تحقیق نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

تحقیق نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

پیش گفتار

 امروزه علم سیال شناسی و نیز مهندسی گل وسعت وگستردگی زیادی پیدا كرده است بطوریكه در حال حاضر این رشته به صورت تخصصی و فنی در مقاطع دكتری تحت عنوان مهندسی گل تدریس می شود .

در طی عملیات حفاری چه در صنایع نفت و چه در صنعت معدنكاری مهمترین عوامل و فاكتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال حفاری می باشد زیرا با توجه به خصوصیات فیزیكی و شیمیایی كه هر یك از سیالات دارند به پیشرفت عملیات كمك شایانی می كنند . به عنوان مثال از طریق گل می توان به نوع سازند زمین شناسی كه در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز اتفاقات بسیار مخرب و خطرناك همچون فوران چاه جلوگیری كرد .

اولین چاه نفتی مربوط می شود به ژوئن سال 1859 كه در كنار یك چشمه نفتی در پنسیلوانیا حفر شد و در 27 اوت همان سال در عمق 21 متری به نفت رسید . این چاه توسط شخصی به نام ادوین دریك حفر شد و او اولین كسی بود كه نفت را از چاهی كه با وسایل مكانیكی ساده حفر شده بود استخراج كرد . به نوعی می توان گفت كه جرقه ایجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پیشرفت و ترقی قابل توجهی نموده است .

 در چاه های نفتی به علت عمق زیاد و وجود فشارهای ئیدروستاتیكی بالا و نیز

فشارهای زمین ایستایی (over burden pressure ) باید از سیالاتی استفاده كرد كه چندین خواص شیمیایی مختلفی داشته باشند تا بتوان از این سیال برای چندین هدف مختلف استفاده كرد به عنوان مثال باید وزن آن توانایی كنترل طبقات را داشته باشد و یا بتواند به خوبی متة حفاری را روغنكاری و خنك كند و نیز به مخزن نفتی ما آسیبی نرساند و راحت بتواند توسط پمپ های گل ، پمپ شود یا به عبارتی دیگر گرانروی آن به اندازه ای باشد كه فشار به پمپ های گل وارد نسازد .

گل های حفاری از طریق پمپ به رشته لوله های حفاری وارد می شود و با سرعت بسیار زیاد از سر نازل های مته به درون چاه می ریزد و از فضای بین رشته لوله  حفاری و دیوارة چاه ( فضای آنالوس ) به سطح زمین منتقل می شود . وقتی كه گل به سطح زمین می رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسی سرندهایی ریخته می شود كه توسط آن ها ذراتی كه در اثر حفاری سازند وارد گل شده اند خارج می شود . این سرندها بر اساس اندازة ذرات ، مش بندی شده اند . به عنوان مثال برای جدا كردن ، ذرات رس بر روی سرندی به نام shale shaker ریخته می شود و بعد در تانكی به نام mud tank ذخیره می شوند . بر اساس تركیباتی كه دارد تصفیه می شود و مجددا به

مدار گردش گل باز می گردد .

مقدمه

سیال حفاری به گاز ، مایع و یا گلی كه در سیستم حفاری جریان دارد گفته می شود . سیال های حفاری كه اساسا برای ایجاد ایمنی ، بالا بردن بازدهی ، كارآیی و افزایش بهره وری اقتصادی در حفاری به ویژه حفاری چاه های نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند به طور كلی به سه گروه گازها ، مایعات و گل حفاری تقسیم می شوند . هر یك از انواع سیالات حفاری دارای مزایا و محاسنی می باشند بنابراین انتخاب بهترین و كارآترین سیال حفاری به عوامل چندی بستگی دارد . برای انتخاب بهترین و مناسب ترین سیال حفاری می توان تمامی فاكتورهای مؤثر را مشخص نموده و به هر یك از آنها بر اساس یك سیستم امتیاز دهی به هر یك از این فاكتورها امتیازی را نسبت داده و در نهایت بر اساس مجموع امتیازات حاصله از تاثیر فاكتورهای مختلف سیال بیشترین امتیاز را به عنوان مناسب ترین سیال حفاری انتخاب كرد . فاكتورهای موثر بر عملیات حفاری شامل نوع و روش حفاری ، نوع و جنس لایه های سنگی ، حمل و نقل، میزان هزینه و تاثیر بر روی محیط زیست می باشند .  

حفاری مبنی بر پایة مایع سیلیكات كه از 50 سال پیش تا كنون استفاده میشده است از سال 1950 تا 1990 كاهش یافت . بهرحال سود كردن مجدد آن ها را راهنمایی كرد تا از مایع حفاری در مناطق متعدد استفاده می كنند . تحلیل قطرسنج های بدست آمده در طی حفاری های سال 2001 نشان می دهد كه بیشترین رخداد توسعه چاه در بخشی از سطح پوششی بالایی در حدود 4000 فوت بوده است . همچنین این بخشی بوده كه بوسیلة آب حفر می شود . این مسئله rop های بلند را با مته pdc و كاهش هزینه در هر فوت را نتیجه می دهد .

فهرست مطالب

عنوان                                                                              صفحه

پیش گفتار                                                                            1

فصل اول : سیال حفاری

1-1 مقدمه                                                                            4

1-2 هرزروی سیال حفاری                                                         5

1-3 انواع سیالات حفاری                                                           7

      1-3-1 گازها                                                                   7

              1-3-1-1 معایب سیالات گازی                                       8

              1-3-1-2 محاسن سیالات گازی                                      9

      1-3-2 مایعات                                                                 10

              1-3-2-1 موارد استفاده از آب                                       11

      1-3-3 ذرات کلوئیدی                                                         12

      1-3-4 گل حفاری                                                             12  

      1-3-4 امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب                           12

      1-3-5 ترکیبی از دو نوع سیال حفاری                                     12

عنوان                                                                              صفحه

1-4 سیال حفاری پایه روغنی                                                      13

1-5 سیال حفاری پایه آبی                                                           14

1-6 سیال حفاری پایه سنتزی                                                       15

فصل دوم : گل حفاری

2-1 انواع گل های حفاری                                                           16

      2-1-1 گل های روغنی                                                        16

      2-1-2 گل های امولوسیونی پایه آبی                                         17

      2-1-3 گل های امولوسیونی پایه نفتی                                        18

      2-1-4 گل های رسی                                                          19

2-2 وظایف گل حفاری                                                              20  

     2-2-1 تمیز کردن چاه                                                          21

     2-2-2 خنک کاری                                                              24

     2-2-3 روان کردن                                                              25

     2-2-4 پر کردن منافذ                                                           26

     2-2-5 کنترل فشار                                                              27

عنوان                                                                              صفحه

2-2-6 معلق نگه داشتن                                                            28 

2-2-7 ترخیص شن                                                                29

2-2-8 تحمل وزن لوله های حفاری                                              30

2-2-9 دریافت اطلاعات                                                           31

2-2-10 انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته                                  32

2-3 بنتونیت                                                                         33

2-4 تهیه گل بنتونیتی                                                               34

2-5 فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفتی                               35

2-6 افزودن ملاس                                                                  36

2-7 انواع رس                                                                      38

2-8 تعیین ماهیت رس                                                             39

2-9 ذرات کلوئیدی                                                                 40

فصل سوم : تینر                                                            

3-1 انواع تینر                                                                      41

     3-1-1 تینرهای معدنی                                                        42

عنوان                                                                              صفحه

3-1-2 تینرهای آلی                                                                44

3-2 مهمترین تینرهای ساخته شده                                                46

فصل چهارم : حفاری بوسیله هوا

4-1 حفاری تحت تعادل                                                            48

4-2 روش های حفاری با هوا                                                     50

     4-2-1 روش تر                                                               50     

     4-2-2 روش خشک                                                           51

فصل پنجم : سیال حفاری هزینه ها را تا 10%

               در هر فوت کاهش می دهد 

5-1 مقدمه                                                                           52

5-2 زمینه میدان                                                                    54

5-3 انتخاب مته و هیدرولیک                                                     55

5-4 مایع حفاری                                                                    56

5-5 نتیجه استفاده از سیال حفاری                                                59

5-6 بالا بردن rop                                                                62

عنوان                                                                              صفحه

5-7 خلاصه کارهای انجام شده                                                   63

5-8 نتیجه                                                                           65

فصل ششم : تصفیه گل حفاری                                                   

6-1 مقدمه                                                                           66

6-2 سیستم های تصفیه گل حفاری                                                68

    6-2-1 سیستم solid control                                                69

    6-2-2 سیستم zero discharge                                           71

6-3 بازیافت گل های حفاری                                                      72

6-4 کاهش حجم پسماند                                                            74 

6-5 به حداقل رساندن حجم باطله به کمک نرم افزار                           75                                                

6-6 به حداقل رسانی حجم باطله توسط دستگاه های فرآوری                  77

6-7 کاربرد خشک کن ورتیکال بست                                            78

6-8 تشریح سیستم                                                                  79

6-9 سیستم اداره سیال                                                             82

6- 10 نتیجه گیری                                                                84

منابع                                                                                 89