انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

پایان نامه 



نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها


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



پیش گفتار


امروزه علم سيال شناسي و نيز مهندسي گل وسعت وگستردگي زيادي پيدا كرده است بطوريكه در حال حاضر اين رشته به صورت تخصصي و فني در مقاطع دكتري تحت عنوان مهندسي گل تدريس مي شود .
در طي عمليات حفاري چه در صنايع نفت و چه در صنعت معدنكاري مهمترين عوامل و فاكتورها در رسيدن به اهداف از پيش تعيين شده سيال حفاري مي باشد زيرا با توجه به خصوصيات فيزيكي و شيميايي كه هر يك از سيالات دارند به پيشرفت عمليات كمك شاياني مي كنند . به عنوان مثال از طريق گل مي توان به نوع سازند زمين شناسي كه در حال حفر شدن است پي برد و يا از بروز اتفاقات بسيار مخرب و خطرناك همچون فوران چاه جلوگيري كرد .
اولين چاه نفتي مربوط مي شود به ژوئن سال 1859 كه در كنار يك چشمه نفتي در پنسيلوانيا حفر شد و در 27 اوت همان سال در عمق 21 متري به نفت رسيد . اين چاه توسط شخصي به نام ادوين دريك حفر شد و او اولين كسي بود كه نفت را از چاهي كه با وسايل مكانيكي ساده حفر شده بود استخراج كرد . به نوعي مي توان گفت كه جرقه ايجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پيشرفت و ترقي قابل توجهي نموده است .



در چاه هاي نفتي به علت عمق زياد و وجود فشارهاي ئيدروستاتيكي بالا و نيز
فشارهاي زمين ايستايي (over burden pressure ) بايد از سيالاتي استفاده كرد كه چندين خواص شيميايي مختلفي داشته باشند تا بتوان از اين سيال براي چندين هدف مختلف استفاده كرد به عنوان مثال بايد وزن آن توانايي كنترل طبقات را داشته باشد و يا بتواند به خوبي متة حفاري را روغنكاري و خنك كند و نيز به مخزن نفتي ما آسيبي نرساند و راحت بتواند توسط پمپ هاي گل ، پمپ شود يا به عبارتي ديگر گرانروي آن به اندازه اي باشد كه فشار به پمپ هاي گل وارد نسازد .
گل هاي حفاري از طريق پمپ به رشته لوله هاي حفاري وارد مي شود و با سرعت بسيار زياد از سر نازل هاي مته به درون چاه مي ريزد و از فضاي بين رشته لوله  حفاري و ديوارة چاه ( فضاي آنالوس ) به سطح زمين منتقل مي شود . وقتي كه گل به سطح زمين مي رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسي سرندهايي ريخته مي شود كه توسط آن ها ذراتي كه در اثر حفاري سازند وارد گل شده اند خارج مي شود . اين سرندها بر اساس اندازة ذرات ، مش بندي شده اند . به عنوان مثال براي جدا كردن ، ذرات رس بر روي سرندي به نام shale shaker ريخته مي شود و بعد در تانكي به نام mud tank ذخيره مي شوند . بر اساس تركيباتي كه دارد تصفيه مي شود و مجددا به
مدار گردش گل باز مي گردد .



 از روي تركيباتي كه گل زمان خارج شدن از چاه دارد مي توان تا حدود زيادي به مطالبي پيرامون چاه پي برد از آن جمله مي توان از ميزان گاز درون گل و يا ميزان آب گل حفاري و نيز نوع جامداتي كه در آن وجود دارند به اطلاعاتي هرچند مختصر ولي بسيار مهم پي برد .
با توجه به مطالبي كه ذكر شد به خاطر اهميت و حساسيتي كه اين مقوله دارد تلاش هاي بسياري براي پيشرفت اين صنعت مي شود .
در اين تحقيق سعي شده است  انواع سيالات حفاري معرفي شود و همچنين نقش كليدي هر يك از آن ها در طي عمليات حفاري تعيين شود تا با استفاده از هر يك از آن ها در زمان مشخص بتوان هزينه هاي حفاري را كاهش دهيم و راندمان عمليات را بالا ببريم .
همچنين در پايان اين تحقيق پروژه هاي عملي و اجرا شده اي كه با مؤفقيت به اتمام رسيده اند آورده شده است تا نمونة عملي خوبي براي اجراي هر چه بهتر عمليات حفاري به دست متخصصان باشد .
 
                                                                                                                



1-1 مقدمه

سيال حفاري به گاز ، مايع و يا گلي كه در سيستم حفاري جريان دارد گفته مي شود . سيال هاي حفاري كه اساسا براي ايجاد ايمني ، بالا بردن بازدهي ، كارآيي و افزايش بهره وري اقتصادي در حفاري به ويژه حفاري چاه هاي نفت و گاز مورد استفاده قرار مي گيرند به طور كلي به سه گروه گازها ، مايعات و گل حفاري تقسيم مي شوند . هر يك از انواع سيالات حفاري داراي مزايا و محاسني مي باشند بنابراين انتخاب بهترين و كارآترين سيال حفاري به عوامل چندي بستگي دارد . براي انتخاب بهترين و مناسب ترين سيال حفاري مي توان تمامي فاكتورهاي مؤثر را مشخص نموده و به هر يك از آنها بر اساس يك سيستم امتياز دهي به هر يك از اين فاكتورها امتيازي را نسبت داده و در نهايت بر اساس مجموع امتيازات حاصله از تاثير فاكتورهاي مختلف سيال بيشترين امتياز را به عنوان مناسب ترين سيال حفاري انتخاب كرد . فاكتورهاي موثر بر عمليات حفاري شامل نوع و روش حفاري ، نوع و جنس لايه هاي سنگي ، حمل و نقل، ميزان هزينه و تاثير بر روي محيط زيست مي باشند .   

      



1-2 هرز روی سیال حفاری

از جمله مشكلات در ارتباط با سيال حفاري، هرزروي آن و تحمل هزينه هاي سنگين ناشي از آن است . هرزروي سيال حفاري وارد شدن حجم قابل توجهي از اين سيال به درون سازندي كه حفاري مي گردد مي باشد . هرزروي زماني رخ مي دهد كه تراوايي سازند به اندازه كافي است يا حفره ها و شكستگي هاي موجود در سازند چنان بزرگ هستند كه بوسيله مواد جامد موجود در گل مسدود نمي شوند . هرزروي سيال حفاري ممكن است از مقدار خيلي كم تا خيلي زياد متغير باشد . هزينه هاي اضافي ساليانه و اتلاف وقت دكل حفاري به واسطه مشكلاتي از اين قبيل بالغ بر ميليون ها دلار ميگردد . در نتيجه توجه به بهينه كردن عمليات حفاري و نياز به كاهش هزينه هاي مرتبط با هرزروي سيال حفاري ضروري به نظر مي رسد  . نتايج تجربي حاصل از مقابله با هرزروي سيال حفاري در يك سازند نمي تواند بعنوان يك راه حل عمومي در رفع مشكلات مشابه در مناطق ديگر مورد استفاده قرار گيرد . در چنين شرايطي روش هاي گوناگون كه تركيبي از علم و تجربه مي باشند بسته به نوع هرزروي كه مي تواند جزئي يا كلي باشد به كار گرفته مي شوند . لذا بدين منظور بعضي از روش هاي كاربردي خاص سريعا بدون توجه به جنبه هاي اقتصاديشان و اثرات آن بر روي سازند مورد استفاده قرار مي گيرند .



 هرزروي سيال حفاري علاوه بر تحميل هزينه هاي اضافي جهت تهيه و جايگزيني مجدد گل در حين عمليات حفاري باعث وارد آمدن صدمات جدي به يك مخزن مي گردد . بسياري از مخازن به علت صدمات وارده بصورت شيميائي مورد درمان قرار مي گيرند . اين درمان كه با اسيدزني به مخزن صورت مي گيردعلاوه بر اتلاف وقت مستلزم هزينه هاي اضافي بوده و حتي ممكن است در درمان مخزن نتايج مطلوبي نداشته باشد.  














1-3 انواع سیالات حفاری

سيالات حفاري به طور كلي به پنج گروه زير تقسيم مي شوند :
1-3-1    گازها : گازهاي عمده مورد مصرف در حفاري ، هوا ، گاز طبيعي و نيتروژن و دي اكسيدكربن مي باشند . امكان بكارگيري نيتروژن و دي اكسيدكربن درحال بررسي و تحقيق است كه نتايج اوليه بدست آمده از آن اميدواركننده نبوده است . تنها گازي كه در عمل از آن استفاده مي شود هوا است . هوا ، سبك،ارزان و بهترين تميزكننده است ضمن آنكه به ديواره چال نيز آسيب نمي رساند و سرعت انتقال خرده ريزه هاي حفاري با هوا زياد است و به همين دلايل در حفاري انفجاري از هوا استفاده مي شود . اما در همه موارد حفاري نمي توان از هوا استفاده كرد به عنوان مثال در حفاري هاي اكتشافي و حفاري هاي عميق با ماشين هاي چرخشي از هوا استفاده نمي شود .  





1-3-1-1 معايب سيالات گازي :
الف : تركيب هوا با گاز متان ( در صورتي كه 5 تا 15 درصد تركيب هوا را تشكيل دهد) موجب انفجار خواهد شد . در نتيجه استفاده ازآن محدود است.
ب : وجود اكسيژن و انيدريد كربنيك در هوا باعث خوردگي يا فرسايش ابزار آلات حفاري مي شود .
ج : به دليل كمي وزن مخصوص گازها كنترل فشار طبقات زير زمين تقريبا امكان پذير نيست .
د : به دليل پائين بودن چگالي انتقال قطعات درشت حفاري به عنوان نمونه هاي مغزه اي توسط هوا به سختي انجام مي گيرد .
س : براي رفع مشكلات ناشي از شيل كاربرد ندارد .
ص : حفاري با هوا همراه با گرد و غبار زياد است مخصوصا اگر در آن سيليس و اندازه آن كمتر از 05/0 ميليمتر باشد چنانچه گرد و غبار حذف نشود علاوه بر ايجاد مشكلاتي براي تعمير و سرويس ماشين شرايط كار نيز براي براي حفار يا حفاران دشوار خواهد شد .





1-3-1-2 محاسن سيالات گازي :
حفاري با گازها سريع انجام مي شود . ميزان هرز روي سيال حفاري كم است و طبقات حفاري شده با هوا از كمترين ضايعات برخوردارند .

















1-3-2    مايعات : مايعاتي كه به عنوان گل حفاري مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از : آب خالص ، آب نمك و نفت خام .

بعد از هوا تقريبا آب به دليل گرانروي و چگالي كم آن مناسب ترين سيال حفاري براي ايجاد چال در شرايط عادي است . حفاري از ميان ماسه سنگ توسط آب خالص موجب انبساط و ازدياد حجم رس موجود در ماسه سنگ مي شود كه سبب مسدود شدن منافذ سنگ مي گردد . اين فرآيند بخصوص در چاه هاي نفت اهميت ويژه اي دارد زيرا باعث عدم ورود نفت از ماسه سنگ به چاه مي شود . آب نمك موجب انبساط كمتر رس با توجه به آب خالص مي شود . در مواردي ممكن است اساس سيال آب باشد اما روغن به آن اضافه شده باشد يا برعكس در اين شرايط سيال به حالت امولسيوني در مي آيد . افزودن روغن به آب به دليل ايجاد خاصيت جلادهندگي به سيال است .   



1-3-2-1 موارد استفاده آب :
الف : جرم مخصوص سيال حفاري براي كنترل فشار طبقات زيرزمين كافي باشد .
ب : چاه از داخل سنگ هاي نامقاومي چون شيل عبور نكند البته مشكلات حفاري در شيل ها را مي توان با اضافه كردن موادي نظير cypan  ( نوعي ماده شيميائي ) و مواد ديگر به گل حفاري كاهش داد .
مزيت آب نمك نسبت به آب معمولي اين است كه وجود نمك در آب ( به ميزان 10 درصد ) باعث افزايش وزن مخصوص و ايجاد فشار هيدروستاتيكي بيشتر مي گردد .
نفت خام فشار هيدروستاتيكي كمتري نسبت به آب خالص و آب نمك ايجاد مي كند كه علت آن چگالي كمتر نفت خام مي باشد و از آن در در مورد فشار غير نرمال ( فشار كمتر از 433/0 پوند بر اينچ مربع به ازاي هر فوت ) استفاده مي شود .

1-3-3    ذرات كلوئيدي يا جامد معلق در مايعات ( گل حفاري ) :

 يك گل مخصوص به صورت مخلوطي مانند سيمان مي باشد كه قسمت عمده آن را آب و مايعات ديگر تشكيل داده و براي افزايش چگالي و گرانروي سيال حفاري به منظور كنترل فشار طبقات به آن مقداري بنتونيت و يا مواد ديگر اضافه مي كنند . چگالي اين نوع سيالات حفاري معمولا 1 تا 25/1 گرم بر سانتيمتر مكعب است.

1-3-4    امولوسيون هيدروكربن هاي نفتي در آب يا آب در هيدروكربن هاي نفتي

1-3-5    تركيبي ازدو نوع سيال حفاري



1-4 سیال حفاری پایه روغنی ( OBF )

سيال پايه روغني داراي گازوئيل، نفت معدني يا روغن هاي ديگر به عنوان فاز پيوسته، به همراه آب به عنوان فاز پراكنده است. ديگر اجزاي تركيب كننده: باريت ها، رس ها، امولسيفاير، كلريد كلسيم، ليگنيت و ديگر مواد افزودني هستند. استفاده از گل حفاري پايه روغني سبب كاهش فعل و انفعالات بين سيال حفاري و مواد معدني سازند مي شود. بدين ترتيب قطعات جدا شده كمتر به قطعات ريزتر تبديل مي شوند و در نتيجه كارايي جداسازي مواد گل حفاري افزايش مي يابد.
در گل هاي حفاري با پايه نفتي، سيال متداول گازوئيل است كه داراي ويسكوزيته قابل توجه بوده و داراي حلاليت كم در سيستم حفاري است، اما با اين حال گازوئيل سمي است و اثرات مضر محيطي گل حفاري با پايه گازوئيل از گل حفاري با پايه آبي بيشتر است. حجم ميانگين پسماند سيال پايه روغني ۲ هزار تا ۸ هزار بشكه براي هر چاه تخمين زده مي شود. در بسياري از حالت هاي عمليات دريايي، اين پسماند براي تخليه در خشكي و يا چرخه مجدد به ساحل انتقال داده مي شود.






پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

سفارش پایان نامه