پایان نامه کارشناسی رشته مهندسی معدن
مقدمه
روشهای جداره گذاری و سیمانکاری چاه های نفت در سال های اخیر بسیار پیشرفت کرده و پیچیده شده اند در جستجو و کاوش نفت ، چاههای عمیق تری حفاری شده و همراه با آن روشهای جداره گذاری و سیمانکاری بهبود یافته اند تا بتوان با شرایط سخت تری که در اعماق زیادتر پیش می آیند ، دست و پنجه نرم کرد .
عمل سیمان کردن در حدود سال 1903 میلادی در کالیفرنیا آغاز شد ، ولی سابقه روش مدرن و فعلی سیمانکاری به سال 1920 میلادی برمی گردد که در آن تاریخ "ارل هالیبرتون" چاه متعلق به "دبلیو . جی . اسکلی 2" را درمیدان هیوت اکلاهما 3 سیمان کرد . جت میکسرهالیبرتون هنوز یک وسیله اساسی برای مخلوط کردن سریع دوغاب سیمان است . در سال 1903 تنها یک نوع سیمان وجود داشت و هیچ افزایه ای در کار نبود . امروزه هشت نوع سیمان وجود دارد و تعداد افزایه های موجود به بیش از 40 رقم می رسد . استفاده از سیمان فله بصورت استاندارد درآمده است و برای هر عملیات خاصی ، یک مخلوط خشک ویژه از سیمان تهیه شده و بکار می رود .
زمان انتظار برای سیمان که در سال 1920 حدود 10 روز بود در حال حاضر به کمتر از 24 ساعت کاهش یافته است . سیمانکاری تزریقی که در دهه 1930 ابداع شده اینک بصورت یک روش عادی برای کور کردن مشبک ها یا مسدود کردن لایه های آب ده درآمده است . خراشنده و پرگر1 در سال 1940 برای بهبود سیمانکاری رشته جداری به کار می رفت ولی بعد از جنگ جهای دوم از نقطه نظر مهندسی مورد توجه گسترده قرار گرفته است .
در روش حفاری ضربه ای همزمان با حفر چاه ، چاه دائماً باید جداره گذاری شود و به این خاطر چندین رشته جداری مورد نیاز است . اما در حفاری دورانی 2 می توان بخش زیادی از چاه را بدون جداره گذاری حفر نمود . علت آنکه در حفاری دورانی امکان دارد که چاه را بدون جداره گذاری حفر نمود . علت آنکه در حفاری دورانی امکان دارد که چاه را بدون جداره گذاری تا عمق بیشتری ادامه داد آن است که می توان با استفاده از گل های حفاری ، فشار تحت الارضی را کنترل کرد . امروزه جداره گذاری عموماً با اهداف و منظورهای خاصی انجام می شود که بستگی به شرایط مشخص هر چاه داشته و اکراه یا اختیار در آن وجود ندارد .
اولین سیمان چاه نفت در یک تاوه مخلوط و بوسیله دلوچه در چاه گذاشته شد . در سال 1905 کار سیمانکاری چاهها به پیشرفت دیگری نائل آمد ، در کالیفرنیا از لوله های مغزی برای قرار دادن دوغاب در ته رشته جداری استفاده شد . این دوغاب از ته رشته جداری به بیرون آن فرستاده شد و این کار با ریختن آب در بالای سیمان و تحت فشار قرار دادن آن انجام گردید . بعد از آن برای جلوگیری از برگشت دوغاب ، رشته جداری در ته چاه ، که از قبل تعیین شده بود نشانده شد و فشار بر روی آب آنقدر نگاه داشته شد تا سیمان سخت گردید . با کاربرد و قرار دادن یک توپی 3 بین آب و دوغاب در سیمانکاری تحولی جدید پدید آمد . سپس روش دو توپی ابداع شد که در آن یک توپی در جلو و دومی در پس سیمان بکار رفت تا آلودگی آن بوسیله سیال جایگزینی یا ( گل حفاری ) کمتر شود .
اجزای دکل
(Rig Component)
اجزای دکل: (Rig Compon,;'ent)
بطور کلی عواملی که در مرحله اول، در ساخت و نوع دستگاه حفاری دخالت دارند، را می توان به دو قسمت تقسیم نمود:عمق چاه و دیگری محیط کار
عمق چاه بر اساس استاندارد توانایی عمقی دستگاه حفاری 4 سنجیده می شود. همچنین محیط کار را می توان به دو گروه خشکی و دریا تقسیم بندی نمود.
با توجه به اهمیت دکلهای خشکی در مدیریت اکتشاف تنها به این گروه پرداخته می شود.
اجزای اصلی دستگاه حفاری عبارتند از :
Hoisting System (سیستم بالا بر).
Rotating System (سیستم گرداننده حفار).
Circulating Sys. (سیستم به گردش در آوردن سیال حفاری).
Primary Power Source (سیستم مولد نیرو).
سیستمهای فرعی بسته به نوع دستگاه ممکن است وجود داشته باشد،که از جمله:
Blow Out Prevetive Sys( سیستم کنترل فوران).
Mud Condition Sys (سیستم تصفیه کننده گل).
Control & Instrument (سیستم کنترل ابزار دقیق).
Lightion Sys (سیستم روشنایی).
Motion Compensating (سیستم خنثی کننده حرکت).
Sleeping & Mess Sys (سیستم خواب و غذا).
Storage Sys (سیستم انبار داری).
Chain Storage Sys (سیستم محل نگهداری زنجیر).
بنا به اهمیت قضیه برای ناظرین حفاری، موارد 1تا 3 اجزای اصلی دکل در ذیل بدان پرداخته می شود:
Hoisting System:
سیستم بالابر از دو قسمت تشکیل شده است:
بخش ثابت(Static): که همان دکل و Structure Sub می باشد که وزن رشته حفاری را تحمل می کنند.معمولاً وزن وLoad به پایه ها (Leg) دکل وارد می شود. اماSub Structure اولاً دکل را نگه می دارد و ثانیاً روی آن محل کار پرسنل بوده و Rotary Tabhe روی آن قرار دارد.
بخش متحرک: که Draw Work را Hoist یا بالا بر نیز می گویند وظیفه اصلی آن بلند کردن دکل(Rig up)یا بالاآوردن دکل(Rig down )ویا پایین کشیدن رشته حفاری است.
قسمتهای اصلی در اورکس عبارتنداز:
Drum: یک قرقره بزرگ که کابل حفاری دور آن پیچیده می شود. هنگامی که درام در جهت مخالف می چرخد کابل از دور آن باز شده Traveling Block به سمت پایین حرکت می کند. آن رشته از کابل حفاری که از درام بیرون می آید، Fast Time نامیده می شود.
سیستم ترمزدراورکس: معمولاً دارای دو سیستم مکانیکی ترمز:که با روش اصطکاکی کار می کند و می توان با آن درام را به ایست کامل Full Stop رساند. سیستم دیگری نیزوجود دارد که نمی تواند عمل ایست کامل را برای درام انجام دهد وتنها سرعت بالا و پایین رفتن را کم می کند. علت استفاده از این سیستم این است که از ترمز مکانیکی کمتر استفاده شود. این نوع ترمزها دردو نوع هیدرولیک و ترمز برقی وجود دارد. معمولاً استفاده از این ترمزها در موقع راندن رشته جداری یا حفاری به داخل چاه مورد استفاده قرار می گیرد.
کلاجهای درام:که با باد کار می کنندیعنی نئوماتیک هستند. ورودی آن به صورت یک شیر دو طرفه است که موقعی که می خواهیم کلاج را در گیر کنیم آن را در وضعیتی قرار داده و باد آن را با فشار در گیر می کند. و در هنگا م رها کردن کلاج را در وضعیتی قرار می دهیم تا ترخیص هوا صورت گیرد.
لازم به ذکر است که موتورهای تغذیه کننده در اورکس به نام Traction Motor نامیده می شودکه با برق DC یا مستقیم تغذیه می شوند و بسته به نوع دراورکس و مقدار نیروی مورد نیاز .
وظایف Drow Work عبارتند از:
بالا و پایین بردن لوله .
بالا و پایین بردن دکل .
بالا وپایین خود Drow Work.
بلند کردن بارهای اطراف دکل توسط .
باز و بسته کردن لوله های حفاری .
سایر اجزای تشکیل دهنده سیستم بالا بر عبارتند از:
Elevator : وسیله ای است که به وسیله آن لوله ها گرفته می شود و عمل بالا وپایین رفتن لوله ها انجام می گیرد.
Elevator هایی که از وسط باز می شوند مخصوص Dill Pipe و همچنین Lifting Sup های لوله وزنه می باشند،که به آنLatch Elevator Center هم گفته می شود. Elevatorهایی که از کنار باز می شوند به نام Side Door Elevator نام گذاری شده اند و مخصوص لوله های جداری (در مواقعی که سبک هستند) می باشند.
Rotating System :
در حفاری دورانی نیروی لازم برای چرخاندن رشته حفاری و مته توسط میز دوارRotary Table تأمین میشود نیروی دورانی حاصل از میز دوار،توسط یا واسطه بهKelly مستقل شده وازطریق آن به رشته حفاری ومته منتقل می شود.
Rotary Table نیروی گرداننده میز دوار توسط یک موتور از نوع الکتریکی ویا توسط یک شافت از نوع مکانیکی به یک محور منتقل می شود . انتقال نیرو در میز دوار به دو گونه است :
یا در انتهای محور در داخل میزTable یک Sprocket450 نصب شده که که این Procket یک Sprocket 450 دیگر را (یعنی میز دوار را) به طور افقی می چرخاند و یا اینکه نیرو توسط زنجیرازمحوربه Shft دارای Sprocker 450
نصب می شود .