q932+de2 reference fa lec

درس مهندسي حفاري دو

ويرايش چهارم

درس مهندسي حفاري دوويرايش چهارم

آشنايي با دوره.1اهداف آموزشي.2روش تدريس و ارزشيابي كالسي.3هاي مصوب مروري بر سرفصل.4منابع مورد استفاده.5طرح درس.6ارتباطات.7

حوزه تدريسمند مهندسي حفاري مطالعه تئوري و عملي نظام

6)ويرايش چهارم(مهندسي حفاري دو نيا اعلمي. ح -94بهار

توصيف دوره آماده شده براي

مجموعا سه ساعت در هفته(درس سه واحدي(مختص دانشجويان سال سوم و چهارم دانشگاه رشته مهندسي نفتنيازها پيش

مهندسي حفاري يك


روش تدريستعامل استاد و دانشجو و مشاركت دانشجويانمسئوليت پذيري دانشجويان در امر يادگيري ايجاد محيط آموزشي چالشيتسهيل يادگيري و نقش حمايتيآموزش نكات كاربرديلزوم رعايت سكوت و عدم ايجاد اختالل در نظم كالس


روش مطالعه پيشنهاديهمراهي با كالسمطالعه مستمرهاي كالسي مشاركت در بحثپيش مطالعه و پس مطالعه مطالب ارائه شدهاستفاده از منابع مطالعاتي كمكي


اهداف اصلي )هاي مورد انتظار حداقل مهارت(هاي مصوب وزارت علوم آموزش كامل سرفصل


)ها ساير مهارت(اهداف جانبي هاي ارتباطاتي تقويت مهارت

برقراري ارتباط صحيح و موثر مسئوليت پذيري اخالقي و

تخصصيتوانايي كار در محيط جمعيهاي آموزشي مهارت

مند انجام تحقيق نظامارائه گزارشاتهاي مديريتي مهارت

مديريت پروژه

مديريت زماناي دانش رايانه

يادگيري نحوه استفاده ازهاي هاي نوين و ابزار فناوري

مهندسي پيشرفته


)ها سخنراني(هاي كالسي ارائه نحوه برگزاري جلسات

بندي و تفكيك و سازماندهي مطالب بخشاستراحت بين كالسيدهي مفاهيم تئوري و عملي پوششحجم كل محتواي مورد آموزش

100-200 برگهبندي زمان

،مرور جلسه قبلآموزش محتواي جديدحضور و غياباستراحت


. . . )پروژه، تمارين و (ها ارزشيابيمبناي ارزشيابي كالسي

امتحان پايان ترم)جزوه بسته( نمره نهايي% 70حداقلحضور و غياب

نمره اضافي 3-2حدودفعاليت كالسي

هاي كالسي پروژهتمارين

Last session (Review)

Session Outlook

Presentation ABreak Time

Presentation B

Next Session Topics

Roll Call


قالب تحويل گزارشاتبندي و دستورالعمل خواسته شده رعايت قالبذكر مشخصات مورد نيازبندي رعايت زمان


)2(سرفصل درس مهندسي حفاري )1390مصوب وزارت علوم (تخمين فشار منفذي :

،مكانيزم ها ،فشار نرمال و غير نرمالهاي شكست، فشار،نشت . . .، .ه هاي تخمين فشار با استفاد روش

. . . . . هاي ژئوفيزيكي و از دادهطراحي هيدروليك :

تخمين حداقل دبي الزم برايتميزسازي،

ير هيدروليك سياالت نيوتني و غ

نيونتي، محاسبات افت فشار اصطكاكي

وتنيبراي سياالت نيوتني و غير ني)هاي بينگهام، پاورال مدل( ،هاي مته طراحي نازل

بر اساس روش حداكثر توانههيدروليكي و حداكثر ميزان ضرب

طراحي هيدروليك تمامهاي يك چاه از ميادين ايران حفره


)2(سرفصل درس مهندسي حفاري )ادامه) (1390مصوب وزارت علوم (هاي جداري طراحي لوله :

،معرفي ،وظايفها، تعيين قطر چاههاي كششي، تركشي و محاسبه مقاومت

. مچالگيهاي كششي بر تصحيح اثرات تنش

. مقاومت مچالگيي و تعريف ضرايب ايمني كششي، تركش

. مچالگيهاي ها براي مقاومت طراحي جداره

. كششي، تركشي و مچالگيهاي آستري طراحي لولهحفر مستقيم چاه :

،مفهوم حفره مستقيم ،نرخ زاويه انحراف چاه

،حفره جاكليدي ،محاسبات سگدستانواع ساق متهمغزه گيري :

،تعريف مغزه ،اهداف مغزه گيريهاي مغزه گيري، روشعمليات مغزه گيريكنترل فوران :

،تعاريفهاي مختلف كنترل فوران، روش ،محاسبات هر روشجلوگيري از فوران


)2(منابع پيشنهادي درس مهندسي حفاري )1390مصوب وزارت علوم (K. K. Millheim ‐M. E. Chenevert ‐ F. S. Young Jr. :

Applied Drilling Engineering


منابع امتحانيهاي كالسي ارائه

منابع معرفي شده در كالس


)كمكي(منابع فارسي مهندسي حفاري : نام كتاب

كاربرديمحمد نادري، آدام : نام نويسنده

. ، كيت كي. بورگوين جي آر. تيچنورت، . ميلهم، مارتين اي

احمد سجاديان، مرتضي : مترجمانابراهيم پور كوجان، سيد اميد

حميديان ديوكالهي، امير طاهري دهلر

1388چاپ اولانتشارات(مشتاق دانش : ناشر(فصول يك تا چهار: (جلد اول(23)ويرايش چهارم(مهندسي حفاري دو نيا اعلمي. ح -94بهار

برنامه تدريس موضوعتاريخ، جلسه يكم


تعامالتهاي توصيه شده روش

هاي مالقات حضوري در زمانها استراحت و فاصله بين كالس

ارسال رايانامهها پاسخگويي به تمامي درخواست ،صبر در دريافت جواب

بين چند(زمان معقول پاسخگويي )دقيقه تا كمتر از يك هفته

رعايت آداب ارسال ايميلاختصار، پرهيز از فينگليش، •

انتخاب عنوان و محتواي مناسب، ثبت مشخصات فردي، ارسال

ايميل به ادرس مربوطه

هاي زير پرهيز از روش :مالقات حضوري بدون هماهنگي

هماهنگي از طريق ارسال رايانامه علي (برقراري تماس تلفني

)الخصوص در ساعات غير اداريارسال پيامك ارسال پيام فوري بصورت چت در

هاي هاي اجتماعي، شبكه شبكه. . . تلفن همراه و


سواالت شايعبرگزاري جلسات

برگزاري تمامي جلساتموضوعات قابل بررسي

هاي مرتبط با دروس ترم پرسشجاري اينجانب

امور مطالعاتي و تحقيقاتيها و نگارش مقاالت براي همايش

هاي بين المللي كنفرانسنامه كارشناسي راهنمايي پايان

تحت راهنمايي اينجانب

موضوعات غير قابل بررسيهاي مربوط به ساير دروس پرسشمشاوره كنكور كارشناسي ارشد اخذ كارآموزيبرگزاري كالس خصوصيسواالت و مسائل آموزشييطرح مشكالت شخصي و خانوادگ


شركت هاي فعال داخلي و بينالمللي

ايراني توسعه ميادين(پتروپارس(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(پدكس(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(قرارگاه خاتم االنبيا(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(دانا انرژي(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(مپنا(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(پتروگوهر(

اطالعات تماس : توسعه ميادين(عمليات اكتشاف(

اطالعات تماس : پيمانكار حفاري(گلوبال پتروتك كيش( عمليات حفاري(ملي حفاري(خارجي


ابيشبكه هاي تخصصي كاري بين المللي

شبكه اجتماعي ليكنداينLinkedin.com ايران تلنت

www.irantalent.com


نرم افزارهاي مرتبطخارجي

Drilling officeLandmark


هاي كالسي و محتواي اين درس پوشه ارائه.1)94بهار -حفاري دو(

1. http: //1drv. ms/1AeKAvGپوشه منابع مهندسي حفاري دو.2

1. http: //1drv. ms/1Eu9iuJ)يهاي كالس ارائه(هاي آكادميك دروس مختلف كليه فايل.3

1. http: //1drv. ms/14bFKClمنابع ديجيتالي دروس مختلف.4

1. http: //1drv. ms/1vbqbzV

)well Architecture(معماري يك چاه براي اطمينان از وجود ذخائر هيدروكربني در زيرزمين از حفر چاه

. شود استفاده ميباشد هزار متر مي 10هاي نفت از چند صد متر تا عمق چاه

متر را متوسط، 2000معموال عمق. نامند متر را عميق و باالتر از آنرا بسيار عميق مي 4500تا 3500از ها بديهي هاي باالي آن ها و هزينه با توجه به عمق اين قبيل حفاري

: است كه قبل از اجرا ضروري است كه مطالعات جامعي صورت پذيردفاز اول . باشد اولين فاز مطالعات تعريف پروژه چاه و معماري كلي آن مي

: باشد مطالعات در برگيرنده مراحل زير ميThe well prognosis )پيش بيني چاه(The well program )برنامه چاه(The drilling and casing program )برنامه حفاري و جداره گذاري(


: پيش بيني چاهرگيرنده اولين مداركي است كه در اولين فرصت بايستي تهيه شود در ب

: باشد موارد زير ميشامل موقعيت جغرافيائي و عمق آب زيرزميني: موقعيت چاه نوع، ابعاد نسبي، عمق محاسبه شده(هدف از حفاري(هاي مربوط به همچنين داده :

زمين شناسي و ژئوفيزيكها و امكانات هاي همجوار در صورت وجود محدوديت اطالعات چاه


گزارش پيش بيني چاهاي وسعهگزارش پيش بيني چاه با توجه به اينكه چاه اكتشافي و يا ت

. باشد متفاوت خواهد بودهر در اين گزارش بايستي با توجه به برنامه زماني مشخص شده در

: د ازاز جمله اين تصميمات عبارتن. مورد به موقع تصميم گيري شود ،آماده سازي محل حفاري و انتخاب دكل حفاريثبت و شروع مطالعات به منظور تائيد امكان پذيري پروژه با توجه به نكات م

. منفي فني و تصميمات اقتصاديين اگر چاه از نوع اكتشافي باشد طبيعتا عدم اطمينان نهايي، در ح

ها و يا خصوصيت حفاري از جمله در خصوص محل تغيير سازند. ها مطرح خواهد بود سازند به هرحال اگر هيچ چاهي در نزديكي چاه مورد نظر، قبال حفر نشده باشد

. كليه اطالعات حين حفاري چاه مورد نظر بايستي بخوبي جمع آوري شود


برنامه چاه ،وقتي كه براي حفر چاهي تصميم گرفته شد

. بايستي تهيه شود برنامه چاه ميمليات باشد كه در برگيرنده شرايط و ع اين برنامه شبيه مفاد يك قرارداد مي

. دشو باشد و از آن جهت تعيين بودجه بهره گرفته مي اجرائي مورد لزوم ميهاي كاري اكتشاف، مهندسي اين برنامه در نتيجه همكاري گروه

: از عناوين مهم برنامه چاه عبارت است. باشد مخزن، حفاري و توليد ميزيك، هدف از حفاري و اهداف نفتي، زمين شناسي، ژئوفي: موقعيت جغرافيائي

برنامه حفاري و جداره گذاري، برنامه چاه پيمائي، مغزه گيري و برنامه . آزمايشات، نمونه گيري و برنامه آزمايشات شيميائي آن

نيروي انساني، : هاي چون برنامه چاه همچنين در برگيرنده نيازمندي. تجهيزات، خدمات و مواد مصرفي خواهد بود


: برنامه حفاري و جداره گذاري برنامه ريزي جداره يكي از مهمترين مراحل در حفاري است هدف از

اي نصب جداره رسيدن به اهداف مورد نظر در طراحي چاه بگونه. باشد اقتصادي و با رعايت مشخصات فني مي

ود ها پرداخته ش مشخصات فني كه الزم است در ابتدا به انتخاب آن: عبارتند از

ها و رشته حفاري توجه به قطر سر متهها و موقعيت عمقي آنها تعداد رشتهارتفاع سيمان بين لوله و ديواره چاه


برنامه حفاري و جداري گذاري وجود يك برنامه خوب براي حفاري و جداره يكي از عوامل موثر در

. موفقيت يك حفاري است هم به لحاظ ايمني وهم از نظر هزينه نهائي چاه برنامه حفاري و جداري گذاري بطور كلي به صورت زير تنظيم

. گردد مي ،تعيين قطر آخرين رشتههاي مختلف حفاري هاي جداره در عمق تعيين محل كفشك


ظرفيت حمل سيال و سرعت سقوطظرفيت حمل سيال حفاري:

توانايي آن سيال براي حملز هاي حفاري به سطح زمين ا بريده

طريق فضاي حلقوي، سرعت سقوط يا لغزيدن

در حالي كه گل حفاري به سمتكند، باال حركت مي

ها و ذرات حفاري را با بريدهبرد، خودش به طرف باال مي

ذرات حفاري تمايل به پاييندن افتادن دارند، سرعت پايين افتا

ذرات را سرعت سقوط افزايش يا . لغزش گويند

كارايي سيال حفاري براي خارج ساختن ذرات حفاري تحت تاثير

عوامل متعددي نظير ،سرعت سيال گرانروي نسبت چگالي مواد جامد

به چگالي گل و اندازه و شكل مواد جامد دارد .تفاضل سرعت فضاي حلقوي و

سرعت لغزش ذرات سرعت صعود

. هاي حفاري است خرده


سرعت سقوط خرده هاي حفاري معموال محاسبات سرعت سقوط

گيرد در جريان خطي صورت مي زيرا بخش عمده جريان فضاي

حلقوي، خطي است سرعت لغزش با سقوط در جريان

: خطي و سيال نيوتني

رابطهPigott بر اساس قانوناستوكس

سرعت لغزش با سقوط در جريان : غير خطي و سيال غير نيوتني

ذرات كروي

ذرات غير كروي

رابطهrittingers V: سرعت سقوط ذرات كروي بر

ft/secحسب D: قطر ذرات بر حسبft


18)(Pr2

18)(2

PmgdVs

mrdVs

mmrdVs

)(9

))((6.3

)(9%(40

mmrdVs

mmrdVs

روش هاي كاهش سرعت سقوطتوان از سرعت سقوط كاست به طريق زير مي :

ازدياد وزن حجمي سيالكاهش وزن حجمي ذراتازدياد گرانروي ظاهريكاهش اندازه ذراتبراي انتقال ذرات حفاري از ته چاه به سطح زمين

بايد سرعت انتقال گل حفاري از سرعت سقوط ذرات زيادتر باشد تا ضمن تميز نمودن سر مته و ته چاه مته با سطح جديد سنگ

. در تماس باشد


توسط گل پايه حفاريهاي خردهانتقال گازي

در مجموع مناسبتر است كه سرعت هوا هميشه بيشتر باشد

: زيراهاي باال امكان انتقال در سرعت

ذرات درشت تر به بيرون چاه استهاي حفاري زمان انتقال خرده

. كاهش خواهد يافت احتمال افزايش عمر مته خواهد

شد سرعت چاه زني افزايش خواهد

. يافتهاي حفاري در ته چاه حجم خرده

. كاهش پيدا خواهد كردهاي حفاري، لوله اضافي و عمر لوله

ثبات دهنده افزايش پيدا خواهد . كرد


برنامه حفاري و جداره گذاري تفاوت برنامه حفاري و جداره

ا گذاري با توجه به اكتشافي يتوليدي بودن چاه

چاه اكتشافي از تشكيالت زمين شناسي كه

ها در اختيار اطالعات اندكي از آن. است عبور مي كند

لذا مالحظات ايمني در طراحي •. بايستي لحاظ گردد ها مي آن

هاي توسعه اي در چاه تشكيالت زمين شناسي مسير

. حفاري شناخته شده استبايستي براي مدت طوالني جهت مي

استخراج مورد بهره برداري قرار . گيرد

ها را به چند بخش معموال چاهمجزا از هم تقسيم نموده و

پس از حفر شدن هر بخش آن راهتوسط يك رشته فلزي مجزا كرد

بدين دليل معموال مقطع عمودي يك چاه حالت يك تلسكوپ وارونه

دهد را نشان ميهاي جداري معموال بيشترين لوله

هزينه سرمايه گذاري احداث چاه را . دهند به خود اختصاص مي

سپس عمليات حفاري بخشامه هاي كوچكتر اد پاييني را با مته

دهند مي


اريعوامل تاثير گذار بر انتخاب گل حفشود كه هر يك هنگام حفر يك چاه به طبقات مختلفي برخورد مي

. باشند اي مي داراي خصوصيات ويژهشوند ها متورم مي برخي از سازند .باشند، برخي ريزشي مي برخي قابل حل شدن در سيال حفاري وباشند برخي داراي سياالت پر فشار مي .باشند برخي داراي آب شيرين و بعضي داراي آب شور ميها به گل حفاري خاصي نياز دارد حفر هر كدام از اين سازند

توان تمام عمق چاه را با يك گل حفاري حفر نمائيد بنابراين نمي .


لزوم جداره گذاري ديواره چاهيله حفاري چاه با يك قطر مته ثابت و سپس تكميل نمودن آن بوس

.يك اندازه لوله از سطح تا عمق مورد نظر بسيار ارزانتر خواهد بودهاي هاي سست شكننده و شيل هاي پر فشار، سازند با اين حال وجود اليه

ها را براي حفاري اين سازندها و متورم شونده در اعماق مختلف راندن جداره. نمايد رسيدن به عمق نهائي ضروري مي

ه هاي متفاوت درون چاه راند هاي مختلف براي پوشاندن قسمت هاي جداري با اندازه لوله. به چاه مي دهد) Tapered Shape(شوند كه در نهايت حالت مخروطي شكلي مي

و ها بستگي به مشخصات، ويژگي ها، عمق، منطقه استفاده از جدارهتوليد پيش بيني شده چاه دارد

شود لوله جداري در محل خود با پمپاژ دوغاب به پشت آن سيمانكاري مي.


ارتباط بين جداره چاه و اندازه مته


وظايف جدارههاي سست و باز نگه داشتن چاه و محافظت از چاه در مقابل سازند

شكنندهدر چاه بدون جداره، احتمال ريزش سازند و نياز به حفاري مجدد وجود دارد .جلوگيري از ورود آب و سياالت گوناگون به ديواره چاه و بالعكس

دا هاي آب زيرزميني بوسيله گل حفاري با ج جلوگيري از آلوده شدن سفرههاي كم عمق از فضاي داخلي چاه سازي اليه

كنترل فشار طبقات مشرف به ديواره چاه


وظايف جدارهتسريع در نصب تجهيزات مورد نياز در داخل چاه

هاي فوران گير در زمان حفاري و ايجاد فضاي مناسب براي نصب شير. تاج چاه و شيرهاي توليدي در هنگام بهره برداري

تسهيل در امر توليد كند و ها را قطع مي طبقات زمين را پوشانده و از هم مجزا و ارتباط بين آن

. دهد كه از يك اليه مشخص توليد شود امكان ميكنند، هاي نفت از لوله مغزي استفاده مي هاي بهره برداري از چاه عمده روش

. سازد كه جداره مكان مناسبي را براي نصب آن فراهم مي ، ايجاد مجرايي ثابت با قطر مشخص و دقيق

، از طريق آن كليه مراحل بعدي حفاري ، جداره گذاري و سيمان كاري. تكميل و نيز بهره برداري انجام شود


هاي نفت برنامه كالسيك جداره چاه هاي جنوب غربي ايران آسماري در ميدان


هاي جداري انواع لوله ،لوله هادي يا راهنما

Conductor Pipe ،لوله جداري سطحيSurface

Casing ،لوله جداري مياني

Intermediate Casing ،لوله جداري توليدي

Production Casing ،لوله جداري آستريLiner

Casing


لوله هاديپس از تعيين محل چاه پي زير

Cellarدكل و حوضچه زير سكو، اي را آماده و پس از كندن حفره

اي متر، لوله 5. 1كم عمق، حدودا به نام لوله 42"يا 30"با قطر

. راهنما در حفره نصب مي شود معموال طبقات سطحي زمين از

افته مواد سست و ريزشي تشكيل يو چنانچه در معرض سيال حفاري

ي ها قرار گيرند شسته شده و حفره هاي دكل ايجاد بزرگي در زير پايه

و موجب شكستن بتن خواهد شد

شت لذا اين لوله مسيري براي برگگل ايجاد و چاه را پر و پي زير

. دكل را محافظت مي كند معموال بيشتر طول آن بيرون از

سطح زمين قرار داشته و رود كه تا آن ميزان در خاك فرو مي

هاي سست سطحي را بپوشاند اليه

پس از نصب و سيمان كاريجداره سطحي،

لوله هادي را از كف گودال سر . نمايند چاه قطع مي


حفر بدون نياز به دكل(نصب لوله هادي )متر 18فوت، 60حفاري، حفره اي به عمق


Surface Casingلوله جداري سطحي، اولين رشته جداره است كه در داخل چاه قرار داده شده و

شود اطراف آن سيمان كاري ميداليل راندن جداره سطحي :

در هاي بي ثبات و نرم و نفوذ گل هاي چاه و شسته شدن اليه از ريزش ديواره. اي سطحي نفوذ پذير جلوگيري مي كند اليهالك مي توان لوله ناوداني را براي انتقال گل بازگشتي از حلقه چاه به طرف

. لرزان روي آن سوار كردند از آلودگي منابع آب زيرزميني به گل حفاري، گاز و نفت و آب نمك ساز

. جلوگيري مي شودامكان سوار كردن وسايل فوران گير فراهم شود .

هاي ممكن در اثر وجود گاز سطحي در هنگام حفاري ممانعت از فوران


محل نصب و اندازه جداره سطحيمحل نصب جداره سطحي

هاي مناسب و سختي نظير سنگ آهك نصب شود بايد در سازند .اين عمل ما را از عدم شكست سازند قرار گرفته در كفشك پس از شروع به حفاري

. نمايد مجدد مطمئن ميگردد تا از اي انتخاب مي نقطه مناسب براي نصب جداره سطحي به گونه

هاي زيرزميني، هاي حاوي آب هاي داراي هرزروي، ماسه اليهدر ) Buildup Section(هاي هيدروكربني سطحي و قسمت منحني اليه. هاي انحرافي محافظت نمايد چاه

متر نشانده مي شود 50-200معموال در عمقي در حدود تجاوز نمي كند 20اينچ است و از 18-5/8اندازه آن در ايران .


لوله جداري مياني در حد فاصل جداره سطحي و جداره توليدي قرار دارند و

شوند هاي مياني ناميده مي به همين جهت لوله .هاي مياني لوله

هاي عميق يك جداره مياني و يا بيشتر بايد رانده شود معموال در چاه .ند هاي عميق كه حفره باز طوالني دار حفاري و پيمايش لوله باال، لوله پايين در چاه

. مشكل و گاهي غير مطمئن استكند و يلوله جداري مياني ايمني بيشتري براي كنترل و جلوگيري از فوران چاه ايجاد م

. دهد امكان باال بردن فشار كار مجاز چاه را ميبيشتر نقش محافظ و پوشاننده طبقات مزاحم و پرزحمت را دارد .

ر گيرند كه چاه عميق و مشكالت حفاري مثل فشار غي وقتي مورد استفاده قرار مي. نرمال طبقات، شيل و هرز روي گل و شيل وجود داشته باشد

نگام هاي شكننده در اثر ستون سيمان اعمالي در ه جهت جلوگيري از شكسته شدن سازند•) Multi‐Stage Cementing(توان از عمليات سيمانكاري چند مرحله سيمانكاري مي. استفاده نمود


هاي جداري مياني لولهIntermediate Casing، Protective Casing

داليل راندن لوله مياني :هاي كم شار و پر فشار كه تغيير در فشار طبقات و وجود اليه

در نتيجه آن يا سيال سازند وارد چاه شود و يا هرزروي گل شروع شود .هاي طبقات زمين آلوده شدن گل حفاري به سنگ

هاي مارني و پلمه سنگي مخصوصا سنگ بروز مشكالت حفاري از قبيل

،گشاد شدن بيش از حد چاههاي چاه گير كردن لوله در اثر باد كردن و ريزش ديواره

در طبقات پلمه سنگي متورق، چسبنده و سيال

اندازه معمول اين جداره در ايران3/8-13 اينچ است .


Production Casingلوله جداري توليد، نده معموال آخرين و طوالني ترين جداره است كه در پايين اليه نفت ده را

. شود و بستگي به روش تكميل دارد ميپوشاند هاي فوقاني را مي اين لوله تمام سازند .خزن و هاي توليدي، كنترل سيال توليدي م اين رشته براي مجزا كردن اليه

. رود هاي خاص مخزن به كار مي اجازه دادن براي توليد از اليهشود عمليات تكميل چاه درون اين رشته انجام مي .شوند دستگاه هاي بهره برداري در داخل جداره توليد و نصب مي .باشند قطر اين لوله كم بوده و بسيار مقاوم مي

است 9-5/8اندازه معمول اين رشته .اشندهاي باالي موجود در چاه را داشته ب بايستي طوري انتخاب شوند كه قدرت فشار .كنند اين لوله را معموال با دقت زياد سيمان كاري مي


Linerلوله آستري، گاهي به جاي راندن جداره سرتاسري جداره را از ته چاه تا باالي

كنند، پاشنه جداره مياني رانده و به آن آويزان ميشود اين لوله آستري ناميده مي .متر و براي 60هاي نفتي فاصله نقطه آويز آستره تا كفشك جداره براي چاه

. متر است 120هاي گازي چاههدف استفاده از لوله آستري كاهش هزينه است .

د،ياب هزينه رشته توليدي و زمان راندن و سيمانكاري به شدت كاهش ميه دادتوان لوله آستري را تا سرچاه ادام در مراحل بعدي عمليات بنابر نياز مي .

شود اين لوله پس آويز ناميده مي .تواند بر مبناي برخورد با فشار غير عادي و زياد غير منتظره و يا ضرورت مي

. از بين رفتن جداره قبلي باشد طول قسمت تنگ شده چاه)Reduced Diameter ( كوتاه تر است و

. هاي مختلف وجود دارد امكان استفاده از لوله مغزي با اندازه


معيار طراحي و مشكالت لوله هاي آستريگردد، ها لوله آستري استفاده مي هايي كه در آن در چاه

نمايند لوله آستري و جداره مياني نقش رشته جداري توليدي ايفا مي .يزان هاي آستري در قسمت انتهايي چاه و آو به دليل قرار گرفتن لوله

ها از درون رشته جداري مياني بودن اين لوله ،مهمترين معيار طراحي آنها

. مقاومت در برابر فشار مچالگي موجود در قسمت تحتاني چاه استهاي آستري عبارتند از مشكالت استفاده از لوله :

احتمال رخداد نشت گاز يا ساير سياالت مخزن در نقطهLiner Hanger، موفقيت آميز نبودن عمليات سيمانكاري اوليه

. ها و ديواره چاه به دليل كم بودن فضاي بين لوله


(Tubing)لوله مغزي شود براي توليد از چاه گاهي از لوله با قطر كمتر استفاده مي

شود كه لوله مغزي ناميده مي . ،لوله مغزي به وسيله آويز مغزيTubing Hanger در جايگاه خود

. شود شود و سيمان هم نمي در سر چاه آويزان ميشود هاي مخصوص رانده مي هاي گازي رشته مغزي همراه با توپك در چاه . در صورت زنگ زدن و پوسيدگي رشته مغزي توليد، )هاي گازي به علت سرعت صعود فوق العاده زياد، شديد است كه در چاه(

. توان آن را از چاه بيرون كشيده و رشته مغزي جديدي راند مييز ها ن هاي مغزي براي عمليات مكيدن، زنده كردن، توليد گاز راني چاه رشته

. مورد استفاده دارد


مشخصات لوله هاي جداريهاي نفت، هاي مورد استفاده در پوشاندن چاه لوله

هاي بسيار قوي و گران قيمت هستند كه از نوع لولههاي مرغوب و پيشرفته فوالدي و از آلياژشوند و تحت عمليات گرمايي پيچيده و استاندارد ساخته مياي هستند داراي خواص مكانيكي فوق العادههاي شديد حاصل از ها تاب تحمل تنش كه به آندهد فشار ساكن، فشار هيدروليك نيروي ثقل و مكانيكي را مي .ها صنعت حفاري به انواع جداره

. از نظر اندازه، نوع و درجه فوالد محتاج استآي . پي. هاي ا هاي جداري طبق مقررات و استاندارد لوله(American

Petroleum Institute) شود ساخته مي .ه شودالبته ممكن است در صنعت بعضي از انواع غير استاندارد نيز استفاد .


خواص لوله هاي جداريها به خواص زير اشاره معموال براي ساخت طراحي و استفاده از جداره

. شود مي ،روش ساخت)Manufacturing Process( ،حدود طولي لوله)Length Range( ،اندازه قطر خارجي)Casing Size( ،درجه فوالدSteel Grade ،وزن اسمي)Nominal Weight( ،نوع اتصال)Casing Coupling & Thread( ،قطر مجاز)Drift Diameter(هاي خورنده و گوگردي، مقاومت در مقابل محيط

sulfide &sour environment resistance


Manufacturing)ها روش ساخت جدارهProcess)

هاي جداري به دو روش بي درز، لوله(Seamless) و. شوند ساخته مي (Electric Weld)جوش الكتريكي

روش بي درز :شود عبارت از لوله فوالدي است كه بدون جوشكاري ساخته مي .لوله در اين روش با عمليات گرم بر روي فوالد، در صورت لزوم با عمليات سرد

. دهند هاي فوالدي را به شكل ابعاد و خواص مورد لزوم تغيير شكل ميروش جوش الكتريكي :

از يك جوش يك سره كه به وسيله قوس الكتريكي يا جوش مقاومت. ودش الكتريكي، بدون استفاده از الكترود يا فلز خارجي ديگر ساخته مي

گيرد معموال اين نوع جوش بعدا تحت عمليات گرمايي قرار مي .


دسته بندي طولي جداره،length range

شوند هاي مختلف ساخته مي ها با طول هاي جداره شاخه .ها دسته بندي شده اند طبق استاندارد طول لوله .حدود طولي هر دسته :

،دسته طوليlength rangeحداقل و حداكثر طول شاخه هر دسته ،125-16 ، فوت 22طول ميانگين فوت234-25 ، فوت 31طول ميانگين فوت334 ، فوت 42طول ميانگين فوت و بيشتر


قطر خارجي جداره، outside diameter

هاي جداري هميشه با قطر خارجي اسمي خود بر حسب اينچ لوله. شوند معموال در ابعاد استاندارد ساخته مي

هاي جداري خطاي مجاز در ساخت لوله خطاي مجاز در ساخت، قطر طوليTolerance031/0اينچ اينچ و كمتر 4هاي لوله ±75/0درصد اينچ و بيشتر 4-1/2هاي لوله ±البته در مواردي قطر خارجي لوله بيش از حد مجاز است .


(Steel Grade)درجه فوالد ها هيچ ريزساختار فوالد خامي جدارهMicrostructure ( دقيقي

. نداردريز ساختار دروني و خصوصيات مكانيكي فوالد با افزودن آلياژ خاص و

. يابند عمليات حرارتي بشدت تغيير ميعدد نشان داده شده در درجه

1000حداقل مقاومت تسليم برحسب psi كند بيان مي .ها در شرايط گاز ترش براي استفاده از جداره)H2S (

API استفاده از سه درجهC75 ،L80 وC95 نمايد را پيشنهاد مي .


يمشخصات درجه فوالد استاندارد اي پي آ


مشخصات درجه فوالد غير استاندارد اي پي آي


وزن واحد طول)Weight per unit length، lb/ft( بر اساس استانداردAPI ها تعريف توان سه نوع وزن را براي جداره مي

: نمود، كه عبارتند ازNominal Weight،Plain End Weight،Threaded & Coupled Weight جزئيات بيشتر در مورد مشخصات لوله هاي جداري، از جمله

.يافت API SPEC. 5Aتوان در استاندارد ها را مي هاي اين وزن تفاوت


(Casing Nominal Weight)وزن اسمي براي شناسايي نوع جداره در هنگام

سفارش به كار مي رود و باlb/ft وKg/m گردد بيان مي .ها وزن اسمي لوله

،وزن واحد طول لوله است يك مقدار بسيار دقيق نيست وهاي وزن بر اساس محاسبات و تئوري

ها از جداره ft 20بر اساس يك طول رزوه شده و داراي طوقه اتصال

. شود محاسبه ميهاي اسمي استاندارد وزن

ه معموال متوسط وزن بدنه لوله و طوق. هاي آن است اتصال و رزوه

قطر داخلي و ضخامت ديواره لوله تابع قطر خارجي و

وزن واحد طول لوله هاست، دقابل محاسبه با وزن اسمي نيستنبايد از كمپاني سازنده كسب شود .ها خطاي مجاز وزن طولي لوله

(tolerance) درصد -5/3و تا + 5/6براي هر شاخه

. وزني استهاي مورد نياز براي طراحي وزن

ها جدارهشوند به صورت وزن اسمي گزارش مي .


وزن سر صاف و وزن رزوه شده و اتصال دار ،وزن سر صاف شاخه جدارهPlain End Weight

ها و طوقه اتصال آن است وزن جداره بدون در نظر گرفتن رزوه .ها از بيرون دو سر خود رزوه زده شده اند گرچه معموال جداره . بر اساس استانداردAPI آيد بدست مي ،وزن رزوه شده و اتصال دارThreaded & Coupled Weight.

وزن متوسط يك شاخه لوله هنگامي كه از دو سر رزوه شده است و. است Power Tightاز يك سر داراي طوقه اتصال بسته شده به حالت


Couplingانواع طوقه اتصال، طوقه اتصال

بخش كوتاهي ازجداره است براي ه اتصال دو شاخه لول

ا انجمن نفت آمريك)API ( به يكي

بودن درجه فوالدي )Grade ( قسمت

) Box(مادگي طوقه اتصال و

. جداره تاكيد داردها همه جداره

استاندارد داراي طوقه اتصال و رزوه

. هستند به نوبه خود بر

حسب استاندارد . شوند ساخته مي

معموال جداره وطوقه اتصال

بوسيله نوع رزوهروي لوله و طوقه

اتصال مشخص .گردند مي


اجزاء رزوهها نيز به نوبه خود بر حسب رزوه

. شوند استاندارد ساخته ميAPI چهار جزء مهم رزوه را به

: شرح زير تعريف كرده است ،گودي يا ارتفاع دندانهThread

Height or Depth ،فاصله بين نوكCrest ،و پايه

Root رزوه كه عمود بر محور رزوه.شود اندازه گيري مي

،گام محوريLead به فاصله بين دو نقطه مشابه و

يكسان روي رزوه و موازي با محور . شود رزوه گفته مي

،مايل بودنTaperتغيير در قطر رزوه كه باعث ايجاد

حالت مخروطي شكلي در قسمت برحسب در . (شود رزوه زده لوله مي

)طول رزوه ،شكل دندانهThread Form

هاي جداره به شكل بيشتر رزوه. باشند شكل مي‐Vمربعي يا


ها و لوله ها انواع رزوه طوقه اتصال جدارههاي جداري انواع طوقه اتصال لوله

سر صاف(plain end) حائل(buttress) ،

هاي طوالني جداره كه براي رشتهتحت تنش طولي شديد هستند

لبه برجسته(extreme line) داراي مقاومتي زياد در برابر تنش

لذا براي . لوله و كشش هستند.رود هاي پر فشار بكار مي چاه

اتصاالت ويژه نظير وم(VAM) و

. مقاومت كششي حائل را دارد•به اضافه آن كه به علت تماس •

ور فلز با فلز عالي كه در مقابل عب. كند و نشت گاز مقاومت مي

اتصاالت فوق عالي هايدريل وهاي بسيار براي مقاومت در فشار•

. هاي گازي زياد در چاه پي اچ بطور كلي قيمت اتصاالت

درصد، 2-5/1باترس در حدود طوقه اتصالVAM6% و ،E. L 18در حدود % از اتصاالت دنده ريزي استاندارد

. گرانتر است


پيكربندي رزوه خطي


پيكربندي رزوه براي جداره و لوله مغزيدندانه گرد


-3/8پيكربندي رزوه حائل براي جداره اينچ و كوچك تر 13


پيكربندي رزوه لبه برجسته جداره


(Drift diameter)قطر مجاز قطر مجاز

حداقل قطر داخلي تضمين شده. هر شاخه لوله است

هاي جداري توسط عمليات نورد و لوله piercing شود و فوالد ساخته مي

ه، مت(بزرگ ترين قطر وسايل حفارير را كه با اطمينان خاط) توپك و غيره

. كند از داخل رشته جداري عبور مي كارخانه سازنده مقدار عددي قطر

مجاز هر اندازه لوله و هر وزن اسمي را كند و طبق استاندارد مشخص مي

در جداول جداره موجود است .

قطر داخلي واقعي براي محاسبات مختلف از جمله

. ظرفيت جداره استفاده مي شود ممكن است تا حدود چند هزارم اينچ

تغيير كند كه ناشي از تغيير جزيي ضخامت ديواره

لهيا تمايل جزيي به بيضي بودن لو

قطر مجاز ويژه(special drift)ها قطر مجاز ويژه براي بعضي از جداره

ها قطر مجاز چنين لوله. شود داده مي با پرداخت قيمتي بيشتر توسط

كارخانه سازنده بطور كامل امتحان .شده است


مقاومت جداره در مقابل (H2S resistance)هيدروژن سولفوره،

گاز هيدروژن سولفوره يك گاز اسيدي خطرناك است وشود باعث خوردگي يا شكستن و ترك خوردگي فوالد مي . اثر اين گاز بر فوالد بستگي به درجه حرارت محيط دارد و

تجاوز كند، ) درجه سانتيگراد 80(درجه فارنهايت 175اگر درجه حرارت محيط از. گاز هيدروژن سولفوره بر فوالد بي اثر است

درجه فارنهايت 175در درجه حرارت كمتر ازتنها بعضي از انواع فوالد در مقابل اين گاز مقاوم هستند


خصوصيات مقاومتي جدارههاي زير براي بدنه لوله خصوصيات مقاومتي جداره توسط پارامتر )Pipe Body ( يا طوقه اتصال)Coupling (گردند تعيين مي :

مقاومت تسليم)Yield Strength ( مقاومت مچالگي)Collapse Strength( مقاومت تركيدگي)Burst Strength (


خاصيت االستيك و نقطه واروي خاصيت االستيك يك جسم به اين معني است كه

ود اي در آن ايجاد ش اگر در اثر اعمال يك نيرو بر جسم، تغيير حالت يا اندازه. گردد پس از قطع نيرو جسم به حالت و اندازه اوليه خود باز مي

يا فشرده كنيم(اگر يك ميله فوالدي را از دو طرف بكشيم( رددگ طول مي يابد و با قطع نيرو به اندازه اوليه خود باز مي) كاهش(افزايش . ديگر داراي حدودي است) يا هر جسم(واكنش االستيك فوالد .

اگر نيروي وارد بر يك ميله فوالدي به تدريج افزايش يابدشود و در يك نقطه افزايش طول زيادي در نمونه مشاهده ميگردد اگر نيرو قطع شود جسم بحالت اوليه خود باز نمي . اگر نيرو باز هم افزايش پيدا كند

ماند شود و به همان حال مي طول لوله بيشتر مي . شود ناميده مي) تسليم(نقطه افزايش طول ناگهاني لوله نقطه واروي .


مقدار تغيير شكل محدوده االستيك در قسمت

، OAاالستيك، افزايش طول از

Hookقانون هوك، :تبعيت مي كند

б = Eε б = بار اعمالي =

سطح / نيرو مقطع،

ε = تغيير شكل)Strain = (

/ تغيير طول طول اوليه،

E =مدول يانگ .


خاصيت پالستيككند جسم پس از گذشتن از نقطه واروي پالستيك عمل مي .

رسد كه اي مي با افزايش بيشتر نيرو بر ميله آهني نقطهو . شود سطح مقطع جسم كاهش يافته و نمونه وارد مرحله گسيختگي ميرسد در آخر به نقطه گسيختگي نهايي مي .

تغيير طول ذكر شدهباشد و بسيار كوچك و در حدود اجزاء ميلي متر ميهاي مكانيكي مخصوص قابل اندازه گيري است تنها بوسيله خط كش.


yield pointنقطه واروي، نقطه واروي يا تسليم

شود مي اي است كه تغيير طول زياد و غير قابل برگشتي در جسم ايجاد نقطهشود، و واكنش جسم در مقابل نيرو از مرحله االستيك به پالستيك وارد مياز نظر مهندسي مواد بسيار مهم است .

شود طراحي وسايل و قطعات هميشه در حدود عملكرد االستيك فوالد انجام مي .له در طول راندن جداره، سيمانكاري و عمليات بهره برداري بارگذاري اعمالي بر روي لو

ها نبايد از نقطه تسليم بگذرد

كميت مقاومت واروي(yield strength) پوند بر اينچ مربع(بر حسب پام( ،psi ،يا بارbar شود بيان مي .


نقطه واروي لوله ها در صنعت حفاريآي . پي. هاي استاندارد ا نقطه واروي انواع درجات فوالد را طبق روش

. شود در كارخانه سازنده آزمايش و اندازه گيري مي،چون تعيين نقطه واروي با اعمال متوالي نيرو انجام مي شوداندازه گيري تغيير طول، مخصوصا در نقطه واروي مشكل است .API مقاومت تسليم را به صورت

تنش كششي مورد نياز براي ايجاد كشش طولي به ميزاننمايد نيم درصد از طول مقياس نمونه فوالد مورد آزمايش بيان مي. و شش دهم درصد از طول براي لوله هايي با درجه فوالديP‐110 وP‐105


مقاومت واروي حداقل فوالداي از يك حرف و يك عدد است درجات فوالد استاندارد مجموعه .

عدد نشان دهنده مقاومت واروي حداقل است .مقاومت واروي حداقل طبق تعريف، هشتاد درصد مقاومت واروي هر نوع فوالد است .

،بر اساس مقاومت واروي هر يك از انواع فوالدوي مقاومت انواع لوله ساخته شده در مقابل فشار خارجي، فشار داخلي و نير

شود، كششي تعيين ميگيرد در ها كه به روش استاندارد نيز مورد آزمايش قرار مي كميت اين مقاومت

. هاي مربوطه مشخص شده است جدول


نيروهاي هم زمان اعمالي به رشته جداري وقتي كه يك رشته جداري در چاه

شود در يك آن بيشتر از رانده مي. كند يك نيرو تحمل مي

يعني هر جداره عالوه بر آن كههاي خارجي يا داخلي را تحمل فشارا هاي زيرين خود ر كند، نيروي لوله مي

. كند نيز تحمل ميحت لذا بايد خواص مكانيكي لوله را ت

. اثر دو نيرو بررسي كرد در عمل ممكن است بطور كلي چهار

: حالت رخ دهد

لوله تحت كشش استشود، فشار بر خارج آن وارد مي

در اثر تنش طولي مقاومت •فروريختگي لوله كاهش مي يابد

شود، فشار به داخل آن وارد مي در اثر تنش طولي مقاومت پوكشي•

. يابد لوله كاهش مي لوله تحت تراكم است

شود، فشار به خارج لوله وارد ميدر اثر تنش طولي مقاومت •

. شود فروريختگي لوله تقويت مي) Buckling(لوله دچار خم شدگي •

شود ميشود، فشار به داخل لوله وارد مي

در اثر تنش طولي مقاومت پوكشي•. شود لوله تقويت مي


ر هاي جداره تحت اث محاسبه تغيير مقاومتهاي طولي نيرو

ر براي محاسبه تغييهاي جداره مقاومت

هاي تحت اثر نيرو طولي از بيضي تنشدو محوري استفاده

. شود مي بر اساس درصدي از

تنش طولي كه در لوله ايجاد شده

كاهش يا افزايش هاي مقاومت

فروريختگي يا تركشي لوله از اين بيضي . شود محاسبه مي

معيار شكست جداره105)ويرايش چهارم(مهندسي حفاري دو نيا اعلمي. ح -94بهار

)Collapse Strength(مقاومت مچالگي حداكثر فشار خارجي مورد نياز

براي مچاله كردن يك قطعه از . جداره است

و مچالگي االستيك، پالستيكدر نهايت گسيختگي در اثر اعمال بار بيش از حد مجاز

. دهد مقاومت مواد، رخ مي حالت گذر بين اين مچالگي و

گسيختگي به خواص و شكل بستگي ) فوالد(هندسي ماده

.دارد


) يا تسليم دروني(مقاومت تركيدگي بدنه لوله

به عنوان حداكثر مقدار فشارداخلي مورد نياز براي ايجاد . ددگر تسليم در فوالد تعريف مي

حداقل مقاومت تركيدگي لولهبه صورت Barlowتوسط فرمول

: گردد زير محاسبه مي

t = ،ضخامت جدارهD = ،قطر خارجي جدارهYP =حداقل مقاومت تسليم است .ها تركيدگي در لوله

يا در اثر پارگي در بدنه لوله يا نشت در طوقه اتصال

. دهد رخ مي


)2(875.0D

tYPP

كرم، رحمان مباني حفاري چاه نفت و گاز، مهرداد شاه.1شجاعي

2.(WEC) Rabia، Hussain. Well Engineering & Construction. Entrac Consulting Limited، .2002

Chapter 4&5

هاي وارد بر هاي تحت االرضي و نيرو فشارهاي جداري لولههاي جداري در چاه تحت تأثير سه نيروي اصلي قرار دارند لوله :

يا لهيدگي(فشار فروريختگي) (Collapse Loading(سطح خارجي رشته جداري در چاه تحت تأثر فشار طبقات زمين است .شود سيال درون رشته جداري نيز باعث اعمال فشار به داخل جداره مي . اگر فشار خارج لوله از فشار داخل آن تجاوز نمايد

شود نيرويي به خارج جداره وارد مي. كه چون ميل به فشردن لوله به داخل را دارد نيروي فروريختگي نام دارد

فشار پوكش(Burst Loading)ه در هر عمق، اگر فشار وارد بر داخل هر لوله از فشار خارجي تجاوز كند نيروي پوكش ب

. شود كه ميل به انبساط و تركاندن رشته جداري دارد رشته جداري وارد مي نيروي كششي(Tensile Loading)


هاي وارد بر هاي تحت االرضي و نيرو فشار)ادامه(ها جداره

،نيروي كششيTensile Loadingوند ش شوند و به داخل چاه فرستاده مي هاي جداري به دنبال هم بسته مي لوله

. كند هاي زير خود را تحمل مي و هر شاخه لوله وزن تمام لولهكند لذا باالترين شاخه جداره همواره بيشترين نيروي كششي را تحمل مي .لوله در مواردي كه رشته جداره گير كند و كشيده شود نيرويي عالوه بر وزن

. شود برآن وارد ميا گيرد و لذ هر جداره در چاه تحت تأثير نيروي شناوري گل قرار مي

. قسمت پايين هر رشته جداري در حالت تراكم قرار گيردهاي جداري بعدي لوله جداري سطحي همواره وزن تمام رشته

. كند را تحمل ميباشد ها مي لذا همواره تحت نيروي تراكمي حاصل از وزن آن .


Buoyancyشناوري، برپايه قانون ارشميدس

هر جسم غوطه ور در سيال تحت تاثير نيروي شناوريتبه ميزان وزن سيال جابجا شده بوسيله آن جسم غوطه ور قرار خواهد گرف . در هنگام طراحي رشته جداره بررسي اثر نيروي شناوري

براي محاسبه ميزان كشش اعمالي بر روي باالترين شاخه جداري. بسيار حائز اهميت است

نيروي شناوريها اعمال شده و بر روي تمامي جدارهها خواهد شد باعث كاهش وزن حالت آويزان لوله .كند و بر روي تمام اجسام غوطه ور در سيال اثر ميها يكسان است بزرگي آن در طول جداره .


ها طراحي جدارهها طراحي جداره

ها موثراند و تعيين عواملي است كه بر گسيختگي جدارهها بر اين اساس بايستي مناسب ترين وزن و درجه فوالدي جداره

. براي عمليات جداري از نقطه نظر ايمني و اقتصادي انتخاب شوداي باشد كه ها بايد به گونه برنامه طراحي جداره

. در زمان تكميل و بهره برداري از چاه مشكلي را ايجاد ننمايد آشنايي با دانش تحليل تنش و

. توانايي كاربرد آن جهت طراحي رشته جداري بسيار مورد نياز استل محصول نهايي يك چنين طراحي توانايي ايستادگي و پايداري در مقاب

. هاي دروني و بيروني را خواهد داشت فشار وجود ناهنجاري هايي نظير، سگ دستDogleg تواند باعث ايجاد در يك چاه مي

. ها شود، لذا چنين مسائلي در طراحي بايد در نظر گرفته شود خمش در جداره


مسائل اقتصادي طراحي جداره همانند هر عمل طراحي

در علوم مهندسي طراحي رشته جداري عبارت از

ها و ايجاد بهينه سازي هزينهشرايط ايمن براي چاه در طول

. عمر آن است معموال قيمت جداره با درجه

. فوالدي آن متناسب استها افزايش يابد هرچه وزن جداره

. شود ها نيز بيشتر مي قيمت آن

از آنجا كه هزينه جداره سهمهاي حفاري و اي از هزينه عمده

، شود تكميل يك چاه را شامل ميها بايد مهندس طراح برنامه جداره

جه سعي كند كه از پائين ترين درها فوالدي و سبك وزن ترين آن

د همراه رعايت ايمني استفاده نمايتا ارزان ترين طراحي ممكن انجام

. شوده مي توان با انتخاب قوي ترين لول

ور در برابر نيروي تحت االرضي به طكامال ايمن مقاومت عمل كرد، اما

ها خواهد اين باعث افزايش هزينه.شد


)Design Criteria(هاي طراحي معيارها به هاي طراحي جداره معيار

: شرح زير است فشار مچالگي)Collapse Pressure(، فشار تركيدگي)Burst Pressure(، كشش محوري)Axial Tension(، بارگذاري تراكمي)Compression Loading(،ها ساير بارگذاري)Other Loading(،

در طراحي جداره تنها ،اثر فشار مچالگي ،فشار تركيدگيي بارگذاري كششي و فشار تراكمگيرد مورد بررسي قرار مي .ها با توجه به ساير بارگذاري

اعمال ضريب اطمينان،Safety Factor

. در طراحي لحاظ خواهند شد


)Safety Factor(ضريب اطمينان، ها را ارائه نمود توان مقدار دقيق و حتمي هر كدام از بارگذاري نمي .

اگر طراحي جداري كامال دقيق)Marginal ( و مطلق)Exact ( باشد، هرها خواهد شد بارگذاري اضافي باعث شكست و تركيدگي جداره

ها يك روش كامال مطلق و دقيق نيست و لذا طراحي جداره. علل استفاده از ضريب اطمينان

عدم اطمينان و آگاهي كامل از وضعيت بارگذاري حقيقي وها با گذشت زمان تغيير در خصوصيات جداره

،كه در نتيجه خوردگي و سايش در طول زمان است

شود تا كاربرد ضريب اطمينان باعث ميطراحي جداري براي شرايط سخت تر نيز توانايي مقاومت داشته باشد .


انبازه تغييرات مقادير ضرايب اطمينيات هر شركت نفتي ضريب اطمينان خاص خود را با توجه به خصوص

. برد زمين شناسي و خواص سنگ شناسي مخازن نفتي به كار مي اين ضرايب براساس تجارب چندين ساله از حفاري و بهره برداري

. حاصل گرديده اندمحدوده اين ضرايب اطمينان معموال به شرح زير است :

85 .0مچالگي – 1. 125 1تركيدگي – 1. 1 3 .1كششي – 1. 8


محاسبه ضرايب اطمينان ضريب اطمينان بر اساس

نسبت مقاومت بدنه جدارهشود به مقدار واقعي فشار اعمالي محاسبه مي . مثاال ضريب اطمينان)SF (به براي فشار تركيدگي با نسبت زير محاس

: شود مي)مقاومت تركيدگي بدنه جداره(÷ ) فشار تركيدگي = (

ضريب اطمينان تركيدگيSF = (Burst Resistance of CSG) ÷ (Burst Pressure)ها ضرايب اطمينان در طراحي جداره

گيرند، براي نقاط بحراني طراحي مورد استفاده قرار ميشش در نتيجه در ساير نقاط مقاومت جداره در مقابل مچالگي، تركيدگي و ك

. از شرايط واقعي به مراتب بيشتر خواهد بود


تعيين تعداد لوله هاي جداري با توجه به نوع چاه) گازي يا نفتي(

اه، ميزان توليد و روش تكميل چاندازه جداره توليدي مشخص

. شود مي با دانستن

اندازه جداره توليدي اندازه مته مناسب براي حفاري

چاه تعيين شده و ها مياني و در نهايت تعداد جداره

سطحي با توجه به خصوصيات زمين شناسي محل چاه تعيين

. گردد مي


اطالعات مورد نياز طراحي جدارهها اطالعات زير ضروري است براي طراحي هر يك از جداره :

،عمق راندن جداره ،حداكثر فشار طبقات حفره باز اعمال شده بر ديواره خارجي جداره

توان مي شود، پس فشار طبقات زمين حين حفاري به وسيله فشار ستون گل خنثي مي. حداكثر وزن گل الزم براي كنترل چاه در زمان حفاري را مبناي طراحي قرار داد

،فشار اعمالي به ديواره داخلي پس از راندن جدارهفشار مخزن يا فشار ستون گل بعديها موجودي انبار لوله ليست جداره

مهمترين مبناي طراحي!


نوع لوله هاي مورد استفاده در طراحي جداره

هر جداره با خصوصيات مقاومتييط خاص براي توانايي مقابله با شرا

بارگذاري خاص طراحي گرديده . استهاي جداري سنگين و قوي در لوله

قسمت فوقاني رشته جداري و نزديكد، گيرن به سطح مورد استفاده قرار مي

هاي جداري سبك و طبيعتا لولهضعيف تر براي قسمت مياني و

ر با توجه به نياز به مقابله با فشاا مچالگي در قسمت تحتاني از لوله ب

درجه فوالدي باالتر و سنگين تر . استفاده خواهد شد

هاي جداري اين طراحي رشته يك روش مناسب و اقتصادي و ضمنا ايمن جهت مقابله با خطرات

. احتمالي است اگرچه براي يك رشته جداره

توان از انواع مختلف لوله با ميهاي مختلف استفاده نمود، وزناده اما تجربه نشان داده است كه استف

هاي با وزن و درجه فوالدي از لولهمختلف درصد احتمال خطا را در

ها افزايش هنگام عمليات راندن جداره. دهد مي


ينحوه تعيين جداره بر اساس فشار مچالگ طراحي جداري در مرحله اول بايد

. براي تحمل فشار مچالگي انجام گيردوارد بيشترين نيروي مچالگي هميشه بر پائين ترين لوله رشته جداري

. شود و برعكس در سطح صفر است ميها بايد از پائين به باال انتخاب شوند بنابرين جداره .

فشار ستون گل يا فشار سيال سازنديكند، فشار مچالگي را بر خارج جداره وارد مي

اي است كه مقاومت مچالگي آن بر اين اساس اولين انتخاب جداره لوله. مساوي يا بيشتر از فشار هيدرواستاتيك ته چاه باشد

شود كه لوله خالي است بيشترين فشار مچالگي وقتي وارد مي ،كنيم كه بعد از حفاري سيمان كفشك پس فرض را مي)Drill out Shoe (

. رخ داده است) Complete Loss(بالفاصله هرزروي كامل


مالحظات اقتصادي طراحي جداره با توجهبه فشار مچالگي

در انتخاب جداره قيمت آن نيز بايد مد نظر باشد ولذا از لوله هايي كه داراي مقاومت مچالگي معادل بيشترين فشار ته چاه

. نماييم ها را انتخاب مي باشند، ارزان ترين آن ميها با درجه فوالدي هاي خاص كه مجبور به استفاده از جداره براي مثال به جزء در حالت L وC كنيم باشند، استفاده نمي كه گران مي .


ه ها در عمق هاي مختلف با توج تغيير جدارهبه فشار مچالگي

گي اگرچه لوله انتخاب شده داراي مقاومت كافي در مقابل نيروي مچالتوان تا سطح ادامه يابد، بوده و مي

د، ياب اما از آنجا كه ميزان نيروي هيدرواستاتيك از ته چاه به باال كاهش ميامتداد دادن لوله فوق با توجه به قيمت آن

باشد، از حد معيني به باالتر از نظر اقتصادي به صرفه نميهاي وارده خواهد بود چرا كه لوله ضعيف تر با قيمت كمتر نيز جوابگوي فشار .

نقطه اي را بيابيم كه بتوانيم در آن خواهيم نقطه لذا در اين مرحله مي. نيميك لوله قوي تر و گران تر را به يك لوله ضعيف تر تبديل ك

هاي هاي داراي درجه فوالدي متغير و وزن يعني بنا به نياز طراحي، لوله. گيرند هاي مختلف چاه مورد استفاده قرار مي متفاوت در عمق


شاخص تركيدگي در طراحي جدارهشاخص تركيدگي در طراحي جداري معموال بر پايه حداكثر فشار

. سازند حاصل از سيالن در هنگام حفاري چاه استشود كه سيال سازندي براي اطمينان فرض مي)Influx Fluid (

تمامي گل درون حفره چاه را جابجا نموده است، نماييم و ها را با فشار سازند روبرو مي بنابراين درون جدارهنماييم وجود فشار مچالگي حاصل از گل را ناديده فرض مي . در سطح فشار خارجي حاصل از گل حفاري كه

باعث اعمال فشار هيدرواستاتيك شود، صفر است و . ها نگه داشته شود لذا فشار دروني بايد توسط بدنه جداره

بنابراين فشار تركيدگي در باالي رشته جداري بيشترين مقدار و كه در آن فشار دروني در حال مقاومت با ) كفشك(در نقطه جداره گذاري

.فشار خارجي حاصل از سيال سازندي است كمترين مقدار است


ولهطراحي بر اساس مقاومت تركيدگي له ها در مقابل نيروي مچالگي با توجه ب لوله هايي كه بر اساس مقاومت آن

شرايط چاه برگزيده ايم، بايد از نظر نيروي تركيدگي نيز مورد بررسي واقع شوند .

چنانچه در اين بررسي جديد مقاومت تركيدگي لوله از نيروي تركيدگي كمتر بود ها مورد تجديد نظر واقع شده و بايد طراحي جدارههاي داراي مقاومت تركيدگي از لوله)Burs Pressure (بيشتر استفاده نمود .

به صورت خالصه اين طراحي به صورت زير است : محاسبه فشار داخلي جداره)PI(، محاسبه فشار خارجي جداره)PO(، محاسبه نيروي تركيدگي)Burst Load(،BL = PI‐PO محاسبه ضريب اطمينان)Burst Safety Factor(،BSF = BP/BL ≥ 1. 1


Burst Linerتركيدگي لوله آستري،


شاخص كششي در طراحي جداره كشش محوري

ها قرار گرفته در زير لوله است بيشترين آن حاصل وزن جداره .تواند در نتيجه خمش، اصطكاك هاي كششي مي ساير بارگذاري)Drag ( و

و ) Shock Loading(بارگذاري آني . يا در زمان تست فشار جداره باشد

ها در طراحي جدارهگيرد، آخرين شاخه لوله كه در باالي رشته جداره قرار ميها زير خود است تحت تاثير بيشترين كشش حاصل از وزن جداره .تا 1,3 ها براساس اين ميزان كشش و رعايت ضريب اطمينان بين انتخاب لوله

. براي طراحي است 8. 1


گي تفاوت شاخص مقاومت مچالگي و تركيدبا شاخص كششي

ها مقادير مقاومت مچالگي و تركيدگي جدارهنمايد ولي ها اهميت پيدا مي بعد از راندن آنهاي جداري مقدار كشش لوله

ها و يا ميزان ها و جهت مقاومت در مقابل وزن خود لوله قبل از راندن جداره. ها اهميت دارد در هنگام گير لوله) Over Pull(اضافه كشش

اينچ به حدي است كه عالوه 9-5/8و 13-3/8هاي ميزان كشش لولههاي حفاري در ايران هاي پائيني در عمق بر تحمل وزن لوله

قادرند نيروي كشش ناشي از اضافه كشش. هاي موجود در ايران را تحمل نمايند با تمام قدرت دكل

اجه هاي در مقابل كشش مو لذا در ايران معموال هيچگاه با كمبود مقاومت لوله. نيستيم و اين مطلب در طراحي اهميت چنداني ندارد

ها نيز بايد مد نظر قرار بگيرد گرچه در طراحي، كشش جداره .


Bending Forceهاي خمشي، شاخص نيرودر طراحي جداره

هاي جداري مورد استفاده لولههاي انحرافي يا در چاه چاه هايي كه داراي سگ دست

شديد هستند، شوند هاي خمشي مي دچار نيروي . جهت محاسبه ميزان اين خمش

توان يك تير آهن قرار گرفته مي تحت تاثير خمش خالص

)Pure Bending ( را مورد.بررسي و تحليل قرار داد

در اين مبحث فرض شده است كه صفحه انتقال)Plane Transverse (

خمش در يك قسمت تير آهن در طول خمش به صورت صفحه باقي

ماند و شعاع انحراف تير آهن مياست، نسبت به ابعاد انتقال بزرگتر

در حالت "يانگ"همچنين ثابت كشش و تراكم مقدار يكساني

. خواهد بود


در Shock Loadشاخص بارگذاري آني، طراحي جداره

ها در هنگام راندن جدارهفوت انتهايي قبل از آنكه 5ها در سرعت راندن لولهSlips ها را آويزان آن

يابد و نمايد، به سرعت كاهش مي ها خواهد شد در بدنه لوله) ديناميك(اين عمل باعث اعمال يك تنش آني .

تها تاثير گذار اس ها در مدت زمان كوتاهي و تنها برروي قسمتي از لوله اين نوع تنش .گذاري ها و بار نظير وزن لوله) استاتيك(هاي ايستا اين نوع بارگذاري نسبت به بارگذاري•

باشند، خمشي متفاوت ميoها تحت كشش يا تراكم خواهد بود زيرا در بارگذاري ايستا تمامي قسمت لوله .oها و يا خمش هاي حاصل از وزن لوله در صورت تركيب بارگذاري آني و بارگذاري

. ها شود نيروي نهايي ممكن است باعث ايجاد جدا شدگي در جداره




Chapter 4&5

تجهيزات مورد نياز نصب جداره وسايل الزم راندن و

: ها سيمانكاري جداره كفشك)shoe( ،

راهنماي جدارهدر حين پايين

. رفتن است ،طوقه سيمان

cement collar طوقه سيماني

از لحاظ (همسان اندازه، وزن اسمي

با جداره) و رزوهپرگرcentralizer


: كفشك يا پاشنه لوله كفشك يا پاشنه لوله

پوند 200تا 100اينچ و وزن 16تا 10استوانه اي با قطرشود پاشنه لوله به انتهاي ستون جداره، پيچ ميحين فرو رفتن جداره در چاه موانع كوچكي كه ممكن است در سر راه باشد

. برد را از بين ميپوشانند اي از بتن مي سمت داخلي آن را با اليه .

ها، اين بتن توسط مته سوراخ مي شود كه پس از نصب جداره .


عمليات سيمان كاري تك مرحله اي

)ويرايش چهارم(مهندسي حفاري دو نيا اعلمي. ح -94بهار

تجهيزات معمول سيمان كاري اوليه


طوقه سيماني طوقه سيماني

طوقه اي همسان با جداره و محل نشستن جداره روب

باال و Cement plugسيمان، ه پايين، پس از جابجايي سيمان ب

پشت جدارهدهد همواره مقداري اجازه مي

. سيمان بين آن و كفشك بماند لذا هميشه طوقه سيمان يك

قرار شاخه يا بيشتر باالي كفشكمي گيرد تا از وجود سيمان خوب

. در پشت كفشك مطمئن بود

معموال مقداري از سيمان در اطرافو شود پالگ بااليي آلوده به گل مي

استفاده از روش فوق مانع رسيدن به خارج و اطراف كفشك جداره

. شود مي


انواع كفشك و طوقه سيمان كفشك ساده(guide shoe) و طوقه سيمان ساده

(baffle collar) ساخته شوند و

طوقه شناور به همراه پرشوندهتفاضلي و خودكار،

Float collars with differential fill‐up and

automatic fill‐up


ناوركاربردهاي كفشك و طوقه سيمان شكاربردهاي كفشك و طوقه سيمان شناور :

د، شو بسته به ارتفاع گل داخل لوله، باعث شناوري رشته جداري در چاه ميمي ها تعبيه شده در اثر فشار خارج جداره بسته شير پس فشار كه داخل آن

شود و در واقع تجهيزات شناور، شير يكطرفه هستند، شوند، لذا با پايين رفتن رشته جداري مانع ورود هر نوع سيالي از پايين به داخل آن ميل توان در حين پايين رفتن و يا پس از رسيدن به ته چاه، گل را از داخ مي

. جداره به گردش درآورددوغاب سيمان معموال از گل حفاري سنگين تر است .

،پس از جابجا كردن سيمان به پشت جدارهتجهيزات شناور بصورت شير يكطرفه پايين جداره را بسته و

. شوند مانع پس جريان به داخل جداره مي


fill upتجهيزات پرشونده، با استفاده از آن مي توان مادامي كه رشته جداري در چاه پايين

. رود از ته پر شود مياساس كار آن بر اختالف فشار خارج و داخل جداره است . كنند درصد رشته جداري را پر مي 90معموال هر يك به تنهايي تا .

پوشاند استفاده كرد هاي نفت و گازده را مي هاي جداري كه اليه لذا نبايد در رشته. كنند را حذف مي) از باال(ضرورت پركردن متوالي رشته جداري .توان گردش گل را در رشته جداري انجام داد و هر زمان كه الزم شود ميده را به درصورت ضرورت نيز با پمپ كردن يك گلوله مخصوص وسايل پرشون

. وسايل شناور معمولي تبديل كرد معموال بر حسب شرايط چاه در هر رشته جداري

شود تركيبات مختلف انواع طوقه سيمان و كفشك استفاده مي .


(centralizers)ها پرگرها بدور رشته جداري وصل اند پرگر

با متمركز كردن آن در وسط چاه وهاي چاه و ايجاد فاصله بين ديواره

: جداره، در حين سيمانكاري باعث پخش كامل سيمان در اطراف

. جدارهاي از سيمان با ضخامت و ايجاد اليه

. كافي بين سازند و جداره با دور كردن رشته جداري از

هاي چاه ، ديواره مانع چسبيدن و كاهش نيروي مقاوم

در برابر حركت رشته جداري در چاه شود و مي خطر گير اختالف فشاري

(differential pressure sticking) دهد را تقليل مي .

به كندن و تميز كردن اندود گل ازكند و هاي چاه كمك مي ديواره از شيار دارد شدن(channeling)

سيمان در اطراف رشته جداري . كند جلوگيري مي

ود، هر چه پرگر بيشتري استفاده شر سيمان پشت جداره يكنواخت و بهت

خواهد بود، ولي استفاده از تعداد زيادي پرگر ،

باعث كندي حركت لوله در چاه وه افزايش احتمال خطر گير كردن رشت

. جداري است


نندهنمونه واقعي جداره، كفشك و متمركز ك

متمركز كننده اينچ 30لوله جداري به همراه كفشك 157157)ويرايش چهارم(مهندسي حفاري دو نيا اعلمي. ح -94بهار

ها، سر جدارهCasing Head (or Braden Head)

هاي جداري پس از لولهيمان سيمانكاري و قبل از بستن س. بايد بر سر چاه آويزان شوند

لذا از سر جداره(casing heads) شود استفاده مي .

ها سر جداره ،در طول حفاري

اهپايه قرار گرفتن وسايل كنترل چ ،در مرحله تكميل

محل سوار كردن كليه وسايل. تكميل و بهره برداري چاه

ها سرجداره ،عالوه بر تحمل وزن رشته جداريكنند فشار سر چاه را تحمل مي . معموال وسايل سرچاه با مقاومت

2000،3000،5000 ،10000 ،شوند كه پام ساخته مي 15000بر حسب فشار سازند تشكيالت

زمين شناسي هر منطقه مورد . گيرند استفاده قرار مي


Base Casing Headسرجداره پايه، ،سرجداره پايه

به جداره سطحي بسته مي شود و پايه اصلي براي سوار كردن

هاي بعد و فوران گير، سر جداره. سري تكميل و بهره برداري چاه

كند هارا تحمل مي وزن همه جداره نيروي وارده به سر جداره پايه از

طريق جداره سطحي به زمين . شود منتقل مي

در صورت قرار نگرفتن آن در محل مناسب، معموال باالي شاخه اول رشته

جداري را از محل الزم بريده و

سر جداره پايه جوشي(weld‐on type head)

. شود سوار و جوش مي

در دو طرف اين سر جداره دومجرا وجود دارد كه

هاي خروجي محل سوار كردن شير ارتباط با داليز جداره سطحي و

.باشد جداره مياني مي


(casing head spool)ماسوره سر جداره

لنج در باال و پايين اين وسيله ف. تعبيه شده است

پايين ماسوره سر جداره برايقرار گرفتن بوشينگ مسدود

كردن دور جداري ساخته شده است و

در باال جاي آويزان نمودن جداره.بعدي تعبيه شده است




Chapter 4&5

تاريخچه و كاربرد مغزه گيريمغزه

نمونه اي استوانه اي شكل كه ازطبقات درون زمين در عمق و

اندازه هاي مختلف گرفته مي شودتاريخچه عمليات مغزه گيري

در هلند، 1908اولين بار در سال از آمريكا ابزار مغزه 1921در سال

تگيري بصورت كاربردي رواج يافانواع مغزه گيري

روش مرسوم(از انتهاي چاه(از ديواره چاه

كاربردهاي مغزه گيريي شناسايي تغييرات سنگ شناس

به صورت ظاهري و با چشم مسلح، مثل (ارزيابي خواص سنگ مخزن

) . . .تخلخل، نفوذپذيري، اشباع و آگاهي از وجود آثار نفت و گازي پي بردن به وجود شكستگي ها

طبيعي در اليه هاي سنگتخمين و برآورد حجم مخزن.

ميزان بهره دهي مخزن


مغزه گيري از انتهاي چاه،bottom hole coring

در قسمتي از سازند كه هنوزگيرد و حفاري نشده، صورت مي

حفاري توسط يك مته ميان تهي گيرد و صورت مي

وانه قسمتي از سازند به صورت استوارد لوله جامغزه گردد

توان در سطح زمين كه بعدا مي. مغزه را از داخل آن خارج نمود

ابعاد اين نوع مغزه اينچ و 5تا 3قطر بين فوت 90تا 30طول آن

داراي سرعت كمتر نسبت بهحفاري عادي خواهد بود و

به كار بردن لوله جامغزه و متهالماس باعث باال رفتن هزينه

. شود عمليات مي


كليات تجهيزات مغزه گيري مجموعه وسايل مورد استفاده

در مغزه گيري از انتهاي چاه : شامل دو قسمت است

مته مخصوص مغزه گيريلوله جامغزه در بخش فوقاني

مجموعه وسايل مغزه گيري وسايل درون چاهي ديگر مانند

هاي سنگين و لولهها، پايدار كنندهSTABILIZER

. شود داخل چاه فرستاده مي


مته مخصوص مغزه گيري مته مغزه گيري

هاي مشابه متهحفاري عادي است

ولي طوري طراحيشده اند تا نمونه

گرفته شده از سازنداز ميان مته مغزه

گيري عبور نموده و وارد لوله جامغزه

. باالي آن گرددهاي مغزه گيري سازند

نرم تا متوسط هاي مغزه گير با مته

اي و چرخشي تيغه. مخروطي است

هاي مغزه گير از متهجنس الماس

جهت مغزه گيري درهاي سخت به سازند

. برند كار مي به خاطر داشتن دو

سيستم جريان گل حفاري با مته الماس . معمولي اختالف دارد

هنگام رفتن بهداخل چاه جريان

گل حفاري از باشد مركز مته مي

ولي حين مغزهگيري جريان به

هاي موجود سوراخدر سطح مته

.شود منتقل مي


لوله جامغزه جهت اطمينان بيشتر در بازيافت مغزه

بايست لوله جامغزه را متناسب با اندازه مته انتخاب كرد مي .لوله جامغزه متداول مغزه گيري از دو بخش تشكيل مي شود :

لوله جامغزه بيروني ،لوله جامغزه داخليTUBE INNER


لوله جامغزه بيروني مستقيم به

لوله حفاري متصل استمحافظ و در برگيرنده قسمت هاي

. داخلي است فوت است تا 30طول عادي آن

سه برابر قابل افزايش است، فوت از 90دهد حداكثر اجازه مي

. مغزه بريده شده در خود جاي دهد قسمت پاييني آن

به مته مغزه گيري وصل است

ايي قسمت فوقاني به مجموعه انته. موجود در چاه اتصال دارد

اتصال لوله جامغزه بيروني بههاي انتهاي چاه از طريق لوله

safety joint گيرد صورت مي تا زمان گير لوله جامغزه در چاه

. ها را آزاد نمود بتوان با آن لوله دو عدد پايدار كننده هم اندازه

ه مته، به بدنه هر بخش لوله جامغز. گردد خارجي ضميمه مي

تا همواره چاه عمودي و قائم مغزه.گيري شود


لوله جامغزه درونيداراي جداره نازك تري نسبت به

باشد، لوله جامغزه خارجي مي مغزه به دست آمده را در خود

جاي داده و در سطح زمين . توان آن را خارج نمود مي

همانند لوله جامغزه بيرونيفوتي به 30توان از سه قسمت مي

. هم متصل، استفاده نمودقطر داخلي آن بنا به اندازه مغزه

قابل تغيير خواهد بود 5تا 3بين.

له اتصال لوله جامغزه داخلي به لوجامغزه خارجي

به وسيله قسمتي به نامball bearing swivel

گيرد انجام مي كه اجازه حركت دوراني را به لوله

دهد جامغزه ميولي فاقد حركت عمودي است .


ياجزا تشكيل دهنده لوله جامغزه درونانتهاي باالي لوله جامغزه داخلي ،

هاي شير يك طرفه و دريچه. گردش گل قرار گرفته است

،انتهاي پاييني، نگهدارنده مغزهCATCHER است .

اين قطعه از مجموعه كوچك فلزي دندانه دار مضرس تشكيل شده

هاي حفاري پس از هنگامي كه لولهشود مغزه گيري باال كشيده مي

باعث نگهداري مغزه در داخل لوله جامغزه داخلي گشته و از افتادن آن

. كند به طرف پايين جلوگيري مي

داخل لوله جامغزه داخلي قسمتي قرار گرفته است rabbitبه نام كه مسدود كننده ياplug فلزي

است كه متناسب با قطر داخلي لوله جامغزه داخلي ساخته شده و

. كند آزادانه در داخل آن حركت مي حركتrabbit باعث پاك شدن

بدنه داخلي لوله جامغزه داخلي گردد كه در اثر جابجايي ذرات مي

از گير كردن مغزه جلوگيري به .آورد عمل مي


مغزه گيري از ديواره چاه حفاري شده، sidewall coring

مغزه گيري از ديواره چاه بدون جداره

1مغزه هايي به قطر معموال 3تا از نواحي گرفته

شود كه آغشته ميبه گل حفاري بوده

يا تخريب صورت. گرفته شود

با استفاده از اي كه توسط وسيله

كابل به داخل چاه شود، فرستاده مي


اهمزايا و معايب مغزه گيري از ديواره چمعايب اين روش :

نمونه ها معموال نامرغوب تر است . داراي اندازه كوچك از سازند مجاور ديواره چاه

. شود گرفته ميمزاياي اين روش :

زمان كمترهزينه كمتر آننقاط مغزه گيري از ديواره چاه و پس از حفاري آن و نمودار گيري انتخابشوند و مي

شود لذا از مغزه گيري در نواحي نامناسب و غير ضروري اجتناب مي .


: يميدستگاه شليك مغزه متصل به كابل سز تفنگ مغزه گيري ا

ديواره چاه كه به نامCST

chronological sample taker

شود و ناميده ميه بر روي كابل نمون

گيري سوار شده و به داخل چاه شود و فرستاده مي

در عمق مورد نظرنمونه مغزه را از

. گيرد سازند ميبه وسيله شليك

يك گلوله توخاليبه داخل سازند

مجاور ديواره چاه .گيرد صورت مي

هر دستگاه مغزهتواند گيري مي

12گلوله 30يا 24و.داشته باشد


يريچگونگي تعيين محل مناسب مغزه گ ، مهم ترين دليل براي مغزه گيري از ته چاه

تعيين خصوصيات مخزني از يك مخزن شناخته شده بهره ده مي باشد لذا انتخاب نقطه شروع به مغزه گيري به تطابق چينه اي مربوط مي گردد

عمق تقريبي سر سازند مورد نظر بايستي معلوم باشد •در هنگام رسيدن به عمق مورد نظر، با پيدا كردن تطابق چينه اي در نمودارهاي چاه •

ه پيمايي تالش مي گردد كه نقطه اي را تا حد ممكن دقيقا در باالي سر سازند مربوط.انتخاب نمايند

مفيد ترين ابزار براي تعيين سر سازند ها پارامترهاي صاف نشده حفاري از قبيل نمودارNx وdxc

اين پارامترها به خصوصيات ليتولوژي و تخلخل سنگ ها بستگي دارند ، چنانچه اين نمودارها ترسيم شوند ، تغييرات جزئي ولي مشخص آنها

تطابق خوبي را بين چاه هاي مختلف ميسر مي سازد • اگر اين نمودارها با مقياس مناسبي ترسيم شوند

.تطابق خوبي را با نمودارهاي صوتي نيز ارائه مي دهند •


تطابق پارامترهاي حفاري و نمودار صوتي مقايسه نمودارهاي صوتي وnx از چاهA نشان مي دهند

و كه كدام مفاهيم از مشخصه هاي نمودار نمايانگر تاثيرات سازند هستند شايد بتوان آن ها را به عنوان افق هاي راهنما بر روي نمودارnx چاهB در نظر گرفت.

، اگر نمودارهاي مربوط به پارامترهاي حفاري در دسترس نباشندتطابق يابي بين نمودار سرعت حفاري و نمودار صوتي امكان پذير است

ه بايد تغييرات ناشي از تغيير در پارامترهاي حفاري را شناسايي نموده و آن ها را بحساب نياورد

ا رعايت اين امر حتي در هنگام تالش براي مطابقت دادن نمودار سرعت حفاري مستقيم•.بين دو چاه مختلف اهميت بيشتري دارد

اغلب تطابق بين پارامترهاي حفاري يا نمودارهاي سرعت حفارينتيجه بخش نخواهد بود و

مورد لذا داده هاي ليتولوژيك يا گاز براي تاييد نقطه شروع به مغزه گيرينياز خواهد بود


نكات ضروري در عمليات مغزه گيريمغزه گيري در چاه هاي اكتشافي

معموال كمتر انجام مي شود ، در عمليات مغزه گيري عواملي

زير بايد در نظر گرفته شوند ، نوع لوله مغزه مورد استفاده پارامترهاي حفاري بهينهاي ميزان كردن دقيق گيره مغزه بر

بهترين بازيافت ، طول مغزه مورد نيازطراحي رشته حفاري ته چاهيخواص گل مورد نياز

زمين شناس مستقر در محلحفاري با ارائه دادن اطالعات زير

به مغزه گيري كمك مي كندسختي و خواص سايندگي سازند ، درجه تراكم و فشردگي آن و نيز احتمال وجود شكستگي ها

) و ) اعم از طبيعي و مصنوعياحتمال بروز مشكالت حفاري مثل

رس هاي باد كننده و يامحدوده هاي پر فشار


انواع فشار هاي زير زمينيفشار سازند :

فشار هايي كه سعي در بازگشت به حالت اوليه قبل حفاري دارد.ر است برآيند تمام نيروهايي كه بر يك نقطه درحال تعادل وارد مي شوند صف

بهم بخورد،) مثل حفر كردن(اگر اين تعادلاطي كه چون برآيند نيروها صفر نيست، نق.دنوعي تمايل برگشت پذيري به حالت اوليه وجود داراين ناهماهنگي به وجود آمده،

يا شيب معمولي فشار طبقات مي Formation Gradientاين تمايل كه آن را•. همان نيرويي است كه تمايل به ريختن ديواره هاي چاه يا به هم آمدن آن دارد٬گويندo پوند بر اينچ مربع در هر فوت از عمق چاه 0,465شيب معمولي فشار برابر است با.

و ) آب، نفت و ديگر سياالت پر فشار مثل آب نمك(فشار سياالتگازهاي درون سازند ها

به اين فشار ها، فشارهاي غير طبيعي ياAbnormal Pressure گويند .يكي از مهمترين راه كارهاي مقابله با آن استفاده از وزن سيال حفاري است .


: فشار هيدرواستاتيكي گل حفاريكند عبارتست از فشاري كه گل در ته چاه ايجاد مي

حاصل ضرب وزن حجمي در ارتفاعي از چاه كه توسط گل حفاري اشغالشده است

يعني :

P: فشار گل حفاري در نقطه مورد نظرH: ارتفاع گل حفاري در چاهYM: وزن حجمي گل حفاري


hymp .

: هاي پوششي فشار سنگهاي پوششي فشار سنگ

فشاري كه ناشي از وزن سنگي است كه در عمق معيني از زمين است .ها قائم و يا به حالت افقي است و در نزديكي زمين جهت اين فشار

در اغلب موارد فرض بر اين است كه در عمق زمين همين دو حالت را دارد . فشار طبقات فوقاني(فشار قائم :(overburden pressureها فشار افقي يا جانبي سنگ :Horizontal formation pressure


): يفشار طبقات فوقان(محاسبه فشار قائم overburden pressure

اين فشار را از رابطهpv=yvh : آيد كه بدست مي

Y متوسط وزن حجمي سنگ كهحالت قائم دارند

h: عمق سنگ وpv : فشار قائم سنگ كه واحد آن

فاده در بستگي به سيستم مورد است. محاسبات دارد

فرم ديگر رابطه باال

S. G. R چگالي سنگn: تخلخل سنگh : عمق سنگ


hnwnRGSwPv ].)1(...[

mMPahPv

mPahPv

mNw

nwnRGSvhPv

/024.0

)/(4.239361.09810)1.01(6.29810

3/9810

)1(..

Typical values for (Po/D) psi/ft KPa/meter

Sandstone 30% porosity 0,91 20,6



Sandstone 0% porosity 1,12 25,4Siltstone 1,15 26Shale 1,23 27,7Limestone 1,15 26Dolomite 1,21 27,4Anhydrite 1,26 28,5

ي گلتاثير فشار طبقات فوقاني بر طراح ،در اعماق بيشتر به دليل وجود نمك

مقدار چگالي آب كمي بيشتر از واحد است باشد كيلوپاسكال بر متر يا يك پوند بر اينچ مربع بر فوت مي 27چگالي نرمال برابر .

قاني باشد فشار هيدرواستاتيكي گل بايستي كمتر از فشار طبقات فو 22لذا الزم است جرم حجمي گل حفاري ازPPG كمتر باشد . رسانند هاي پوششي مي فشار سنگ% 70معموال ماكزيمم فشار گل را تا .

يعني ماكزيمم فشاري كه گل حفاري بايد توليد كند. فشاري كه طبقات دارند، بيشتر باشد% 70نبايد از


: فشار افقي يا جانبي سنگ هاHorizontal formation pressure

آيد فشار افقي طبقات از رابطه زير بدست مي :

K : عددي ثابت استV: باشد و نسبت پواسون مي .>v<0. 5 مقدار متوسطv باشد مي 0,25ها براي سنگ .K=0. 25/(1‐0. 25)=0. 33

Ph=0. 33pvفشار قائم است پس% 33ها برابر با لذا متوسط فشار افقي براي سنگ :

Ph=0. 33×0. 027=0. 0089MPa/m


1K

KPvPh

: فشار نرمال طبقاتpore water pressure

آيد، ها به وجود مي فشاري كه از تراكم آب در منافذ سنگفشار آب منفذي گويند .امه اگر فرض شود كه آب از يك عمق معيني از زمين تا سطح زمين اد

. داشته باشد به اين فشار آب منفذي ، فشار نرمال طبقات گويندهاي پوششي كمتر است كه هميشه از فشار سنگ . فوت به علت حضور نمك 200براي عمق بيشتر از

.شود مقدار چگالي آب از يك مقداري بيشتر مي


: فشار غير نرمالدهد رخ مي. . . هاي رسوبي همانند شيل و در بسياري از سنگ .

هاي حاوي آب همچون شيل، به دليل تحت فشار بودن سنگگردد و آب به طور غير منتظره از سنگ خارج مي

ستند ها به اندازه كافي داراي خاصيت نفوذ پذيري ني چون طبقات فوقاني آنهاي غير منتظره باعث افزايش حجم آب بين منافذ خواهند شد و لذا وجود اين آبير شوند كه به آن فشار غ در اين صورت موجب ازدياد فشار نرمال طبقات مي

. گويند نرمال ميهاي پوششي بيشتر نخواهد بود اين فشار هرگز از فشار سنگ .در صورت بروز اين فشار غير نرمال، عمليات حفاري با مشكل روبرو خواهد شد .در اين صورت بايستي وزن گل حفاري افزايش داد.

هميشه فشار غير نرمال از فشار نرمال بيشتر نيستشود در اين حاالت مشكالت عمليات حفاري ديده نمي .


فاريتاثير فشار طبقات بر پيشرفت ح،در حالت عادي فشار گل حفاري كمي از فشار نرمال بزرگتر است

اما در صورت بروز حالت غير نرمال فشار هيدروستاتيكي گل حفاريبايد آنقدر بزرگ گردد تا بر فشار غير نرمال غلبه كند .هاي پوششي بيشتر گردد اما فشار گل هيچوقت نبايستي از سنگ .

،زيرا باعث شكسته شدن طبقات خواهد شد كه پيامد آن هرزوري گل خواهد بودتر باشد، چنانچه فشار طبقات از فشار هيدرواستاتيكي گل حفاري بيش

توانند وارد چاه شوند و هاي طبقات مي سياالت يا سنگريزش چاه يا فوران اتفاق مي افتد .

كند هاي ته چاه ترك ايجاد مي مته حفاري در سنگ .ها از ته چاه خواهد شد، ها باعث جدا شدن خرده سنگ اين تركذارندگ فشار هيدرواستاتيك چاه از باال و فشار نرمال از زير بر خرده ها اثر مي .

خواهد بود هر چه فشار هيدروستاتيكي گل حفاري بيشتر باشد، پيشرفت حفاري كمتر.


انتخاب صحيح وزن گل حفاري براي جلوگيري از فوران و ريزش ديواره چاه معموال

گيرند و فشار هيدروستاتيكي را كمي باالتر از فشار نرمال طبقات در نظر مي ار برخورد شود، با افزودن وزن سيال حفاري، فش) غير نرمال(هرگاه به فشار غير عادي

. ازند باشدبرند كه كمي باالتر فشار غير نرمال س هيدروستاتيكي گل را تا جايي باال مي

ازدياد بدون دليل وزن سيال حفاري از يك سو باعث كندتر شدن پيشرفت حفاري وداز سوي ديگر ممكن است باعث در هم شكستن طبقات و هرزروي گل شو .


كنترل و مهار فورانكنترل و مهار فوران

ل شود، بايد تمهيداتي براي كنترهر جا چاهي براي استخراج نفت و گاز حفر ميفوران و در صورت خارج شدن فوران از كنترل، مهار چاه نيز مد نظر قرار گيرد،

هاي حفاري خشكي و دريا مجهز به تجهيزات كنترل فوران اندي دكللذا كليه .

هاي نفت و گاز، بسيار ناگوار است، پيامدهاي فوران چاها هتواند ميلياردها تومان، به تجهيزات، خسارت وارد كند و دهترين فوران ميساده

‐انميليارد تومان از ذخاير طبيعي كشور را نابود و به محيط زيست خسارات جبر.كند و ممكن است، اين حادثه، خسارات جاني نيز داشته باشدناپذيري وارد

ر هاي سركش، نيازمند دانش، هنر، خالقيت و تجربه است و تنها دمهار چاه. قالب يك كار گروهي منسجم با مديريت قوي ممكن مي گردد

ا شناسي و ساير علوم مرتبط ببدون داشتن دانش مهندسي حفاري، مخازن، زمين.نفت و گاز، مهار چاه امكان ندارد


هاي وقوع سيالنداليل و نشانههاي وقوع سيالننشانه

افزايش نرخ نفوذ حفاري افزايش گشتاور و درگ در حين

.حفاريكاهش چگالي گل.تغيير خواص سيال حفاري.هاافزايش شكل و اندازه كنده افزايش ميزان گاز حل شده در

سيال حفاري، حين حفاري، حين .هاي حفاريپيمايش و اتصال لوله

افزايش دماي سيال حفاريخروجي از چاه

باال آمدن ناگهاني و غير معمولسطح گل در تانك گل

داليل سيالنز كاهش فشار سيال حفاري ناشي ا

هاي گلخاموش شدن پمپدر اثر خارج كاهش ارتفاع سيال

شدن رشته حفاري و پر نكردن چاه مكش ايجاد شده در اثر بيرون

كشيدن رشته حفاري


گيري از وقوع فورانپيش با افزايش دقت و توجه به نكات ايمني در مراحلي از حفاري كه

هاي وقوع سيالن، احتمال وقوع سيالن زياد است و توجه به نشانهتوان بالفاصله پس از وقوع سيالن، با افزايش وزن گل حفاري، مي

.آن را كنترل و از وقوع فوران جلوگيري كنيم براي اين منظور فشار هيدرواستاتيك گل حفاري بايد

.بين فشار سيال سازند و فشار شكست سازند باشد ،اگر فشار هيدرواستاتيك كمتر از فشار سيال سازند باشد

دهد و آيد و سيالن رخ ميسيال به درون سازند مي ،در صورتي كه از فشار شكست سازند بيشتر باشد

پس از شكسته شدن سازند، گل به درون سازند رفته و روددر اثر كاهش فشار گل، سيال به درون چاه مي.


هاي نفت و گازكنترل فوران چاهسه مرحله كنترل فوران چاه:

ي فورانكنترل اوليههنگامي كه سيال سازندي به درون

آيد، اگر سرعت سيال ، كم چاه مين، هاي سيالي نشانهباشد با مشاهده

توان وزن گل را افزايش داد و مي.همين ابتدا، فوران را مهار كرد

كنترل ثانويه(كشتن چاه(اگر سرعت سيال سازند زياد باشد ،

. رسدپس از مدتي به سطح ميگير كه باالي چاه از شير فوران•

.شودتعبيه شده، استفاده ميo ،با افزايش فشار ناگهاني

.خودكار بسته مي شود

سيال پشت فوران گير را به روش•. كنندحجم سنجي خارج مي

o شير فوران گير را بهصورت تدريجي و در چند مرحله باز كرده و سيال را

.كنيمخارج مي كنترل ثالثيه(مهار چاه(

امروزه به دليل سادگي مراحل اول وي سوم، دوم كنترل چاه، تنها مرحله

مهار چاه را كنترل فوران چاه به .آورندحساب مي


)كنترل ثالثيه(مهار چاه ند و اگر سيال سازندي با فشار و سرعت زياد به سمت باال حركت ك

شير فوران گير هنوز نصب نشده باشد، فشار تمامي تجهيزات سرچاهي را از جا كنده و سيال پر

. كندكند و سيال در سطح فوران ميبه اطراف پرتاب ميشوددماي اشتعال سيال، پايين است و سيال به راحتي مشتعل مي.شوداين مرحله به دو بخش تقسيم مي:

اطفاي حريقمهار كامل چاه


اطفاي حريقد، شوسيال فوران كرده، به دليل دماي اشتعال پايين، مشتعل مي

براي كنترل فوران، بايد ابتدا اين آتش را خاموش كرد:پذير استكه به دو صورت امكان

بمب خال :اي نصب شده و پس از قرارگيري در اطراف چاه، مواد منفجره بر روي حلقه•

شوند، از راه دور منفجر ميشود و در اثر انفجار تمام اكسيژن اطراف بلعيده مي•

.شودخال ايجاد شده باعث خاموش شدن آتش ميآب پاشي :

.كنندهايي در اطراف چاه ايجاد و آب مورد نياز را از طريق لوله به آن منتقل ميحوضچه•اال ها، آب را با فشار بكنند و پمپها منتقل ميها آب را به پمپي اين حوضچه به وسيله•

.كنندروي آتش ريخته و آن را خاموش مي


مهار كامل چاه پذير استاين مرحله به دو صورت امكان:

مهار چاه از باال :ي توان با جايگزيناگر تأسيسات سرچاهي به طور كامل از بين نرفته باشند، مي

ها اين امر ، تن. تأسيسات جديد و تزريق گل حفاري سنگين از باال، چاه را مهار كرد.ستهاي گازي كارساز نيزماني كه فشار چاه نسبتا پايين باشد، كارامد است و در چاه

مهار چاه از پايين :طه كنيم و به نقيك يا چند چاه انحرافي را با فواصل ايمن از چاه فوران كرده، حفر مي

رسيم، سپس از چاه انحرافي امدادي، گل حفاري را با ي پاياني چاه فوران كرده ميچاه را كنيم تا پس از ورود به چاه فوران كرده، فوران سيال به درونفشار باال تزريق مي

.سازيمكنيم و چاه را متروكه ميمتوقف سازد، سپس سيمان را به چاه تزريق مي


فشار شكست سازندشوندمطالعات الزم براي كنترل فوران به دو دسته تقسيم مي:

آزمايش نشتيهاي ميداني بررسي.اشيمبراي حفاري ايمن چاه بايستي اطالعاتي در مورد سازند داشته ب.

،اگر فشار ستون سيال حفاريمساوي يا بيشتر از فشار شكست سازندهاي حفاري شده شود،

شود و سازند شكسته شده و سيال وارد چاه ميشودكنترل تعادل چاه از دست خارج مي. فشار شكست سازندها، در ارتباط با

. باشدهاي بااليي سازند ميهاي اليهوزن سازند و سيال موجود در حفرههاي اليه هاي بااليي، تركيب دو وزن سنگ و سيال موجود در حفره

.باشدتعيين كننده فشار طبقاتي بر روي هر اليه مي


Leakoff testآزمايش نشتي، ،با استفاده از تست نشتي

د و آيبيني فشار شكست سازند، به دست مييك مقدار عددي براي پيش.آوريمتوان براي حفاري سازند اعمال نمود را به دست ميحد فشاري كه مي

نتايج اين آزمايشي بعدي به كار مي رود و نيزي فشار شكست اليهبراي محاسبهدهدكاري را نشان ميموثر بودن عمليات سيمان. نحوه انجام آزمايش

كنند، شده ميگذارياز باال، شروع به اعمال فشار بر روي چاه جدارهكه سيال درون چاه، به تدريج، فشار را افزايش مي دهند تا زماني

. شروع به وارد شدن، به درون سازند كندويندكند را فشار نشتي گفشاري كه سيال شروع به تزريق شدن به درون سازند مي.


فرايند تست نشتيودها بايد بررسي شوند و حد باالي فشار مشخص شقبل از آزمايش، فشارسنج.

هاي جداري بايد تست شوندقبل از حفاري كفشك، لوله. كنيمرا حفاري مي فوت از سازند زير كفشك لوله 10تا 5كفشك، سيمان و.كنيمآوريم و چگالي سيال حفاري ورودي و خروجي را چك ميگل را به گردش در مي.كنيممته را تا جداره باال آورده و خطوط لوله متصل به پمپ سيمان را وصل مي.بنديمگير را ميشيرهاي فوران.را به با استفاده از پمپ سيمان، با نرخ پايين در حدود نيم بشكه در دقيقه، سيال حفاري

.نيمككنيم و نمودار تغييرات فشار در برابر حجم سيال حفاري را رسم ميدرون چاه پمپ ميكنيمي انحراف در رفتار خطي نمودار رسم شده، پمپاژ را قطع ميبه محض مشاهده.كنيممقداري از گل در سازند هرزروي كرده، پس گل جايگزين به درون چاه تزريق مي.د گيري از فوران و كنترل فوران در مراحل اول و دوم، مفياين آزمايش براي پيش

.است اما براي مهار چاه، بايد از بررسي هاي ميداني استفاده كرد


آزمايش نشتي آزمايش فشار در

مقابل زمان براي ،ريز شكافMini‐

frac در حفرهبستهيا آزمايش تشتي ،

Leak‐off testدر حفره باز


هاي ميدانيبررسيهاي سيالنمهم ترين بررسي نشانه

،بررسي سطح گل در تانك گل است كه تغيير ناگهاني آني وقوع سيالن استدهندهنشان

سنجيمحوطهكنيم تا در صورت فوران چاه، مكان مناسب،محيط اطراف چاه را بررسي مي

براي موارد زير مشخص شودهاي آبمكان حوضچههامكان استقرار توربو پمپهاي امداديها و ماشينمسير حركت جرثقيل


كريت اهواز 50اطالعات كلي حريق چاه توسط منافقين دچار حادثه و حريق شد 1371بهمن ماه 25در . تكميل و از مخزن آسماري آن نفت استخراج گرديد 1352در سال .

بشكه نفت بوده است 19000توليد روزانه اين چاه . هزار بشكه نفت 60تا 50طبق برآورد هاي اوليه پس از ايجاد حريق روزانه

. فوت مكعب گاز در آتش مي سوخت) ميليون 50( 50000000خام و ش از و بي. ارتفاع شعله آتش اين چاه بيش از يكصد متر تخمين زده ميشد

. فوت در ثانيه نيز سرعت فوران چاه بوده است 2000 درجه فارنهايت تخمين زده 4000حرارت ايجاد شده در مركز شعله بالغ بر

.مي شد


24اهواز و 50مقايسه كنترل فوران چاه نفت شهر

اهواز براي كنترل 50مزاياي چاهفوران دستگاه حفاري سوخته و مواد و

تجهيزات در اطراف آن وجود نداشت

كيلومتري از محل 10در فاصله استقرار تجهيزات كنترل فوران،

مناطق نفت خيز جنوب و شركت ملي حفاري ايران قرار داشت،

ر و لذا دسترسي به ماشين آالت، ابزاه نقل نفرات بسيار سريع بود و نياز ب

.و انتقاالت طوالني نداشت

اهواز 50نكات منفي چاه ر به مراتب بيشت 50فشار چاه اهواز

نفت شهر بود، 24از فشار چاه ،عدم وجود تجهيزات، ماشين آالت

سازمان و نيروهايي كنترل فوران.اهواز 50نفت شهر در 24چاه

مراحل انجام كار:تالش براي خاموش سازي شعلهنزديك شدن به دهانه چاهبرش بخش آسيب ديدهنصب شير توپي جديد


تالش براي خاموش سازي شعلهبررسي ميزان خرابي شيرهاي سرچاهي

لذا مهارگران بايستي به چاه نزديك مي شدند.شعله ي بي امان آتش اجازه ي نزديك شدن را به مهارگران نمي داد و براي

اين كار الزم بود يا شعله خاموش شود و ،يا مهارگران زير چتري از آب ابتدا دودكشي را روي چاه قرار مي دهند

تا شعله به ارتفاعات باالتر منتقل شده و •. بتوانيم به دهانه چاه نزديك شويم•

براي مشتعل ماندن شعله چهار عامل الزم است : ،حرارت، مواد سوختني، واكنش هاي شيميايي و اكسيژناگر يكي از عوامل گفته شده از محيط حذف شود، شعله خاموش خواهد شد.


روش هاي به كار رفته براي خاموش كردنشعله، حذف اكسيژن، كاهش دما

ابتدا با استفاده از مواد منفجره سعي در خاموش سازي شعله شد. ،انفجار باعث مصرف لحظه اي اكسيژن موجود در اطراف شعله مي شود

،نتيجه ي انفجار خاموش شدن لحظه اي شعله استولي اگر پس از انفجار مجددا عوامل اشتعال فراهم باشند، چاه مشتعل مي شود، •افتاد، انفجار باعث خاموش شدن شعله براي چند لحظه مي شد، 50اين اتفاق در چاه •تعل به دليل ناتواني در خنك سازي محيط تا زير دماي اشتعال مواد نفتي، چاه مجددا مش•

.مي شد

هزار بشكه نفت در روز، 60با توجه به فوران بيش ازخنك كردن محيط در يك لحظه ممكن نبود .جار پس از چند بار تالش ناموفق براي خاموش سازي شعله توسط انف

تصميم گرفته شد، با وجود شعله چاه مهار شود.


مراحل اوليه مهار چاهمحوطه سازي و تسطيح اطراف چاه شد . متر 3,5متر و به عمق 100در 70حفر حوضچه ي ذخيره ي آب با ابعاد

ايجاد سيستم پمپاژ با فشار و دبي باال براي ايجاد چتري از فواره هاي آب. نزديكي مهار گران به دهانه چاه و اينچ 42تالش براي نصب نصب دودكش با قطر

نداما به دليل سرعت باالي فوران موفق به نگهداري دودكش باالي دهانه چاه نشد. اينچ، 52تالش براي نصب دودكش

بار اول دوباره به دليل سرعت باالي فوران و حجم كم چتر آب ناموفق بودند. اينچ 42نصب دودكش

،به كمك دو دستگاه توربو پمپ در منطقه و افزايش حجم چتر آب پس از قرار گرفتن دودكش روي دهانه چاه، شعله به باال منتقل شد ونزديكي مهارگران زير چتري از فواره هاي آب به دهانه چاه.


برش بخش آسيب ديده سري توليداجزا تاج چاه مذكور:

سري توليد.وجه به در اثر انفجار، آسيب ديده بود، و بايد بخش هاي آسيب ديده، بريده مي شد، با ت

:فوران چاه، دو روش وجود داشت.قطع قسمت هاي آسيب ديده توسط انفجار هدايت شونده•

oبمب چندين نوبت تالش بي نتيجه گروه هاي عمليات سپاه پاسداران در استفاده از.هاي هدايت شونده، براي جداسازي بخش آسيب ديده سري توليد از سر چاه

oشهادت يك نفر به دليل مكش شديد در اطراف دودكش نصب شده..برش پيچ هاي فلنج رابط بين سري توليد و سري رشته ي تكميل•

o اينچ، براي جداسازي شير توپي آسيب ديده 12برش پيچ هاي فلنج سري رشته تكميل چاه. سري لوله جداري.


چگونگي برش پيچ هاي فلنج ،روش هاي برش بخش هاي آسيب ديده ي چاه در حال فوران

جت آب مخلوط با ماسه وبه دليل عدم توليد حرارت از ايمني باالتري برخودار است . تجهيزات برش با شعله

به دليل وجود آلودگي هاي مواد هيدروكربوري در منطقه خطرناك است . به دليل عدم دسترسي به تجهيزات برش با آب، چاره اي جز برش با شعله نبود.

ميليون فوت مكعب گاز 50اينچي، با آتش در حالي كه روزانه 12برش پيچ هاي فلنج •. هزاربشكه نفت خام با سرعت در حال خروج بود 60تا 50آماده اشتعال و

،پس از جداسازي بخش آسيب ديده ي سري توليد.سري تكميل در دسترس قرار گرفت


نصب شير توپي جديدبراي نصب شير توپي جديد الزم بود، ابتدا شعله خاموش شود .

بارها از طريق انفجار و استفاده از بمب هاي هدايت شونده ، سعي در خاموش . كردن شعله شده كه نتيجه بخش نبود

نصب در نهايت تصميم گرفته شد در حين شعله ور بودن چاه، عمليات.شير توپي انجام گردد و هم شعله به كنترل در آيد

تقديم دومين شهيد اين عمليات به دليل سوختگي ،تجهيز ابداعي طراحي و ساخته شده

،بايد شعله را به باال هدايت مي كردتا امكان نزديك شدن مهارگران به دهانه چاه فراهم باشد

اينچ نشسته و پيچ مي شد 12بايد روي فلنج بايد امكان پمپاژ سياالت به درون چاه جهت كشتن را فراهم مي كرد وشير توپي براي مسدود كردن چاه مي داشت.


ه اينچ و شير توپي روي چا 42نصب دودكش ،جهت تامين فشار و حجم الزم براي فواره هاي آب پاش

از دو دستگاه توربو پمپ ديگر استفاده شد پام پمپ نمايند 200كه قادر بودند آب را با فشار .

اينچ 42نصب و تعبيه شير توپي مورد نظر درون يك دودكش . اينچ و شير توپي روي چاه قرار گرفت 42سرانجام دودكش . طي چهار روز اعضاي گروه، بستن پيچ هاي فلنج چاه را

.در ميان آب و دود و گاز و نفت و آتش به پايان رساندند در حين عمليات چهار روزه نصب تجهيز روي چاه، اگر يك لحظه فواره هاي

.آب قطع مي شدند، كليه نفرات مهار تحت حرارت شعله مي سوختند


اهواز 50تصاويري از كنترل فوران چاه


كنگان 23مشخصات چاه گازي ميليون متر مكعب گاز در روز در سيزدهم خرداد 3/3با ظرفيت توليد روزانه

. دچار حريق شد 85 عدم وجود نمودار مختصات چاه و در اختيار نداشتن دستگاه مكان ياب

.مغناطيسي انجام عمليات مهار را با شكل جدي مواجه كرده بودهيچ مستنداتي از مختصات فني چاه و موقعيت دقيق آن وجود نداشت .

متري 2500دكل حفاري شروع به حفاري افقي در عمق 2تيم مهار چاه با استقرار.نمود و با تزريق آب توانست چاه را مهار كند

ميليارد تومان هزينه داشته 14مهار آتش سوزي چاه ميليون دالر مطالبه نمودند 100شركت هاي خارجي براي مهار آن حداقل . روز طول كشيد كه پيمانكاران خارجي حداقل 50مدت مهار آتش سوزي

.ماه پيشنهاد داده بودند 6مدت


علت فوراندبا افت فشار و انسداد چاه، تيمي جهت بررسي وضعيت چاه اعزام ش . متري زير زمين بر اثر 66اينچ در 7جداره و لوله مغزي تكميل چاه

.رانش زمين دچار آسيب و پارگي آن باعث فوران زير زميني شدشد ابتدا آب و سيمان و ديگر افزودني ها به درون چاه و داليز آن پمپ

.تا نقطه شكاف بسته شود، اما موفقيت آميز نبود با وجود گاز نشت كرده در سطح زمين، اطراف دهانه چاه، هر لحظه

. امكان مشتعل شدن گاز وجود داشتابتدا با پاشش آب روي تاج چاه، سعي در حفظ آن شد تا پس از مهار چاه از

.ودزير زمين بتوان براي ايمن سازي چاه، از تجهيزات سرچاهي آن استفاده نم


احداث چاه انحرافي و آب رساني 84فتح كه در حال تكميل چاهي ديگر در اسفند 82دستگاه حفاري

كنگان 23متري از چاه 220به منطقه اعزام شد و در محلي با فاصله .مستقر شد

ب به صورت 23پس از سه ماه حفاري در شرايط سخت، چاه امدادي كنكان. متري دست يافت 2500انحرافي به عمق

300فتح در فاصله 42چاه امدادي دوم با استقرار دستگاه حفاري .الف نمود 23اقدام به حفر چاه امدادي 23متري از دهانه چاه كنگان

شد، يكي از بزرگ ترين خدمات آب رساني از طريق خليج فارس انجام ،هزار بشكه ساخته شد 70استخر آب با حجم مجموع 6در مدتي كوتاه كيلومتر از خليج 25اينچ به طول 6جهت تامين آب استخرها دو خط لوله

.فارس كشيده شد


خالصه كشتن چاهبرنامه چاه هاي امدادي، دست يابي به حفره ي باز چاه و پمپاژ آب و سيال

.حفاري به منظور كشتن چاه از زير محل فوران بود كنگان بايد شش و يك هشتم اينچ مي 23قطر چاه امدادي در لحظه برخورد با چاه

.متري حفاري مي شد 2500درجه تا عمق 60بود و تحت زاويه ر چاه در عدم دسترسي به تجهيزات مكانياب الكترومغناطيسي، دست يابي به مسي

. اعماق زمين را دشوار مي نمود ب، در اطراف 23با حفاري چند حفره انحرافي از حفره اصلي چاه امدادي كنگان

. ، ارتباط بين چاه امدادي و چاه در حال فوران را تقويت شد23حفره ي باز چاه هزار گالن اسيد 15مسير انحرافي، عمليات تزريق 5پس از حفرHCL 20با غلظت

.درصد و ريتارد شده، آغاز شد تا باعث بهبود ارتباط بين دو چاه شوده شدسپس تصميم به پمپاژ با حداكثر توان از چاه امدادي، براي كشتن چاه گرفت . بشكه در دقيقه رسيديم 120تا 90پمپ استفاده شد تا به نرخ 14همزمان از .11 هزار بشكه آب و سيال حفاري پمپ شد و در نهايت چاه مهارشد. كنگان قرار گرفت و عمليات 23پس از كشتن چاه، يك دستگاه حفاري روي چاه

.متروكه سازي چاه را به انجام رسانيد
