مرکز پروژه ومقاله های علمی ومهندسی

 

 

فـصـل اول

 

 

 

 

عوامل و نشـانه هاي فـوران

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عوامل و نشانه هاي فوران

كاركنان يك واحد حفاري بايد بخوبي با علائم و دلايل فوران آشنا بوده و بصورت مستمر آنها را دوره كنند. با توجه به اينكه مجموعه دستگاه و چاه حفاري يك مسير بسته را تشكيل مي دهد هر گونه سيال احتمالي كه از سازند وارد چاه شود معمولا" با اضافه حجم در مخازن گل نمود پيدا خواهد كرد. موارد استثناء نيز وجود دارد مثلا" هر گاه گل پايه روغني در حفاري مورد استفاده قرار گيرد و با يك جريان گازي كه در گل حل نمي شود مواجه شويم نمي توانيم اجازه دهيم كه گاز به سطح نزديك شود. ( به دليل انبساط گازها) در گل پايه آبي نيز ممكن است اين پديده با جريان گاز هيدروژن سولفوره رخ دهد.

سيلان

سيلان عبارت است از ورود ناخواسته سيال سازند ( نفت ، گاز يا آب نمك ) به درون حفره چاه به عبارت ديگر هر گاه فشار ستون سيال چاه كمتر از فشار سازند بوده و تراوايي سازند آنقدر باشد كه بتواند سيال خود را عبور دهد. هرگاه يك سيلان رخ دهد سيال سازند وارد چاه مي شودو از طرفي چون وزن سيال سازنده كمتر از سيال چاه است لـذا به سمت بالا حركت كرده و سرعت آن نيز با نزديك شدن به سطح بيشتر و بيشــتــر مي شود. بنابراين براي توقف يا كنترل سيلان بايد مانع ورود سيال سازند به چاه شد. در سيلانهاي بزرگ مشكلات بيشتري ممكن است گريبانگير چاه به كنترل در آمده شوند.

رابطه اي وجود دارد كه از طريق آن مي توان به چگونگي و مقدار جريان وارده به چاه آگاهي يافت . قانون دارسي ( در مورد تراوايي )‌نشان مي دهد كه سرعت جريان گاز به چاه با افزايش عمق رابطه مستقيم دارد.

Q = 007/0× md × ×L : ×Ln (Re : RW)1440 (رابطه ـ 1

Q = سرعت جريان (‌دبي جريان ) بشكه بر دقيقه bb1/min

Md= تراوايي بر حسب ميلي دارسي md

= اختلاف فشار psi

L = طول قسمت حفاري شده از بخش حاوي سيال ft

= گرانروي گاز عبور كرده سانتي پوآز cp

Re= قطر زهكشي ( كانال عبور سيال ) ft

Rw‌ = قطر چاه ft

بنابراين مي توان گفت كه سرعت ورودي از سازنده به چاه تابع عوامل زير است:

1ـ‌ تراوايي Permeability‌سازند

2ـ اختلاف فشار بين سيال حفاري شده و سيال چاه

معمولا" اگر سازند داراي تراوايي كمي باشد عبور سيال از آن كند است و اگر سازند داراي تراوايي بالايي باشد عبور سيال از آن سريع است . به عبارت ديگر هر چه اختلاف فشار بين سازند و چاه بيشتر باشد سرعت عبور سيال از سازند بيشتر و هر چه اختلاف كمتر باشد سرعت عبور كمتر خواهد بود.فشار سازند در اثر عوامل متعددي نسبت به فشار چاه فزوني مي يابد، كه از آن جمله مي توان به تغييرات لايه هاي سازند، پائين رفتن سطح ستون گل درون چاه و يا كم شدن وزن گل و يا هر زروي گل اشاره كرد.

انواع فوران

فوران عبارت است از ورود غير قابل كنترل سيال به درون چاه و فوران زير زميني Undergroundblowout ورود سيال به لايه هاي دروني زميني است . اگر فوران رخ دهد و چاه را روي آن ببندند (Shut in)‌ ناحيه اي از چاه ( معمولا" بخشهاي عميق تر ) ممكن است در معرض شكست يا آسيب هاي مشابه قرار گيرند، اين امر بدليل وجود فشار محبوس ناشي از بستن چاه مي باشد . در اين حالت گل و سيال سازند در اثر وجود اين فشار به درون لايه هاي زيرين كه احتمالا" شكننده تر هستند تزريق شود و در نهايت فوران زيرزميني حادث خواهد شد . از علل ديگر ايجاد فوران زيرزميني شكستن سازند در نزديكي كفشك مي باشد. با توجه به اينكه معمولا" ضعيف ترين نقطه در چاه زير كفشك مي باشد معمولا" گسستن سازند و تزريق پذيري آن از اين ناحيه خواهد بود.

فوران ممكن است بتناوب در خلال حفاري و پيمايش چاه رخ دهد. به دليل اينكه فشار سازند حين حفاري افزايش مي يابد معمولا" فوران بيشتر رخ مي دهد و چون حين لوله بالا/ پائين فشار هيدرواستاتيك بيشتر است فوران كمتر رخ مي دهد، هر چند كه در تمامي اوقات كه با سازند سر و كار داريد بايد هميشه مواظب فوران بوده و ابزار هشدار دهنده را در بهترين كار دهي خود نگهداري نمود.

عوامل سيلان

سيلان وقتي رخ مي دهد كه فشار هيدرواستاتيك حاصل از ستون سيال چاه كمتر از فشار سيال سازند بوده در عين حال سازند حفاري شده تراوا و گذرده باشد. بنابراين اولين مرحله در كنترل چاه آگاهي از ميزان درست فشار هيدرواستاتيك است. در هر صورت در چرخه حفاري يك چاه بعضي اوقات شرايط موجب ايجاد سيلان مي شوند. كاركنان عمليات بايد آمادگي و دانش كافي در برخورد با سيلان را داشته باشند. معمولا" سيلان در اثر نقصان وزن گل پر نكردن چاه از گل ، مكش ، كوبش ( موجي ) ، هر زروي و فشار غير عادي رخ مي دهد.

 

نقصان وزن گل

در خلال عمليات حفاري وزن گل اولين كنترل كننده چاه است. اگر وزن گل كم شود با توجه به اينكه فشار وابسته به آن است ، فشار سازند فزوني يافته و شرايط بصورت پائين تر از حد تعلقل در مي آيد. (Underbalanced) در نتيجه سيال سازند تراوا مي تواند وارد حفره چاه شود. اگر شرايط زير تعادل باشد كنترل چاه مشكل خواهد بود از طرف ديگر در چنين شرايطي مشكلات ديگري از قبيل كند شدن حفاري ، هر زروي و غيره را ايجاد مي نمايد. حفاري در شرايط نزديك تعادل بين سازند و چاه معمولا" بهتر است و مشكلات كمتري در بر دارد.

پر نكردن چاه از گل

احتمالا" يكي از عمده ترين دلايل سيلان پر نكردن چاه از گل حفاري در خلال لوله بالا / پائين مي باشد. هر گاه لوله ها از چاه خارج مي شوند چاه به ميزان آنها خالي از گل مي شود‌اين كاهش سطح گل باعث نقصان فشار هيدرواستاتيك مي شود. رابطه فشار هيدرواستاتيك نشان مي دهد كه :

TVD×MW×052/0=HP

با كوچكترين تغييري در وزن گل و ارتفاع قائم واقعي چاه باعث تغيير فشار مي شود. مقدار افت فشار هيدرواستاتيك را مي توان از مقدار خالي لوله ها محاسبه نمود.

(رابطه -2 (+)-: (+)×=

= افت فشار به ازاء هر فوت لوله اي كه از چاه خارج مي شود psi

MG = شيب فشار گل psi/ft

=ظرفيت لوله هاي حفاري bb1/ft

= ظرفيت چاه يا لوله هاي جداري bb1/ft

(رابطه ـ3 بيانگر لوله هايي است كه بصورت خشك وارد چاه مي شوند. ( بدون پر كردن )

‌ -:×=

= افت فشار به ازاء هر فوت لوله اي كه بدون پر كردن چاه وارد آن شود psi

MG= شيب گل /ftpsi

= جابجايي لوله هاي حفاري bb1/ft

= ظرفيت چاه يا لوله جداري bb1/ft

براي جلوگيري از افت فشار هيدرواستاتيكي حين لوله بالا بايد چاه بصورت مداوم از گل پر باشد و حين لوله پائين بايد از مقدار گل لازم براي پر كردن آگاه بود. تا در صورت هر گونه مغايرت بتوان از وقوع سيلان احتمالي اطلاع يافت .

غالبا" در هر دستگاه حفاري يك مخزن گل كوچك براي پيمايش چاه وجود دارد(Trip tank) كه از آن در لوله بالا / پائين چاه براي اندازه گيري حجم گل ورودي و خروجي از چاه استفاده مي شود. مزين استفاده از اين مخزن داشتن شاخص دقيق براي آگاهي از كمترين تغييرات موجود در وضعيت گل حين پيمايش چاه مي باشد. دقت استفاده از اين مخزن حدود - بشكه است.

اگر در حين پيمايش چاه سيلان كرد. اغلب پيمانكاران يا سرپرستهاي عمليات ترجيح مي دهند كه لوله ها را به ته چاه برده ، در اين حالت مي توان از وضعيت Strip (‌بستن از فورانگيز حلقوي ) استفاده كرد و اگر مشكل يا غير ممكن بود مي توان از بالا به كنترل چاه پرداخت ولي خطر شكستن سازند هميشه در كمين خواهد بود.

مـكـش

مكش (SWABBING) يكي ديگر از دلايل سيلان است و شامل حالت پيستوني رو به بالاي لوله هاي حفاري در ابتداي لوله بالا مي باشد. حتي اگر چاه پر از گل با وزن درست باشد ، در اثر بالا رفتن سريع مكش مي تواند باعث ايجاد يك فشار منفي در ته چاه شده و در نتيجه سيال سازند را به چاه سرازير سازد. (‌سازند تراوا ) عوامل موثر بر ايجاد مكش عبارتند از :

1ـ كشيدن لوله ها با سرعت زياد

2ـ‌استفاده از گل با گرانروي و مقازمت ژلي بالا

3ـ داشتن يك مته گلي شده در چاه Balled-Up bit

4- داشتن يك ساق حفاري مسدود شده

5ـ داشتن كيك در ديواره چاه

6ـ وجود اختلاف ابعاد ناچيز بين ديواره چاه و ساق حفاري ، اغلب مكش ها وقتي رخ مي دهد كه مته براي اولين بار در چاه رانده شده است.

براي جلوگيري از مكش چاه بايد چند استند اوليه را به آرامي بالا آورد و ميزان گل پر شده را نيز به دقت مورد بررسي قرارداد . هر گاه از پيل غليظ استفاده كرده ايد (Slag) نيز بايد مراقب مكش احتمالي بود. در صورت مشاهده مكش بايد به ته چاه برگشته و گردش گل انجام داد تا سيال مكيده شده خارج شود. در هر صورت لوله بالاي آرام باعث كنترل مكش خواهد شد.

.

.

تعداد صفجات:51