سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
وظایف گل حفاری انواع گل حفاری خواص ریولوژیکی گل حفاری دستگاه های تست گل حفاری طر
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱:٥٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٤/۸/۱۳
 

 

 

   

گل حفاری(Drilling mud)

 

آب ،اولین سیال حفاری بود که در عملیات حفاری مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر گل های حفاری که در عملیات حفاری کاربرد دارند بعضی از اوقات از هوا و گاز نیز به عنوان سیال حفاری استفاده می شود.

وظایف گل حفاری عبارتند از :

1)    تمیز کردن ته چاه و انتقال کنده های حفاری به سطح زمین

گل وقتی از نازل های مته بیرون می آید بواسطه ی فوران شدیدی که دارد ،سبب تمیزی کف چاه و به این ترتیب هم طول عمر مته را بیشتر می کند و هم سرعت حفاری را افزایش می دهد.

2)    خنک کردن مته و لوله های حفاری

در محل مته و جایی که با سازند تلاقی دارد گرمای شدیدی به وجود می آید ،که این گرما بوسیله ی سیال حفاری به سطح منتقل می شود.

3)    روان کردن مته و لوله های حفاری

رسی که در بیشتر گل های حفاری پایه آبی مصرف می شود به عنوان یک روان کننده    (lubricant)نیز عمل می کند.

4)  اندود کردن دیواره ی چاه و جلوگیری از ریزش آن

یک گل حفاری خوب باید بتواند دیواره ی چاه را حتی اگر بافتی سست و نا منسجم داشته باشد بوسیله یک لایه نازک و غیر قابل نفوذ طوری اندود کند که هم جلو هرز رفتن گل و صافاب آن به داخل سازند به داخل سازند ها را بگیرد و هم به پایداری و تحکیم سنگ های سازنده دیواره چاه کمک کند و مانع ریزش آنها به داخل چاه شود.

5) کنترل فشار های زیر زمینی

در حین حفاری ممکن است به لایه آبده و یاpayzone برخورد کنیم که فشار بالایی دارند. گل به واسطه ی وزن خود ناشی از ستون سیال می تواند جلوی این فشار ها را بگیرد.

 

6) معلق نگه داشتن کنده ها و مواد وزن افزای گل به هنگام خاموشی پمپ ها

7) ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان

یک گل حفاری خوب باید به گونه ای باشد که وقتی از چاه بیرون می آید و روی توری الک لرزان ریخته می شود ،کنده های حفاری و مواد وزن افزا بتوانند به راحتی از آن جدا شوند.

8)تحمل بخشی از وزن لوله های حفاری و لوله های جداری

از آنجایی که لوله ها در چاه ناچاراً در گل قرار خواهند گرفت پس تحت تأثیر effect  buoyancy گل قرار گرفتند و به اندازه ی گل هم حجم شان از وزن آنها کاسته خواهد شد.

9) به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازنده های مجاور و ارائه حداکثر اطلاعات پیرامون آنها

10) انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته

گل حفاری ،محیط پیوسته ای است که توان تولید شده در پمپ ها را به نوک مته متصل می کند.

توانایی یک گل برای معلق نگه داشتن کنده در طی زمان non_circalation بستگی به          gel_strength گل حفاری دارد.gel strength نشان دهنده ی خاصیتthixotropy است. همچنین این خاصیت باید برگشت پذیر باشد ،یعنی بایستی  gel بر اثر هم زدن به مایع تبدیل شود.

معلق نگه داشتن کنده ها در طی زمانshut down  پمپ ها باعث می شود تا کنده ها به ته چاه سقوط نکرده و باعث چسبیدن و سفت شدن مته نشود. ته نشین شدن کنده ها در بالای D.C ها باعث گیر کردن لوله حفاری(stockpipe) می شود که در این چنین مواقعی نیاز به عملیاتfishing  خواهیم داشت که عملیاتی بسیار گران است.

 

انواع گل های حفاری

گل های حفاری معمولاً به 5 دسته زیر تقسیم می شوند :

1) fresh water muds

2) salt water muds

3) Emulsion muds

4) oil base muds

5) surfactant muds

جزء اصلی  fresh water mud،آب تازه می باشد. به طور کلی این نوع از گل های حفاری برای حفاری های کم عمق مناسب می باشد. وقتی که با سازند هایی مواجه می شویم که دارای Nacl ،gypsum ، ایندریت هستند ،گل های حفاری شامل نبتونایت ،راضی کننده نیستند ،زیرا این گونه سازنده ها دارای یک یون کلسیم هستند که باعث Floccalation گل حفاری می شوند. این عمل باعث افزایش قابل ملاحظه یloss        water، M         gel strengthمی شود و در نتیجه مواد شیمیایی باید به گل حفاری افزوده شود تا کاهش یابد.

کلوئید های حفاری آلی مانند  peregelatiniz starechیا CMC به گل حفاری افزوده می شود تا water loss کاهش یابد.

استفاده از گل های حفاری salt water muds در مناطقی می باشد که سازند های نمکی بایستی حفاری شوند و یا در مناطقی که به قدر کافی آب نمکی موجود است مانند offshore یا مناطق نزدیک به دریا. به طور کلی فرق اصلی بین fresh water muds و salt water muds در نوع کلی استفاده شده برای ایجاد فاز gel می باشد.

عمده ترین نوع Emulsion mud ،نوع oil-in-water می باشد ،که در آن oil فاز dispersed می باشد و به صورت قطرات ریز وجود دارد. گل پایه می تواند fresh water یا salt water باشد.

پایداری چنین امولسیون هایی بستگی به وجود عواملی مثل emulsifier دارد.

Soops ، lignin compound ، starech و یا CMC و یا سایر colloidal Solids عوامل اصلی ایجاد امولسیون می باشند.

Oil base muds   بطور کلی تشکیل یافته اند از diesel oil به عنوان فاز پیوسته ، alkali و عوامل مختلف پایدار کننده گل و 2 تا 5 درصد آب.

این نوع گل های حفاری گران می باشند و فقط برای حفاری های ویژه از آنها استفاده می شود. آنها کاملاً غیر حساس به نا خالصی ها (آلوده کننده ها) مانند نمک ، gypsum ، anhydrite می باشد زیرا اینها غیر قابل حل در نفت هستند.

Surfactant muds در واقع گل های حفاری water base تغییر یافته می باشند و آنها توسط افزودن surfactant های غیر یونی به این نوع از گل های حفاری تبدیل می شوند.    Surfactant  ها عواملی هستند که در سطح فعال می باشند و باعث می شوند که حالت کولوئیدال به یک حالت انباشتی کنترل شده در آیند.

مواد افزودنی به این نوع گل های حفاری دارای نام های تجاری DMS و DME می باشند که از DMS(Drilling mud surfactant) استفاده می شود تا حالت انباشتی ایده آل میزال های clay بدست آید. از DME(Drilling mud Emulsi fier) فقط در emulsion mud استفاده می شود.

 

خواص رئولوژیکی گل حفاری

پارمتد های مهم گل حفاری که تحت عنوان خواص رئولوژیکی شناخته شده است عبارتند از :

الف) وزن حجمی (دانسیتد)

وزن واحد حجمی گل را می گویند که بر حسب یکی از واحد های PPG و PCF یا گزارش می شود.

ب)گراندوی (ویسکوزیتد)

عبارتست از مقاومتی که سیال در برابر جابجایی و حرکت از خود نشان می دهند. علاوه بر خود گراندوی ،پارامتدی به نام گوانروی پلاستیکی نیز وجود دارد که عبارتست از :

نیروی الکترو استاتیکی بین ذرات جامد موجود در گل ،گراندوی پلاستیکی از رابطه ی زیر محاسبه می شود:

لازم به توضیح است که گراندوی ظاهری Apparent Viscosity نیز از رابطه ی زیر بدست می آید:

ج) نقطه ی واروی(Yeild point )

در ترکیب گل حفاری یک سری ذرات جامد وجود دارد که آنها با مواد دیگر فاز مایع پیوند های الکترو شیمیایی ایجاد می کند ،به مقاومتی که این مواد در برابر برش خوردن نشان می دهند نقطه ی واروی می گویند که واحد آن است. به عبارت دیگر نقطه ی واروی بیانگر نیروی چسبندگی و نیروهای الکترو استاتیکی بین ذرات است که از فرمول زیر بدست می آید:

د) مقاومت ژلاتینی (gel strength)

بیانگر برشی است که یک گل باید در برابر وزن ذرات جامد درونش تحمل کند. مقاومت ژلاتینی بر دو نوع است Initial gel strength و Ten_minute gel strength می باشد.

 

دستگاه های تست گل حفاری

از این دستگاه برای همگن ساختن دو فاز مایع و جامد استفاده می کنند. در حالت کلی می توان گفت که کار این دستگاه عبارتست از ایجاد یک محیط مناسب برای ساخت گل حفاری معمولاً مدت زمان mixing بین 10 تا 15 دقیقه است.

2)Mud Balance

در حالت کلی از این وسیله برای اندازه گیری وزن گل استفاده می شود. این دستگاه از بخش های مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از: mud cap ، cap ، rider ، balancing screw ، base support .

برای اطمینان از دقت این دستگاه معمولاً آن را با آب کالیبده می کنند ،بدین صورت که ابتدا آن را بر روی یک سطح صاف و تخت قرار داده و ظرفش را از آب پر می کنند. اگر در این حالت دستگاه عدد را نشان داد ،دستگاه کالیبده است. در غیر این صورت می توان آن را با پیچ تنظیم کالیبده کرد.

نکته مهم در کاربرد این وسیله این است که باید همیشه خشک و تمیز باشد تا دقت کافی را داشته باشد. برای استفاده از این وسیله ابتدا تکیه گاه را بر روی یک سطح تخت قرار می دهیم ،سپس ظرف گل را از سیال حفاری پر کرده و در پوش آن را قرار می دهیم طوری که از در پوش ،گل بیرون بزند. بعد از تمیز کردن گل های زائد ،آن را بر روی تکیه گاه قرار می دهیم و وزنه ی بازو را آنقدر حرکت می دهیم تا حباب تنظیم درست در وسط قرار بگیرد در این صورت عدد مقابل پیکان وزنه را یادداشت می کنیم.

3) Fann V_G Meter

این دستگاه وسیله ای است که برای اندازه گیری،، Initial gel strength ، Ten_minate ، gel stregth بکار می رود. معمولاً گدانروی سنج ها مستقیم از نوع چرخشی به وسیله الکترو موتور و یا هندل دستی نیرو می گیرند. این دستگاه هم نوع ویژه ای از گدانروی سنج های مستقیم است که از سرعت های همزمان در موتور نیرو می گیرد که این سرعت بر روی دورهای قابل 3 ، 6 ،100  ، 200 ، 300 ، 600  قابل تنظیم کردن است.

در این دستگاه ،سیال حفاری در یک فضای حلقوی بین دو وسیله سیلندر مانند می چرخد که سیلندر بیرونی ثابت و سیلندر درونی دوار است. بر روی این دستگاه یک دستگیره قرار دارد که بر روی آن می توان دستگاه را روی دورهای مختلفی تنظیم کرد. دستگاه مذکور یک ظرف نیز برای ریختن سیال حفاری دارد که توسط زائده های آن بر روی دستگاه سوار می شود.

برای شروع به کار با این دستگاه ،ابتدا ظرف مخصوص گل را تا خط نشان ،از سیال حفاری پر کرده و سپس از بالا آوردن تکیه گاه و ثابت کردن در جای خود دستگاه را روشن کرده و در دور 600 قرار می دهیم و صبری می کنیم تا عقربه ی آن ثابت شود. سپس عدد ثابت شده را تحت عنوان یادداشت می کنیم سپس دستگاه را بر دور 300 برده و پس از steady شدن ،عدد مذکور را تحت عنوان گزارش می کنیم.

برای بدست آوردن Initial gel strength گل نیز ابتدا دستگاه را در دور 600 قرار می دهیم و سپس بر روی دور 3 گذاشته و دستگاه را خاموش می کنیم. پس از 10 ثانیه مجددا دستگاه را روشن کرده و ماکزیمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام اولیه ژلی گزارش می کنیم.

اما برای بدست آوردن Ten minute gel trength نیز دستگاه را بر روی دور 300 گذاشته و پس از بردن آن به دور 3 آن را خاموش کرده ،پس از 10دقیقه دستگاه را دوباره روشن کرده و ماکزیمم انحراف عقربه را تحت عنوان استحکام نهایی ژلی یادداشت می کنیم.

پس از پایان کار ظرف گل را از آب پر کرده و دستگاه را مدتی در دور تند قرار می دهیم تا خوب تمیز شود.

 

طرز ساخت گل پایه  

برای ساخت x بشکه از گل نبتونایتی پایه ،ابتدا به مقدار آب تازه را جدا کرده و داخل ظرفی ریخته و زیر mixer قرار می دهیم. پس از روشن کردن mixer به مقدار نبتونایت را وزن کرده و آهسته آهسته به روی آب اضافه می کنیم و مدت 10 تا 15 دقیقه صبر می کنیم تا خوب دو فاز جامد و مایع در هم حل شده و به حالت همگن در آیند.

برای ساختن گل روغنی از 30% نفت و 70 درصد آب  استفاده می کنیم.

 

 

گل پلیمری سبک

در این آزمایش سعی داریم که یک گل پایه آبی پلیمری بسازیم که دارای خواص رئولوژیکی زیر باشد:

MW= 68 pcf

PV= 5-7

PH= 10

 

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از:

آب ، سوداش ، کاستیک(در صورت لزوم) ، نمک ، CMC (نوعی پلیمر)

روش کار

ابتدا توسط بشر مقدار 350cc آب(شبکه آزمایشگاهی) را جدا می کنیم. در مرحله ی بعد از اینکه ظرف حاوی آب را در زیر mixer قرار دادیم به مقدار سوداش به آب اضافه می کنیم تا سختی آب را بر طرف کند.(سختی آب ناشی از یونهای کلسیم و منیزیم است و سوداش طبق واکنش های زیر این املاح را از آب جدا می کند:

 

در اینجا توسط کاغذ تورنسل مقدار PH گل را محاسبه می کنیم که می بینیم مقدار آن تقریباً برابر 15 است.

در مرحله بعدی انجام آزمایش برای رساندن وزن گل 68pcf به از نمک استفاده می کنیم. بدین ترتیب که مقدار 30g نمک را به 350cc آب اضافه می کنیم وسپس گل بدست آمده را توسطBalance  mud (که قبلاً آن را توسط آب آن را کالیبره کرده ایم) وزن می کنیم که تقریباً به 68pcf رسیده ایم.

حال برای افزایش PV گل از CMC که نوعی پلیمر است استفاده می کنیم.

برای این کار در زمانی که گل زیر mixer قرار دارد مرحله به مرحله ،و در هر مرحله را CMC 0.1g به گل اضافه می کنیم و سپس هر مرحله توسط Fann V_G meter ،مقادیر گل را می خوانیم. داده های هر مرحله را به صورت زیر داریم:

 

 

پس بعد از اضافه کردن 0.5g CMC توانستیم به دست پیدا کنیم.

گل پلیمری پایه سنگین

در این آزمایش قصد داریم که یک گل پایه آبی پلیمری بسازیم که خواص رئولوژیکی زیر داشته باشد:

MW= 135pcf

Pv = 60- 65

PH= 9.5

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از :

آب + سوداش ،کاستیک ،نمک ،نشاسته ،باریت ،فروبار (در صورت نیاز).

روش کار

ابتدا توسط بشر مقدار 350ccآب را جدا کرده و مقدار سوداش را توسط mixer با آن مخلوط می کنیم تا سختی آب گرفته شود. سپس حدود کاستیک را توسط تراز و وزن کرده و به گل اضافه می کنیم تا بدین وسیله به PH=10 برسیم.

در مرحله بعد برای افزایش وزن گل از نمک اضافه می کنیم. ابتدا 30g نمک را به گلی که در زیر mixer قرار دارد اضافه می کنیم و سپس مخلوط شدن کامل توسط MB وزن گل را بدست می آوریم که این مقدار تقریباً برابر 9ppg است. دوباره به مقدار 60g نمک به گل جدید اضافه می کنیم و سپس از mixing گل را وزن می کنیم.

وزن گل به 9.7 یوند بر گالن رسیده است.(توجه داشته باشید که توسط نمک می توان فقط وزن گل را تا 75pcf یا 10ppg ) افزایش داد.

حال اگر 30g دیگر نمک را به گل 9.7ppg اضافه کنیم و گل را پس از mixing وزن کنیم می بینیم که به وزن 10ppg یا 75pcf رسیده ایم. در این مرحله از آزمایش 15g نشاسته را توسط تراز و وزن کرده و گل اضافه می کنیم و مقادیر را محاسبه می کنیم.

برای رساندن وزن گل به مقدار مورد نیاز(135pcf) از باریت استفاده می کنیم که نوعی ماده وزن افزا است.

حال برای بالا بردن وزن گل ،در زمانی که گل زیر mixer قرار دارد باید 750g باریت را به آن اضافه کنیم در اینجا لازم به ذکر است که باریت علاوه بر افزایش وزن گل توانایی ایجاد pv را بواسطه ذرات خود دارد. پس در ابتدا مقدار 150g باریت را به گل اضافه می کنیم و پس از mixing کامل ،مقادیر را محاسبه می کنیم. داریم:

 

در ادامه ی کار 650g باریت را وزن کرده و به گل اضافه می کنیم. پس از اینکه عمل مخلوط شدن را به خوبی انجام دادیم گل جدید را وزن می کنیم و خواص رئولوژیکی آن را محاسبه می کنیم.

داده های بدست آمده به قرار زیراند :

 

پس مشاهده کردیم که دیگر برای افزایش بیشتر وزن نیازی به استفاده از فروبار نیست.

 

گل پایه روغنی

هدف از انجام این آزمایش ساخت گل پایه روغنی است. برای ساخت گل پایه روغنی بایستی آب و نفت را به نسبت ، 70% نفت و 30% آب با یکدیگر مخلوط می کنیم. برای ساخت گل پایه روغنی می بایست ابتدا گل پایه آبی را با 70% بشکه آزمایشگاهی بسازیم و سپس گازوئیل و امولسینایر (Emulsifier) را به آن اضافه می کینیم.

در آخر نیز می توان از مواد افزون کننده ی ویسکوزیتد مثل drill jell و مواد وزن افزا مثل پودر آهک نیز در ترکیب گل استفاده کرد.

مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از :

آب ،نمک ، Ca OH یا Na OH (برای افزایش PH) ، (پودر آهک) و امولسینایر.

در این آزمایش خواص رئولوژیکی گل برای ما مشخص نیست و ما می خواهیم ببینیم که با استفاده از 70g پودر آهک به چه وزنی می رسیم.

 

 

روش کار

ابتدا مقدار 30% از 350cc بشکه آزمایشگاهی را به عنوان فاز آب جدا می کنیم.

 حال مقدار 30g نمک را به فاز آب اضافه می کنیم تا وزن گل به pcf 75 برسد. حال در زمانی که ظرف گل در زیر mixer قرار دارد 70g از پودر آهک را به همراه0.5g Na OH  به آن اضافه می کنیم و صبر می کنیم که عمل mixing بطور کامل انجام شود.

در مرحله آخر گازوئیل را به مقدار 245cc با گل بدست آمده ،مخلوط می کنیم و در زیر mixer  قرار می دهیم. برای اینکه گازوئیل روی نفت معلق نماند (بخاطر چگالی کمتر) بایستی از امولسیفایر استفاده کنیم. پس هنگامی که mixer روشن است از حدود 1g مایع ظرفشویی به عنوان امولسیفایر استفاده می کنیم.

در آخر کار پس از آماده شدن گل آن را وزن کرده و توسط دستگاه  Fann V_G Meter مقادیر را می خوانیم. داده های زیر را داریم :   

 

 

 

روش‌های حفاری

 

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند.

تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

روش های حفاری


- حفاری مکانیکی
در این روش ، به یکی از سه روش ضربه ای ،چرخشی یا ترکیبی از این دو ، انرژی مکانیکی به سنگ منتقل می شود . در اصطلاح عملیاتی را که به روش مکانیکی موجب حفر چال در سنگ می شوند حفاری مکانیکی می گویند . امروزه ۹۸ درصد حفاریها به روش مکانیکی حفر می شوند . در معادن سطحی و حفاری های نیمه عمیق و عمیق عمدتاً از ماشین های حفاری چرخشی با مته های مخروطی شکل و ماشینهای ضربه ای سنگین استفاده می شود ؛ اما در معادن زیر زمینی یا به طور کلی درعملیات زیر زمینی از ماشین های ضربه ای استفاده می گردد.

- حفاری حرارتی
به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی ، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجرمی شود ، نفوذپذیری می نامند . در روش حرارتی ، به کمک انرژی حرارتی حاصل از آمیختن هوا یا اکسیژن با یک نوع سوخت ، ترجیحا نفت سفید ، نفوذ پذیری در سنگ صورت می گیرد . هوا یا اکسیژن و سوخت از دو مجرای جداگانه به داخل مخزنی واقع در پشت مته ارسال می شوند و پس از اشتعال ، شعله حرارت را از طریق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل میکند و حرارت نیز سطح سنگ را متورق و آماده جدایی می کند . در نهایت ، به کمک فشارآب ، قطعات متورق جدا و به سطح زمین منتقل می شوند .

- حفاری آبی
در این روش، با استفاده از فشار آب تامین شده در سطح ، حفر چاه امکان پذیر می گردد. در اینجا فشار آب با سایش سطح سنگ ، مقاومت سنگ را در هم می شکند ، و بدین ترتیب ، حفاری صورت می گیرد . این روش با افزایش فشار آب ، در استخراج ذغال سنگ و ذخایر پلاسر نیزکاربرد دارد .

- حفاری لرزشی
در این روش با ایجاد لرزشهایی با فرکانس ۱۰۰ تا ۲۰۰۰۰ دور در ثانیه می توان سنگ را شکست . یکی از متداولترین روش های حفاری لرزشی ،روش حفاری مافوق صوت است .

- حفاری شیمیایی
در این روش با استفاده از فعل وانفعالات شیمیایی ناشی از انفجار مواد منفجره می توان در طبقات حفاری کرد . معمولاًدر این روش از دو نوع خرج استفاده می شود :

۱) خرج سیلندری که باعث حفر چالسیلندری می شود .
۲) خرج چالتراش که باعث افزایش قطر چال می شود .
- حفاری الکتریکی
در این روش با تولید الکتریکی ستونی یا قوسی یا جرقه ای ، عملیات نفوذپذیری در سنگ انجام می گیرد . در بعضی از این روش ها با وجود بالا بودن درجه حرارت ، به دلیل کوتاه بودن زمان تماس الکتریسته ، سنگ ذوب نمی شود ؛ اما در سایرروش ها به دلیل بالا بودن درجه حرارت و طولانی بودن زمان تماس الکتریسته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ ، سنگ می شکند .

- حفاری لیزری
با اشعه لیزر می توان تشعشعات الکترو مغناطیسی را به طور ستونی تولید کرد . این نوع تشعشعات را می توانبرای تبخیر یا ذوب سنگ ، ایجاد شکستگی در سنگ و حفر چال استفاده کرد . با تاباندن امواج قوی لیزری ستونی به سطح سنگ ، می توان باعث تبخیر سطح سنگ ، و ذوب و شکستگی سنگ در اطراف محدوده ذوب شد . شعاع عملکرد این مناطق به شدت و قدرت اشعه لیزر بستگی دارد.

● انواع روشها و تکنیکهای حفاریهای مکانیکی
▪ مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برایزهکشی افقی یاایجاد مهار کاربرد دارد.

ـ روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.

ـ مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
ـ محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.

ـ روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.

ـ مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا ۶۰سانتیمتر) در انواع مواد است.
ـ محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

 

عرضه , تقاضا و قیمت دکل های حفاری دریایی در نقاط مختلف دنیا

 

 

در این مقاله سعی شده است اطلاعات دقیقی از تعداد دکلهای حفاری دریایی موجود در مناطق مختلف دنیا و فعالیت های آنها و همچنین پیش بینی عرضه و تقاضا برای دکلهای دریایی و میانگین قیمتهای روزانه ارایه گردد.

در پایان هم  جدولی از ۱۰ پیمانکار  برتر دکلهای حفاری ( کمیتی ) تا تاریخ ۱۰ ژانویه ۲۰۰۷ ارایه گردیده است.

خاورمیانه :
از ۹۰ دکل متحرک این منطقه ۸۶ دکل دارای قرارداد میباشند ( ۹۶% ) که ۲ دکل از این تعداد semisubmersible  بوده و باقی jack up  میباشند که شرکت Aramco  عربستان با ۱۸ دکل و Adma-Opco  با ۱۲ دکل و RasGas  با ۹ دکل بیشترین تصدی دکلها را در این منطقه را دارا میباشند.

همانند بقیه دنیا این منطقه نیز از افزایش قیمتها متاثر شده است ولی همچنان نرخ پایینی نسبت به بقیه دنیا دارد ( حدود ۴۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ دلار و حداکثر ۲۰۰۰۰۰ دلار در روز ) یک دلیل بر این موضوع را میتوان قدیمی بودن قراردادهای موجود ( ۲ تا ۳ سال قبل ) عنوان کرد.

افزایش تقاضای آینده در این منطقه بیشتر از ناحیه قطر , عربستان و امارات خواهد بود.

دریای خزر :

تنها نیمی از  ۱۴ دکل این منطقه قرارداد دارند( ۶ دکل jack up  و ۷ دکل semisubmersible  و ۱ کشتی حفاری ) که  ۷ دکل از این تعداد در مناطق سردسیر و ۶ دکل در آذربایجان و یک کشتی در روسیه مستقر میباشند که با شرکتهای
AIOC , BP , Dragon Oil , LukOil , ExxonMobil , Petronas Carigali  قرارداد داشته و مشغول فعالیتند و دکل semisubmersible  ایران البرز در دست ساخت میباشد که طبق پیش بینی تا فوریه ( بهمن ماه ۱۳۸۵ ) با شرکت نفت خزر باید قرارداد میبسته است .

آسیا و اقیانوس آرام:

در این منطقه ۱۰۱ دکل حضور دارند که ۹۶ دکل از این مجموعه ( ۹۵%) قرارداد داشته و مشغول فعالیت میباشند. بازار آسیای جنوب شرقی آسیا بیش از سایر نقاط دارای نوسان و بالا و پاببن است و گاهی دارای کمبود و گاهی اضافه دکل است ,  در بدترین حالت پیمانکارانی که بدنبال دکل  Jack Up  میباشند در طول امسال با کمبود ۷ دکل مواجه میشوند که این تعداد در مورد دکل Semisub  حداکثر ۵ دکل است ولی در مورد کشتی های حفاری این مصداق به کلی متفاوت است به گونه ای که پیش بینی میشود حداکثر ۲ یا ۳ دکل از ۵ دکل موجود در این منطقه در طول سال جاری مشغول کار شوند.در منطقه استرالیا و نیوزیلند هم پیشبینی کمبود حداکثر ۱ یا ۲ دکل صورت گرفته است که این هم در مورد دکلهای Jack Up  خواهد بود.

خلیج مکزیک:

در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ از ۱۳۹ دکل موجود در این خلیج ۱۱۹دکل  قرارداد داشته و مشغول فعالیت میبوده اند (۸۶%) .  مجموعه نامبرده ۷۶ دکل  Jack Up ,30 دکل Semisubmersible ,7 دکل Submersible  و شش کشتی حفاری را شامل میشود که بیشتر آنها در آبهای کم عمق مشغول حفاری میباشند.

در این منطقه عرضه وتقاضای دکل برای اعماق کم تقریبا با هم برابرند ولی برای مناطق عمیق تقاضا ( به خصوص برای دکل Semisubmersible و کشتی حفاری ) خیلی بیشتر از عرضه موجود و فعلی میباشد. کشتی های حفاری که قادرند تا عمق ۱۰۰۰۰ فوتی ( ۳۰۴۸ متری ) را حفاری کنند سنگین ترین و بزرگترین قراردادها را منعقد میسازند . به عنوان مثال
Transocean  Discover Enterprise  هنگام شروع بکار برای شرکت  BP  -۵۲۰۰۰۰ دلار در روز دریافت خواهد کرد.

آمریکای جنوبی و مرکزی :

در این منطقه نیز تقاضا همچنان در حال پیشی گرفتن بر عرضه است و نرخها نیز همچنان در حال افزایش , به گونه ای که هر ۷ کشتی حفاری موجود در این منطقه که برای برزیل کار میکنند تا پایان ۲۰۰۷ قرارداد داشته و تقاضا برای آینده نیز برای آنها وجود دارد ولی نه با قیمت کنونی , به گونه ای که   Transocean Deepwater Discovery  که بالاترین رقم برای امسال ( ۳۰۰۰۰۰ دلار ) را دریافت میکند برای سال بعد ۴۷۵۰۰۰ دلار از شرکت Devon Energy  برزیل دریافت خواهد کرد.

Semisubmersible ها هم در این منطقه همانند دو سال گذشته همگی قرارداد داشته و مشغول فعالیتند ( به استثنای  یک دکل ) . میانگین نرخ روزانه ۲۸ دکل Semisubmersible در این منطقه ۳۳۶۰۰۰ دلار و بالاترین آنها ۴۵۰۰۰۰ دلار است.

حدود ۹۱%  از دکلهای Jack Up  موجود در ابن منطفه قرارداد داشته و با میانگین نرخ روزانه ۱۶۵۶۵۱ دلار  مشغول فعالیت میباشند ( ۴۲ دکل از ۴۶ دکل ) .

اروپای شمالغرب :

در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ همه ۷۶ دکل موجود در شمال غرب اروپا قرارداد داشته و مشغول فعالیت بوده اند . و پیش بینی ها بر این است که با تامین ۴  دکل Semisubmersible  و یا Jack up تا پایان سال ۲۰۰۷ این منطقع در عرضه و تقاضا متعادل شود.

در طول سال گذشته بازار دکل اروپای شمال غرب ,  بازار بسیار قوی و محکمی نشان داده است . هر چند که در آینده  مشکلات زیادی مثل کم شدن اکتشاف و تولید در این منطقه ( بدلیل کاهش تولید و افزایش مالیاتها و فرسودگی ساختار های زیر بنایی کشوری مثل انگلستان ) و یا شرایط سخت کاری ( مثل استانداردهای بالای کاری و هزینه های آزمایشگاهی فوق العاده بالا و محدودیت های جغرافیایی بخصوص برای کشوری مثل نروژ و دریای برنت ) پیش روی این بازار خواهد بود ولی با این حال چون تعریف پروژه ها در این منطقه بیش از دکل های موجود است ما همچنان شاهد پیشی گرفتن تقاضا بر عرضه خواهیم بود که باعث خواهد شد شرکتی مثل Statoil  به دنبال انعقاد ۴ یا ۵ قرارداد ۴ تا ۵ ساله با دکل های  بزرگ باشد.

مدیترانه و دریای سیاه:

از ۲۴ دکل این منطقه ۲۳ دکل قرارداد دارند ( ۹۶% ) که مصر با ۱۱ دکل در این منطقه پیشتاز است و باقی کشور های این منطقه در پی افزایش فعالیتهتی خود میباشند مثلا انتطار میرود ایتالیا تعداد دکلهای خود را به ۵ افزایش دهد و ترکیه میزبان ۲ دکل شود و تونس و لیبی نیز در پی افزایش فعالیتهای دریایی خود میباشند ( هر چند که این انتظار ممکن است امسال نیز برآورده نشود ) .با فعایتهای لرزه ای انجام گرفته به نظر میرسد که در آینده نه چندان دور لبنان هم به مجموعه کشورهای این منطقه اضافه شود.

افریقای غربی:

به معنای واقعی کلمه از ۱۰۰ % پتانسل دکلی موجود در این منطقه استفاده میشود و این نرخ فعالیت تا پایان سال برقرار است. همینک نرخ عرضه و تقاضا برابر است ولیکن در پایان سال تقاضا اندکی بیش از غرضه خواهد شد.

بیش از۶۰% دکل های موجود در این منطقه قراردادهای دراز مدت ( تا ۲۰۰۸ یا حتی تا ۲۰۱۰ ) بسته اند ( بیشتر اکتشافی و در آبهای عمیق ) .

افزایش نرخ های روزانه این منطقه را هم تحت تاثیر قرار داده به گونه ای که دکل Jack up  ۹۱ متری سال گذشته ۱۲۳۶۶۷ دلار در روز  دریافت میکرده ولی امسال ۱۶۵۵۰۰ دلار دریافت میکند و دکل semisub  برای عمق ۱۵۲۴ متری از ۲۵۰۰۰۰ دلار در روز در سال گذشته به ۴۳۰۰۰۰ دلار در روز و کشتی های حفاری( مثل Saipem 10000 (از ۲۸۵۰۰۰ به  ۴۹۰۰۰۰دلار  افزایش یافته است.

بقیه نقاط دنیا

آسیا و اقیانوس آرام

خاورمیانه

افریقای غربی

اروپای شمالغرب

امریکای لاتین

خلیج مزیک

دکلهای دردست ساخت

کلهای قرارداد بسته

کل دکل های متحرک

نام شرکت

۱۶

۱۷

۴

۱۳

۱۵

۶

۱۰

۳

۸۱

۸۱

Transocean

6

8

9

13

10

2

12

1

57

60

GlobalSantaFe

1

5

14

7

9

15

9

4

60

60

Noble

2

12

8

1

8

1

16

4

46

48

Ensco

3

1

2

9

0

19

14

0

48

48

Pride

3

9

1

0

4

8

22

2

45

47

Diamondoffshore

2

24

0

4

4

0

0

14

27

34

SeaDrill

1

10

0

0

8

10

1

7

20

30

MaerskContractors

0

0

0

0

0

28

0

0

23

28

PDVSA

0

0

0

1

0

5

21

0

19

27

Todco

34

86

38

48

58

94

105

35

426

463

جمع کل

 

 

فناورى هاى نوین اکتشاف

با ظهور فناورى هاى ویژه و پویا، تغییرات زیادى در شیوه هاى اکتشاف ایجاد شده است. اکتشاف و بهره‌بردارى از

منابع نفت و گاز، در ابتدا به روش جست وجوى شواهد سطحى این منابع زیرزمینى انجام مى شد. این جست وجو

شامل پیگیرى رخنه‌هاى نفت یا گاز بود که از زمین به بیرون نفوذ کرده بود. به دلیل این که مقدار کمى از ذخایر نفت

و گاز طبیعى به سطح زمین نفوذ می‌کنند، این فرآیند اکتشاف ناکارآمد بود. با توسعه صنایع در کشورهاى مختلف،

نیاز جهان به سوخت هاى فسیلى روزافزون شد. این مسئله ضرورت تغییر در روش هاى اکتشاف و افزایش بازده این

روش ها را دوچندان ساخت. امروزه اکتشاف ذخایر نفت و گاز بسیار پیچیده شده و با بهره‌گیرى از تجهیزات ویژه،

درصد موفقیت در کشف ذخایر فسیلى را به حد قابل قبولى رسانده است. در این نوشتار، روش ها و مراحل اکتشاف

ذخایر نفت و گاز بررسى مى شود. تهیه بانک داده‌ها فناوری، نقش عمده اى در میزان موفقیت مکان‌یابى ذخایر نفت

گاز طبیعى دارد. این فناورى هنگامى موثر است که یکى از ابزار اصلى آن را که همان داده‌هاى صحیح – نرم‌افزار –

است، زمین‌شناسان و ژئوفیزیک ها بررسى و فرآورى کنند. این داده‌ها هنگامى کاربردى می‌شوند که به درستى

جمع‌آورى و طبقه‌بندى شوند. این داده‌ها که معمولاً شامل ویژگی‌هاى ذخایر زیرزمینى است، به منظور تبیین

زمینه‌هاى علمى براى تعیین محل ذخایر نفت خام و گاز طبیعى تفسیر می‌شوند. فرآیند اکتشاف نفت خام و گاز

طبیعى سرشار از تردید و با آزمون و خطاى فراوان همراه است، زیرا نفت و گازى که جست وجو می‌شود، اغلب

صدها فوت پایین‌تر از سطح زمین قرار دارد. از این رو، جمع‌آورى و طبقه‌بندى علمى داده‌ها در کاهش خطاى اکتشاف

بسیار موثر است. مطالعات زمین‌شناسی زمین شناسان اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى را با بررسى ساختار

سطحى زمین مناطقى که احتمال دارد منابع نفت و گاز داشته باشند، آغاز مى کنند. در اواسط قرن هجدهم زمین

شناسان به این نتیجه رسیدند که در سراشیبی‌هاى تاقدیسی، احتمال وجود ذخایر نفت و گاز بیشتر است. در این

تاقدیس‌ها که زمین در محل خود چین خورده است، لایه‌هاى گنبدى شکل ایجاد شده که نشانگر تعداد زیادى از

ذخایر نفت و گاز است. با بررسى و ترسیم مشخصات سطحى و زیرسطحى یک منطقه مشخص، زمین‌شناس

پیش‌بینى می‌کند در کدام مناطق احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى بیشتر است. زمین‌شناس از ابزار

متعددى براى این بررسى بهره می‌برد. از جمله این ابزار، بررسى برش‌هاى صخره‌هاى درون زمین، دره‌ها و یا تنگه‌ها

از نظر محتواى مایع درون سنگها، تخلخل سنگ، رطوبت‌پذیری، سن و ترتیب شکل یافتن صخره است که امکان

استنتاج‌هایى درباره ذخایر احتمالى را به زمین نشان می‌دهد. هنگامى که زمین‌شناس، منطقه‌اى را ارزیابى مى

کند و احتمال وجود یک منبع نفتى و یا گازى را در آن محدوده محتمل مى داند، آزمایش‌هاى بعدى براى به دست

آوردن اطلاعات جزئی‌تر و ترسیم دقیق تشکل‌هاى زیرزمینى مرتبط با ذخایر نفت و گاز طبیعى انجام می‌شود. معمولاً

زمین شناسان این آزمایش‌ها را انجام مى دهند. لرزه‌نگارى در اکتشاف لرزه‌نگارى بزرگ ترین پیشرفت پیش بینى

نشده در اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى است. لرزه‌نگارى بر مطالعه شکل موج‌هاى ارتعاشى استوار است که از

میان لایه‌هاى زمین عبور مى کند و با انواع تشکل‌هاى زیرزمینى به طور متفاوت تعامل دارد. در سال ۱۸۵۵،

ال.پالیمیر، اولین لرزه‌نگار را به عنوان ابزارى براى تشخیص و ثبت زمین‌لرزه‌ها کشف کرد. این دستگاه قادر به ثبت

ارتعاش هاى زمین بود که در یک زمین‌لرزه به وجود می‌آید. این فناورى از سال ۱۹۲۱ به منظور استفاده در یافتن

محل تشکل‌هاى نفتى و گازى زیرزمینى در صنعت نفت به کار برده شد. موج هاى ارتعاشى یادشده که یک منبع آن

را ایجاد می‌کند، از لایه‌هاى متفاوت زمین عبور مى کند و قسمتى از آن را لایه‌هاى زیرزمینى مختلف به سمت منبع

انعکاس می‌دهند. این انعکاس، امکان استفاده از لرزه‌نگارى را براى تبیین ویژگى هاى لایه‌هاى زمین به زمین‌شناس

می‌دهد. زمین‌شناسان قادرند ارتعاش هایى را در سطح زمین ایجاد و چگونگى بازگشت این ارتعاش ها را به سطح

ثبت کنند. موج هاى ارتعاش ارسال شده در برخورد با صخره‌ها و لایه‌هاى سخت زمین نسبت به لایه‌هاى با منفذ

زیاد، بازتاب متفاوتى دارند و همین تفاوت به زمین‌شناس امکان مى دهد تا محدوده و عمق سنگ هاى متخلخل را

که احتمالاً حاوى نفت و گاز هستند، تخمین بزنند. لرزه‌نگارى ساحلی در لرزه‌نگارى براى اکتشاف در مناطق

ساحلی، موج‌هاى ارتعاشى مصنوعى به سطح زمین فرستاده می‌شوند. این موج ها پس از برخورد با لایه‌هاى

مختلف، بازتابى ایجاد می‌کنند که قطعات حساسى به نام ژئوفون آنها را ثبت می‌کنند. این داده‌هاى برداشت شده

به یک ماشین ثبت ارتعاش منتقل می‌شود تا اطلاعات لازم براى تفسیر زمین شناسان و مهندسان مخزن را فراهم

کند. این ماشین وظیفه تقویت، ترجمه و بایگانى ارتعاش هاى دریافتى از ژئوفون را دارد. در روزهاى اولیه اکتشاف

لرزه‌ای، امواج لرزه‌اى به وسیله دینامیت ایجاد می‌شود. طراحى و نحوه بارگذارى دینامیت‌ها بسیار دقیق بود، ‌به

گونه اى که انفجارهاى کوچک امواج لرزه‌اى لازم و ضرورى را ایجاد می‌کرد. در اواسط دهه ۷۰ مشخص شد که

نوارهاى سفیدى به نام نقطه‌هاى روشن، روى باریکه‌هاى ثبت شده لرزه‌اى ظاهر می‌شود. این نوارهاى سفید،

نشانگر وجود ذخایر هیدروکربن در زیر زمین بود. صخره‌هاى طبیعى و پر منفذ داراى گاز طبیعى اغلب بازتاب هاى قوى

ترى نسبت به صخره‌هاى پر آب و معمولى دارد و از طریق نقطه‌هاى روشن به صورت مستقیم قابل تشخیص است.

این روش تشخیص ذخایر گازى که روش بازرسى مستقیم نام دارد، در برخى موارد ذخایر هیدروکربنى را نمایان نمى

کند؛ از این رو روش کاملاً مطمئن و مورد اعتمادى نیست. فناورى هاى نوین اکتشاف یکى از بزرگ ترین نوآوری‌هاى

تاریخ اکتشاف نفت و گاز، استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى زمین‌شناسى بر روى نقشه‌هاى مخصوص

است. با توسعه یافتن میکروپروسسورها، اطمینان استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى ارتعاشی، افزایش

قابل توجهى یافته است. این مسئله امکان پردازش مقادیر بیشترى از اطلاعات را فراهم کرده و اعتبار و محتواى

اطلاعاتى مدل هاى لرزه‌اى را افزایش داده است. زمین‌شناسان در اکتشاف به کمک رایانه از سه مدل اصلى

اکتشاف بهره می‌برند. این مدل ها عبارتند از: - مدل دوبعدی - مدل سه‌بعدی - مدل چهاربعدی فناورى بهره‌گیرى از

رایانه، آنقدر پیشرفت کرده که اکنون با ترکیب اطلاعات به دست آمده از انواع آزمایش ها مانند گزارش هاى روزانه،

تولید اطلاعات و آزمایش هاى غلظت‌سنجى امکان ایجاد یک تجسم فکرى از زیر زمین را فراهم کرده است. با

استفاده از این امکانات، زمین‌شناسان قادر به ترکیب تمام داده‌ها براى پردازش و ایجاد یک تصویر روشن و کامل

زمین‌شناسى از زیر زمین هستند. لرزه‌نگارى سه‌بعدی یکى از چشمگیرترین پیشرفت‌ها در اکتشاف به کمک رایانه،

توسعه لرزه‌نگارى سه‌بعدى ست. این روش از داده‌هاى لرزه‌اى منطقه براى ایجاد یک تصویر سه‌بعدى از تشکل‌ها و

لایه‌هاى مختلف زمین‌شناسى منطقه استفاده می‌کند. از آنجاکه این تصویر واقعى می‌تواند براى تخمین زدن وجود

لایه‌هاى هیدروکربنى در منطقه و صفات خاص ساختمان این تشکل ها بسیار مفید باشد، به زمین‌شناسان در

تخمین ذخایر هیدروکربورى با احتمال بسیار بالا کمک مى کند. استفاده از روش لرزه‌نگارى سه بعدى احتمال

موقعیت‌یابى مخزن را تا ۵۰ درصد افزایش می‌دهد. این فناورى با وجود موفقیت‌آمیز بودن، بسیار هزینه‌بر است.

لرزه‌نگارى سه‌بعدى می‌تواند بیش از یک میلیون دلار در یک منطقه با ۵۰ مایل مربع مساحت هزینه در بر داشته

باشد. در تولید تصاویر سه‌بعدى نیاز به داده‌هایى است که از هزاران نقطه جمع‌آورى شده باشد، حال آن که در روش

هاى دو بعدى صرفاً نیاز به چندصد نقاط داده است. به دلیل پیچیدگى و طولانى بودن فرآیند، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى

در ترکیب با دیگر روش هاى اکتشاف استفاده مى شود. براى مثال، یک زمین شناس ممکن است از لرزه‌نگارى

دوبعدى مرسوم به منظور طراحى و بررسى ویژگى هاى زمین‌شناسى براى ارزیابى احتمال وجود ذخایر نفت و گاز

استفاده کند. در این حالت هنگامى که از فناورى هاى مقدماتى استفاده مى شود، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى صرفاً در

مناطقى که احتمال وجود ذخایر هیدروکربورى بالا است، استفاده مى شود. علاوه بر تعیین محل ذخایر نفت و گاز،

لرزه‌نگارى سه‌بعدى در تعیین محل دقیق و بهینه چاه‌هاى حفارى نیز موثر است. با استفاده از این فناوری، علاوه بر

بهینه کردن تعداد چاه ها و کاهش هزینه‌هاى خرج‌هاى اضافی، با تعیین محل دقیق چاه ها امکان استخراج بیشتر

نفت و گاز از زمین فراهم می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى میزان بازیافت چاه هاى مولد را به حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد

افزایش می‌دهد، حال آن که میزان بازیافت چاه هایى که با فناورى هاى معمولى اکتشاف تعیین محل شده‌اند، ۲۵ تا ۳۰

 درصد است. تا سال ۱۹۸۰ تنها یکصد آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت گرفته بود. در اواسط دهه ۹۰ با کاهش

نسبى هزینه و توسعه فناورى در هر سال ۲۰۰ تا ۳۰۰ آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت پذیرفت. در سال ۱۹۹۳، ۷۵

 درصد از بررسی‌هاى اکتشاف ساحلى از لرزه‌نگارى سه‌بعدى استفاده کردند. در ایران، در میدان هایى مانند

آب‌تیمور، دارخوین، کرنج و پارسی، عملیات لرزه‌نگارى سه‌بعدى با موفقیت اجرا شده است. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدی

اکتشاف به کمک رایانه دوبعدى شامل تولید یک تصویر از لایه‌هاى مختلف زیر سطح زمین است. در روش‌هاى

مرسوم زمین‌شناسى با جمع‌آورى و تحلیل اطلاعات موجود، تصورى دوبعدى از این لایه‌هاى براى خود ترسیم

می‌کند، اما با کمک فناورى رایانه، امکان ایجاد نقشه‌هاى بسیار مفصل‌تر و بسیار سریع تر از روش هاى مرسوم

وجود دارد. علاوه بر این، با سیستم دوبعدى امکان استفاده از نمایش تصاویر رنگى ایجاد شده رایانه اى براى

برجسته کردن خواص زمین‌شناسى وجود دارد‌ که از طریق روش‌هاى تصویرلرزه‌نگارى مرسوم امکان ظهور بسیار

پایینى دارد. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى پیچیدگى و تفصیل کمترى از تصویر سه‌بعدى دارد. جالب توجه است که فناورى

لرزه‌نگارى سه‌بعدى پیش از فناورى دوبعدى توسعه یافت. فناوری‌هاى دوبعدى تصویر لرزه‌نگارى در حقیقت توسعه‌اى

از فناوری‌هایى سه‌بعدى است. فناورى دوبعدى براى ساده‌کردن و کاهش هزینه‌هاى لرزه‌نگارى سه‌بعدی، همچنین

کاهش پیچیدگی‌هاى استفاده از فناورى سه‌بعدى توسعه یافت. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى به کمک رایانه (CAEX) در

مناطقى به کار می‌رود که احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى به حدى است که استفاده از لرزه‌نگارى

سه‌بعدى را از لحاظ اقتصادى و صرف زمان توجیه‌پذیر سازد. تصویربردارى لرزه‌نگارى چهاربعدی یکى از پیشرفت هاى

پیش بینى نشده اخیر در اکتشاف لرزه‌اى و شکل دادن ساختمان‌هاى صخره زیرزمین، ابداع تصویرلرزه‌نگارى

چهاربعدى بوده است. این نوع تصویربردارى از توسعه فناورى تصویربردارى سه‌بعدى است. در تصویربردارى چهاربعدى

به جاى دریافت یک تصویر ساده و ساکن از زیر زمین، تغییرات در ساختار و خواص تشکل هاى زیرزمینى به طور

مستمر مشاهده می‌شود. از آنجاکه چهارمین بعد در تصویر لرزه‌نگارى چهاربعدى زمان است، به آن تصویربردارى

مشمول مرور زمان نیز گفته می‌شود. مطالعات لرزه‌اى متفاوت از یک منطقه خاص در زمان هاى گوناگون انجام شده

و این (ترتیب) داده‌هاى مختلف به یک رایانه قدرتمند منتقل می‌شود تا تصاویر مختلفى از آنچه در زیر زمین می‌گذرد،

به دست آید. با مطالعه چگونگى تغییر تصاویر لرزه‌اى در سراسر زمان، زمین‌شناسان قادر به کسب آگاهى بیشتر از

خواص مختلف صخره‌ها شامل جریان سیال در زیر زمین، چسبندگی، دما و غلظت هستند. علاوه بر این، زمین

شناسان و مهندسان از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌توانند براى ارزیابى خواص یک مخزن مانند زمان استخراج نفت خام

و هنگامى که توسعه مخزن اهمیت می‌یابد، استفاده کنند. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى در یک مخزن می‌تواند

میزان بازیافت را به بیش از آنچه با استفاده از لرزه‌نگارى دوبعدى یا سه‌بعدى به دست می‌آمد، افزایش دهد، در

حالى که میزان بازیافت این دو نمونه از لرزه‌نگارى ۲۵ تا ۳۰ درصد و ۴۰ تا ۵۰ درصد به ترتیب توالى است. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌تواند میزان بازیافتى حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد در پى داشته باشد. لرزه‌نگارى دریایی در آغاز اکتشاف براى نفت خام و یا گاز طبیعى که صدها یا هزاران پا زیر سطح دریا قرار دارد، از روشى نسبتاً متفاوت از اکتشاف لرزه‌اى استفاده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از خودرو و ژئوفون ها، از یک کشتى برداشت

داده‌ها استفاده می‌شود. به جاى ژئوفون‌ها، در اکتشاف دریایى از هیدروفون ها استفاده می‌شود که براى برداشت

امواج لرزه‌اى زیر آب طراحى شده است. این هیدروفون ها در ساختارهاى متفاوت بر حسب نیاز زمین شناس با

طناب به دنبال کشتى کشیده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از دینامیت یا ضربه‌ بر کف بستر دریا، کشتى

لرزه‌اى از یک تفنگ بادى بزرگ استفاده می‌کند که گلوله‌هاى هواى فشرده را به زیر آب رها می‌کند. به این طریق

امواج لرزه‌اى که می‌تواند به درون پوسته زمین برود و بازتاب هاى مورد نیاز را تولید کند، ایجاد می‌شود. اندازه‌گیرى

مغناطیسى (مگنومتر) علاوه بر استفاده از لرزه‌شناسى براى جمع‌آورى اطلاعات مرتبط با ترکیب پوسته زمین،

خواص مغناطیسى ساختمان هاى زیر زمین نیز می‌تواند براى تولید داده‌هاى زمین‌شناسى استفاده شود. این کار با

استفاده از مگنومترها انجام می‌شود؛ دستگاه هایى که می‌تواند تفاوت هاى جزئى در خواص مغناطیسى لایه‌هاى

مختلف زمین را اندازه‌گیرى کند. در روزهاى اولیه مگنومترها، دستگاه‌هاى بزرگ و حجیم بودند که تنها قادر بودند یک

منطقه کوچک را در یک زمان بررسى کنند. با توسعه فناوری، در سال ۱۹۸۱، ناسا ماهواره‌اى به فضا پرتاب کرد که

قادر به برداشت داده‌هاى مغناطیسى در یک مقیاس قاره‌اى بود. این ماهواره که «مگ‌ست» نامیده می‌شد، مطالعه

ساختمان هاى صخره‌هاى زیرزمینى و پوشش زمین را در یک مقیاس بزرگتر شدنى و امکان جمع‌آورى اطلاعاتى

مانند جابه جایى لایه‌هاى مختلف زمین و تعیین محل ذخایر نفت خام، گاز طبیعى و سایر معادن ارزشمند را فراهم

کرد. تفسیر داده‌ها با استفاده از روش‌هاى یادشده، منابع زیادى از داده‌ها و اطلاعات براى زمین‌شناس به منظور

استفاده در اکتشاف هیدروکربن‌ها فراهم می‌شود. این اطلاعات خام بدون تفسیر دقیق و مبتنى بر روش‌هاى

علمی، قابل استفاده نخواهد بود. زمین شناس همانند قراردادن قطعات یک پازل، تمام منابع داده قابل دسترس نظیر

ساختار لایه‌هاى صخره‌هاى زیرزمین را براى ایجاد یک مدل یا حدس‌هاى علمى به کار می‌برد. گفتنى است که با

وجود تکامل تدریجى و شگفت‌انگیز فناورى و روش هاى اکتشاف، تنها راهى که سبب اطمینان از وجود یک مخزن گاز

طبیعى یا نفت خام می‌شود، حفارى یک چاه اکتشافى است. یک زمین‌شناس گرچه می‌تواند بهترین حدس هاى

موجود را براى موقعیت مخازن بزند، اما این حدس مصون از خطا نیست. شاید در آینده‌اى نزدیک، پیشرفت و توسعه

فناورى سبب شود که این حدس‌ها و تخمین‌ها، با کمترین خطاى ممکن، سبب کاهش هزینه‌هاى اکتشاف و حفارى

شوند. همان گونه که ملاحظه شد، استفاده از تکنیک‌هاى لرزه‌نگارى سه و چهار بعدی، اکتشاف در میدان هاى نفت

و گاز جهان را به دلیل فراهم آوردن اطلاعات بسیار دقیق ترى براى ادامه کار اکتشاف تا بهره‌برداری، تحت تاثیر خود

قرار داده است. در حال حاضر در کشور ما به طورعمده از لرزه‌نگارى دوبعدى استفاده می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى

نیز در بعضى از پروژه‌هاى اخیر صنعت نفت از طرف شرکت‌هاى خارجى استفاده شده و هنوز نیروهاى متخصص

داخلى آن را به طور مستقل انجام نداده اند. با آن که لرزه‌نگارى چهار بعدى نیز افزایش بازیافت نفت و گاز مخازن با

هزینه‌هاى کمتر را به همراه دارد، اما هنوز در ایران استفاده نشده است. صنعت نفت کشور ما به منظور بهره‌گیرى از

فناوری‌هاى مدرن لرزه‌نگاری، می‌تواند همکارى مشترکى را در مطالعه و به‌کارگیرى این روش‌ها با صاحبان فناورى

هاى یادشده مدنظر قرار دهد تا از مزیت هاى این فناورى ها بهره مند شود

 

موارد مورد استفاده در گل حفاری


برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مغزه گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.

نقش مواد در گل حفاری

کنترل وزن مخصوص
برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

مواد تغییر دهنده غلظت
به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.

کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری
ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.

 

مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند:

  • بنتونیت : به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.
  • میکا : برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.
  • گرافیت : هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.
  • باریت : برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.
  • گالن : به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.
  • آهک و دولومیت : جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.
  • ژیپس : برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.
  • آزبست : به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.
  • نمک : در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.
  • کربنات و بی‌کربنات سدیم : به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.
  • پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی : این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند

 

بخش های مختلف در دکل حفاری

اصولا" در حفار ی دورانی دو نوع دکل وجود دارد :

I.  دکل استاندارد که با چهار پایه (Leg)  که روی یک پی چهار گوش قرار دارد و هر دفعه قطعه قطعه می کنند.
II. دکل خود فراز یکبار موقع  ساخت سر هم  بندی  می شود =  دکل چاقوئی = Jackknife Mast

هر دکل بر روی زیر سازه ای  (Substructure)   بنا میشود   که کار آن :

الف) نگهداری سکوی دستگاه حفاری و تامین فضا برای تجهیزات و کارگران
ب  ) تامین  فضا  برای  فورانگیر های  زیر سکوی  د ستگاه    حفاری

معمولا"  ظرفیت  بار  یک  د کل  استاندارد  از  ۲۵۰۰۰۰  تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند ( ۱۲۵ تن تا ۷۵۰ تن ) تغییر میکند و بادهائی با سرعت ۱۰۰ تا  ۱۳۰ مایل در ساعت ( ۲۰۸  -  ۱۶۰ کیلومتر در ساعت ) را می تواند تحمل نماید بدون اینکه احتیاج به مهار دکل با سیم باشد.

قسمت های مختلف یک دکل حفاری :

1.جعبه قرقره تاج و سکوی تاج (میزاب )  Crown Block &  Water Table 
2.دکل خود فراز                                                             Mast
3.سکوی دکلبان                                             Monkey Board
4.جعبه قرقره متحرک                                      Traveling Block
5.قلاب                                                                         Hook
6.هرز گرد                                                                    Swivel
7.گیره بالا بر                                                            Elevator
8.کلی                                                                          Kelly
9.بوش رانش کلی                                            Kelly Bushing
10. بوش اصلی                                               Master Bushing
11. سوراخ اتصال                                                  Mouse Hole
12. گمانه (چاهک کلی  )                                                Rat Hole
13. آچار چپ                                                   Back up Tongs
14. آچار راست                                               Make up Tongs
15. گردونه حفاری                                                 Draw works
16. وزن نمای حفاری                                    Weight Indicator
17. تابلو حفار                                               Driller’s Console
18. اتاق حفار                                                          Dog House
19. خرطومی کلی                                                  Rotary Hose
20. انباره روغن فورانگیر                              Accumulator Unit
21. راهرو                                                                 Cat Walk
22. سرسره                                                            Pipe Ramp
23. خرک های  لوله                                                     Pipe rack
24. زیر سازه دکل                                                 Substructure
25. ناودان برگشت گل                                     Mud Return Line
26. الک لرزان                                                       Shale Shaker
27. چند راهه کاهنده  (فورانگیر)                        Choke Manifold
28. جدا کننده گاز گل                                Mud – Gas Seperator
29. گاز زدا                                                                 Degasser
30. حوضچه های گل                                               Reserve Pits
31. مخازن گل                                                             Mud Pits
32. لای زدا                                                                   Desilter
33. ماسه زدا                                                             Desander
34. پمپ های  گل                                                   Mud Pumps
35. خروجی پمپها                                  Mud Discharge Lines
36. سیلوهای مواد فله گل و سیمانBulk Mud Components Storage   
37. انبار مواد گل                                                       Mud Hose
38. مخازن آب                                                      Water Tanks
39. مخزن گازوئیل                                                 Fuel Storage
40. موتورها و                             .......Engines  &  Generators
41. مجموعه فورانگیر گل             Blow – out  Preventor Stack
42. کابل حفاری                                                    Drilling Line

 

 توضیح بخش های مختلف دکل حفاری ( نمای کناری):

١- های دریل یا (Hi drill)  که محافظت کننده فضای حلقوی یا آنولوس است.

۵٫۴٫۳٫٢- Top Rams  و Shear Rams وBlind Rams  و  Rams Bottom       که اینها والوهائی هستند که برای جلوگیری از فوران در زیر سکو نصب میگردند     و در مواقع اضطراری Shear Rams را بکار برده  و کلا"ارتباط فضای بیرون و داخل چاه را قطع می کنند. به مجموعه اینRams ها BOP یا Blow-out Preventor گفته می شود و وظایف مهار کنندگی را دارند.

۶- Cellar = که در زیر دکل و روی زمین به توسط سیمان درست شده و حالت یک گودال مکعبی شکل را دارد و حفاری از انتهای آن شروع می شود.

۷- BOP که در بخشهای  و و و توضیح داده شده است.

۸-  لوله حفاری که با Rotary  Table درگیر است.

٩- Kelly  Bushing = که شش گوش یا سه گوش یا مربعی است و درون  Rotary  Table قرار گرفته و هنگامی که روتاری تیبل می چرخد Kelly  Bushing   و لوله های متصل به آن نیز گردش میکند.

۱۰ –Kelly Cock  = لوله ها به آن متصل شده و هرز گرد بوده و لوله حاوی گل حفاری نیز به آن متصل می شود.
١١- Travelling  Block = سیم های بکسل حفاری روی آن قرار گرفته و توسط آنها رشته های حفاری بالا و پائین میشوند.

١۲ – Kelly = لوله ای است که شش گوش بوده و در بخش بالائی دریلینگ پایپز قرار می گیرد و Kelly Bushing آنرا می چرخاند.

١۳ – Crown Block = که در انتهائی ترین قسمت استرینگ قرار می گیرد و در انتهای دکل حفاری و وظیفه آن بالا و پائین بردن مجموعه حفاری است.

۱۴ – Monkey Board = که سکوئی است که دکلبان روی آن ایستاده و لوله ها را جابجا نموده و آنها را کم یا زیاد می کند.

۱۵ – Rat Hole = که مجموعه کلی را درون آن قرار می دهند برای لوله پائین یا لوله بالا.

۱۶ – Steal Line Measurment = SLM که لوله ها را متراژ کرده که چه میزان لوله درون چاه وجود دارد.

۱۷ – Mouse Hole  = که لوله ای را که قرار ات به رشته حفاری اضافه نمایند درون آن قرار می دهند.

 

تشریح بخش های  مختلف سکوی حفاری در نمای پلان :

١- روتاری تیبل که چرخیده و مجموعه لوله ها و استرینگ و کلی بوشینگ و متعلقات آنرا درون و بیرون چاه بچرخش در می آورد.

۲ – Driller’s  Console که در صفحات بعدی مفصلا" توضیح داده خواهد شد و محل استقرار حفار بوده و از این محل کنترل می گردد. 

۳ – Blow-out Preventor = BOP  که در مواقع فوران از فوران چاه جلوگیری می کند و و یک دستگاه از آن هم در کنار کمپها قرار دارد.

۴ –  Dog House  که محل استقرار افراد حفاری بوده و دستگاه Geolograph درون آن قرار دارد که مسائل مربوط به چاه را ثبت می نماید(٩٫۷ ).

 ۵ – Drilling String یا رشته حفاری که هر استند شامل سه شاخه بوده و هر شاخه ۳۱  فوت میباشد برابر با ۹ متر و توسط  Tool Joint ها بیکدیگر اتصال می یابند که جمعا" هر استند برابر با ۵/۳۰ متر طول دارد و در کنار دکل بحالت آویزان قرار دارند و از قسمت زیر Monkey Board آویزان هستند. رشته حفاری شامل لوله های حفاری Drilling Pipes و لوله های دیواره ضخیم مخصوصی است که لوله های وزنه Dirilling  Collars نامیده میشوند.  طول هر کدام  از لوله های  حفاری ۳۰  فوت است  و شاخه (Joint of Pipes) لوله نامیده می شود و انتهای طرفین هر شاخه رزوه دارد. طرفی که رزوه های داخلی دارد مادگی (Pin) و انتهای دیگر آن با رزوه های خارجی نرینه (Box) نامیده میشود. دو انتهای رزوه  دار لوله پیوند (Tool Joint)  نام دارند و در واقع قسمتهای جداگانه ای هستند که بوسیله سازنده ایکه رزوه ها راطبق مشخصات کارخانه درست  میکند به قسمتهای خارجی لوله حفاری جوش می شوند. گاهی استند شامل ۳ لوله یا شاخه را سه تائی (Thribble) می نامند.  استندها را که طول آنها در حدود ۰ ۹ فوت میباشد می توان در دکلی که ارتفاع آن١۳۶ فوت است جا داد.

 ۶ – لوله های وزنه که قطر داخلی آنها از استندها کمتر بوده و در بیرون آن حالت مارپیچی دارند و برای اضافه شدن وزن استرینگ های حفاری بکار می روند و پیوند جوشی ندارند و نرینه و مادینه روی خودشان تراش شده است.

۷ – تانک نیتروژن که شلنگهائی از قسمت Rams ها به اینجا وارد شده و فشار برای پشت والوها را فراهم می کند چون والوهای Rams بصورت هیدرولیکی عمل می کنند.

۸ – جعبه ابزار که وسایلی از قبیل رابط های لوله های حفاری و غیره در آن نگهداری می شود.  در پشت آن کابل حفاری یدک قرار دارد.

 

 

بخش های  مربوط به گل حفاری و پمپاژ آن :

٩ – Mud Shaker و تانک زیر آن = که گل حفاری روی توری شیکر آن ریخته و دو بخش دارد:

الف) Desilter (لای زدا) سیلت زدا
ب  ) Desander که اولی ذرات سیلت (در اندازه سیلت) را جدا می کند و دومی قطعات با اندازه ماسه را جدا سازی مینماید و مواد اضافی بعد از خروج از تانک زیرین آن به حوضچه ای رفته و ته نشین می کند.

۱۰ – Degasser یا تانک جدا کننده گاز = در این تانک گازهائی که بهمراه گل حفاری بالا آمده جدا می گردد.

١١ – Mud Tank = که در تانک گل وزن و ویسکوزیته و آلکالن و . . . . گل حفاری توسط گل شناس اندازه گیری میشود و در صورت کم بودن وزن یا هر مسئله دیگری ( در شماره ۱٢ توضیح داده شده است ).

١٢ – مخزن اضافه کننده مواد = در این مخزن موادی که مورد نیاز است تا ترکیب گل بحالت اولیه بازگردد به آن اضافه میشود.

١۳و١۴ – پمپهای گل یا Mud Pumps = که دو دستگاه بوده و گل را با فشار بدرون Stand Pipes و در نهایت Drilling Pipes فرستاده و از طریق Kelly Cock بدرون چاه پمپ می شود و در بالای آن یک وسیله قرار دارد بنام Damper که جلوی ضربات ناگهانی را که پمپ وارد میکند گرفته و کار آن بسیار با اهمیت است. هر کدام از Mud Pump ها سه پمپ دارد یعنی Triplex است.

١۵- Draw Box = که برق AC را به  DC تبدیل کرده و کابل آن روی Crown Block می رود.

١۶- Drum مربوط به کابلها = که به استرینگ ها متصل بوده و بالا و پائین بردن رشته های حفاری را انجام میدهد.
١۷- ژنراتورهای تولید برق است که با گازوئیل کار کرده و سه دستگاه می باشد و همیشه دو دستگاه از آنها مشغول بکار بوده و یکی در حالت Stand by قرار دارد.

١۸-  سکوی حفاری یا Platform = که کل تجهیزات حفاری درون آن و یا در زیر آن روی سطح زمین قرار دارد .

١٩- Choke Manifold = که افت فشار را باعث شده در هنگام خروج سیال از چاه و والوهائی دارد.

BHA) Bore Hole Assembly)  :

ابزار بکار رفته در زیر Drilling Pipes  را BHA  گویند  ، این ابزار عبارتند از:
 
الف) Drilling Collars = درحفاری معمولا"بین۲ تا۱۰ Collar بکارمی برند.

ب) Heavy Drilling Pipes  = لوله هائی که از نظر مقاومت و وزن بین Drilling Pipes و Drilling Collars هستند.

پ) Subها = لوله هائی که کوچکتر از لوله های حفاری هستند که بین کالرها قرار میگیرند.

Sub های مهم عبارتند از :

 ُStabilizer : لوله ای استوانه ای با چند تیغه (زائده) بر روی خود که به دیواره  چاه  چسبیده  و باعث قرار گرفتن  رشته های حفاری در وسط چاه می شود  بعبارت دیگر از برخورد رشته حفاری بدیواره چاه جلوگیری می نماید.

Bit Sub : ایجاد اتصال بین مته و Collar یا Sub  های بالائی می کند.

Cross Over Sub : اتصال بین دو لوله با اندازه های متفاوت را ممکن می سازد.

Rimmer : وسیله ای است دارای سه یا شش تیغه از جنس فولاد تنگستن که بالای مته بسته شده و باعث یکنواخت کردن قطر چاه می گردد. این وسیله عموما" بل از راندن لوله های جداری یا آستری رانده می شود.

 

مته های حفاری

مته وسیله ای است در انتهای رشته حفاری که بطور کلی سه دسته می باشند:

1) Milled Teeth یا (Steel Tooth) که انواع مته های tri-cone است و دندانه های آن بصورت مخروطی می باشند.

2) Tangstan Carbid Insert یا (TCI) نوعی مته  tri –cone است که برای سازندهای سخت بکار می روند.

3) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و کاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زیادی الماس در قسمت پائین و اطراف آن جاسازی شده است که برای سازندهای سخت مناسب هستند.

سه نوع مته ای که وجود دارد :

الف) PDC  یا Poly Crystalline Diamond Contact که مهمترین انواع مته الماسه است.

ب) Bottom Bit

پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = دارای قطعات کاج شکل فولادی که کاج نامیده می شوند که بطور آزاد همزمان با دوران مته می چرخند. اغلب مته ها سه کاج دارند ولی دو کاج و چهار کاج هم وجود دارد. سازندگان مته یا دندانه ها را روی سطح خود کاج می تراشند یا اینکه تکمه های خیلی سخت  تنگستن  کاربید  را  روی  کاج جا سازی می کنند. از نظر سختی سازند مته های سازند نرم  نرم متوسط  - متوسط – متوسط سخت – سخت و متراکم – فوق العاده سخت و ساینده و شکسته ساخته می شوند.

از نظر کاربرد مته ها را معمولا" به دو دسته مته های حفاری و مته های مغزه گیری تقسیم می نمایند که البته در هر دسته از انواع مختلف  ابزارهای  برنده  و  طرحهای  مختلف  تاج  و  آبرو  استفاده می نمایند. در داخل تمامی مته ها مسیرهائی تعبیه شده که به گل حفاری اجازه خروج می دهند. اکثر مته ها فواره هائی (Nozzle) دارند که سیال حفاری را بصورت جریانی با سرعت زیاد به اطراف و زیر هر کدام از کاجها هدایت می کنند.

 

نکاتی در باره حفاری

کندن چاه و رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری می گویند حفاری یکی از کارهای پیچیده و گران و طاقت فرسا وتخصصی در صنعت نفت بشمار می رود. هر کاری که ما قبل از حفاری انجام داده باشیم در صورتی که عمل حفاری بدرستی انجام نگیرد بی فایده است.
بنابراین به حفاری خیلی اهمیت می دهند قبل از حفاری ما فقط با تخیل و فرضیات مختلف لایه ها و عمق ها را تعیین می کنیم ولی در حفاری واقعاً به اینها می رسیم زمین شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم می دهند تا حفاری به طور مداوم انجام شود. چون هزینه دکل و لوازم حفاری خیلی گران است.بنابراین حفاری در سه نوبت و بطور ۲۴ ساعته انجام می گیرد.
تعیین محل حفاری نیز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسکونی، چاههای مجاور، مسکونی فشار قوی برق و ….. که اینها همه تخصصی و مخصوص به خود را دارند بعد از تعیین محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب کردن وسایل مورد نیاز، اتاق ها، جاده و … می کند سپس دکل به منطقه آورده می شود و عمل بطور ۲۴ ساعته انجام می شود. عمل حفاری بوسیله دکل صورت میگیرد . این دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده میشود . سپس آن را در محل سر هم کرده و آمده حفاری میکنند . دکل و وسایل حفاری بصورت کرایه ای و گران قیمت می باشند بنابراین عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته انجام میگیرد .
لوازم و قطعات حفاری عبارتند از :
۱) Hook-قلاب آویزان از قطعات و رشته های بالا و پایین رو و متصل به دکل حفاری(
۲) Swivel-دستگاه متصل کننده قسمتهای دوار داخل چاه و قسمت های ثابت در خارج(
۳) Mud line-لوله قابل انعطاف ( لاستیکی ) جهت انتقال گل حفاری به داخل لوله های حفاری(
۴) Derrick-دکل حفاری(
۵) Kelly-لوله با قطع ۶ ضلعی یا ۴ ضلعی که بوسیله یک رابط به …….. و از طرف دیگر به لوله های حفاری داخل چاه متصل میگردد(
۶) Stand pipe-لوله انتقال گل از داخل پمپها به لوله لاستیکی(
۷) Kelly bushing-بوشن که با دواران خود … را به حرکت در می آورد(
)Rotary tableصفحه دوار(
۹) Sub-Structure-پایه های زیر دکل(
۱۰) Foundation-پی بتونی زیر دکل(
۱۱) Seller-چاله ای که جاه در آن حفر میشود(
۱۲) Blow out control-دستگاه جلوگیری کننده از فوران چاه(
۱۳) Flow line-لوله انتقال گل برگشتی از داخل چاه به مخازن گل حفاری(
۱۴) Shale shaker-محل تفکیک گل حفاری از مواد و سنگ ریزه های حفاری شده(
۱۵) Screen-توری فلزی یا الک(
۱۶) Return tank-مخزن یا محل تجمع گل برگشتی از چاه(
۱۷) Mud pump-پمپ های ارسال گاز از …. به داخل چاه(
۱۸) Casing-لوله های دیوار بندی در اندازه های مختلف(
۱۹) Annulus-مجرای برگشت گل و مواد حفاری شده از چاه به خارج(
۲۰) Drill pipe-لوله حفاری که محتوی گل ارسالی به داخل چاه است(
۲۱) Bit-مته حفاری(
عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته و در ۳ نوبت کاری انجام می شود . ولی همه افرادی که برای حفاری استخدام میشوند بصورت اقماری هستند و باید هر زمان که لازم باشد آماده کار باشند . کما اینکه در بعضی موارد حتی تا ۳ روز یا بیشتر فرد وقت استراحت ندارد . عمل طاقت فرسا / وقت گیر / پر هزینه / خطرناک /الوده کننده محیط زیست /…. انجام میگیرد تا چاه به نتیجه برسد.
گل حفاری
یکی از حفاری دورانی گل حفاری است گل حفاری نقش مهم و حساسی در حفاری دارد در واقع سرمایه های مالی و انسانی به این ماده بستگی دارد و اشتباهی در انتخاب کردن نوع و وزن آن از بسته شدن چاه تا ذوب شدن دکل و نابود شدن انسان های بسیاری همراه است. مسیر حرکت گل بصورت مسیر بسته واز کناردکل شروع شده از درون لوله های حفاری عبور کرده سپس از شکافهای درون مته خارج و بعد از آن از کناره هی لوله حفاری به محل اولیه خود بر میگردد در این مسیر گل نقش های تعیین کننده ای دارد. که عبارتنداز:
- خارج کردن خوده سنگهای کنده شده ازاطراف مته و آوردن آنها به سطح
- خنک کردن وتقلیل اصطحلاک مته با زمین
- محافظت دیواره چاه و ممانعت از ریزش طبقات
- ایجاد تعادل بین مایعات طبقه ای و مایعات داخل چاه
- انتقال گاز و یا نفت طبقات زیرزمینی به سطح و دستگاههای اندازه گیری مثل دستگاه شناسی گازها و یا دستگاه تعیین کننده نوع گاز
وظیفه اصلی گل ثابت نگه داشتن فشار هیدروستکی در داخل چاه است اگر فشار گل از فشار مواد موجود در داخل چاه بیشتر باشد در این صورت گل به داخل سازنده ها نفوذ کرده و باعث کم شدن (loss) گل می شود. اگر حفار سرچاهی متوجه این جریان نشود گل به سرعت کم شده و بعد از تمام شدن و یا کم شدن فشار گل چاه فوران (flow rate) می کند این موجب می شود که دکل حفاری نابود شود در سازنده هایی که گاز و یا نفت وجود دارد این جریان با آتش سوزی همراه بوده و موجب گیر کردن لوله حفاری در چاه می شود که این موجب اشکال در حفاری می شود برای سنگین کردن گل از مواد مختلفی همچون نمک و … استفاده می شود که این ترکیبات را با آزمایش بدست آورده اند.
مواد مورد استفاده در گل حفاری
برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مقر گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.
نقش مواد در گل حفاری
کنترل وزن مخصوص
برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.
مواد تغییر دهنده غلظت
به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.
کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری
ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.
مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند.
بنتونیت :
به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.
میکا :
برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.
گرافیت :
هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.
باریت :
برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.
گالن :
به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.
آهک و دولومیت :
جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.
ژیپس :
برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.
آزبست :
به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.
نمک :
در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.
کربنات و بی‌کربنات سدیم :
به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.
پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی :
این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند
حفاری جهت دار
مواقعی پیش می آید که حفاری عمودی غیر ممکن است مثلاً مخزن ما زیر منطقه مسکونی و یاتجاری و … آنجا غیر ممکن است قرار دارد یادر بعضی مواقع قطعه ای درچاه گم شده و عمل حفاری غیر ممکن است بعضی از مخازن نیز cllovser آنها بصورتی است که اگر اقدام به حفاری عمودی کردیم چاه به آب نمک نشسته واز کار می افتد در این موقعیت ها تکنولوژی هایی وجود دارد که حفاران میتوانند بوسیله آنها اقدام به حفاری جهت دار کنند این نکته نیز قابل توجه است که لوله حفاری قادر به خم شدن حتی تا زاویه ۹۰ نیز می باشد.
حفاری جهت دار روش های متفاوتی دارد مثلاً‌ از ابتدا جهت دار حفاری کنیم و یا اینکه مقداری عمودی و مقداری جهت دار. در بعضی موارد زمین شناس تشخیص می دهد سازنده ی که به آن حفاری عمودی برخورد می کنند باحفاری جهت دار برخورد نمی کنند در صورتی که این سازنده سخت باشد عمل حفاری کند پیش می رود بنابراین با برنامه ریزی دقیق و حساب شده به اصطلاح لایه را دور می زنند در مناطق دریایی هزینه سکوی نفتی گران تمام می شود بنابراین با یک سکوی نفتی از چندین مخزن مختلف برداشت می کنند و ابتکار فقط با حفاری جهت دار امکان پذیر است.

 

بالا بردن بهره وری با بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری

 


حفاری underbalanced coiled tubing ارزش کاری خود را در ۵ چاه در کاهش صدمات وارده به سازند در حین حفاری و بهبود بهره وری اثبات کرده است.

اهداف این پروژه در بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری:


هدف از این پروژه، بهبود برداشت از چاه های عمودی از طریق ادامه حفاری در چاه های موجود بصورت افقی است. حفاری underbalance برای تعیین دقیق ناحیه تولید، آزمایش جریان تولید مخزن در حین حفاری، و جلوگیری از صدمه دیدگی سازند مخزن صورت می گیرد.

همچنین وسیله coil tubing بدلیل کوچکی قطر لوله جداری تولیدی و همچنین نرح بالای build up سازند خورنده مخزن، انتخاب شده است.

کاهش هزینه های حفاری و افزایش نرخ نفوذ (ROP):

موفقیت روش های مرکب حفاری بدلیل کاهش هزینه و همچنین بهبود بهره وری در مخزن میدان Hassi Messaoud کاملا مشهود می باشد. بهره وری چاه در حین حفاری بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با چاه های اطراف بهبود یافت. برای نمونه در حین حفاری چهارمین چاه با روش UBD، ۱۲۵۴۰ بشکه (۳۶۴۳ متر مکعب) نفت خام در مدت ۲۰ روز تولید شد. در پایین تر از عمق ۱۱۹۵۲ فوت (۳۶۴۳ متر) در حدود ۱۷۶/۶ – ۶۳۵/۷ Mcf/d 5-18) Mcm/d) تولید شد.

ایندکس تولید در حین حفاری که برای روشن کردن مقدار بهره دهی مخزن در حین حفاری محاسبه گردید، به سرعت با افزایش عمق عمودی چاه چهارم افزایش یافت.

در حین حفاری پنجمین چاه هزینه های حفاری به دلائل حذف شدن پیوستن لوله ها، افزایش نرخ نفوذ، جلوگیری از مشکلات عمومی حفاری مانند کم شدن سیال حفاری، مشکلات مختلف در رابطه با گیر کردن لوله ها، افزایش عمر لوله جداری و کم شدن زمان و مسافت حفاری شده برای رسیدن به ناحیه تولیدی، کاهش یافت.

هزینه اولیه چاه مقداری بیشتر از ۱/۶ میلیون دلار بوده که با شروع پنجمین چاه تا کمتر از ۱/۲ میلیون بشکه کاهش یافت. این موفقیت ها با زمان گمگشته صفر (zero lost time) در طی حفاری کامل شد.

فرصت ها و رقابت ها:

بعد از کشف میدان Hassi Mesaoud، بوسیله چاه های عمودی گسترش یافت. اکثر این چاه ها دیگر بهره ور نبوده و نیاز به حفاری تعمیراتی دارند. میدان در مساحتی معادل ۷۲۲ مایل مربع (۲۰۰۰ کیلومتر مربع) گسترده شده است. اولین ناحیه بهره ور مربوط به دوران کامبرین از سازند Ra در عمق ۱۱۱۵۵ فوت (۳۴۰۰ متر) نمایان شده است. مشخصه سازند Ra تخلخل، تراوایی و مقدار شیل متغیر است. ماسه سنگ سخت و خورنده موجب خطا در اندازه گیری پیوسته در حین حفاری بدلیل تعییرات در ته چاه و عملکرد مته می شود. مخزن پیچیده نیز تحت فشار قرار داشت که موجب کم شدن سیال حفاری در نواحی آسیب دیده سازند به محض نمایان شدن شکافی در سر آن می شود. کاهش گل نیز خطر شکاف های باز را زیاد کرده که موجب فوران آب (water breakthrough) خواهد شد.

تکنولوژی های جدید مورد استفاده
تیم حفاری خدمات ۵ گانه زیر خود را از شرکت weatherford دریافت کرد؛

خدمات ابزار حفاری coil tubing
خدمات کنترل فشار حفاری
خدمات حفاری انحرافی
اندازه گیری در حین حفاری
لوله جداری thru-tubing

مته نیز از شرکت های گوناگون و بر اساس اطلاعات ثبت شده تهیه گردید.

 

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب در دشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده و یا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترین گمانه‌ها در چین حفر شده و سیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

 

انواع روشها و تکنیکهای حفاری
حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه ، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.
روش حفاری :
بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
مزایا :
نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
محدودیتها :
اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.
مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهد و هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.

روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
محدودیتها : جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است و محتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

اوگر مارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولا در خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
روش حفاری :
حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
مزایا :
روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ، اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
محدودیتها : پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یا بدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدود می‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.
اوگر میان تهی
این دستگاه سوراخهایی با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
روش حفاری :
روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
مزایا :
روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیاد مشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثر مته اوگر در خاک بوجود آید.
اوگرهای با قطر زیاد
این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10 سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش حفاری :
با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانه حفر می‌شود.
مزایا :
روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک را امکانپذیر می‌سازد.
محدودیتها :
عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ، رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.

حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آب بکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.
روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارج می‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60 سانتیمتر) در انواع مواد است.
محدودیتها : ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندی انجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.
مته چکشی
برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
روش حفاری :
مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل رانده می‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌ها را از لوله داخلی خارج می‌کند.
مزایا :
نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
محدودیتها :
مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی به مراتب سریعتر است.
مته ضربه‌ای بادی
این روش برای حفر گمانه برای آتشباری ، دوغاب زنی و مهار سنگ است. روش سریع برای حفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ای دارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکار نمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یا شیل مرطوب ممکن است تمام لوله حفاری در سوراخ باقی بماند.
روش حفاری :
ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌ها توسط فشار هوا خارج می‌شود.

 

گزارش ویژه از شرکت سیالات حفاری پارس، فعال در مهندسی، خدمات سیال حفاری و مدیریت پسماند حفاری

 شرکت سیالات حفاری پارس (Pars Drilling Fluids Company) بعنوان اولین شرکت ایرانی فعال در زمینه مهندسی، خدمات سیال حفاری و مدیریت پسماند حفاری درسال 1383 به ثبت رسیده است و هم اکنون با بهره مندی از تجارب مدیران و کارشناسان صنعت حفاری بعنوان یکی ازشرکت های قابل اطمینان درآمده است.

شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با تجهیزآزمایشگاه مجهز سیال حفاری مطابق استانداردهای بین المللی، علاوه برپشتیبانی فنی پروژه های دردست اجرا، پژوهش و توسعه را با هدف معرفی وجایگزین نمودن سیستمهای جدید سیالات حفاری دراولویت کاری خود قرارداده است.

این شرکت تمامی تلاش خود را در راستای ایرانی نمودن علوم و فنون مربوط به سیالات حفاری با استفاده از متخصصین داخلی به کاربسته است وبدین منظور اقدامات زیر بنایی نظیر جذب و آموزش تخصصی نیروهای فارغ التحصیل را سر لوحه کار خود قرار داده تا در آینده ای نزدیک خدمات سیال حفاری به صورت یک تخصص و دانش کاملا ایرانی درآید.

شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) و کارکنان این شرکت خودرا نسبت به رعایت مسایل ایمنی، سلامتی و محیط زیستی ( HSE (متعحد می دانند و تمام تلاش خود را برای ارانه خدمات سیال حفاری با کیفیت بالا انجام می دهد.

خدمات مهندسی و عملیاتی
شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با استفاده از نیروهای متخصص، تجهیزات آزمایشگاهی و عملیاتی خود خدمات وسیعی را در زمینه مهندسی سیالات حفاری، کنترل جامدات و مدیریت پسماند ارایه می دهد. عمده فعالیتهای این شرکت عبارتند از:

1- ارایه فرمولاسیون مناسب برای انواع سیالات حفاری نظیر: سیالات حفاری پایه آبی، سیالات حفاری پایه روغنی و انواع سیالات تکمیل چاه
2- ارایه برنامه مناسب سیال حفاری جهت اجرای خدمات سیالات حفاری مطابق با نیازهای کارفرمایان، شرایط زمین شناسی و مقررات زیست محیطی
3- ارایه برنامه وخدمات کنترل جامدات و مدیریت پسماند
4- تامین انواع مواد مورد نیاز سیالات حفاری
5- ارایه انواع خدمات آزمایشگاهی سیالات حفاری مطابق با استانداردهای بین المللی مانند API
6- ارایه خدمات کنترل کیفیت برای انواع مواد مورد نیاز سیالات حفاری
7- پژوهش و توسعه درزمینه سیالات حفاری مطابق با نیاز امروزصنعت حفاری
8- توسعه تکنولوژیهای جدید در زمینه سیالات حفاری و ارایه برنامه عملیاتی
9- تامین متخصصین ومهندسین سیال حفاری برای پروژهای حفاری
10- برگزاری دوره های آموزشی مختلف سیال حفاری ازسطح مقدماتی تا پیشرفته
11- ارایه خدمات مشاوره ای در زمینه برنامه ریزی و مدیریت سیالات حفاری
12- ارایه سیستم گزارش روزانه، ماهیانه و پروژه ای مربوط به خدمات سیالات حفاری


خدمات آزمایشگاهی
شرکت سیالات حفاری پارس (PDF) با بهرگیری از آزمایشگاه تخصصی خود ارزیابی انواع سیستمهای مختلف سیال حفاری را مطابق با استانداردهای بین المللی API، OCMA ، ASTM و سایر استانداردهای تعریف شده توسط شرکت های زیر مجموعه وزارت نفت ایران را به شرح زیر انجام می دهد.

• ارزیابی خواص رئولوژی سیستم های مختلف سیالات حفاری و افزایه های سیالات حفاری
• ‌اندازه گیری افت صافیFluid Loss) (در دما و فشار بالا
• ارزیابی شیل و پایداری آنها در سیستمهای مختلف سیالات حفاری
• ‌‌ ارزیابی سازگاری بکارگیری انواع سیالات حفاری وتخلیه پسماندها با محیط زیست
• ارزیابی مقاومت دمایی انواع سستمهای سیالات حفاری و انواع مواد شیمیایی سیالات حفاری
• ارزیابی سیستم های پایه آبی سیالات حفاری به روش API
• ارزیابی سیستم های پایه روغنی سیالات حفاری به روش API
• تستهای مخصوص افزایه های مختلف سیالات حفاری به روش API
• کنترل کیفیت مواد
• آنالیز شیمی تر
• پایلوت تست و انجام تست های عملیاتی بر اساس شبیه سازی در آزمایشگاه
• تستهای مورد نیاز در دما و فشار بالا
• آنالیز مواد کنترل کننده هرزروی
• مشاوره های آزمایشگاهی

 

سیستم گردش گل

سیال حفاری اگر مایع باشد قسمت عمده آن آب است و گاهی نفت جزء اصلی آن است. از رس های مخصوصی برای شکل دادن به گل حفاری استفاده می شود و باریت برای افزایش وزن مخصوص گل بکار میرود.  مواد شیمیائی برای کنترل گرانروی (Viscosity) گل و افزایش توانائی ذرات جامد گل برای اندود نمودن دیواره چاه بکار می روند.  ١٪ تمامی چاههای نفت حفاری شده از هوای متراکم یا گاز طبیعی برای سیال حفاری بجای گل استفاده کرده اند. 

مخازن گل دارای همزن هائی هستند(Agitators) (پارو مانند)  که گل را بهم زده و مخلوط می کنند.

انواع گل حفاری :

a) گل پایه آبی

b) گل هوا و کف :  نوعی گل پایه آبی بوده که در طبقات با شکستگی زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.

c) گل پایه روغنی : بخش عمده آن گازوئیل ( ۹۵٪  تا ٩۸٪ ) و بقیه آن آب نمک و دیگر افزودنیها می باشد.به چند دلیل در حفاریها از گل روغنی استفاده می شود :

A. در بخشهای مخزنی جهت جلوگیری از ریزش چاه
B. جلوگیری از ریزش شیل
C. عدم نفوذ زیاد گل بدرون سازند

الف ) گاهی نوع خاص از گل تزریق می شود به نام پیل  :  که با ویسکوزیته بیشتر است و هنگامی که چاه ساکن است بدرون چاه اضافه میشود و جلوگیری از هرزروی که یا از LCM (مواد کنترل کننده هرزروی) و یا از  Hv  Pill  (پیل با ویسکوزیته زیاد یا پیل غلیظ)استفاده می شود.

ب  ) سلاگ  : با وزن حجمی بیشتری است و در هنگام لوله لوله بالا مورد استفاده  قرار می گیرد.

موادی که به گل اضافه می شود  :

1) کاستیک (Na OH) برای تغییر در PH و قلیائی نمودن گل
2) رس : جهت بالا بردن ویسکوزیته آن
3) باریت  : (Ba SO4) : بمنظور بالا بردن وزن گل
4) CMC  Hv : جهت بالا بردن ویسکوزیته  در پیل
5) کلسیم (Ca) : بالا بردن سختی گل حفاری
6) بنتونیت به منظور بالا بردن ویسکوزیته
7) LCM  (Loss Controller Material): افزودنیهائی مثل پوست گردو ، پوست شکلات میکا و . . . برای نفوذ در داخل خلل و فرج ( در هنگام هرزروی بالا استفاده می شود).

مشخصات گل حفاری :
 
صاف آب (WL : Water Loss): بر حسب cc.
پایه آبی      :       PH
                         Ca   بر حسب  ppm

                         ALK    : آلکالینیتی

پایه روغنی :        ES        : مربوط به سالینیتی ( شوری ) و عدم دو فاز شدن گل
                         HPHT  : مربوط به صاف آب است .

گردش گل حفاری : بخش های مختلف مسیر گردش گل بقرار زیر می باشند  :

۱- مخازن گل  :     
                 الف)  مخزن ذخیره گل    Reserve Tank
                  ب )  مخزن مکش         Suction Tank از آنها بدرون پمپها هدایت می شود.
                  ج )  مخزن شیکر          Shaker Tank پس از خروج از چاه
                  د  )  مخزن میانی         Middle  Tank قبل از مخزن مکش قرار دارد.

*مخزن Trip  : در حین پر کردن و خالی نمودن چاه در شرایطی غیر از حفاری مثلا" لوله بالا مورد استفاده قرار می گیرد

۲ –    پمپهای گل :

۳-     Mud Hose  : لوله ای که از پمپ به Swivel وارد می شود.

۴-      شیل شیکر (Shale Shaker)

۵-    Mud Cleaner : شامل ١ - Desander (ماسه زدا)  و۲-  Desilter (سیلت زدا)

۶-    Degasser

۷-    Mud Aggitator : شفتی است که با چرخش خود در مخزن ترکیبات گل را با یکدیگر مخلوط می کند و از ته نشینی مواد موجود در گل جلوگیری می نماید. (دستگاه سانتریفوژ روی Suction Tank) قرار دارد).

۸-   Stand Pipe Manifold  روی Floor حفاری قرار داشته با چهار مسیر بشرح زیر  :

1) Fill Up Line: هنگام پر کردن چاه از گل

2) Jet Cellar: مسیری است که باعث خالی شدن Cellar  میگردد.

3) Bottom Kill Line: به سمت Pipe Rams   پائین میرود.

4) Top Kill Line: که به سمت Pipe Rams بالائی می رود.

٩- Mud Pit : حوضچه ای که زائده های داخل گل درون آن میریزد.

Over Balance= هرزروی گل در اثر فشار کم سازند

Under Balance= فشار سازند از گل بیشتر بوده و نتیجتا" فوران خواهیم داشت( Flow یا Kick ).