزمان از چند مخزن مجزا بهرهبرداری شود.

چاههای فرونشانی (Relief Well):
هدف از این نوع چاهها ایجاد ارتباط با چاههای درحال فوران در زیر سطح زمین است تا با پمپ کردن سیال به درون آن چاه بتوان عملیات کشتن چاه (Well Killing) را انجام داد. مشکلی که وجود دارد اندازه کوچک هدفی است که چاه انحرافی باید به آن برسد. بنابراین، این کار نیاز به یک طراحی دقیق و استفاده از دستگاههای موقعیت یاب حساس دارد 

اسلاید 8 :

انواع ابزار مورد استفاده در عملیات عبارت اند از:

لولههای طوقه (Drill Collar):
لولههای فولادی سنگین و سختی هستند که درانتهای رشتههای حفاری به منظور تأمین وزن روی مته (WOB) و همچنین سختی رشته حفار ی قرارمیگیرند. ازنظر ساختار بدنه دوگونه مارپیچی و صاف وجود دارد که درحفاری جهتدار نوع مارپیچی ترجیح داده میشود. شیارهای مارپیچی که روی بدنه لوله طوقه توسط ماشین تراشیده میشود، سبب کاهش سطح تماس لوله با دیواره چاه به میزان 40 درصدمیگردد درحالی که تنها 40 درصد از وزن لوله کاهش مییابد. این کاهش سطح تماس باعث کاهش احتمال چسبیدن لوله به دیواره چاه (Differential Sticking) و گیرکردن آن میشود.

ساب شناور (Float Sub)
یک لوله کوتاه که یک سرآن پین (نرینه) و سردیگر آن باکس (مادینه) است و محلی برای قرارگرفتن شیرشناور (Float Valve) میباشد. معمولاًبالای موتورهای دکل (PDM) نصب میشود.شیرشناور برای جلوگیری از حرکت سیال حفاری به سمت بالا از درون لوله حفاری تعبیه میشود. و در واقع یک شیر یکطرفه است که اجازه میدهد گل از داخل رشته حفاری وارد چاه شود اما مسیر برگشت آن را میبندد وگاهیاوقات درساب بالای مته (Bit Sub) هم نصب میشود.
تثبیت کنندهها (Stabilizer) تثبیت کنندهها جزء ضروری تقریباً همه رشتههای حفاری درچاههای جهتدار هستند. تثبیتکنندههای نزدیک مته (Near bit Stabilizer) معمولاً جایگاه شیرشناور هم هستند. برروی لوله تثبیت کننده تیغههایی نصب شده که به صورت 360 درجه سطح لوله را پوشش میدهد و معمولاً روی این تیغهها توسط مواد سخت پوشش داده میشود.

ابزار :

اسلاید 9 :

وظایف اصلی تثبیت کنندهها عبارتند از:
کنترل انحراف چاه
کاهش خطر چسبیدن لوله به چاه (Differential Sticking)
تراشیدن و صاف کردن ناهمواریها و کجیهای چاه (Dogleg)

ازنظر نحوه اتصال تیغهها به بدنه لوله دونوع تثبیت کننده وجود دارد:

تیغه های جوشداده شده (Welded blade stabilizer) 

دراین نوع، تیغهها توسط عملیات جوشکاری و حرارت بالا، با کیفیت بالا به بدنه لوله متصل میشوند. تیغهها میتوانند مستقیم و یا مارپیچی باشند . این نوع تثبیت کنندهها درسازندهای سخت توصیه نمیشوند چراکه احتمال کنده شدن تیغهها وجود دارد. این نمونه بیشتر برای چاههای با قطر زیاد و یا در سازندهای نرم مناسب است، چراکه امکان استفاده از حداکثر شدت جریان سیال حفاری را فراهم میکنند، درضمن این نوع تثبیت کننده ارزانتراست

تیغه های یکپارچه Integrat – blade stabilizer دراین مدل یک قطعه فلز یکپارچه به شکل لوله درآمده و توسط دستگاه، تیغهها روی آن شکل میگیرند. این نمونه از نمونه قبل گرانتراست. در این نمونه  لبه بیرونی تیغهها کمی گرد شدهاند تا از آسیب رسیدن به دیواره جلوگیری شود و همچنین تماس تیغه با بدنه چاه بیشتر گردد. این تثبیت کنندهها معمولاً توسط کربید تنگستن(نوعی آلیاژ فلزی) پوشش داده میشوند [6]

اسلاید 10 :

غلتکهای تراشنده (Roller Reamer) این تراشندهها به منظور حفظ اندازه چاه، کاهش گشتاور (Torque) درلوله و هم چنین ثابت نگه داشتن رشته حفاری دردو نوع نزدیک مته ورشته حفاری موجودند و معمولاً درسازندهای سخت مفید میباشند .

توربین (Turbin) این دستگاه براساس مکانیزم چرخش گریز از مرکز (سانتریفیوژ) سیال کارمیکند. انرژی ازسرعت و حجم سیال حفاری به یک استاتور (Stator) ثابت و زاویه دار منتقل میشود که سبب ایجاد یک نیروی چرخشی درروتور (Rotor) مقابل آن میگردد . هرترکیب استاتور و روتور یک گام (Stage) نامیده میشود. یک توربین درعملیات حفاری جهتدار ازچندین گام تشکیل شده است. این وسیله امروزه چندان متداول نیست و معمولاً توسط متخصصان رانده میشود.

ساب خمیده (Bent Sub)
ساب خمیده لوله دارای پین و باکس میباشد که قسمت پین ( نرینه) باید با باکس (مادینه) همسایز و همسازباشد. پین معمولاً با زاویهای نسبت به محور بدنه ساب ساخته میشود. این زاویه معمولاً بین 1 تا 3 درجه است
که به اندازه درجه تغییر میکند. ساب خمیده بلافاصله بالای PDM یا توربین قرارمیگیرد و با اعمال نیرو به مته سبب حرکت آن دریک مسیر کمانی شکل میشود

اسلاید 11 :

چاله بازکن (Hole Opener)
این وسیله یک ابزار لولهای شکل با قطر ثابت است که برای بازکردن چاههای هدایتگر (Pilot Well) استفاده میشود. برای سازندهای مختلف دارای برشگرهای متفاوت است که میتوان آنها را درمحل چاه عوض کرد .

وایپ استاک (Whip- Stock) 

یک وسیله ایجاد انحراف درچاه است که درچاههای باز (Openhole) و یا جداری شده (Cased hole) کاربرد دارد. وایپ استاک درچاه باز قابل بازیابی است و معمولاً برای ایجاد یک انحراف عمیق درچاههای با حرارت بالا و یا دکلهای کوچک مورد استفاده است. درچاه جداری شده برای ایجاد انحراف از مسیراولیه ازدرون جداریها (Casing) به کارمیرود، درون جداری محکم و ثابت میشود تا اجازه انحراف ازدرون آن را بدهد و سپس در پایان کار درهمان جا، رها میشود

جارهای حفاری (Drilling Jar)
برای اعمال ضربه به سمت بالا یا پایین طراحی شدهاند، درچاههای جهتدار همراه رشته حفاری رانده میشوند تا درهنگام گیرکردن لوله (Pipe Stock) درچاه با اعمال ضربه آن را آزاد کنند. جارهای میتوانند هیدرولیکی، مکانیکی و یا هیدرومکانیکی باشند .

10_ موتورهای قابل هدایت (Steerable Motor)
ازآخرین دستاوردهای تکنولوژی حفاری جهتدار است: این دستگاه یک PDM است که هم میتواند بچرخد و با حفر سازند به پیشرود و هم درصورت لزوم جهت داده شود. یک غلاف خمیده این امکان را میدهد که درهنگام جهتدهی، دستگاه نسبت به محوررشته حفاری منحرف شود و با استفاده ازاین انحراف میتوان اصلاحات کوچک را درمسیر چاه اعمال کرد .