فشارهای تحت الارضی چاه و کنترل آن ها
فشارهای تحت الارضی چاه و کنترل آن ها
چاههاي نفت در طبقات رسوبي پوسته زمين حفاري ميشوند
و از طرف اين طبقات فشار بر چاه اعمال ميشود.
- فشار پوشند
در اثر وزن تودة سنگهاي رسوبي و سيالات موجود در فضاي تخلخلي آنها، در هر عمقي فشاري بر ديوارههاي چاه وارد ميشود كه فشار پوشند ناميده ميشود. چگالي سنگهاي رسوبي معمولاً 5/2 و فضاي تخلخل آنها در حدود 10 درصد فرض ميشود بنابراين چگالي متوسط سنگهاي رسوبي 35/2 و شيب فشار پوشند در حدود 1 پام بر فوت پذيرفته ميشود.
- فشار سازند
فشار سازند عبارت است: از فشار سيال محتوي در فضاي تخلخل سنگهاي رسوبي.
سيال همراه لايههاي رسوبي در اثر فشار پوشند متراكم و فشرده ميشود. خواص سنگهاي رسوبي بوسيله چگونگي عمل تراكم و فشردگي آنها مشخص ميشود. تراكم و فشردگي سنگهاي رسوبي بدو حالت عادي و غيرعادي در طبيعت انجام ميگيرد كه منجر به ايجاد فشار سازند عادي و غيرعادي ميگردد.
الف: فشار سازند عادي
اگر شيب فشار سازند برابر با شيب فشار آب همراه باشد، فشار سازند عادي ناميده ميشود (مانند فشار سازند آغاجاري). شيب فشار سازند عادي معمولاً 465/0 پام بر فوت است.
ب: فشار سازند غيرعادي
اگر شيب فشار تخلخل يك سازند غير از 0465 بر فوت باشد، فشار سازند غير عادي ناميده ميشود. فشار سازند غيرعادي ممكن است كم باشد (ساند كم فشار) و ممكن است زياد باشد (سازند پرفشار)، حد پايين شيب فشار سازند غيرعادي زياد 0465 پام برفوت و حد بالاي آن 1 پام برفوت (شيب فشار پوشند) است.
- فشار شكست سازند
اگر فشار ستون سيال داخل چاه افزايش يابد لحظهاي فرا ميرسد كه سيال وارد سازند ميشود اين فشار، فشار شكست سازند ناميده ميشود. ورود سيال به سازند بدودليل رخ ميدهد:
اولاً: بعلت ايجاد ترك و شكست سازند در اثر فشار.
ثانياً: فضاي تخلخل زياد سازند و يا شكست طبيعي سازند.
بطور كلي فشار شكست سازند به فشار تخلخل سازند، تنشهاي تحتالارضي، جنس لايههاي سازند، عمر سازند و عمق چاه بستگي دارد.
براي طرحريزي هر چاه از اولين ضروريات دانستن فشار سازند و فشار شكست سازند ميباشد.
كنترل فشارهاي تحتالارضي و مشكلات آن
فشار تحتالارضي چاه بوسيله فشار ستون سيال حفاري خنثي ميشود. در هر عمق چاه با توجه به فشار تحتالارضي وزن گل مناسبي انتخاب ميشود تا فشار هيدرواستاتيك لازم بر ته چاه اعمال شود، اگر فشارهاي تحتالارضي تحت كنترل نباشند مشكلات زير رخ ميدهد:
1- ورود سيال سازند به داخل چاه وفوران چاه
اگر فشار سازند از فشار ستون گل داخل چاه بيشتر باشد سيال سازند به داخل چاه جريان پيدا ميكند، در لايههاي رسوبي غيرنفتي، سيال ورودي آب نمك ميباشد. در لايههاي مخزن سيال ورودي نفت و گاز ميباشد. ورود گاز به داخل چاه بسيار خطرناك است زيرا بعلت وزن مخصوص كم آن بار هيدرواستاتيك ستون گل چاه سبك شده و سرعت ورود گاز به داخل چاه افزايش مييابد. سرعت حركت گاز در داخل چاه تا حدود 1100 فوت بر ثانيه ميباشد. بخاطر اين سرعت زياد گاز ميتواند در عرض چند ثانيه به سطح زمين برسد و اگر وسائل سرچاه مناسب و در وضعيت خوب نباشد، چاه فوران ميكند كه در صورت آتشسوزي منجر به نابودي چاه و دستگاه حفاري ميشود، در ايران چندين چاه بدين ترتيب فوران كرده و آتش گرفتهاند.
2- هرز روي گل به سازند
هرز روي گل به سازند از مشكلات عمومي عمليات حفاري است. اگر فشار ستون گل حفاري از فشار شكست سازند تجاوز كند باعث ورود گل به سازند و هرز روي آن ميشود. بنابراين وقتيكه وزن گل براي مقابله با فشار سازند افزايش مييابد بايد دقت شود كه فشار ستون گل از فشار شكست سازند تجاوز نكند. با آنچه كه درباره فشارهاي تحتالارضي و مشكلات ناشي از آن عنوان شد ميتوان برنامه كنترل چاه را توضيح داد كه شامل سه بخش است:
1- تعيين فشار سازند هر قسمت چاه و انتخاب وزن گل براي آن
براي تهيه اين اطلاعات در وزن گل مورد استفاده در قسمت مشابه چاههاي نزديك تحقيق ميشود و وزن گل لازم براي چاه جديد بوسيله مربوط كردن چاهها مشخص ميشود. در عين حال در برنامه حدود تغييرات وزن گل و حداكثر آن و احتمال بروز جريان سيال سازند به چاه و هرز روي گل در عمقهاي مختلف چاه تهيه و تذكر داده ميشود.
- راندن لولههاي جداري
فشار سيال ديوارههاي چاه همواره با فشار ستون گل خنثي ميشود و در صورت بروز فشار بيشتر وزن گل افزوده ميشود. حد بالاي افزايش وزن فشار شكست سازند ميباشد بنابراين اگر وزن گل از حد معيني تجاوز كند هرز روي گل شروع و ادامه عمليات حفاري مشكل و غير ممكن ميشود. لذا چاههايي كه فشا رطبقات بطور ناگهاني تغيير مييابد، ديوارههاي چاه بايد بوسيله لولههاي جداري پوشانده شود.
چاههاي توسعهاي آسماري، براي ورود به مخزن از دو لايه با فشارهاي مختلف ميگذرند و پس از حفاري هر لايه قبل از ورود به لايه بعدي يك لوله جداري رانده ميشود. لايه اول كم فشار است كه معمولاً با آب و گل سبك حفاري ميشود و شامل سازندهاي آغاجاري، ميشان و لايه هفت سازند گچساران است و لوله جداري پس از رسيدن به قاعده لايه 7 رانده و سيمان ميشود. پس از اين قسمت لايه پرفشار شامل لايههاي 6 تا 1 گچساران است كه با گل سنگين حفاري ميشود. پس از حفاري اين قسمت قبل از ورود به سازند آسماري لوله جداري ديگري رانده ميشود.
- استفاده از وسائل فوران گير:
اگر بعللي آب نمك سازند و يا گاز و نفت وارد چاه شود سبب ميشود كه فشار ستون گل چاه كاهش يابد. كاهش فشار ستون گل چاه باعث افزايش جريان سيال سازند به چاه ميشود كه ادامه آن باعث از بين رفتن ثبات و تعادل چاه ميشود و ممكن است سيال خارجي به سر چاه رسيده و فوران كند. باين علت بايد وسائل فورانگير در سر چاه تعبيه شود تا در صورت بروز جريان سيال سازند، در چاه بسته شود و مانع ادامه خروج سيال سازند شد.
ورود ناخواسته آب نمك و نفت و گاز به داخل چاه ممكن است بعلل زير رخ دهد:
1- كافي نبودن وزن گل و برخورد ناگهاني با يك منطقه پر فشار در حين حفاري.
2- هرز روي گل حفاري به لايههاي ترك خورده و نفوذ پذير و كم شدن ارتفاع ستون گل داخل چاه كه در اثر زياد بودن وزن گل حفاري و يا فروكوبي رخ ميدهد.
- مكيدن چاه در اثر حركت ناگهاني و سريع رشته حفاري به بالا.
وسائل فورانگير كه بر طبق قرارداد جزو وسائل شركت حفاري است استاندارد است و انواع آن با توجه به حدود فشار چاه انتخاب ميشود اين دستگاهها عبارتند:
1- فوران گير چنبري (حلقوي) 20 اينچ با حد فشار 2000 پام
2- فوران گير چنبري (حلقوي) 8/5 13 اينچ با حد فشار 5000 پام
3- فوران گير كوبهاي نوع يو 8/5 13 با حد فشار 5000 پام
ادامه دارد........................
با سلام. از اینکه از این وبلاگ بازدید میفرمایید بسیار خوشحالیم. در این وبلاگ مطالبی درباره علم زمین شناسی به خصوص سنگ شناسی رسوبی و زمین شناسی نفت به حضور شما تقدیم خواهد شد. در این راستا نیازمند همکاری تمامی شما دوستداران علم زمین شناسی هستیم. باعث افتخار ماست که پذیرای نظرات ارزشمند شما باشیم تا با عمل به آنها بتوانیم بر غنای مطالب وبلاگ بیفزاییم.