پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

پیشگفتار

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 .

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 .   

هرز روی سیال حفاری 

از جمله مشكلات در ارتباط با سیال حفاری، هرزروی آن و تحمل هزینه های سنگین ناشی از آن است . هرزروی سیال حفاری وارد شدن حجم قابل توجهی از این سیال به درون سازندی كه حفاری می گردد می باشد . هرزروی زمانی رخ می دهد كه تراوایی سازند به اندازه كافی است یا حفره ها و شكستگی های موجود در سازند چنان بزرگ هستند كه بوسیله مواد جامد موجود در گل مسدود نمی شوند . هرزروی سیال حفاری ممكن است از مقدار خیلی كم تا خیلی زیاد متغیر باشد . هزینه های اضافی سالیانه و اتلاف وقت دكل حفاری به واسطه مشكلاتی از این قبیل بالغ بر میلیون ها دلار میگردد . در نتیجه توجه به بهینه كردن عملیات حفاری و نیاز به كاهش هزینه های مرتبط با هرزروی سیال حفاری ضروری به نظر می رسد  . 

کنترل فشار : 

یكی دیگر از وظایف گل كنترل فشارهای طبیعی سازندها می باشد زیرا كه در حین حفاری با سازندهایی برخورد می كنیم كه احتمال وجود آب یا نفت یا گاز در آنها می باشد در نتیجه با انتخاب وزن گل مناسب باید در برابر این فشار ایستادگی كنیم . اگر فشار هیدروستاتیك از فشار سازند بیشتر باشد باعث خرد شدن دیواره و نفوذ گل می شود و اگر فشار سازند از فشار هیدروستاتیك بیشتر باشد باعث ایجاد فوران در چاه می شود . فشاری كه گل حفاری در ته چاه ایجاد می كند برابر است با حاصل ضرب وزن مخصوص گل در ضخامت یا ارتفاعی از چاه كه توسط گل اشغال شده است .

گل حفاری توسط فشار هیدروستاتیكی كه از رابطه زیر بدست می آید طبقات زیرین را كنترل می كند و از ورود آن به داخل چاه جلوگیری می كند .

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

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

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 

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 

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