پایان نامه حفاری جهت دار ( انحرافی )

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه حفاری جهت دار ( انحرافی ) دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:86

پایان نامه کارشناسی
مهندسی نفت – حفاری و استخراج

فهرست مطالب:

چکیده ......................................................................................................................................................................................................................    1
مقدمه .......................................................................................................................................................................................................................    2
فصل اول : کاربردهای حفاری جهت دار.............................................................................................................................................................6
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 امدادی یا آتشفشان ......................................................................................................................................................................    14
1-1-6  حفر چند چاه ازجزایر مصنوعی یا سکوها ....................................................................................................................................     15
1-1-7 حفر چندین چاه اکتشافی از یک حفره چاه ...................................................................................................................................    15
1-1-8  کاربردهای مخصوص حفاری جهت دار ..........................................................................................................................................    17
1-1-8-1 عملیات حفاری ژﺋﻮترمال ...............................................................................................................................................................    18
1-1-8-2  حفاری راهنما (افزودن-کندن- حفره ها) ................................................................................................................................    19
1-1-8-3  حفاری حفره تخلیه .......................................................................................................................................................................    20
1-1-8-4  حفاری افقی ....................................................................................................................................................................................    21
1-2 کاربرد تکنیک های حفاری جهت دار در ایران ...................................................................................................................................    23
1-2-1 ساید ترکینگ ........................................................................................................................................................................................    23
1-2-2 محل های غیر قابل دسترس .............................................................................................................................................................    23
1-2-3 حفاری در زیر مناطق مسکونی .........................................................................................................................................................    23
1-2-4 حفاری در زیر ارتفاعات .......................................................................................................................................................................    24
1-2-5 حفاری در زیر دریا ...............................................................................................................................................................................    24
1-2-6 حفاری گسل ها و حفاری گنبد های نمکی ...................................................................................................................................    25
1-2-7 چاه های آتش نشان ............................................................................................................................................................................    25
1-2-8 حفر چند چاه از جزایر مصنوعی و یا سکوها ..................................................................................................................................    25
1-2-9 حفر چند چاه اکتشافی از یک چاه اصلی ........................................................................................................................................    25
فصل دوم : ابزارهای اندازه گیری .....................................................................................................................................................................26
2-1 مقدمه ...........................................................................................................................................................................................................    27
2-2  انواع ابزار زاویه یاب در حفاری چاه های مستقیم .............................................................................................................................    28
2-3 روش راندن .................................................................................................................................................................................................    30
2-4 ابزار گرایاب مغناطیسی ............................................................................................................................................................................    32
2-4-1  ابزار گرایاب تک نگارش .....................................................................................................................................................................    33
2-4-2  ابزار گرایاب چند نگارش ...................................................................................................................................................................    39
2-5 ابزار کنترل ..................................................................................................................................................................................................    44
2-6  جایروسکوپ ...............................................................................................................................................................................................    48
2-6-1 ابزار جایروسکوپ ...................................................................................................................................................................................    50
فصل سوم : طراحی چاه های جهت دار .........................................................................................................................................................    55
3-1 مقدمه ...........................................................................................................................................................................................................    56
3-2 انواع الگوهای انحراف ................................................................................................................................................................................    56
3-2-1 الگوی   .................................................................................................................................................................................................    56
3-2-2 الگوی   ..............................................................................................................................................................................................    56
3-2-3 الگوی   ............................................................................................................................................................................................    57
3-3 آشنایی با تعاریف و اصلاحات ..................................................................................................................................................................    57
3-3-1 عمق حقیقی عمودی (TVD) .........................................................................................................................................................    57
3-3-2 عمق اندازه گیری (MD ) .................................................................................................................................................................    57
3-3-3زاویه چاه ..................................................................................................................................................................................................    57
3-3-4 محل چاه ................................................................................................................................................................................................    57
3-3-5 محل ته چاه ...........................................................................................................................................................................................    57
3-3-6 زاویه حداکثر یا حداکثر زاویه انحراف ..............................................................................................................................................    57
3-3-7 تصویر افقی ............................................................................................................................................................................................    58
3-3-8 تصویرعمودی .........................................................................................................................................................................................    58
3-3-9 مختصات شبکه  ...................................................................................................................................................................................    58
3-3-10 شمال مغناطیسی ..............................................................................................................................................................................    58
3-4 انواع جهات جغرافیایی و مختصات ........................................................................................................................................................    59
3-4-1 شمال و مختصات جغرافیایی .............................................................................................................................................................    59
3-4-2 مختصات جغرافیایی .............................................................................................................................................................................    59
3-4-3 مختصات شمال مغناطیسی ...............................................................................................................................................................    59
3-4-4 شمال شبکه  .........................................................................................................................................................................................    59
3-5 هدف در حفاری جهت دار .......................................................................................................................................................................    60
3-5-1 هدف های نقطه ای ..............................................................................................................................................................................    60
3-5-2 هدف های ناحیه ای .............................................................................................................................................................................    61
فصل چهارم : روش های محاسبه انحراف چاه ..............................................................................................................................................    69
4-1  روش حداقل انحنا ....................................................................................................................................................................................    70
4-1-1  روش مماسی ........................................................................................................................................................................................    71
4-1-2  روش معدلی .........................................................................................................................................................................................    73
4-1-3 روش مماسی متعادل ...........................................................................................................................................................................    75
نتیجه گیری .........................................................................................................................................................................................................    80
منابع و مأخذ ........................................................................................................................................................................................................    81


 
چکیده:
اولین چاه اکتشافی نفت در سال 1745 در فرانسه حفر شد و اولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک در پنسیلوانیا در سال 1859 حفاری شد. این آغازی برای اکتشاف زیر سطحی نفت بود که بعدها، خصوصاً بعد از افزایش تقاضا برای استخراج نفت در طول جنگ جهانی اول، شدت گرفت.
قدیمی ترین تئوری برای اکتشاف نفت، تئوری طاقدیس (Anticline Theory) بود که به وسیله هانت (Hunt) درسال 1861 معرفی شد. کاربرد این تئوری برای یافتن نفت در قله طاقدیس ها ابزار موفقی بود. این تئوری به عنوان تئوری اصلی برای اکتشافات مهم نفتی در امریکا، ونزوئلا، آرژانتین، برمه و به خصوص در مسجد سلیمان ایران مورد استفاده قرارگرفت.
 
مقدمه:
بعد از پیدا شدن نفت در سال 1880 در رسوبات دریایی پنسیلوانیا که ارتباطی با ساختمان های طاقدیسی نداشت و شکل گیری نفت گیر صرفاً ناشی از تغییر رخساره رسوبات بود، مشخص شد که ذخایر نفتی         می توانند در حوضه های غیر چین خورده هم وجود داشته باشند. در نتیجه مفهوم نفت گیرهای چینه ای (Stratigraphic Traps) با این کشف فراگیر شد.
تا اواسط دهه 1920، تهیه و استفاده از نقشه های سطحی طاقدیس ها ابزار اصلی اکتشافات نفتی بود و پیدا کردن نفت گیرهای چینه ای معمولاً به صورت اتفاقی رخ می داد.
تا سال 1925 فقط ماسه سنگ ها به عنوان مخازن هیدروکربنی مورد نظر و مطالعه بودند، اما اکتشاف مخازن عظیم هیدروکربنی درکربنات ها در میدان هایی نظیر مسجد سلیمان ایران، کرکوک عراق، کرتاسه مکزیک و  Smackover آمریکا نشان داد که نفت می تواند در سنگ های کربناته نیز یافت شود.
بعد از اواسط دهه 1920 با روی کار آمدن روش های جدید نظیر مغناطیس سنجی (Magnetometry) ،  ثقل سنجی (Gravimetry) و مطالعات لرزه ای (Seismic Surveys)، اکتشاف نفتی راه تازه ای برای        پی بردن به آنومالی ها و ساختارهای زیر سطحی غیر قابل مشاهده از سطح پیدا نمود. این تکنولوژی ها به تشخیص موقعیت پی سنگ و آنومالی های دیاپیریک کمک می کنند و به طور کلی یک شمای عمومی از ساختارهای زیر سطحی را آشکار می سازند.    
در سال 1927 در فرانسه اولین نمودارهای ژئوفیزیکی برای اندازه گیری تخلخل (Porosity) و آب اشباع شدگی (Water Saturation) در چاه های حفاری شده، مورد استفاده قرار گرفت.
پیشرفت در علوم زمین شناسی نظیر میکروپالئونتولوژی (Micropaleontology) و ارائه مدل های      رخساره ای (Facies Models) در دهه 1960 کمک شایان توجهی برای اکتشافات نفتی بود. تا قبل از دهه 1960 مطالعات فسیل شناسی، صرفاً بر روی ماکروفسیل ها متمرکز بود که کاربرد محدودی داشتند چرا که بسیاری از آن ها در اثر حفاری به دلیل اندازه بزرگشان کاملاً منهدم شده و قابل شناسایی نبودند. بنابراین گسترش میکروپالئونتولوژی و تعریف بسیاری از بیوزون ها بر پایه میکروفسیل ها که به آسانی در مغزه ها (Cores) و خرده های (Cuttings) حاصل از حفاری یافت می شوند، در این راه کمک مؤثری بود، زیرا تطابق ناحیه ای چینه ها بسیار آسان تر و دقیق تر صورت می گرفت.
بعدها توسعه معدل های رخساره ای و تفسیر جزئیات محیط های رسوبی قدیمی (Paleoenvironments) کمک مؤثری در تشخیص شکل هندسی مخازن (Reservoir Geometry) کردند و پیش بینی قابل اعتمادی از کیفیت مخازن از نظر تخلخل و تراوایی ارائه دادند.
دردهه 1950 قانون دینامیک سیالات به طور موفقی توسط هوبرت و هیل (Hubbert&Hill) برای توصیف مهاجرت و ذخیره نفت به کار برده شد.
دردهه 1970 پیشرفت درکسب و پردازش (Acquisition and Processing) اطلاعات  لرزه ای و نیز استفاده از کامپیوترهای سریع برای این منظور توانست نیمرخ های لرزه ای بسیار دقیق را به دست دهد و لذا امروزه این مقاطع سیمای عمومی درون زمین را به خوبی مشخص می کنند.
بعد از دهه 1980 تاکنون توسعه، صرفاً به صورت پیشرفت در تکنولوژی های گذشته و نیز معرفی             نرم افزارهای مختلف کامپیوتری بوده که باعث شده است اکتشافات هیدروکربن ها آسان تر، سریع تر و    مطمئن تر انجام شود.
در سال 1859 برای نخستین بار نفت از یک چاه باعمق 5/69  فوتی در پنسیلوانیا فوران کرد.
نام کلنل دریک (Colonel Drake) در تاریخ جستجوی نفت هم زمان با حفر این چاه ثبت شد.
اگر چه این واقعه، صنعت حفاری نفت را آغاز کرد، اما با این وجود قبل از این تعداد زیادی از چاه ها         به منظورهای تولید آب، نمک و قیر حفر می شده اند.
همه چاه های قدیمی، از جمله چاه دریک با استفاده از سیستم ضربه ای (cable tool) حفر می شدند. در این سیستم یک مته با لبه های شبیه قلم پیکر تراشی به انتهای یک میله سنگین  (Drill Collar) متصل است که آن هم به نوبه خود از یک شاهین (Walking Beam) آویزان 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 می آورد. شاهین در گذشته به وسیله نیروی انسان یا حیوان به کار انداخته می شد، که بعد درقرن 19 به موتور بخار مجهز شد. اما با وجود داشتن موتور بخار، ته چاه بعد از پرشدن از قطعات و خرده های سنگی با یک وقفه در حفاری، به صورت متناوب تمیز می شده است. در طی حفاری ، چاه به وسیله آب و گل حاصل از اختلاط آب و قطعات خرد شده سنگ ها پر می شد که به وسیله یک ابزار سیلندری شکل (گل کش) تخلیه می شده است. این وسیله یک انتهای شبیه به سوپاپ داشت که در حالت باز به داخل چاه رانده می شد و در حالت بسته توسط وسیله ای به نام منجنیق (Draw works) بالا کشیده می شد. عمیق ترین چاه حفر شده با این روش، چاهی بود که درسال 1918 تاعمق 2250 متری حفر شد. سیستم ضربه ای هنوز هم برای حفر چاه های آبی کم عمق به کار می رود.
در آغاز قرن بیستم آنتونی لوکاس (Antony Lucas) هم زمان با کشف میدان نفتی  Spindeltop در تگزاس روش حفاری دورانی را به تمام جهان نشان داد. او ترکیبی از مته چرخان و تزریق مداوم گل را به کار برد. از آن زمان تاکنون روش حفاری دورانی با پیشرفت تکنولوژی، به صورت بسیار پیشرفته مورد استفاده قرار گرفته است. در روش حفاری دورانی از مته های دندانه ای شکل نوع سه مخروط (Tricon) یا مته های یک تکه ای از جنس الماس یا PDC (Polycrystalline Diamond Cutters) استفاده می شود. زمانی که مته در حال چرخش است نیرویی توسط وزنه ای به آن وارد می شود. مزیت این روش این است که یک سیال    (گل حفاری) می تواند به طور مداوم از میان مته که در حال خرد کردن تشکیلات سنگی است پمپ شود و جریان بالا رونده گل حفاری قطعات خرد شده را از داخل چاه به سطح چاه حمل می کند.
دکل حفاری (Rig) دورانی، دستگاهی است که سه عمل زیر را انجام می دهد:
»  بارگذاری وزنه بر روی مته
»  چرخاندن مته
»  گردش گل حفاری
انتهای رشته حفاری یقه مته (Drill Collars) نام دارد که به ته لوله حفاری (Drill Pipe) به صورت پیچ شده و به همین صورت هم به بخش بالایی مته متصل است. این مجموعه به وسیله صفحه دوار       (Rotary Table) و لوله چند وجهی (Kelly) می چرخد. لوله چند وجهی وسیله اتصال بین صفحه دوار و محور حفاری است. مقطع عرضی لوله چند وجهی ممکن است چهارگوش، شش گوش یا حتی سه وجهی باشد بخش های تشکیل دهنده رشته حفاری (Drill String) در مرکز خود دارای یک مجرا هستند که سیال حفاری می تواند از طریق آن تا ته چاه گردش داشته باشد. یک سیستم بالا برنده موظف به نگهداری وزن رشته حفاری می باشد که آن را به داخل چاه فرستاده و بالا می کشد.
رشته حفاری
زمانی که یک چاه حفر می شود به طور منظم به وسیله پوشش های مخصوص پوشانده می شود. این عمل به وسیله لوله فولادی (Steel Pipe) یا جداره (Casing) انجام می شود. جداره، تحت وزن خودش به داخل چاه رانده می شود و با عمیق تر شدن چاه قطر این لوله ها کوچک و کوچک تر می شود (شکل4). نخستین لوله جداره به آرامی به داخل چاه رانده شده و سپس سیمان به داخل آنالوس ( فضای بین جداره و دیواره چاه ) پمپ می گردد و لذا جداره به دیواره سیمان می شود.
بعد از اینکه نخستین فاز حفاری تمام شد، حفاری مجدداً با یک مته با قطر کوچک تری نسبت به قطر داخلی جداره که به داخل چاه رانده شده و سیمانی شده است، آغاز می شود. چاه عمیق تر می شود و  جداره های بیشتری در داخل چاه قرار می گیرند که باید قطری کوچک تر از مته داشته باشند.
افزایش عمق
حالت هایی وجود دارد که حفاری چاه قائم امکان پذیر نیست. مثلاً وقتی که مخزن در زیر یک دریاچه یا رودخانه و یا مرکز شهر قرار گرفته است. در چنین شرایطی دکل حفاری در یک محل مناسب بر پا شده و چاه برای رسیدن به مخزن منحرف می گردد. در حوضه های دور از ساحل (Off shore) معمولاً حفر      چاه های متعدد از یک سکوی حفاری عمومی، اقتصادی است.