سیالات حفاری

معماری فرهنگ قوم لر حفاری وسیالات حفاری تمدن لرستان

 
آشنایی با تجهیزات درون چاهی
نویسنده : رضا سپهوند - ساعت ۱۱:٢٧ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٥/٥/٢۸
 

آشنایی با تجهیزات درون چاهی

1ـ استرینگ حفاری   

1-1-                      مقدمه

 

 
 

استرینگ حفاری بخش مهمی از تجهیزات حفاری می‌باشد که در مرحله حفاری مابین ریگ و مته حفاری قرار می‌گیرد و یک سرس تجهیزات مکانیکی متصل به هم از قبیل لوله‌های وزنی ، پایدارکننده‌ها، اتصالات و ... بوده که حرکت دورانی را از میز دوار(درایور) واقع در سطح به مته حفاری منتقل می‌نماید.(شکل 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

استرینگ حفاری اهداف مختلفی را دنبال می‌کند که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

ü ایجاد یک جریان گل حفاری از ریگ به مته حفاری با حداقل افت فشار ، بدین منظور دو شیر بر روی استرینگ حفاری تعبیه شده است.

ü    انتقال انرژی از سطح حفاری به مته

ü اعمال نیروی فشاری بر روی مته به منظور پیشروی مته درون سازند

ü    راهنمایی و کنترل هدف مته

ü بالا و پایین آوردن مته و کلیه تجهیزات جانبی دیگر در چاه علاوه بر موارد

فوق‌الذکر استرینگ حفاری ممکن است برخی از اهداف زیر را با توجه به نیاز و شرایط خاص حاکم بر چاه به ثمر برساند:

پشتیبانی کردن تجهیزات در انتهای چاه جهت حداقل نمودن ارتعاشات و پرشهای مته

تست نمودن فشار و گل سازند در سرتاسر استرینگ حفاری

بطور معمول تجعیزات بکار رفته در استرینگ حفاری را از فولادهای AISI 4145 عملیات حرارتی شده می‌سازند . و تمام مراحل ساخت مطابق با استاندارد API صورت می‌گیرد.

1-2-                     تجهیزات استرینگ حفاری

اجزای استرینگ حفاری با توجه به کارکرد آن متفاوت می‌باشد. شکل 2 یک نمونه از آن را نشان می‌دهد که همه اتصالات از هرزه گرد تا بخش بالای میل چهار پر در قسمت چپ تصویر و از بخش پایینی میله چهار پر تا مته در قسمت راست تصویر مشخص شده است.(شکل 2)

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شایان ذکر است که استرینگ حفاری با استفاده از هرزه گرد به هوک متصل شده است و حرکت چرخشی درایور بوسیله میله چهارپر به آن انتقال می‌یابد و از دو بخش عمده ذیل تشکیل یافته است:

لوله های حفاری که خود از لوله های متداول حفاری ، لوله‌های سنگین و گاهگاهی یک برقو تشکیل شده است.

تجهیزات درون چاهیBHA

تجهیزات BHA با توجه به نوع حفاری مشتمل بر قسمتهای زیر می‌باشند:

لوله‌های وزنی در انواع و سایزهای متفاوت

پایدارکننده‌ها

جار

دیوار تراش(برقو) غلتشی

اتصالات شوک

مته و اتصالات مته

کاهنده‌ها

میله کوتاه

چال تراش

و ...

1-3- لوله‌های وزنی

یکی از مهمترین بخشهای هر استرینگ حفاری را لوله‌های وزنی تشکیل می‌دهد. این قطعه به طور معمول بلافاصله بعد از اتصالات مته به آن متصل می گردد.وکار اصلی آن ایجاد نیروی فشاری از طریق وزن خود بر روی مته است تا مته بتواند در داخل طبقات سازند به راحتی حرکت کند .واز اهداف دیگر آن موارد ذیل می باشد:

ایجاد مقاومت لازم در هنگام اعمال فشار بر روی مته

بهبود شرایط پایداری مته مانند مینیمم نمودن ارتشاعات وپرشها و...

مینیمم نمودن مشکلات کنترل سیستم با ایجاد سفتی مورد نیاز در"BHA"

انتخاب مناسب لوله های وزنی و"BHA"از بسیاری مشکلات موجود در حفاری جلوگیری می نماید .لوله های حفاری در سایزها وشکل های گوناگون وجود دارند ولی پارامترهای مهم کاری آنها عبارتند از:

قطر حفاری

حداقل افت فشار

راه اندازی وانتقال آسان

استحکام در برابر کمانش

صلیبت

1-3-1- شکل واندازه لوله های وزنی

مقطع این لوله ها به صورت شکل های مختلفی مانند مدور ،مربعی ،مثلثی وشیارهای مارپیچ بوده که معروفترین وپر کاربرد ترین آنها شکل مقطع مدور و شیارهای مارپیچی می باشد.

لوله های وزنی شیار مارپیچی مساحت سطح تماس ما بین لوله وزنی وحفره چاه را کاهش می دهد (شکل3).این لوله های وزنی که شیارهای عریض ولی کم عرض دارند مساحت تماس را 40%الی50%و وزن رانیز 7%الی 10%کاهش می دهند که در نتیجه به دلیل کاهش سطح تماس ، فشار نفوذ نیز کاهش می یابد.

 

 
 
 
 

 

 

 

 

بهینه سازی لوله های وزنی بزرگ تا کنون چندین بار صورت گرفته است وماکزیمم قطر لوله وزنی موجود در حدود 10-8 اینچ است.در حالی که در سالهای گذشته این مقدار 2/1 7-4/3 6 اینچ بوده است .استفاده از لوله های وزنی بزرگ مزایای ذیل را به همراه دارد :

لوله وزنی کمتری برای وزن مورد درخواست جهت اعمال نیرو بر روی مته نیاز               می باشد. اتصالات کمتری در لوله های وزنی به کار می رود . در هنگام تریپ کردن سیستم ،زمان باز وبسته کردن لوله های حفاری کاهش می یابد.

به دلیل نزدیکی قطر لوله حفاری به قطر چاه امکان شکست اتصالات کاهش می یابد.

چاه مستقیم تری حفاری می گردد.

برای داشتن لوله حفاری سنگین بایستی که قطر داخلی کوچک انتخاب شود .با این احوال قطر داخلی متناسب با پارامترهای ذیل انتخاب می گردد:

اندازه تجهیزاتی که به منظور انجام انواع تست ها واندازه گیری ها درون لوله وزنی قرار می گیرند .

میزان افت فشار قابل قبول در جریان گل حفاری

قطر داخلی لوله های وزنی را متناسب با قطر خارجی آنها عددی مابین 2تا3اینچ در نظر می گیرند .قطر خارجی لوله حفاری بین یم مقئار مینیمم ویک مقدار ماکزیمم تعیین می گردد .

مقدار قطر مینیمم به طور مستقیم به صلیبت لوله های وزنی و مقدا قطر ماکزیمم به قطر حفاری بستگی دارد .

 

 
 

جدول1انتخاب لوله وزنی را مطابق با قطر حفاری (به واحد اینچ)وجدول2وزن لوله وزنی را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

جدول1- قطر لوله وزنی متناسب با قطر حفاری

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

هنگام استفاده از لوله های وزنی قطور بایستی طراحی دقیق "BHA"متناسب با لوله های حفاری صورت گیرد .به دلیل اختلاف سفتی مابین لوله های حفاری ولوله های وزنی ممکن است لوله های حفاری دچار شکست شوند .لذا برای جلوگیری از این امر بایستی اختلاف سفتی را تا آنجا که امکان دارد با استفاده از لوله های وزنی کوچکتر در بالای"BHA" ویا استفاده از لوله ای حفاری سنگین در بالای لوله ای وزنی به حداقل رساند.

1-3-2- جنس ومراحل ساخت لوله های وزنی

لوله ای وزنی را به طور عموم از ماشینکاری فولاد (U.S)4165H یا     42CD4(NF) بدست می آیند.این فولادها معمولاًاز آلیاژهای کروم ـ مولیبدنیوم بود که به طور کامل خواص مکانیکی را بعد از تمپر وکوینچ شدن دارا می باشند و سختی آنها نیز متناسب با نحوه ماشینکاری حفظ می گردند .فرآیند ساخت در شکل4وخواص مکانیکی متناسب با قطر در جدول 3 آمده است.  

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

برای ایجاد سوراخ درون لوله های وزنی با استفاده از دو ابزار برشازدو انتها به سمت وسط لوله وزنی ،سوراخ را ایجاد می نمایند .در حفاری چاه های جهت دار از لوله های وزنی غیر مغناطیسی استفاده می شود ،زیرا که ابزار آلات اندازه گیری    تنها در استرینگ حفاری عنل می کنند که لوله های وزنی آن بر روی میدان های مغناطسی دستگاه های اندازه گیری تأثیر نگذارد .این لوله های وزنی از آلیاژهای مونل K(ترکیبی بیش از 60%نیکل)ساخته می شوند اما قیمت این فلز بسیار گران می باشد لذا این فلز را با آلیاژ استاتیک آهن کروم –منگنز جایگزین می کنند.

1-4- پایدار کننده ها

 به منظور افزایش پایداری و بهینه نمودن عملکرد در استرینگ حفاری از پایدار کننده ها استفاده می شود .واهداف ذیل را دنبال می کند:

× هم مرکز کردن استرینگ حفاری به منظور افزایش بازده مکانیکی

×    کاهش ضربه های وارده بر استرینگ حفاری

×    کنترل حرکت مته

×    کنترل راستای چاه

استفاده از پایدار کننده ها در چاه های جهت دار ،موتورهای درون چاهی وحفاری با مته سنگبُر سه کاجه وچکش های کوبشی درون چاهی از اهمیت بالایی برخوردار است.

ترتیب قرار گرفتن پایدار کننده ها در استرینگ حفاری با توجه به هدف مورد نیاز متفاوت می باشد .دو ترتیب مهم پایدار کننده ها به صورت پاندولی و تجهیزات درون چاهی انباشته می باشند.

در نوع پاندولی (شکل5-الف) از وزن لوله های وزنی یه عنوان عمل کننده ها بر روی پایداری محور در جهت دادن به مته استفاده می شود در حالی که درترتیب انباشته درون چاهی عمل عکس آن با قرار دادن تعداد معینی پایدار کننده در فواصل مشخص از هم صورت می گیرد.(شکل5- ب)

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

پایدار کننده ها را به سه دسته تیغه چرخشی وتیغه غیر چرخشی وهمراه برقو مطابق با شکل 6تقسیم می کنندونوع تیغه چرخشی به دو نوع تیغه مارپیچی وتیغه مستقیم که هر کدام به دو نوع تیغه کوتاه وتیغه بلند می باشد .شکل7چند نمونه پایدار کننده را نمایش می دهد .

بدنه وتیغه ها را از آلیاژ فولاد  AISI 4145H  با سختی در حدود 345- 285 برینل می سازند و تیغه های مارپیچی راست گرد را بعد از پیش گرم کردن به بدنه جوش می دهند ، تمام تیغه ها با تنگستن کاربیدهای از قبیل    TECNOWIRE (HF 1000)سختکاری سطحی شده اند.

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-5- چال تراش

به منظور حفر چاه با قطر زیاد و یا افزایش قطر یک چاه موجود از چال تراش در استرینگ حفاری استفاده می کنند.این ابزار معمولاً بعد از اتصالات مته به آن متصل  می گردد. وپایدار کننده هایی را در بالا وپایین آن در حفاری های عمودی قرار می دهند.قطر این ابزار در حدود  6 الی 72 اینچ است.

چال تراش را متناسب با نوع سازند حفاری از نوع دندانه فولادی با یاتاقانهای آب بند شده و یا نوع کاتر اینزرتی تنگستن کاربید می سازند.نازل های در زیر شانه کاتر به منظور جریان یافتن گل حفاری تعبیه شده است.

 

 
 

چال تراش را متناسب با قطر چاه ونوع سازند حفاری به سه دسته زیر تقسیم می کنند:

×    سه مخروطی(شکل8)

×    چهار مخروطی(شکل9)

×   

 
 

پنچ مخروطی(شکل10)

 

 

 

 

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

مشخصات فنی چال تراش عبارتند از :

×    اندازه چاه راهنما

×    اندازه چال تراش

×    نوع سازند

×    نوع اتصال بالا وپایین

 

 
 

شکل11محل قرار گیری چال تراش را در استرینگ حفاری نشان می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

1-6 - دیوار تراش (برقو) غلتکی

 

 
 

قطر چاه در برخی مواقع در اثر ریزش دیواره چاه یا انبساط ومتورم شدن لایه ها،باریکتر از اندازه اولیه می شوند .بدین منظور از دیوار تراش غلتکی استفاده می شود تا محل های باریک وتنگ شده چاه را دوباره به حالت اولیه برگرداند.(شکل12)  

 

 

            

 

 
 

جدول 4- قطعات تشکیل دهنده دیوار تراش دورانی

 

 

 

 

 

 

دیوار تراش بر دو نوع سه تراشنده و شش تراشنده تقسیم می شود که هر کدام از آنها دارای چندین قطعه مختلف می باشند که در جدول 4 تعداد قطعه ها وجنس آنها برای هر نوع دیوار تراش بیان شده است.

کاتر دیوار تراش با توجه به نوع سازند حفاری برسه نوع نرم،متوسط وسخت(شکل13)موجود است .تأمین راستای چاه در دیوار تراش از اهمیت بالایی برخوردار است ، بدین منظور در بالای دیوار تراش پایدار کننده های سنگینی قرار می دهند تا اندازه قطر چاه وپایداری استرینگ حفاری تأمین شود بدنه تجهیزات دیوار تراش از طریق سه کلاس متفاوت به استرینگ حفاری متصل می شوند.

×    اتصال بین مادگی بالا و پایین

×    اتصال بین مادگی بالا ونری پایین

×    اتصال بین مادگی یا نری بالا با مادگی پایین

بدنه را به طور معمول از فولاد  AISI 4145H (M)وکاتر دیوار تراش را از آلیاژ فولاد نیکل کروم – مولیبدنیوم AISI 8620/EN36cمی سازند .البته این آلیاژ را کربن دهی  کرده وسختی آن را به

   58-62 RCمی رسانند.

اطلاعات شناسایی دیوار تراش عبارتند از : 

×    دیوار تراش سه یا شش تراشنده

×    موفقیت دیوار تراش در استرینگ حفاری

×    قطر چاه

×    قطر خارجی لوله حفاری

×    نوع برش

×    اندازه ونوع اتصالت بالا و پایین

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

2-3- تجهیزات وروش های مانده یابی استرینگ ومته حفاری شکسته شده

با تغییر یکی از سه پارامتر ذیل حفار متوجه شکسته شدن استرینگ حفاری می شود .

×    کاهش شاخص وزن

×    افت فشار در پمپ گل حفاری

×    تغییرات گشتاور در میز دوار

معمولاً قبل از شکست ،فشار پمپ گل حفاری به دلیل ایجاد شکاف در استرینگ حفاری  به طور تدریجی کاهش می یابد که در صورت عدم توجه منتهی به شکست در شانه ها ویا لوله ها می شود.اغلب استرینگ حفاری در محل های ذیل می شکند .

× در انتهای لوله وزنی در شانه اتصال نری که در جهت های مختلف خم می گردد.

×    در حدود 50سانتیمتر از انتهای مادگی ابزارهای اتصالی

به محضی که حفار از شکسته شدن استرینگ حفاری اطمینان حاصل کرد ،قسمت بالایی استرینگ حفاری را بیرون می کشد تا قطر عمق شکستگی را مشاهده نموده وبه ابعاد ومقدار مانده پی ببرد.به اندازه ونوع مانده ابزارهای ذیل استفاده می شود .

2-3-1- مته مانده آسیاب کن

نوع مته حفاری که اغلب قطعات فلزی از قبیل مته دندانه ای سه مخروطی ،لوله های حفاری ،دیوارتراشها وتیغه های آن ،ابزارهای اتصالی،مسدود کن موقت،ابزارهای فشاردهنده پکرهای فولادی ومانده های متفرقه آسیاب می کند.مته مانده آسیاب کن بر پنج نوع می باشد:

×    مته مانده آسیاب کن تیغه ای (شکل18)

×    مته مانده آسیاب کن کف تخت(شکل19)

×    مته مانده آسیاب کن افست(شکل20-الف)

×    مته مانده آسیاب کن محدب(شکل20- ب)

×    مته مانده آسیاب کن مقعر

 

 
 

که هر کدام دارای انواع مختلفی از طوقهای مانده یابی وپایدار کننده ها هستند.وقطر خارجی آنها در حدود 4/13 الی2/ 181اینچ با 4 الی 8 تیغه وطول 10 الی 64 اینچ                  می باشد

 

 

 

 

 

 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         

                

                        

2-3-2- آسیاب تیغه مخروطی

آسیاب تیغه مخروطی برای آسیاب کردن لوله های جداری فرو پاشیده شده یا شکسته شده،ایجاد دریچه عبور برای گوه انحرافی وهمچنین آسیاب نمودن انواع مختلف خفه کننده ها به کار می رود.همچنین با آسیابهای دیگری ترکیب شده ویک مانده یاب داخلی را تشکیل می دهند.آسیابهای تیغه مخروطی به سه شکل ذیل می باشند:

× آسیاب های  60ْ به همراه زاویه مخروط  ْ60 (  ْ30 در هر طرف)

×    آسیاب های ْ30 به همراه زاویه مخروط  30ْ ( 15ْدر هر طرف)

×    آسیابهای ْ15 به همراه زاویه مخروط ْ15 ( ْ2/71 در هر طرف)

شکل21- نمایی از آسیابهای تیغه مخروطی را نشان میدهد.

2-3-3- آسیاب راهنما

 

 
 

ابزار آسیاب کن درون چاهی مخصوصی که یک تیوب سنگین به نام راهنما یا رامپ شناور مرزی تا زیر آن گسترش یافته است ودر دهانه پکرها ،تیوپها ویا لوله های حفاری اینزرت می شود.این ابزار قابلیت آسیاب کردن لوله های دور شویی ،کفشک های دورشویی ،اتصالات ایمنی ،کاهنده ها، آویز آستری وکاترهای درونی را دارد وبه علاوه با بارگیری این ابزار استرینگ مانده یابی در مسیر مورد نظر حرکت خواهد کرد وخطر آسیب رساندن به لوله های جداری و آستری دیواره های چاه ،در حین عملیات را از بین می برد .

 

 

2-3-6- لوله رسوب گیر

 

 
 

 

 

برای مانده یابی رولرهای مته ،بلبرینگها ودندانه ها به کار می رود وقبل از استفاده آن مته مانده آسیاب کن را به منظور آسیاب کردن قطعات بزرگ به کار می رود.این لوله در بالای مته قرار می گیرد وسپس گل حفاری به مدت چند دقیقه جریان می یابد وآنگاه به طور ناگهانی این جریان می ایستد.در اثر این جریان تکه های فلز بوسیله جریان گل حفاری حمل شده به درون رسوب گیر می رود.این ابزار برای خلاص شدن از تکه های فلزی که در کف چاه بعد از یک عمل مانده یابی باقی مانده اند مفید می باشد.(شکل25)

 

 

 

 

 

 

 

شکل 25- الف ) حفاری با استرینگ های معمول ب) با استفاده از لوله رسوب گیر

استرینگ حفاری را از محل گیر با پیچاندن باز می کنندو سپس قسمت آزاد شده را بالا کشیده و استرینگ مانده یابی مناسبجایگزین می شود . در ابتدا باید اطمینان حاصل کرد که گشتاور پیچشی در همه شانه های استرینگ حفاری یکسان باشد. بدین منظور از گشتاور واپیچشی بهره می برند.برای این کار میز دوار گشتاور پیچشی را اعمال کرده و سپس جهت گشتاور تغییر کرده و واپیچشی می شود و مقدار این گشتاور واپیچشی تا 80 0/0 گشتاور پیچشی اولیه است. تنش کششی بر روی استرینگ حفاری و اتصالات تا حدود صفر کاهش می یابد . سپس یک ماده منفرجه را با رشته سیمی تا نقطه گیر درون چاه وارد می کنند و در اثر ضربه حاصل از انفجار و گشتاور چپگرد اتصالات باز می شود. سپس یکی از سه عمل زیر می تواند انجام شود .

2-4-1-تجهیزات دور شویی

ایده اصلی برای آزاد کردن مانده ،حفاری مجدد فضای بین دیوار چاه و لوله ها می باشد. بدین منظور تجهیزاتی را به کمک استرینگی(شکل28)به محل مانده می رسانند. که این تجهیزات عبارتند از :

×    یک لوله دور شویی متناسب با قطر چاه و مانده (شکل29-الف)

×    یک اتصال ایمنی که لوله را به کفشک متصل می کند.(شکل29-ب)

×    یک کفشک دورشویی متناسب با قطر چاه و مانده(شکل29-ج)

×    لوله های وزنی

 

 
 

لوله های دور شویی همگی دو پله ای بوده و سطح خارجی و داخلی آنها برجستگیها و فرو رفتگیهای زیادی دارد.

تجهیزات دورشویی همیشه از لحاظ مکانیکی

ضعیف بوده وماکزیمم طول واقعی آنها

 150متر است .

 

2-4-2- کنار گذر زدن  

تصمیم انجام این عملیات زمانی اتخاذ می گردد که تمامی تلاشها برای بیرون آوردن ویا از بین بردن مانده به شکست منتهی شده باشد ویا آشکارا بازیابی مانده در مقایسه با هزینه حفاری یک چاهاندکی منحرف،اقتصادی نباشد.این چاه انحرافی از بالای مانده به موازات هدف چاه متروکه (با فاصله چند متری)حفر می گردد.

مراحل کار مطابق شکل زیر به نحو ذیل است:

× کارگر چاه را در محلی که انحراف صورت می گیرد سیمان کاری کرده ومنتظر می شود تا درپوش در محل محکم شود.

× زمان عملیات کنار گذر زدن در یک چاه جداره دار ،یک آسیاب تیغه دار را جهت ایجاد دریچه بر روی لوله جداری در چاه وارد می کند.

× استرینگ کنار گذر زدن که متشکل از بخش های زیر است را وارد چاه می کنند .

×    یک موتور درون چاهی

×    یک ساب زانویی

×    یک مته حفاری با قطر کمتر از مرحله پیشین

×    گوه انحرافی

× زمانیکه حفاری به اندازه یک طول لوله حفاری صورت گرفت،مقدار انحراف اندازه گیری می شود.

× یک استرینگ حفاری آویز آزاد به درون چاه رانده می شود تا قسمت منحرف شده را برقو کرده وجهت جاه به صورت عمودی درآید .

× سگ دستها با یک استرینگ مخصوص،دیوار تراشی می شوند.اگر چه امروزه اینعملیات به طور کامل انجام می شود واز لحاظ هزینه نسبتاً مناسب می باشد ولی باید پی آمد آن بر روی معماری چاه بررسی گردد.سگ دستی در محل انحراف وجود دارد که بوسیله لوله های جداری پوشیده می شود.ممکن است این استرینگ لوله های جداری مقاومتی در مقابل فشار ایجاد کند به علاوه اگر یک چاه بهره

 

 
 

بهره برداری کنار گذر شده باشد آنگاه استفاده از پمپ میل مکش عملی نخواهد بود.

 

 

 

 

 

 

2-4-3- جار

یک وسیله مکانیکی است که در پایین چاه به منظور اعمال ضربه ،به اجزای درون چاهی استفاده می شود.بدین صورت که انرژی در استرینگ حفاری ذخیره شده وبه طور ناگهانی بوسیله جار،وقتی که عمل میکند،آزاد می شود .اصول کار آن مشابه نجاری است که از چکش استفاده می کند .با توجه به وظیفه جار در استرینگ دو نوع از آن وجود دارد:

×    جارهای حفاری  

×    جارهای مانده یابی

عملکرد هر دو تای آنها مشابه است وهردوی آنها تقریباً بار ضربه ای مشابهی را اعمال می کنند ،اما جار حفاری طوری ساخته شده که بهتر بتواند بارگذاری چرخشی ونوسانی مربوط به حفاری را تحمل نماید .وجارهای مانده یابی در فرآیندهای مانده یابی برای آزاد کردن اجسام گیر کرده در درون چاه استفاده می شود .

جارها می توانند طوری طراحی شوند که به سمت بالا ،پایین یا هر دو طرف استرینگ ضربه بزنند .در زمان گیر کردن استرینگ حفاری درون چاه ،حفار به آرامی استرینگ حفاری را بالا می کشد اما"BHA" حرکت نمی کند . وقتی که قسمت بالای استرینگ حفاری به سمت بالا حرکت کرد به این معنی است که استرینگ حفاری شده وانرژی را در درون خود ذخیره می کند.

وقتی هایی از جار بطور ناگهانی در جهت محوری حرکت کرده وضربه را اعمال نماید .از لحاظ ساختمان داخلی ،جارها بر سه نوع کلی تقسیم می شوند:

×    جار مکانیکی

×    جار هیدرولیکی

×    جار هیدرولیکی / مکانیکی

در حالی که طراحی این سه جار با یکدیگر متفاوت می باشد ،عملکرد آنها مشابه است جارها در رنج وسیعی از اندازه ها وظرفیت ها به منظور اعمال باگذاری ضربه ای به سمت بالا یا به سمت پایین،موجود می باشند.

 

2-4-3-1-جارهای هیدرولیکی  

انرژی مورد نیاز در این جارها از فشار هیدرولیکی سیال بر روی پیستون حاصل می گردد.ومقدار وزمان عملکرد آن توسط کنترلرهای برروی سطح زمین قابل کنترل است. انرژی ذخیره شده در جار در زمان مورد نظر آزاد می شود وسپس بعد از 10الی60ثانیه به حالت اولیه وطبیعی خود برگشته وآماده تکان بعدی می شود.(شکل31)

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جار قابلیت قرار گرفتن تحت فشار را دارد با این احوال جار نبایستی به عنوا نیم کاهنده بین لوله های حفاری ولوله های سنگین قرار گیرد وهمچنین قطر خارجی لوله های وزنی وحفاری بالا وپایین جار بایستی هم اندازه باشد.شکل32-الف یک جار مانده یابی هیدرولیکی وشکل 32- ب محل جار مانده یابی را در استرینگ نشان             می دهد.

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل32- الف)جارمانده یابی هیدرولیکی ب)محل جار مانده یابی هیدرولیکی در استرینگ

2-4-3-2- جارهای مکانیکی  

در این نوع جارها انرژی در داخل فنر مرکزی که کشیده می شود ذخیره می گردد وهر گاه مقدار انرژی ذخیره شده در فنر به مقدار حداکثر خود رسید آزاد شده وجار عمل می کند.شکل33- الف یک جار مانده یابی مکانیکی وشکل33- ب یک جار مانده یابی را در استرینگ نشان می دهد.

2-4-3-3- جارهای هیدرولیکی/ مکانیکی

این نوع جارها می توانند با از کار انداختن شیر کنترل به صورت مکانیکی مستقیم هدایت شوند یا با از کار انداختن قفل فنری به صورت هیدرولیکی عمل کنند در حالت مکانیکی مطابق روش گفته شده،عمل کشیدن جار به وسیله فنر مرکزی صورت می

 

 
 

 

 

 

 

 

 

گیرد وقتی که این کشش به مقدار ماکزیمم مجاز خود می رسد جار عمل می کند .در حالت هیدرولیکی این نوع جارها مشابه جارهای هیدرولیکی عمل می کنند .(شکل34)

2-4-3-4- جنس اجزا جارها  

قطعات اصلی جارها از فولاد آلیاژی کروم-مولیبدنیوم AISI 4145 که عملیات حرارتی وتنش زدایی شده اند ساخته می شوند.استحکام تسلیم آنها تا حدود 140000psi به سختی برینل 310-290 می رسد.البته در محل های مخصوص از آلیاژهای با استحکام 170000psiنیز استفاده شده است.شیرها از آلومینیوم برنز با کارتر های روکشی بالا وتلرانس ساخت حدود 0005/0ساخته می شوند .تمامی اتصالات به کمک چهار رزوه محکم شده اند ودمای کار Oرینگهای درزگیری در حدودC ْ121(250درجه فارنهایت)وحتی گاهی تا C ْ230  (450درجه فارنهایت)می رسد.روغن های هیدرولیکی در رنج مناسبی از دما دارای ویسکوزیته ثابتی هستند.

3- موتورهای درون چاهی

3-1-دلایل استفاده از موتورهای درون چاهی

موتورهای درون چاهی هیدرولیکی بخشی از انرژی هیدرولیک سیالت حفاری رابه انرژی مکانیکی به شکل گشتاور وسرعت چرخشی تبدیل می کنند .این روش تأمین نیروی لازم برای چرخش مته حفاری دارای مزایایی نسبت به روشهای مرسوم حفاری چرخشی وروش های حفاری چرخشی هدایت شونده است که شامل موارد ذیل می باشد :

×    افزایش نرخ نفوذ(Rop)به علت افزایش سرعت چرخش مته

× توانایی حفاری در موقعیت های که امکان چرخش استرینگ حفاری وجود ندارد (مثل Coiled tubingوچاه های با شعاع کم)

×    بهبود عملکرد حفاری جهت دار

× کاهش سایش لوله وزنی ،لوله حفاری ولوله جداری به علت کاهش چرخش استرینگ حفاری

× توانایی بهینه کردن Ropبا مانیتورینگ اختلاف فشار موتور در لوله قائم

× موتورهای درون چاهی بر حسب سرعت وگشتاور آنها دسته بندی می شوند.

3-2- طرز کار موتور درون چاهی

واحدتوان قلب یک موتور درون چاهی می باشد.این قسمت از موتور،وظیفه تغییر انرژی هیدرولیک ایجاد شده بوسیله سیال حفاری را به شکل جریان وفشار به انرژی مکانیکی که باعث کار موتور به صورت گشتاور وسرعت چرخش می شود را فراهم می کند . یک موتور هیدرولیکی به جای گازوئیل یا الکتریسیته از فشار استفاده  می کند.

قسمت توان شامل یک روتور واستاتور می باشد.همان طور که از اسم آنها مشخص است ،روتور جزء چرخشی واستاتور جزء ثابت می باشد.روتورها از یک میله فولادی،ماشینکاری شده وسپس مورد آبکاری کروم قرار می گیرند،در حالی که استاتور شامل یک میله فولادی آستر شده با چرم می باشد .سطح مقطع روترها واستاتورها به وسیله تعداد لابها روی هر قطعه تعریف می شود.لاب مشابه دندانه یک چرخ دنده می باشد که برای تنظیم سرعت خروج  واحد توان به کار میرود .واحد توان با تعداد لابهای بیشتر،گشتاور بیشتر وسرعت کمتری را نسبت به انواع با تعداد لابهای کمتر تولید می کند.

روتورها همیشه یک لاب کمتر از جفت استاتور خود دارند.این مسئله فاصله لازم برای امکان چرخش روتور در استاتور را فراهم می کند.واحد توان معمولاً برحسب نسبت لابهای روتر به استاتور تعریف می شود(مثلاً 2/1یا 5/4).

یکی دیگر از پارامترهای واحد توان ،طول گام می باشد وبه صورت طول یک مارپیچ کامل 360درجه استاتور تعریف می شود.روتور نیز  یک مارپیچ با طول نسبتاً متفاوت تشکیل می دهد.

جفت شدن این طولهای مارپیچ بر روی هم یک فضای خالی آب بندی را در امتداد طول واحد توان ایجاد می کند .جریان گل حفاری به داخل  این فضا باعث چرخش روتور در خلاف جهت عقربه های ساعت در داخل استاتور می شود.

 

 

3-3-اجزای دیگر موتورهای درون چاهی

الف)مجموعه یاتاقانها:

از این مجموعه برای انتقال توان روتور به مته استفاده می شود .به طور داخلی،این مجموعه از یاتاقانهای شعاعی ومحوری تشکیل شده تا از چرخش هم مرکز شفت با حداقل حرکت محوری ومقاومت چرخشی اطمینان حاصل می شود.

یاتاقانهای شعاعی همچنین به منظور محدود کردن جریان سیال بع مجموعه یاتاقان که برای روغن کاری یاتاقانها استفاده می شود ، به کار می رود.

ب)شفت یا اتصال انعطاف پذیر :

از این وسیله برای انتقال توان روتور به مجموعه یاتاقانها استفاده می شود.این شفت طوری طراحی شده است تا امکان چرخش مختلف المرکز روتور و هوزینگ خمشی که ممکن است بین مجموعه یاتاقان واستاتور وجود داشته باشد را فراهم نماید .

ج)هوزینگ خمشی:

موتورهای درون چاهی حاوی هوزینگ خمشی قابل تنظیم می باشند که امکان تنظیم زاویه خمش موتور به وسیله ریگ وبنابراین تنظیم جهت حفاری را فراهم می کند.

د)Trip sub:

از این وسیله برای عبور دادن سیال حفاری بین فضای حلقوی ودرون موتور استفاده می شود.شکل35 نمایی از یک موتور درون چاهی واجزای تشکیل دهنده آن را نشان می دهد.

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

4- ابزار درون چاهی تکمیل چاه

به مجموعه سخت افزاری که از آن برای بهینه سازی تولید هیدروکربن ها از چاه استفاده می شود،به طور کلی ابزرا تکمیل سازی چاه می گویند.این مجموعه می تواند از یک پکر روی لوله جداری تا یک سیستم شامل المان های فیلتر کردن مکانیکی بیرون لوله مشبک ویا یک سیستم کنترل واندازه گیری کاملاًاتوماتیک که باعث بهینه سازی اقتصادی مخزن بدون دخالت مستقیم اپراتور (یک سیستم تکمیل سازی هوشمند)می شود،باشد .به عبارت دیگر تکمیل سازی چاه یک اصطلاح کلی می باشد که از مونتاژ یک سری از ابزرا لوله ای شکل در پایین چاه وتجهیزات مورد نیاز برای تولید ایمن و مؤثر از یک چاه نفت یا گاز تشکیل شده است.نقطه ای که در آن فرآیند تکمیل سازی شروع می شود،بستگی به نوع وطراحی چاه دارد .هر چند که گزینه های زیادی اعمال می شود یا فعالیت هایی در طول فاز ساخت یک چاه صورت می گیرد که تأثیر کاملاً مشخصی بر ویژگی های چاه دارد .

4-1- پکر

پکرها معمولاً به داخل لاینر ولوله جداری تولیدی هدایت شده ومحکم می شوند.این اجزا فشار را در فضای حلقوی چاه محدود کرده به طوری که لوله جداری وپوشش سیمان آن نوسان های زیادی را در تنش های فشاری متحمل نشوند .به طور خلاصه پکر فضای حلقوی چاه رااز هر گونه تماس فیزیکی با سیال داخل چاه وفشار پایین چاه ایزوله می کند.

4-1-1- انواع اصلی پکرها:

یک پکر اساساًبوسیله مکانیزم جازدن آن در چاه،نوع آب بندی،وسیله بازیابی آن از چاه (پکر بازیابی شونده یا دائمی)ونوع اتصال لوله پکر دسته بندی می شوند .اولین معیار دسته بندی پکر ها معمولاًوسیله بازیابی از چاه می باشد.

× پکرها بوسیله گیره های فولادی جازده می شوند،بطوری که این شیب راه های مخروطی شکل در امتداد آنها فشار داده می شوند،به لوله جداری محکم می شوند.همچنین یک آب بند که از رینگ های  لاستیکی تشکیل شده استر،بر جداره داخلی لوله جداری فشرده می شود.

×    پکرها می توانند به سه روش مختلف بازیابی شوند:

1- درمورد پکرهای دائمی می توان بوسیله حفاری یا آسیاب کردن بیرون کشیده شوند.

2- فعال کردن پین ها یا رینگ های برشی بوسیله کشید ن روی لوله مغزی،این حرکت گیره های نگه دارنده را آزاد می کند.این روش برای پکرهای بازیابی شونده می باشد بعضی از آنها نیازمند یک ابزار بازیابی ویژه می باشند .

3- آزاد سازی مکانیکی بدون فعال کردن پین ها یا رینگهای برشی:این روش بای پکرهای مکانیکی موقتی است که اساساً در استرینگ های ویژه برای تست چاه ،سیمان کاری ترمیمی ،اسید زنی وغیره مورد استفاده قرار می گیرند.

×    اتصال پکر – لوله مغزی می تواند دو نوع باشد :

1- صلب:که در آن لوله مغزی بر روی پکر ثابت می شود .

 

 
 

2- نیمه آزا د:در این حالت لوله مغزی به داخل پکر بوسیله یک لوله با المان های آب بند وارد می شود به طوری که لوله مغزی می تواند آزادانه به سمت پایین یا بالا حرکت کند .رنج مجاز حرکت لوله مغزی به طول لوله ای که با المان های آب بند مجهز شده است وبه موقعیت اول آن بستگی دارد .به علاوه حرکت به سمت پایین بوسیله یک ضامن متوقف کننده محدود می شود .

 

 

 

 

4-1-2-انتخاب پکر

 

انتخاب نوع پکر بستگی دارد به:  

× مقاومت پکر ومکانیزم تنظیم آن به تنش های مکانیکی وهیدرولیکی در چاه :

1-اختلاف فشار مجاز

2- فشار وکشش مجاز در محل اتصال پکر – لوله مغزی وپکر- لوله جداری

3- دمای مکانیزم برای الاستومرها

×    روش های جازدن وبازیابی

×    ضمائم موجود

×    هزینه نصب در مرحله تکمیل اولیه چاه وفرآیندهای تعمیراتی

×    کیفیت پکر وتجارب استفاده کننده ها از آن

علاوه بر موارد ذکر شده ملاحضات زیر در انتخاب پکر باید در نظر گرفته شود:

×    قطر درونی لوله جداری

×    قطر درونی پکر که لوله از آن عبور می کند

×    مقاومت الاستومرها

×    متالوژی (مسائل مربوط به خوردگی)

4-1-3- پکرهای تولید دائمی

پکرهای دائمی همچنین به عنوا نپکرهای قابل حفاری نیز نامیده می شوند .مثال نوعی از این نوع پکرها ،پکر دائمی 415Dساخت شرکت"Baker"می باشد (شکل36).

این پکر از یک ماندرلی داخلی(1a)تشکیل شده است مه درون آن سنگ زنی و پولیشن شده و در بالای آن یک رزوه مربعی چپگرد قرار دارد.(1b)بیرون ماندرل داخلی به ترتیب از پایین به بالا از اجزاء زیر تشکیل شده است :

×    یک راهنمای پایینی(2)که روی ماندرل داخلی پیچ می شود.

× گیره ها محکم کننده پایینی (3)ومخر.طی محکم کننده آنها (4)

×    المان آب بندی لاستیکی (6)با رینگ های ضد اکستروژر (5)و(7)

× گیره های محکم کننده بالایی (9)ومخروط های محکم کننده سربی آنها (8)اسلیو جازدن بیرونی (10)که به مندرل داخلی (1a)پیچ شده است.

رینگ دندانه ای ضامن دار (11)به اسیلو جازدن بیرونی (10)امکان می دهد که به سمت پایین در ارتباط با مندرل داخلی (1a)لغزش نموده اما از حرکت معکوس آن جلوگیری می کند ودر نتیجه پکر بصورت دائمی جا زده می شود.

این پکر تماماً قابل حفاری (برای برداشتن آن)بوده وتمام قطعات آن به جز المان های آب بند از چدن ،منیزیم ،سرب وبرنز ساخته می شود .این نوع پکر قبل از راندن لوله مغزی نهایی وروی کابل الکتریکی مجهز شده با یک وسیله جازدن مناسب ،یا روی یک استرینگ حفاری یا استرینگ لوله مغزی همراه با ابزار جازدن متناسب به داخل هدایت شده وجازده می شود.

4-1-3-1- اتصال پکر 415D-لوله مغزی

دو نوع اتصال که در زیر شرح داده می شوند برای انتخاب وجود دارد.

الف-"Anchor seal assembly"-(شکل 37-الف)

در این حالت یک رزوه لاستیکی لوله مغزی را به پکر محکم می کند .آب بندی بوسیله المان های آب بندی انجام می شود.این مجموعه باید از حداقل دو توده آب بند تشکیل شده باشد.

ب-"Locator seal assembly"-(شکل37-ب)

 

 
 

این قطعه نهایی دارای المان ها آب بند می باشد که امکان می دهد که لوله جداری در داخل پکر لغزش نماید .هرچند ،یک ضامن متوقف کننده که در جای رزوه قرار داده می شود ،حرکت به سمت پایین را محدود می کند.

                                 شکل37- انواع اتصالات پکر

4-1-3-2- معایب ومزایای پکرهای دائمی

این نوع پکر دارای طراحی ساده ای بوده وشامل

 مکانیزم پیچیده ای نمی باشد .این نوع پکر از

 ضریب اطمینان باایی برخوداربوده و می تواند تست های مکانیکی قابل    واختلاف فشار بالایی را تحمل نماید .همچنین این پکر دارای بالاترین رنج قطر درونی سیال برای یک قطر لوله جداری مشخص می باشد . این

 پکر انعطاف پذیر بوده ومی تواند در طول فرآیندهای تعمیر چاه به منظور تغییر تجهیزات تولیدی مورد استفاده قرا  گیرد.از بزرگترین عیب پکرهای دائمی این است که تنها می توانند بوسیله آسیاب کردن یا حفاری برداشته شوند .یعنی اینکه به منظور حذف این نوع پکر بعد از برداشتن تجهیزات سرچاهی وبیرون کشیدن لوله باید از استرینگ حفاری استفاده شود .عیب دیگر این است که اگر لوله مغزی برای یک دوره زمانی طولانی حرکت نکند  ،المان های آب بند لوله مغزی به مندرل داخلی پکر می چسبد .برعکس ،حرکت زیاد لوله باعث سایش المان های آب بند می شود.

این نوع پکر اغلب در چاههای تولید گاز مورد استفاده قرار می گیرد

 

4-1-4- پکرهای قابل بازیابی

این نوع پکرها طوری طراحی شده اند که بتوانند به سادگی باز شده وبدون آسیاب کردن یا حفاری آن از داخل چاه بیرون کشیده شوند .بنابراین همه آنها دارای مکانیزمی می باشند که بتوانند در مواقع لزوم باز شوند .بسته به مدل ،پکرها می توانند بصورت مکانیکی با هیدرولیکی جازده شوند وتمام آنها به لوله مغزی بصورت دائم متصل می شوند .هر چند که،می توان از یک اتصال جداکننده (یا صفحه جداکننده)در استرینگ لوله  مغزی در بالای پکر استفاده کرد.

4-1-4-1- پکرهای قابل بازیابی هیدرولیکی

این پکره با اعمال فشار به استرینگ تولیدی جازده می شوند (شکل38).اسلیپهای جداکننده (1)زیر آب بند (2)قرار داده می شوند،که معمولاً از سه المان آب بند لاستیکی تشکیل می شوند.المان های آببند اغلب دارای سختی متفاوتی می باشند وبر طبق شرایط جازدن وعمق چاه انتخاب می شوند .این المان ها بوسیله رینگهای (3)که اکستروژن را در لاستیک ها کاهش می دهند ،از یکدیگر جدا می شوند.اسلیپها ،پکر را در جای خود نگه داشته واز لغزش به سمت پایین پکر در زمانی که وزنی روی آن می باشد،جلوگیری می کنند .همچنین استفاده از دکمه های نگهدارنده (4)(دکمه های اصطکاکی که زمانیکه فشار زیر پکر بالاتر از فشار فضای حلقوی چاه باشد ،به صورت هیدرولیکی فعال می شوند)کمک می کند که پکر به سمت بالا لغزش پیدا نکند.

 

 

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

این پکرها پیچیده تر از نوع دائمی آن می باشند ،اما زمانیکه هدف جازدن پکر به طور مستقیم با لوله مغزی تولیدی نهایی می باشد ،هیچ جایگزینی ندارد .راندن این نوع پکرها در چاههای منحرف شده نسبتاً ساده است ،ودر تکمیل سازی های دو گانه یا حتی سه گانه می توانند مورداستفاده قرار گیرند .همچنین می توان دریک زمان چند پکر را به داخل چاه جازد.در نهایت ،باید خاطر نشان کرد که بصورت تئوری بازکردن وبازیابی این نوع پکرها راحت است . به محض اینکه آنها به بیرون کشیده شدند           می توانند مورد بازرسی مجدد قرار گرفته ودوباره مورد استفاده قرار گیرند .  

هر چند که سیستم جازدن وباز کردن هیدرولیکی بر حسب فضای موجود پر هزینه بوده ودر نتیجه قطر درونی موجود برای عبور سیال را در یک لوله جداری مشخص محدود می کند.  

جازدن آن نیازمند استفاده از یک درپوش ویک مغزی نشاننده در زیر پکر یا یک توپی که روی یک نشیمنگاه قابل ردیابی انداخته می شود ،می باشد .دراین حالت درپوش ممکن است بچسبد یا اینکه توپی به خوبی در نشیمنگاه جا نگیرد یا ممکن است به داخل کشیده شود .این نوع پکرها از موادی که به آسانی قابل آسیاب کردن باشند،ساخته نمی شوند .در نتیجه بیرون کشیدن این نوع پکرها که در داخل چاه گیر کرده بوسیله حفاری برحسب زمان،پول وابزار مورد استفاده بسیار گران می باشد .

پکرهای هیدرولیکی قابل بازیابی دارای نوع دوتایی نیز می باشند (شکل39).روش جازدن وبازیابی آنها فرقی با دیگر انواع پکرهای هیدرولیکی قابل بازیابی ندارد.بسته به مدل انتخابی،این نوع پکرها می توانند با افزایش فشار در استرینگ کوتاه یا در استرینگ طویل جازده شوند.پکرها بوسیله کشش روی استرینگ طویل باز می شوند.

شکل38- پکرهای قابل بازیابی هیدرولیکی

شکل 39-پکرهای هیدرولیکی قابل بازیابی نوع دوتایی

4-1-4-2- پکرهای قابل بازیابی مکانیکی

این پکرها  به ندرت در استرینگ نولیدی دائمی مورد استفاده قرار می گیرند (شکل40).برعکس این نوع پکرها برای استرینگ موقتی تست ،سیمانکاری یا شبیه سازی ،عالی می باشند .این به دلیل آن است که آنها می توانند فوراًبدون نیاز به بیرون کشیدن دوباره جازده شوند ودلیل دیگر اینکه بازیابی آنها

 

 
 

 ساده است .بطور عموم ،این پکرها با بالشتکهای اصطکاکی

 مجهز شده اند که اسپیل ها با چرخش 0ْ9در یک شکاف

 jآزاد وفعال می شوند .باز کردن آنها بسیار ساده است و

معمولاً عکس روش جازدن آنها می باشد.پکرهای قابل

بازیابی مکانیکی به نوبه خود دارای دو نوع کششی و فشاری می باشند.(شکل41).

4-2- آویز های لوله آستری

به طور کلی آویز لوله آستری به وسیله ای گفته می شود

که لوله آستری را به لوله جداری متصل می کند. آویزهای

 آستری امکان می دهند که لوله جداری بدون امتداد

 استرینگ به سطح در درون چاه معلق نگه داشته می شود. از لوله های آستری حفاری برای ایزوله کردن قسمت های باز درون چاه در طول فرایند حفاری استفاده می شود. از لوله آستری فرآوریبه منظور ایجاد قسمتهایی از چاه برای ساپروت حفره چاه و ایزوله کردن قسمت های مختلف چاه استفاده می شود. آویزهای آستری به طور کلی دارای دو نوع هیدرولیکی و مکانیکی می باشند که هر کدام از این دو نوع دارای دو نوع تک مخروطی و چند مخروطی می باشند.

 

 

4-2-1- آویزهای آستری هیدرولیکی  

آویزهای آستری هیدرولیکی ،لوله آستری را در لوله جداری با فشار هیدرولیکی استرینگ کاری به منظور محکم کردن لوله گیرها،نگه می دارند. این نوع آویزها در دو نوع تک مخروطی و چند مخروطی موجود می باشند. آویزهای تک مخروطی مناسب برای کاربردهای عمومی می باشند. در صورتی که آویزهای نوع چند مخروطی ظرفیت آویزان کردن بیشتری را برای لوله های آستری طویل و سنگین فراهم می کنند. در هنگام سیمانکاری لوله آستری ،انتقال سیمان می تواند با چرخش لوله آستری در طول سیمانکاریافزایش یابد. چرخش لوله آستری می تواند با استفاده از یک آویز هیدرولیکی چرخشی انجام شود.این آویزها دارای یاتاقان هایی می باشند که امکان چرخش لوله آستری را بعد از محکم شدن آن فراهم می کنند . نمایی از انواع هیدرولیکی این آویزها در شکل 42 نشان داده شده است.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-2-2- آویزهای لوله آستری مکانیکی  

در آویزهای لوله آستری مکانیکی ،لوله آستری بوسیله چرخش یا بالا یا پایین بردن استرینگ کاری به منظور سفت کردن لوله گیرهای آویز،روی لوله جداری محکم می شود. این نوع آویزها نیز مانند نوع هیدرولیکی دارای انواع تک مخروطی و چند مخروطی می باشند . همچنین نوع چرخشی آویزهای آستری مکانیکی به منظور افزایش قدرت باند سیمان نیز موجود می باشد. نمایی از انواع مختلف آویزهای لوله آستری مکانیکی در شکل 43 نشان داده شده است.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-2-3-آویز لوله آستری به همراه پکر  

نوع دیگری از آویزهای آستری می باشد که در جاهاییکه استفاده همزمان از آویز و پکر مطلوب است ،از آن استفاده می شود(شکل44).

این وسیله ابزار سر کوله کردن می باشد و تحت نام های "sliding  sleeve" و"sliding  side  door  ", SSDیا SSشناخته می شود (شکل45). ارتباط بین لوله مغزی و فضای حلقوی چاه بوسیله ابزار یک "sliding   sleeve"(1)بر قرار یا قطع  می شود. بوسیله یک ابزار بالابر که روی "slick sleeve" قرار می گیرد،"sleeve" (1)بالا برده می شود بطوریکه پورتهای (2)را که در بدنه شیر (3)ماشین کاری شده است باز و بسته می کند.

ماشین کاری ویژه بدنه امکان می دهد که فنرهای انگشتی "sleeve"را در موقعیت مورد نیاز قفل می نماید.

سطح مقطع پورتها  بزرگتراز سطح مقطع لوله مغزی می باشد و در نتیجه نرخ جریان سیال نسبتاً بالایی را می توان از آن بدون ریسک سایش شیر عبور داد برعکس،انتظار می رود که آب بندیها (5)و (6)بعد از اینکه"sliding  sleeve"چندین بار بالا برده شد،خراب شود . این عمل باعث نشتی بویژه در حضور گازها یا رسوبات می شود. بر همین اساس ،پیشنهاد می شود که از "sliding  sleeve"باستثنای مرحله تکمیل سازی اولیه یا هنگام تعمیر چاه استفاده نشود.  

4-4- مغزی نشاننده

به منظور برآوردن نیاز های اندازه گیری ،تسهیل کردن نصب تجهیزات یا انجام دیگر فعالیت های ایمنی ،لوله مغزی با قطعات ویژه ای مجهز می شود که به آنها مغزی نشاننده می گویند بطوری که ابزار مکانیکی می توانند معمولاً بوسیله کابل در آن بنشینند.(شکل46).

وظایف اصلی مغزی نشاننده عبارتند از:

×    تست فشا تمام یا بخشی از لوله مغزی

×    تست کیپ بودن ادوات سر کولاسیون

×    اعمال فشار به لوله مغزی برای جازدن پکر هیدرولیکی

×    ایزوله کردن لوله مغزی از فشار سنج

× ترک نمودن ابزار اندازه گیری فشار ویا درجه حرارت در چاه بطور موقت ،اگر ممکن باشد ،بطوریکه تداخل زیادی با شرایط تولید چاه نداشته باشد.

یک تعداد زیادی ابزار برای برآورده ساختن هر کدام از این فعالیت ها موجود می باشد .آنها معمولاً به روی زیر یک ماندرل (یا یک "Lock mandrel")که آنها را در جای خود در مغزی نشاننده حفظ می کند ،پیچ می شوند.

در طول تکمیل چاه،موقعیت،تعداد وانواع مغزی نشاننده در چاه باید به دقت مشخص شود وبر طبق موارد ذیل انتخاب می شود:

× هر فرآیندی که ممکن است در زمانهای آینده در چاه انجام شود

× کاهش قطر درونی مغزی نشاننده،به ویژه برای ابزاری که باید عمیق تر به داخل چاه رانده شود.

به طور عمومی ،معقول است که تعداد مغزی نشاننده به یک مقدار حداقل محدود شود ،به طوری که در بیشتر موارد دو یا سه تا از آنها کافی می باشد.

انواع مختلفی از مغزی نشاننده برای فروش وجود دارد،اما همه آنها حداقل دو نقطه را در نظر می گیرند:

× یک شیار قفل کننده که امان می دهد به ابزار که به طور مکانیکی به مغزی نشاننده قفل شوند که اگر لازم باشد،مندرل با یک قفل مجهز می شود.

× یک حفره آب بند که در آن آبندی بین مغزی نشاننده وابزار ایجاد می شود که اگر لازم باشد از آب بندهای نوع هفت شکل که روی مندرل سوار می شوند،استفاده می گردد.باید خاطر نشان کرد که قطر این حفره آب بند به عنوان قطر مرجع برای مغزی نشاننده تحت اصطلاح قطر اسمی عمل می کند که به صورت اعشاری بیان شده وبه صدم اینچ محدود می شود(برای مثال ْ81/2 برای مقدار واقعی 821ْ/2).به منظور قرار دادن ابزار در مغزی نشاننده بدون اینکه این ابزار در حالی که به داخل رانده می شوند در لوله مغزی گیر کند وبدون اینکه آب بندها آسیب ببینند،قطر اسمی مغزی باید حدافل کوچکتر از گذرگاه لوله مغزی باشد .

دو گروه از اصل مغزی نشاننده که حفر کامل و نرونده از پایین نامیده می شوند وجود دارند :

× مغزی نشاننده نوع حفر کامل بوسیله یک قطر عبوری که مساوی با قطر اسمی مغزی نشاننده یعنی حفره آب بند آن باشد،شناخته می شود.اگر چه باید خاطر نشان کرد که این نوع مغزی نشاننده یک محدودیتی را با در نظر گرفتن قطر درونی لوله مغزی ایجاد می کند.(به خاطر آورده شود که قطر اسمی مغزی نشاننده باید حداقل کوچکتر از گذرگاه لوله مغزی باشد)این گروه مغزی نشاننده از انواع زیر تشکیل شده اند:

×    حفره کامل ساده که اغلب حفره کامل نامیده می شود.

×    حفره کامل انتخابی که انتخابی نامیده می شود

× حفره کامل نرونده از بالا که اغلب نرونده از بالا نامیده می شود

× مغزی نشاننده نوع نرونده از پایین که اغلب نرونده نامیده می شود وبا یک قطر عبوری شناخته می شود که کوچکتر از قطر اسمی حفره آب بندی می باشد.یک برآمدگی باعث ایجاد محدودیت در انتها می شود .

4-4-1- مغزی نشاننده نوع حفره کامل

4-4-1-1- مغزی نشانده نوع حفره کامل ساده

این نوع مغزی نشاننده تنها دارای یک شیار قفل کننده ویک حفره آب بند می باشد که آنها جریان سیال را محدود نمی کنند (شکل47).در نتیجه در صورت نیاز تعداد زیادی از آنها با قطر اسمی مشابه می توانند به طور تئوری در یک چاه قرار داده شوند.در عمل،این تعداد به چهار مغزی نشاننده با قطر اسمی مشابه محدود می شود .

4-4-1-2- مغزی نشاننده نوع حفره کامل انتخابی

این نوع مغزی نشاننده دارای یک پروفیل انتخابی می باشد(شکل48).حالت انتخابی آن با انتخاب یک پروفیل قفل کننده روی یک منادرل مطابق با پروفیل درونی  مغزی نشاننده که ابزار به آن فیت می شود ،بدست می آید.

4-4-1-3- مغزی نشاننده حفره کامل نرونده از بالا

بخش بالایی این نوع مغزی نشاننده در مقایسه به حفر ه آب بند بزرگتر              می باشد(شکل49).این هندسه امکان می دهد که ماندرل با یک رینگ نرونده از بالا با قطر بزرگ از حفره آب بند مغزی نشاننده در مغزی نشاننده متوقف شود.به این ماندرل اصطلاحاً نرونده از بالا می گویند و زمینه مغزی نشاننده نیز اغلب نرونده از بالا نامیده می شوند .

4-4-2- مغزی نشاننده نوع نرونده از پایین   

این نوع مغزی نشاننده یک شکل ماشینکاری شده در پایین آب بند دارد(شکل50).این شکل ویژه نرونده از پایین نامیده می شود. وماندرل منطبق بوسیله آن متوقف می شود.قطر ماندرل کوچک از قطر حفره آب بند بوده ولی بسیار نزدیک به آن می باشد .جدول 5به طور خلاصه انواع اصلی مغزی نشاننده فراهم شده بوسیله سازندها ومدلهای معادل آنها را برای هر دو دسته اصلی حفره کامل و نرونده از پایین نشان می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-5- شیر اطمینان زیر سطحی

 

 
 

بسته به محیط ونوع وفشار زیاد تولیدی ،لازم است که یک شیر اطمینا ن زیرسطحی SSSV در داخل چاه قرار داده شوند .این شیر به عنوان شیر مکمل سرچاهی در صورتی که شیر سرچاهی به علت های مختلف از جمله شکست شیر یا خراب شدن سرچاهی از کار افتاده باشد،عمل می کند(شکل51).

 

 

 

 

 

 

 

4-5-1- شیر اطمینان زیر سطحی کنترل شونده از زیر سطح(SSCSV)

این نوع شیر آلات اغلب "Strom choke"نامیده می شوند.آنها بوسیله کابل فولادی جازده می شوند .آنها چاه رابعد از انجام یک اصلاح در شرایط سیلان در جایی که قرار داده شده اند می بندند :

×    وقتی که نرخ سیلان اولیه افزایش پیدا می کند .

×    وقتی که یک افت فشار در مقابل شیر وجود دارد .

4-5-1-1- شیرهای اطمینان اختلاف فشاری این شیرها به عنوان شیرهای اختلاف فشاری یا شیرهای اطمینان سرعتی شناخته می شوند وبه طور طبیعی باز می باشند(شکل52).یک چوک که در شیر قرار داده می شود باعث افت فشار در هنگام جریان می شود واین عمل کمک می کند که شیر بسته شود.یک فنر برگشت دهنده باعث می شود که شیر د شرایط باز نگه داشته شود.اگر نرخ سیلان به طور پشت سر هم افزایش بیابد ، افت فشار ایجاد شده یک نیرویی برای بسته شدن اعمال می کند که بالاتر از نیروی برگشت فنر بوده وشیر بسته می شود.

4-5-1-2- شیرهای اطمینان عمل کننده با فشار

این شیرها همچنین تحت اصطلاح "Ambient safety valves"نیز شناخته می شوند (شکل53).مکانیزم بسته شدن بوسیله یک فنر برگشتی ویک محفظه گاز کنترل می شود وفشار چاه باعث می شود که چاه باز نگه داشته شود .

4-5-2-شیرهای اطمینان زیر سطحی کنترل شونده از سطح(scssv)

این نوع شیرها از سطح بوسیله فشار هیدرولیکی کنترل می شوند.فشار کنترلی روی یک جک عمل میکند که "Sleeve"را به عقب زده ودر نتیجه شیر باز می شود.در همان زمان این عمل یک فنر برگشتی قوی را فشرده می کند تا زمانی که فشار کنترلی در روی شیر نگگهداشته شود شیر باز باقی می ماند هرچند که ،وقتی این فشار از یک حد آستانه معین کمتر می شود شیر تحت اثر فنر برگشتی می تواند بسته شود.

4-5-2-1- شیر های اطمینان قابل بازیابی کابل فولادی (WLR)شیر به ی کماندرل وصل می شود که ط.وری اصلاح شده که فشار سیال کنترلی را به جک شیر منتقل کند(شکل54).قرارد ان شیر وماندرل آن در مغزی نشاننده مستلزم دقت بالا می باشد وجازدن وقفل کردن آن در مغزی نشاننده بسیار بحرانی است.

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-5-2-2- شیرهای اطمینان قابل بازیابی لوله مغزی (TR)

توصیه می شود که از محدود کردن قطر عبوری در چاههای با نرخ تولید جلوگیری شود .بعلاوه ،بویژه برای چاه های گاز ،این محدودیت نزدیک سطح ،مطابق با یک منطقه ای است که شرایط فشار ودما ممکن است برای تشکیل هیدرات باشد.

بنابراین این نوع چاه ترجیحاً با شیرهای قابل بازیابی لوله مغزی که دارای قطر درونی مشابه با لوله مغزی هستند مجهز می شود (شکل55).به منظور تغییر شیر،استرینگ تولیدی باید بیرون کشیده شود.

4-5-2-3- شیرهای اطمینان ترکیبی

شیرهایی که روی لوله مغزی پیچ می شوند دارای یک سطح مقطع درونی می باشدکه مطابق با لوله مغزی می باشند.اما زمانی که لازم است عوض شوند نیازمند یک کار تعمیراتی می باشند.شیرهای قابل بازیابی کابل فولادی به آسانی به بیرون کشیده می شوند،اما یک کاهش را در قطر درونی عبوری ایجاد می کند .به همین دلیل نوعی شیر اطمینان زیر سطح کنترل شونده از سطح تولید شد ه است که دارای هر دو مزیت شیر لوله مغزی وشیر قابل بازیابی کابل  فولادی می باشد.(شکل56).