مقدمه:

بعد از پيدا شدن نفت در سال 1880 در رسوبات دريايي پنسيلوانيا كه ارتباطي با ساختمان هاي طاقديسي نداشت و شكل گيري نفت گير صرفاً ناشي از تغيير رخساره رسوبات بود، مشخص شد كه ذخاير نفتي مي توانند در حوضه هاي غير چين خورده هم وجود داشته باشند. در نتيجه مفهوم نفت گيرهاي چينه اي (Stratigraphic Traps) با اين كشف فراگير شد.
تا اواسط دهه 1920، تهيه و استفاده از نقشه هاي سطحي طاقديس ها ابزار اصلي اكتشافات نفتي بود و پيدا كردن نفت گيرهاي چينه اي معمولاً به صورت اتفاقي رخ مي داد.
تا سال 1925 فقط ماسه سنگ ها به عنوان مخازن هيدروكربني مورد نظر و مطالعه بودند، اما اكتشاف مخازن عظيم هيدروكربني دركربنات ها در ميدان هايي نظير مسجد سليمان ايران، كركوك عراق، كرتاسه مكزيك و Smackover آمريكا نشان داد كه نفت مي تواند در سنگ هاي كربناته نيز يافت شود.
بعد از اواسط دهه 1920 با روي كار آمدن روش هاي جديد نظير مغناطيس سنجي (Magnetometry) ، ثقل سنجي (Gravimetry) و مطالعات لرزه اي (Seismic Surveys)، اكتشاف نفتي راه تازه اي براي پي بردن به آنومالي ها و ساختارهاي زير سطحي غير قابل مشاهده از سطح پيدا نمود. اين تكنولوژي ها به تشخيص موقعيت پي سنگ و آنومالي هاي دياپيريك كمك مي كنند و به طور كلي يك شماي عمومي از ساختارهاي زير سطحي را آشكار مي سازند. در سال 1927 در فرانسه اولين نمودارهاي ژئوفيزيكي براي اندازه گيري تخلخل (Porosity) و آب اشباع شدگي (Water Saturation) در چاه هاي حفاري شده، مورد استفاده قرار گرفت.
پيشرفت در علوم زمين شناسي نظير ميكروپالئونتولوژي (Micropaleontology) و ارائه مدل هاي رخساره اي (Facies Models) در دهه 1960 كمك شايان توجهي براي اكتشافات نفتي بود. تا قبل از دهه 1960 مطالعات فسيل شناسي، صرفاً بر روي ماكروفسيل ها متمركز بود كه كاربرد محدودي داشتند چرا كه بسياري از آن ها در اثر حفاري به دليل اندازه بزرگشان كاملاً منهدم شده و قابل شناسايي نبودند. بنابراين گسترش ميكروپالئونتولوژي و تعريف بسياري از بيوزون ها بر پايه ميكروفسيل ها كه به آساني در مغزه ها (Cores) و خرده هاي (Cuttings) حاصل از حفاري يافت مي شوند، در اين راه كمك مؤثري بود، زيرا تطابق ناحيه اي چينه ها بسيار آسان تر و دقيق تر صورت مي گرفت.بعدها توسعه معدل هاي رخساره اي و تفسير جزئيات محيط هاي رسوبي قديمي (Paleoenvironments) كمك مؤثري در تشخيص شكل هندسي مخازن (Reservoir Geometry) كردند و پيش بيني قابل اعتمادي از كيفيت مخازن از نظر تخلخل و تراوايي ارائه دادند.
دردهه 1950 قانون ديناميك سيالات به طور موفقي توسط هوبرت و هيل (Hubbert&Hill) براي توصيف مهاجرت و ذخيره نفت به كار برده شد. دردهه 1970 پيشرفت دركسب و پردازش (Acquisition and Processing) اطلاعات لرزه اي و نيز استفاده از كامپيوترهاي سريع براي اين منظور توانست نيمرخ هاي لرزه اي بسيار دقيق را به دست دهد و لذا امروزه اين مقاطع سيماي عمومي درون زمين را به خوبي مشخص مي كنند.
بعد از دهه 1980 تاكنون توسعه، صرفاً به صورت پيشرفت در تكنولوژي هاي گذشته و نيز معرفي نرم افزارهاي مختلف كامپيوتري بوده كه باعث شده است اكتشافات هيدروكربن ها آسان تر، سريع تر و مطمئن تر انجام شود.در سال 1859 براي نخستين بار نفت از يك چاه باعمق 5/69 فوتي در پنسيلوانيا فوران كرد.
نام كلنل دريك (Colonel Drake) در تاريخ جستجوي نفت هم زمان با حفر اين چاه ثبت شد.اگر چه اين واقعه، صنعت حفاري نفت را آغاز كرد، اما با اين وجود قبل از اين تعداد زيادي از چاه ها به منظورهاي توليد آب، نمك و قير حفر مي شده اند.همه چاه هاي قديمي، از جمله چاه دريك با استفاده از سيستم ضربه اي (cable tool) حفر مي شدند. در اين سيستم يك مته با لبه هاي شبيه قلم پيكر تراشي به انتهاي يك ميله سنگين (Drill Collar) متصل است كه آن هم به نوبه خود از يك شاهين (Walking Beam) آويزان است. مته به صورت سقوط آزاد به داخل چاه رها شده و بعد از برخورد به سنگ آن را به صورت قطعات خرد شده در مي آورد. شاهين در گذشته به وسيله نيروي انسان يا حيوان به كار انداخته مي شد، كه بعد درقرن 19 به موتور بخار مجهز شد. اما با وجود داشتن موتور بخار، ته چاه بعد از پرشدن از قطعات و خرده هاي سنگي با يك وقفه در حفاري، به صورت متناوب تميز مي شده است. در طي حفاري ، چاه به وسيله آب و گل حاصل از اختلاط آب و قطعات خرد شده سنگ ها پر مي شد كه به وسيله يك ابزار سيلندري شكل (گل كش) تخليه مي شده است. اين وسيله يك انتهاي شبيه به سوپاپ داشت كه در حالت باز به داخل چاه رانده مي شد و در حالت بسته توسط وسيله اي به نام منجنيق (Draw works) بالا كشيده مي شد. عميق ترين چاه حفر شده با اين روش، چاهي بود كه درسال 1918 تاعمق 2250 متري حفر شد. سيستم ضربه اي هنوز هم براي حفر چاه هاي آبي كم عمق به كار مي رود.در آغاز قرن بيستم آنتوني لوكاس (Antony Lucas) هم زمان با كشف ميدان نفتي Spindeltop در تگزاس روش حفاري دوراني را به تمام جهان نشان داد. او تركيبي از مته چرخان و تزريق مداوم گل را به كار برد. از آن زمان تاكنون روش حفاري دوراني با پيشرفت تكنولوژي، به صورت بسيار پيشرفته مورد استفاده قرار گرفته است. در روش حفاري دوراني از مته هاي دندانه اي شكل نوع سه مخروط (Tricon) يا مته هاي يك تكه اي از جنس الماس يا PDC (Polycrystalline Diamond Cutters) استفاده مي شود. زماني كه مته در حال چرخش است نيرويي توسط وزنه اي به آن وارد مي شود. مزيت اين روش اين است كه يك سيال (گل حفاري) مي تواند به طور مداوم از ميان مته كه در حال خرد كردن تشكيلات سنگي است پمپ شود و جريان بالا رونده گل حفاري قطعات خرد شده را از داخل چاه به سطح چاه حمل مي كند.

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………… 1
مقدمه …………………………………………………………………………………….. 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول : کاربردهای حفاری جهت دار.

حفاري هر چاه انحرافي در واقع ايجاد حفره اي از سطح زمين به سمت يك هدف زير زميني در اعماق زمين است.
برحسب وضعيت نسبي مكان آغاز حفر چاه در سطح زمين و محل هدف در اعماق زمين چاه ها ممكن است مستقيم و يا مايل باشند. اگر محل حفر چاه و هدف در امتداد قايم باشد به عبارت ديگر اگر تنها يك فاصله عمودي بين اين دو وجود داشته باشد چاه مستقيم و يا عمودي و عمليات ايجاد چنين چاهي حفاري مستقيم ناميده مي شود. اگر هدف زير زميني نسبت به محل چاه در امتداد قائم نباشد، يعني علاوه بر فاصله قائم يك فاصله افقي نيز بين آن ها واقع باشد چاه جهت دار و عمليات ايجاد چنين چاهي حفاري جهت دار يا انحرافي يا گرادار ناميده مي شود.
در مواردي ممكن است به دليل بروز مسايل مختلف در حين عمليات حفاري و بروز موانع قسمتي از يك چاه حفر شده مسدود گردانيده شده، سپس در عمق كمتري مسير اين چاه كج شده و از كنار مسير قبلي آن مجدداً حفاري و عبور داده شود كه به اين عمليات سايد تراكينگ يا اصطلاحاً كج كردن چاه گفته مي شود. براي سمت گيري و رفتن به سمت هدف از پيش تعيين شده اي كه نسبت به محل حفر چاه داراي فاصله است قاعدتاً يك راهش اين مي تواند باشد كه در سطح زمين به مته و ساق حفاري زاويه معين داده شود و حفر چاه را به سمت هدف آغاز نمود. اين روش اگر چه قابل انجام بوده و به كار مي رود اما شيوه معمول حفاري چاه هاي انحرافي نمي باشد.
بلكه روش و شيوه معمول عمليات حفاري انحرافي آن است كه چاه تا عمق معيني به صورت مستقيم و در راستاي قائم حفاري شده و سپس به تدريج و با زاويه اي ملايم از راستاي قديم در جهت مورد نظر منحرف و به سمت هدف نشانه گيري شده و حفر مي شود. از آن جا كه در حين حفاري چاه هاي انحرافي اغلب مسير چاه به طور دائم تحت اندازه گيري بررسي كنترل و هدايت است، به حفاري انحرافي معمولاً حفاري انحرافي هدايت شده يا كنترل شده گفته مي شود.
درحال حاضر همچنان حفاري مستقيم روش معمول عمليات حفاري دوراني محسوب مي شود و بيشتر چاه هايي كه تا كنون حفر شده اند، مستقيم (قائم) بوده اند. البته در مورد همه اين چاه ها فرض بر اين است كه مستقيم و قائم هستند چرا كه حفر يك چاه كاملاً مستقيم به مفهوم ايجاد يك استوانه يكنواخت با محور كاملاً قائم از لحاظ عملي و اقتصادي امكان پذير نمي باشد.
در هنگام كار يك مته دوراني، مسير نفوذ مته در طبقات اساساً تحت تاثير نيروي ثقل يعني خط قائم مي باشد. اما به دليل مختلف از جمله دلايل زمين شناسي نظير تغيير جنس و سختي سنگ هاي تشكيل دهنده سازند و نيز شيب و آزيموت لايه ها و ديگر مشخصات ساختاري و دلايل مكانيكي نيروهاي جانبي مختلفي به مته وارد مي شود كه در نهايت مته براي بيان هر چه بهتر دو شرط فوق اغلب از يك مخلوط كنترل استفاده مي شود، كه ارتفاع آن عمق چاه و زاويه راس آن برابر مقدار تعيين شده براي كل زاويه انحراف است. مسير يك چاه مستقيم هيچ گاه نبايد سطح مخروط كنترل خود را قطع كند.
13
1-1 کاربردهای حفاری جهت دار ……………………………………………………….. 10
1-1-1 هدایت حفره مستقیم …………………………………………………………… 10
1-1-2 مکان غیر قابل دسترس ………………………………………………………… 11
1-1-3 حفاری گسل …………………………………………………………………….. 12
1-1-4 حفاری گنبد نمکی ……………………………………………………………….. 13
1-1-5 چاه امدادي يا آتشفشان ………………………………………………………… 14
1-1-6 حفر چند چاه ازجزاير مصنوعي يا سكوها ……………………………………… 15
1-1-7 حفر چندين چاه اكتشافي از يك حفره چاه …………………………………… 15
1-1-8 كاربردهاي مخصوص حفاري جهت دار ………………………………………… 17
1-1-8-1 عمليات حفاري ژﺋﻮترمال …………………………………………………….. 18
1-1-8-2 حفاري راهنما (افزودن-كندن- حفره ها) ……………………………………. 19
1-1-8-3 حفاري حفره تخليه …………………………………………………………… 20
1-1-8-4 حفاري افقي ……………………………………………………………………. 21
1-2 كاربرد تكنيك هاي حفاري جهت دار در ايران …………………………………….. 23
1-2-1 ساید ترکینگ ……………………………………………………………………. 23
1-2-2 محل هاي غير قابل دسترس …………………………………………………. 23
1-2-3 حفاري در زير مناطق مسكوني ……………………………………………… 23
1-2-4 حفاري در زير ارتفاعات …………………………………………………………. 24
1-2-5 حفاري در زير دريا ………………………………………………………………. 24
1-2-6 حفاري گسل ها و حفاري گنبد هاي نمكي ……………………………….. 25
1-2-7 چاه هاي آتش نشان ………………………………………………………… 25
1-2-8 حفر چند چاه از جزاير مصنوعي و يا سكوها …………………………….. 25
1-2-9 حفر چند چاه اكتشافي از يك چاه اصلي …………………………………… 25

فصل دوم : ابزارهای اندازه گیری

مقدمه
در حفاري و مخصوصاً فن حفاري جهت دار، فرایند اندازه گيري براي تعيين مسير حفره نقش مهمي را بازی مي كند. براي تصميم هاي عديده فني مربوط به زمين شناسي و نهشته، آگاهي از مسير دقيق حفره بسيار مهم است، همچنين فرونشاندن يك چاه فوران كرده به وسيله يك چاه امدادي با آتشفشان وقتي موفقيت آميز خواهد بود كه مسير حفره به طور دقيق مشخص باشد. موقعيت چاه فوران كرده شايد بهترين دليل براي متقاعد كردن تهيه يك برنامه اندازه گيري به طور دقيق باشد. اندازه گيري چاه هاي جهت دار همانند حفره هایی است كه اسماً عمودي حفاري مي شوند ولي در حقيقت عمودي نبوده و فقط نسبت به انحرافشان از خط قاﺋﻢ كنترل نشده حفاري مي گردند، مي باشد.
هرچه داده (Data) بيشتر شكل هندسي حفره وجود داشته باشد، كمك به حفره از كنترل خارج شده توسط يك چاه امدادي ديگر آسان تر خواهد بود. حفره هاي عمودي كه فقط شيبشان توسط زاويه ياب بررسي مي شود، در مواردي براي تعيين محل (جاي حفره) مشكل ترين هستند. علت واقعي آن اين است كه ابزارهاي اندازه گيري فقط شيب حفره را مشخص مي كنند و جهت شيب (آزيموت) مشخص نمي شود. از اين رو يك برنامه اندازه گيري ناكافي ممكن است، به علت كافي نبودن اطلاعات انتخاب نقطه يا محل، چاه كمكي را دچار مشكل كرده و هزينه هاي اساسي را منتج دهد. براي تعيين مسير حفره فقط يك شيب حفره و آزيموت نقاط متوالي در حفره اندازه گيري شده و به ترتيب به عمق هاي مربوط اعمال مي شود.
ابزارهاي اندازه گيري موجود وسايلي هستند كه به طور مكانيكي يا الكترونيكي كار مي كنند، بر طبق خواصشان اين وسايل به دو بخش زير تقسيم مي شوند :
1- ابزارهاي مغناطيسي 2- ابزارهاي جايروسكوب
هر دو گروه به اندازه ابزارهاي تك نگار و چند نگار طبقه بندي مي شوند. اين ابزار به طور مكانيكي يا الكترونيكي بدون نياز به كابل كار مي كنند، حال آن كه اندازه گير مداوم و سيستم افزار كنترل ) Steering tool , EYE, DOT, etc) و جایروسكوپ سطحي بر اساس الكترونيك عمل كرده و بيشتر اوقات با يك كابل منفرد هادي متصل مي باشند. به گروه ابزارهاي اندازه گيري كه براساس خاصيت مغناطيسي كار مي كنند، سيستم اندازه گيري درحال حفاري (Measuring–While–Drilling=MWD) نيز تعلق دارد، كه به طور پيوسته و يا در فواصل كوتاه زماني اطلاعات مربوط به مسير حفره را به سطح زمين مي رسانند. سيستم انتقال اين ابزارها بر طبق اصول گوناگون امكان پذير است، اگر چه مي توان انتظار داشت كه سيستم انتقال، با پالس ها فشار گل موفق تر خواهد بود.

13.

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………….. 27
2-2 انواع ابزار زاويه ياب در حفاري چاه هاي مستقيم ………………………….. 28
2-3 روش راندن ………………………………………………………………………. 29
2-4 ابزار گراياب مغناطيسي ………………………………………………………… 32
2-4-1 ابزار گراياب تك نگارش ………………………………………………………. 33
2-4-2 ابزار گراياب چند نگارش ……………………………………………………… 39
2-5 ابزار كنترل …………………………………………………………………………. 44
2-6 جایروسکوپ ……………………………………………………………………… 48
2-6-1 ابزار جایروسکوپ …………………………………………………………….. 50

فصل سوم : طراحی چاه های جهت دار

در اين بخش سعي برآن خواهد شدكه انواع هدف ها درحفاري جهت دار مورد بحث قرار گيرند و سپس روش طراحي و محاسبات مربوطه ارائه مي شوند. با روشن شدن نوع برنامه حفاري جهت دار، داده ها درفرم هاي خاص منتقل و يا ترسيم و تنظيم مي شوند. اين طرح به منزله نقشه اجرایي است كه مهندس مجري موظف به اجرای آن است. البته بايد به خاطر داشت كه آشنایي به انواع طرح ها و روش هاي محاسبه آن ها شرطي لازم و ناكافي براي تهيه و اجرا، يك برنامه صحيح وموفق است و ناكافي بودن از آن جهت بوده كه در كنار عوامل فوق موجوديت نيروهاي متخصص، آگاهي از توان بازدهی افزار مكانيكي، خواص سازندهاي ناحيه، قابليت حفاري سازندها، ميل به انحراف طبيعي در هر ساختار از ديگر عوامل موثر دريك طرح مي باشند. لذا به جرات مي توان گفت يك برنامه و طرح موفق حفاري جهت دار مي بايستي در محدوده فاكتورهاي اشاره شده و تجربي ديگر تهيه شده باشد .
3-2 انواع الگوهاي انحراف
با وجودي كه در مباحث گذشته اين الگوها تعريف شده اند ولي نظر به اهميت كاربردي آن ها در اين بخش مجدداً آن ها را مرور مي كنيم.
3-2-1 الگوي كه الگوي Slant خوانده مي شود
در اين نوع الگو نقطه شروع به انحراف نزديك سطح زمين است و پس از حفاري و رسيدن به حداكثر زاويه لازم تا رسيدن به هدف اين زاويه به حداكثر حفظ مي گردد.
3-2-2 الگوي كه به الگوي S شكل معروف است
در اين الگو نقطه شروع به انحراف نزديك به سطح زمين است و پس از حفاري و رسيدن به حداكثر زاويه مطلوب اين زاويه تا عمق مشخصي حفظ مي شود. از اين عمق كه نقطه شروع به كاهش ناميده مي شود، انحراف را كاهش داده تا دريك عمق معين چاه به حالت قائم درآيد.

3-1 مقدمه ……………………………………………………………………….. 56
3-2 انواع الگوهاي انحراف ………………………………………………………. 56
3-2-1 الگوي ……………………………………………………………………… 56
3-2-2 الگوي ……………………………………………………………………… 56
3-2-3 الگوي ……………………………………………………………………. 57
3-3 آشنایي با تعاريف و اصلاحات …………………………………………… 57
3-3-1 عمق حقيقي عمودي (TVD) …………………………………… ا57
3-3-2 عمق اندازه گيري (MD ) …………………………………………..ا… 57
3-3-3زاويه چاه ……………………………………………………………….. 57
3-3-4 محل چاه …………………………………………………………………. 57
3-3-5 محل ته چاه ……………………………………………………………… 57
3-3-6 زاويه حداكثر يا حداكثر زاويه انحراف …………………………………… 57
3-3-7 تصوير افقي ……………………………………………………………… 58
3-3-8 تصويرعمودي ………………………………………………………….. 58
3-3-9 مختصات شبكه ……………………………………………………….. 58
3-3-10 شمال مغناطيسي ……………………………………………………. 58
3-4 انواع جهات جغرافيایي و مختصات ……………………………………….. 59
3-4-1 شمال و مختصات جغرافيایي …………………………………………. 59
3-4-2 مختصات جغرافيایي …………………………………………………… 59
3-4-3 مختصات شمال مغناطيسي ………………………………………… 59
3-4-4 شمال شبكه …………………………………………………………. 59
3-5 هدف در حفاري جهت دار ………………………………………………. 60
3-5-1 هدف هاي نقطه اي …………………………………………………. 60
3-5-2 هدف های ناحیه ای ……………………………………………….. 61

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل چهارم : روش های محاسبه انحراف چاه

در اين بخش سعي شده كه اصولي ترين روش هاي محاسبه انحراف چاه ها توضيح داده شود. هدف كلي اين بخش شناخت روش هاي مختلف محاسبه درك مزايا و مضرات و كاربرد به موقع هر روش است. در حقيقت فاصله اي منطقي بين روش هاي محاسبه و محاسبات طرح ها وجود ندارد و جهت عدم تداخل اين دو از يكديگر تفكيك شده اند.
در اين بخش نيز چون بخش گذشته سعي شده است به تدريج از روش هاي ساده و مبنا به روش هاي پيچيده تر گذر نمود و در عين حال تا آن جا كه اهداف اين مقاله اجازه مي دهد جزئيات بيان شده اند.روش هاي مورد بحث عبارتند از:

4-1 روش حداقل انحنا ……………………………………………………… 70
4-1-1 روش مماسي ………………………………………………………. 71
4-1-2 روش معدلي ……………………………………………………….. 73
4-1-3 روش مماسي متعادل ……………………………………………. 75
نتيجه گيري ……………………………………………………………….. 80
منابع و مأخذ ……………………………………………………………… 81

 



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان