اصول مقدماتی مهندسی حفاری نفت

بی شک شناخت زمین و دستیابی به منابع زیرزمینی و به خصوص ذخایر هیدروکربنی پایه و اساس توسعه پایدار صنعتی و اقتصادی تمامی جوامع می‌باشد. به طوری که علوم مرتبط با زمین به ویژه علم حفاری در دهه‌های اخیر در زمینه‌های اکتشاف مواد هیدروکربنی چنان تکامل یافته است که به جرات می‌توان گفت بدون پیگیری‌های اصولی، دستیابی به مواد دردسترس یا غیر قابل دسترس در زمین که مطابق با نیازهای جوامع بشری باشد، میسر نیست. علم حفاری در زمینه‌های عملی و نظری، امروزه پیشرفت‌های نوینی را برای انسان‌ها به ارمغان آورده است و تکنیک‌ها و فناوری‌های جدید دریچه‌های روشنی را به درون اعماق مجهول و ناپیدای زمین باز می‌کند. این دانش با علوم مختلف زمین شناسی، ژئوفیزیک، ژئوشیمی و چاه پیمایی در ارتباطی مکمل یکدیگر می‌باشند. هرکجا که علم خاصی قادر به دستیابی تصویر ماده مورد نظر نباشد، دل زمین را شکافته و با آزمایشات و مطالعات مختلف نسبت به منبع مورد نظر اطلاعات جامعی را به دست آورده و با استفاده از نمونه برداری از زیر زمین و اطراف آن و قرارگیری مخزن، حجم و شکل آن و ترتیب قرارگیری لایه‌های زمین آگاهی‌های کامل به دست آورده می‌شود. امروزه با توجه به نیازهای روزافزون جوامع بشری به منابع انرژی اجبارا اکتشافات و حفاری هایی جهت دسترسی به منابع جدید در اعماق زمین مورد بررسی و مطالعه قرارگرفته است. در واقع این نیاز به حدی جدی می‌باشد که کارشناسان به طور دقیق مناطق دریایی و حتی اعماق اقیانوس‌ها را برای اکتشاف و حفاری جدید در نظر گرفته‌‌اند. بر همین اساس مجوعه‌ای که تهیه شده و در اختیار شما قرار گرفته متشکل از بخش‌های مختلفی از تکنولوژی حفاری می‌باشد، لذا مطالب و سرفصل‌های ارایه شده در این مجموعه اطلاعات مورد نیاز دانشجویان دوره کارشناسی و حتی کارشناسی ارشد رشته‌های استخراج و اکتشاف نفت و زمین شناسی نفت در زمینه اصول و عملیات حفاری را تامین می‌کند. همچنین می‌تواند به عنوان یک منبع مفید برای متخصصین و کارشناسان صنعت نفت باشد.

فهرست مطالب

 فصل اول: زمین شناسی نفت.. 15

1-1- مقدمه. 15

1-2- تشکیل و حفظ مواد آلی.. 20

1-3- تبدیل مواد آلی به نفت و گاز. 23

1-3-1- دیاژنز. 24

1-3-2- کاتاژنز. 24

1-3-3- متاژنز. 25

1-4- کروژن. 26

1-5- سنگ منشاء. 27

1-6- سنگ مخزن. 28

1-7- پوش سنگ... 30

1-8- نفت گیر. 31

1-9- سیالات مخزن (آب، نفت و گاز) 31

1-10- مکانیسم تولید از مخازن. 32

1-10-1- رانش گاز محلول. 32

1-10-2- رانش آب... 33

1-10-3- رانش گاز. 33

1-10-4- رانش ثقلی.. 33

1-11- خصوصیات نفت خام. 33

1-11-1- ترکیب شیمیایی نفت خام. 34

1-11-1-1- پارافین‌ها (Paraffins) 35

1-11-1-2- الفین ها (Olefins) 35

1-11-1-3- نفتن‌ها (Naphthenes) 36

1-11-1-4- آروماتیک‌ها (Aromatics) 37

1-11-1-5- رزین‌ها وآسفالتین ها (Resins & Asphaltenes) 38

1-11-1-6- ترکیبات فلز دار. 38

1-11-2- انواع نفت خام. 39

1-11-3- فرآورده‌های تقطیر. 40

1-11-4- وزن مخصوص.... 41

1-11-5- گرانروی.. 41

1-12- خصوصیات گاز طبیعی.. 42

1-13- روش‌های اکتشاف نفت... 42

1-13-1- نشانه‌های زمین شناسی.. 44

1-12-2- نقشه‌های زمین شناسی.. 44

1-12-3- روش ژئوشیمی.. 44

1-13-4- روش‌های ژئوفیزیکی.. 45

1-13-4-1- روش لرزه ای.. 45

1-13-4-2- روش‌های ثقل سنجی و مغناطیس سنجی.. 50

1-13-5- روش دیرین شناسی.. 50

1-14- اولین چاه نفت جهان. 51

فصل دوم: زمین شناسی هیدروکربنی ایران. 53

2-1- مقدمه. 53

2-2- حوضه های زاگرس، خلیج فارس و ایران مرکزی.. 55

2-2-1- سازندهای سیستم‌‌های هیدروکربنی.. 55

2-2-2- میادین نفتی و گازی.. 58

2-2-3- میادین نفتی و گازی مشترک... 60

2-3- حوضه ایران شمالی (حوضه کپه داغ، شرق گرگان و شمال شرق ایران) 62

2-3-1- سازندهای سیستم‌‌های هیدروکربنی.. 62

2-3-2- میادین نفتی و گازی.. 64

2-4- حوضه ایران شمال غربی(دشت مغان) 65

2-5- حوضه شمال ایران مرکزی(اطراف شهر قم) 65

2-6- حوضه دریای خزر جنوبی.. 66

2-7- حفاری در مناطق نفت خیز جنوب... 66

2-7-1- سازند بختیاری.. 67

2-7-2- سازند آغاجاری.. 67

2-7-3- سازند میشان. 67

2-7-4- سازند گچساران. 67

2-7-5- سازند آسماری.. 69

2-7-6- سازندهای پابده و گورپی.. 70

2-7-7- سازندهای گروه بنگستان. 70

2-7-8- سازند کژدمی.. 70

2-7-9- سازندهای گروه خامی.. 70

2-7-10- سازند گرو 71

2-7-11- سازندهای گروه کازرون. 71

2-7-12- سازندهای گروه دهرم. 71

2-8- میادین جدید نفتی و گازی ایران (1376 تا 1387) 72

2-8-1- میادین نفتی.. 74

2-8-2- میادین گازی.. 76

فصل سوم: تحولات صنعت نفت ایران. 79

3-1- مقدمه. 79

3-2- قرارداد رویتر. 80

3-3- قرارداد شرکت هاتز. 80

3-4- قرارداد دوم رویتر. 81

3-5- قرارداد دارسی.. 81

3-6- احداث پالایشگاه آبادان. 84

3-7- آغاز بهره برداری از منابع نفتی زاگرس... 85

3-8- لغو قرارداد دارسی.. 86

3-9- ملی شدن نفت ایران. 86

فصل چهارم: حفاری ضربه‌ای.. 89

4-1- مقدمه. 89

4-2- معرفی.. 90

4-3- ساختمان دکل حفاری ضربه ای.. 92

4-3-1- چهارچرخه. 93

4-3-2- موتور. 93

4-3-3- چرخ دنده ها 93

4-3-4- کابل.. 94

4-3-5- قرقره ها 94

4-3-6- برج دکل.. 95

4-4- ابزارهای حفاری کننده دکل حفاری ضربه ای.. 95

4-4-1- گل کش.... 95

4-4-2- ماندرل. 96

4-4-3- راپساکت... 96

4-4-4- جارز. 96

4-4-5- استم. 97

4-4-6- مته. 97

4-5- ابزارهای ضمیمه دکل حفاری ضربه ای.. 97

4-5-1- لوله گیر. 98

4-5-2- آچار. 98

4-5-3- قلاب... 99

4-5-4- خاموت... 99

4-5-5- گوشواره 99

4-5-6- وسایل مانده یابی.. 100

فصل پنجم: حفاری دورانی.. 101

5-1- مقدمه. 101

5-2- معرفی.. 102

5-3- انواع دکل‌‌های حفاری دورانی.. 104

5-4- آماده سازی محل استقرار و برپایی دکل حفاری.. 107

5-5- عملیات حفاری دورانی.. 109

5-5-1- اتصال لوله حفاری (Making a Connection) 110

5-5-2- پیمایش چاه (Making a Tripping) 111

فصل ششم: تجهیزات حفاری دورانی.. 113

6-1- مقدمه. 113

6-2- سیستم تولید نیرو 114

6-3- سیستم بالابری.. 115

6-4- سیستم دورانی.. 117

6-5- سیستم گردش گل حفاری.. 121

6-6- سیستم کنترل چاه 122

6-7- سیستم کنترل و ثبت پارامترهای حفاری.. 123

6-8- سایر امکانات... 124

فصل هفتم: روش‌های پیشرفته حفاری.. 125

7-1- مقدمه. 125

7-2- حفاری به روش لوله مغزی (Coiled Tube Drilling) 125

7-3- روش حرارتی (Thermal Drilling) 128

7-4- حفاری با جت سیال (Fluid Jet Drilling) 128

7-5- حفاری لرزشی.. 129

7-6- حفاری به روش تشدید صوت (Resonant Sonic Drilling Method) 129

7-7- حفاری شیمیایی (Chemical Drilling) 130

7-8- حفاری الکتریکی (Electrical Drilling) 130

7-9- حفاری لیزری (Laser Drilling) 130

7-10- حفاری با هوا 130

7-10-1- گاز خشک... 133

7-10-2- هوا 135

7-10-3- گاز طبیعی.. 136

7-10-4- سیالات حفاری مرطوب... 136

7-10-5- حفاری با کف... 137

7-11- حفاری تحت شرایط زیر تعادلی (Under Balance Drilling) 138

فصل هشتم: عوامل موثر بر حفاری.. 139

8-1- مقدمه. 139

8-2- خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ ها 140

8-3- فشار. 141

8-4- حرارت... 142

8-5- شیب و امتداد لایه. 142

8-6- چین خوردگی.. 143

8-7- گسل.. 143

8-8- لایه بندی.. 144

8-9- درزه و شکاف... 144

8-10- هوازدگی.. 144

8-11- نوع مته. 144

8-12- خصوصیات سازند. 145

8-13- سرعت دوران مته. 146

8-14- وزن روی مته. 146

8-15- هیدرولیک مته. 147

8-16- فشار ستون سیال. 147

فصل نهم: چاه‌های حفاری.. 149

9-1- مقدمه. 149

9-2- چاه عمودی.. 152

9-3- چاه افقی.. 154

9-4- چاه انحرافی.. 158

فصل دهم: تأثیر حفاری بر محیط زیست.. 165

10-1- مقدمه. 165

10-2- دسترسی و آماده‌سازی.. 166

10-3- حفاری‌های سطحی.. 166

10-4- حفاری‌های عمقی.. 167

10-5- نمونه برداری از محیط زیست... 170

10-6- برنامه نظارت بر آب‌‌های زیرزمینی.. 170

10-7- تعیین نتایج تست گمانه یا مغزههای اکتشافی.. 171

10-8- مطالعه موردی، منطقه پروده‌شرقی طبس.... 174

منابع و مآخذ