پایان نامه بررسی دکل های حفاری در صنایع نفت

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه بررسی دکل های حفاری در صنایع نفت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 295 صفحه می باشد.

پایان نامه بررسی دکل های حفاری در صنایع نفت

فهرست

• مقدمه
• شرح عملیات حفاری
• بخش اول
• دکل‌های حفاری دریایی
• تاریخچه دکل‌های دریایی
• تقسیم بندی دکل‌های حفاری
• دکل هایی که در کف دریا قرار می‌گیرند
• Submersible Rigs
• Jack up Rigs
• Fixed Jacketed Structure (Platform Rigs)
• Compact Rig (Self Contained Platform)
• Drilling Tender
• دکل‌های شناور
• Drill Ship
• Semisubmersible
• عوامل مؤثر بر انتخاب دکل حفاری
• انتخاب نوع دکل برای چاه‌های اکتشافی
• انتخاب نوع دکل برای چاه‌های توسعه‌ای
• انواع Jack Up
• Jack Up با پایه‌های مستقل
• Jack Up با پایه‌های وابسته
• تقسیم بندی اجزاء Jack Up
• بدنه
• محل زندگی کارکنان
• مخازن
• مخازن گل
• مخازن (Preload Tanks) Preloading
• مخازن آب شیرین
• مخازن آب حفاری
• مخازن ذخیره سوخت
• مخازن سوخت مصرفی روزانه
• مخازن روغن
• مخازن جمع آوری آب‌های سطحی
• مخازن نگهداری مواد اولیه
• محل فرود هلی کوپتر
• جرثقیل
• تجهیزات مخابراتی
• تجهیزات مخابراتی برای ارتباط با خارج
• E.P.I.R.B
• Marine VHF Radio
• Aircraft Radio Beacon Transmitter
• Watch Reciever
• Satellite Communication System
• Telex, Facsimile
• Navtex
• سیستم‌های مخابراتی داخل دکل حفاری
• پایه‌ها
• اتصالات پایه‌ها
• مکانیزم حرکت پایه ها
• سیستم هیدرولیکی
• سیستم دنده شانه‌ای
• مکانیزم نصب و ثابت کردن پایه‌ها به بدنه Jack Up
• سیستم Rack Chock
• سیستم Leg Guide Chock
• سیستم Shimming
• بخش دوم
• دکل‌های حفاری خشکی
• حفاری روتاری با گل
• حفاری روتاری با هوا
• روش حفاری کف چاهی
• حفاری با جریان معکوس
• اجزا اصلی دستگاه حفاری روتاری
• دستگاه مولد نیرو
• جعبه انتقال نیروی زنجیری
• میز دوار
• وینچ ها
• قرقره اصلی کشش
• قرقره گل‌کشی
• قرقره مخروطی
• دکل
• سیستم سیال در گردش
• تجهیزات کمکی
• هرزگرد (لولای پاشنه گرد)
• کلی
• اتصالی کلی
• شلنگ
• شلنگ هرزگرد
• شلنگ لوله ثابت
• شلنگ مکنده
• لوله گیر (انگشتانه)
• توپک بالابر (سوزن کش ـ جدارکش)
• مجموعه بالابر
• الواتور (بالابر)
• مجموعه حفاری (رشته ابزار، ستون ابزار)
• سوزن حفاری (لوله حفاری)
• انتخاب مجموعه ابزار آلات حفاری روتاری
• بخش سوم
• اجزای دکل های حفاری
• فصل اول ـ سیستم قدرتPower System
• محرکهای اولیه
• محرکها
• رانشگر مکانیکی
• محرک دیزل الکتریکی
• چیدمان دکل حفاری
• فصل دوم
• سیستم بالابر
• معرفی
• زیر ساختار
• رده‌بندی بار دکل‌ها
• ارتفاع دکل
• وینچ اصلی
• طبلک فرعی و کت شافت
• سیستم ترمز
• سیستم انتقال
• بلوکها و کابلهای حفاری
• بلوک تاج
• بلوک انتقال
• کابل حفاری
• انداختن کابل درقرقره‌ها
• نگهداری
• فصل سوم ـ سیستم گردشی یا دورانی
• Rotating System
• معرفی Introduction
• مفصل گردان Swivel
• محرک فوقانی Top Drive
• لوله چهارپر Kelly
• خصوصیات کلی
• شیرهای اطمینان لوله چهارپر
• شیر اطمینان فوقانی لوله چهارپر
• شیر اطمینان پایینی لوله چهارپر
• تبدیل محافظ کلی
• میز گردان The Rotary Table
• چرخ دنده محرک: Drive Spocket
• رشته حفاری Drill String
• لوله حفاری Drill Pipe
• اتصال لوله Tool Joints
• وزنه‌ها یا غلافهای حفاری Drill Collars
• مته‌ها Bits
• مته‌های مخروطی دوار Roller Cone Bits
• مته‌های دارای برنده ثابت
• مته‌های فشرده الماس پلی کریستالین
• قطر چاه
• فصل چهارم
• سیستم جریانی و گردشی
• معرفی Introduction
• سیال حفاری Drilling Fluid
• گلهای مایع Liquid Muds
• هوا، گاز و کف Air, Gas, and Foam
• مخازن گل حفاری Mud Tanks
• پمپ‌های گل Mud Pomps
• سیکل و گردش گل حفاری
• گاززداها Degassers
• فصل پنجم
• تجهیزات کنترل چاه
• فوران گیرها Blowout Preventers
• فوران گیرهای حلقویAnnular Preventers
• فوران گیریهای مسدود کنندهRam Preventers
• اکومولاتورها Accumlators
• چوکها یا کاهنده‌ها Chokes
• منیفولدهای کاهنده Choke Manifolds
• جداکننده گاز و گلMud-Gas Separator
• فصل ششم
• تجهیزات کمکیAuxiliaries
• معرفی Intruduction
• ژنراتورهای الکتریکیElectric Generators
• کمپرسورهای هواAir Compressors
• تجهیزات و ابزارهای کنترل حفاریDrilling Instruments
• سایر امکانات و تجهیزاتOther Facilities
• فصل هفتم
• ظرفیتهای مورد نیاز
• ساخت داخل
• بخش 4
• دستگاه تاپ درایو
• مقدمه
• میز گردان
• اجزاء تشکیل دهنده حفاری به روش RT
• دکل (Rig)
• بلوک تاج (Crown Block)
• بلوک متحرک (Traveling Block)
• کابل‌های بکسل یا حفاری (Drilling Lines)
• مفصل گردان (Swivel)
• کلی (Kelly)
• شیرهای اطمینان (Kelly Cock)
• بوش کلی (Kelly Boushing)
• میز گردان (Rotary Table)
• معایب حفاری به روش میز گردان (RT)
• ایمنی
• مدت زمان حفاری
• طول عمر لوله حفاری
• مزیت‌های حفاری به روش RT
• محرک فوقانی (Top Drive)
• معرفی تاپ درایو
• تاریخچه کاربرد تاپ درایو در صنعت حفاری ایران
• اجزای تاپ درایو
• قوای محرکه (Motor Drive)
• مفصل گردان (Swivel)
• محور خنثی کننده گشتاور معکوس (Torque Tube)
• مکانیزم حمل کننده لوله (Pipe Handler)
• نحوه عملکرد حمل کننده لوله
• عملکرد تاپ درایو
• مزایای تاپ درایو
• کاهش زمان حفاری
• برخورداری از دوران معکوس
• ایمنی
• تأمین نوع حفاری
• کنترل اتصال و انفصال لوله ها
• برقراری سریع تر جریان پمپ
• افزایش عمق حفاری
• کاهش هزینه ها
• معایب تاپ درایو
• تنوع تاپ درایو
• تقسیم‌بندی برحسب نوع نصب
• تاپ درایو ثابت
• تقسیم‌بندی برحسب نوع نیروی محرکه
• مزایای استفاده از نیروی محرکه AC
• معایب استفاده از نیروی محرک AC
• سازندگان معتبر تاپ درایو در جهان
• بخش 5
• پمپ گل
• معرفی
• عملکرد سیستم گل سطحی
• سیستم مکش گل
• هد مثبت
• مخازن گل
• پمپ‌های سوپر شارژ گریز از مرکز
• پدیده ارتعاشات و ضربه در پمپ
• ضربه عملیاتی
• ضربه هیدرولیکی
• سیستم تخلیه
• ضربان فشار سیال
• دمپرهای ضربان تخلیه پرشارژ (Percharged)
• اجزاء پمپ و تئوری عملکرد آن
• پیستون
• پکینگ میله‌ها (Rod Packing)
• انواع پکینگ‌ها
• روان کاری میله (Rod)
• روغن دیزل موتورهای دیزلی
• روغن حل شدنی
• بخش 6
• گل حفاری و تجهیزات تصفیه آن
• سیالات حفاری
• مایعات
• گلهای روغنی (اساس ترکیبات نفتی)
• گلهای امولسیونی (اساس آب)
• گازها
• سیستم چرخش سیال حفاری
• کنترل ذرات جامده همراه با گل
• کنترل ذرات جامد در گلهای بدون وزن(unweighted musds)
• کنترل ذرات جامد در گلهای وزن‌دار(weighted muds)
• کنترل ذرات جامد و میزان آب در گلهای روغنی
• تجهیزات کنترل ذرات جامد
• FLO-LINE PRIMER
• FLO-DIVIDER
• SHAKER
• هیدروسیکلونها
• بالانس هیدروسیکلون‌ها
• مساله feed header
• مساله over flow header
• نکاتی در مورد نحوه کار با هیدروسیکلون‌ها
• انتریفوژها(Decanting Centrifuges)
• بخش هفتم
• لوله‌های حفاری
• مقدمه
• لوله حفاری (Drill Pipe)
• مشخصات فنی لوله حفاری
• جنس و مواد
• ترکیب شیمیایی
• خصوصیات مکانیکی
• ابعاد و وزن
• قطر
• ضخامت دیواره
• وزن
• طول لوله
• کوپلینگ‌ها
• خصوصیات فیزیکی
• کوپلینگ‌های معمولی
• کوپلینگ‌های ترکیبی
• کوپلینگ‌های کاهنده
• طبقه‌بندی و مشخصات لوله‌های حفاری
• هدف
• ‌مقاومت لوله‌های حفاری
• خستگی
• سرویس‌های تحقیقاتی درباره لوله‌های حفاری
• تحقیقات نوری
• القاء مغناطیسی ـ اندازه نشتی جریان
• روش اشعه گاما
• عملیات حرارتی
• Group1
• Group3
• بستهای لوله
• تاریخچه گسترش بست‌های لوله حفاری
• گونه‌های منسوخ شده
• اتصالات پیچشی
• اتصالات جوش دستی
• اتصالات دوگیره‌ای
• غلافهای حفاری
• مشخصات
• اندازه
• خصوصیات فیزیکی
• قطر داخلی
• اتصالات
• وزن‌ها
• شیارهای کاهنده فشار
• انتخاب اتصالات
• بخش هشتم
• مته‌های حفاری
• مقدمه
• مته‌های حفاری چرخشی
• مته‌های مخروطی چرخشی(Roller cone Bits)
• مته‌های دندانه فولادی
• مته‌های اینزرتی کاربید تنگستن
• مته‌های با تیغه ثابت (Fix cutter)
• مته‌های با الماس طبیعی
• مته‌های PDC
• مته‌های TSP
• مته‌های کاربرد ویژه
• مته تک مخروطی
• مته دو مخروطی
• مته مغزه برداری (Coring bits)
• درجه بندی مته‌های حفاری
• بخش نهم
• نظر اجمالی بر مراحل طراحی
• شرایط عملیاتی
• شرایط محیطی
• طراحی پی
• طراحی سازه‌ای
• مراحل عمدة ساخت سازة دریایی ثابت
• مرحله مقدماتی
• مرحلة طراحی
• مرحلة ساخت
• منابع

مقدمه

از آنجا که نفت و گاز، به طور عادی در سطوح زیرین زمین پیدا می‌شوند، وسایل و تجهیزات خاصی برای یافتن و استخراج آنها به سطح زمین باید مورد استفاده قرار بگیرند. حفاری در حدود هزاران فوت در زمین، انتقال ذرات و سنگهای جدا شده از ساختار درونی زمین، حفاظت چاه از ریزش به داخل، یافتن لایه خاص و مشخصی که نفت و گاز احتمالاً در آن به دام افتاده‌اند، و تهیه تجهیزات لازم برای بیرون کشیدن نفت و گاز به سطح، به مهارت و خبرگی قابل ملاحظه، آزمایشگاه و تجهیزات و وسایل نیاز دارد. تجهیزات اولیه در این فرآیند، دکل حفاری چرخشی به همراه مولفه‌ها و بخشهای آن می‌باشد. یک دکل حفاری چرخشی چه روی زمین با روی دریا و سکوی دریایی نصب شده باشد، می‌تواند به عنوان کارخانه طراحی شده‌ای برای تولید فقط یک محصول یعنی یک چاه نفت یا همانطور که در تجارت Hole نامیده می‌شود در نظر گرفته شود. از آنجائیکه پس از حفر چاه و رسیدن به نفت یا گاز مورد نظر دیگر نیازی به دکل حفاری نمی‌باشد، لذا می‌بایست دکل را بصورت پرتابل و قابل حمل ساخت و یا پس از اتمام عملیات حفاری اعضا و قطعات آن را از یکدیگر جدا کرد و انتقال داد. قابل حمل بودن دکل، قابلیت حفاری و یا ایجاد چاه توسط آن را محدود نمی‌سازد، قابلیت حمل سریع تر و ساده تر، دکل را با ارزشتر و مؤثرتر می‌سازد بطوری که می‌توان از آن بیشتر استفاده نمود. علت اینکه یک دکل باید قابل حمل و پرتابل باشد، آن است که هر مؤلفه و جزئی بتواند به اجزاء کوچک تقسیم گردد و از راه خشکی توسعه کامیونها، هواپیماهای باری یا هلیکوپترها، و یا با یدک کشیدن در دریا به محل جدید عملیات تغییر مکان یابد.

شرح عملیات حفاری (Drilling)

حفاری عبارت است از انرژی دادن به لایه‌های زمین جهت جدا کردن ذرات آن از یکدیگر، نفوذ در آن و انتقال ذرات جدا شده به سطح که این انرژی معمولاً به سه روش ذیل اعمال می‌شود:

• برش
• سایش
• شکست

میزان سختی بستر زمین و اجزاء آن تعیین‌کننده استفاده از هرکدام ازاین روش‌ها در حفاری می‌باشند، هر یک از این روش‌ها نیازمند ابزاری خاص بوده و در تمام آنها اعمال انرژی به صورت چرخاندن ابزار صورت می‌گیرد. در هر فرآیند حفاری چهار عمل اساسی بشرح ذیل انجام می‌گیرد.

• حرکت دادن و بیرون آوردن ذراتی که از زمین بر اثر حفاری جدا می‌شود.
• خنک‌سازی سر مته و انتقال حرارت ناشی از اصطکاک مته.
• حفظ دیواره‌های حفاری و جلوگیری از ریزش آنها.
• کم کردن اصطکاک بین ابزار و زمین در طول عملیات حفاری.

با توجه به موارد ذکر شده و وجود عمق‌های زیاد، جهت عملیات بهتر حفاری تجهیزاتی ابداع شده و به مرور زمان تکامل پیدا نموده است. در هر عملیات حفاری نیازمند به یک واحد قدرت جهت اعمال نیروی قائم و تامین حرکت چرخشی برای ابزار برش می‌باشیم که بعداً به شرح مفصل تر این بخش خواهیم پرداخت. در حین عملیات حفاری یا Drilling همانطور که قبلاً هم اشاره شد لزوم خنک کاری ابزار برش، خروج ضایعات حفاری و حفظ مسیر حفر شده به منظور ادامه عملیات غیرقابل اجتناب می‌باشد. برای این منظور از ماده‌ای به نام گل حفاری (Drilling Mud) استفاده می‌شود. این ماده با فشار پمپ (که این فشار گاهی تا Psi5000 می‌رسد) و از طریق لوله‌های حفاری وارد چاه شده و با نفوذ تا اعماق چاه و خنک کردن مته حفاری از لوله خارج و از حد فاصل بین لوله و جداره چاه به سمت بالا حرکت و با محکم کردن جداره‌های چاه ذرات سنگ و خاک را از چاه خارج می‌نماید. گل حفاری سپس طی یک فرآیند تصفیه و بازآوری شده و مجدداً جهت پمپاژ به داخل چاه آماده می‌شود.