تکنولوژی حفاری به زبان ساده

کتاب تکنولوژی حفاری به زبان ساده

در چند سال اخیر با وجود آنکه تعداد کتب بیشتری در زمینه مهندسی نفت نگارش و به بازار عرضه شده، با این حال باز هم نیاز به منابع به روزتر و کارآمدتر جهت ارتقاء سطح کیفی دانشجویان و دانش پژوهان این صنعت احساس می‌شود. بر این اساس سعی شد تا منبعی معتبر جهت ترجمه انتخاب شود که در عین فراگیر بودن مطالب، بتواند مفاهیم را با زبانی سلیس و روان به مخاطبان منتقل کند. با لحاظ کردن این موارد، کتاب Drilling technology in non technical language از انتشارات کمپانی معروفpennwell در نظر گرفته شد. چاپ اول این کتاب مربوط به سال 1999 میلادی می‌شود که مبتنی بر 14 فصل بود. چاپ دوم و جدید این کتاب در سال 2012 میلادی منتشر شد که شامل 15 فصل می‌شود، ضمن آنکه کمی به مطالب کتاب افزوده شده و فصل 3 که در مورد طراحی و حفاری یک چاه اکتشافی در خشکی و فصل 8 کتاب که درخصوص حفاری جهت‌دار و افقی است، نسبت به چاپ گذشته کمی تغییر پیدا کرده. ضمن اینکه در هر فصل کتاب نسبت به چاپ اول، تعداد عکس‌ها بسیار بیشتر شده که این امر خود به فراگیری بهتر مطالب کمک می‌کند.

تفاوت دیگر چاپ اول و دوم این کتاب مربوط به قسمت glossary می‌شود که بنده ترجیح دادم برای فهم بهتر خوانندگان عزیز، این مبحث در انتهای هر فصل باقی بماند.

از اهمیت کتاب همین بس که این هم اکنون جزء منابع درسی سه دانشگاه نفت اول دنیا (A&M-Oklahama-standford) قرار دارد و اساتید این سه دانشگاه، به دانشجویان خود مطالعه این کتاب را به عنوان منبع معرفی می‌کنند.

انسجام، پیوستگی، جامعیت و سلیس و روان بودن مطالب کتاب از دیگر ویژگی‌های شاخص آن محسوب می‌شود.

 

این کتاب به تشریح حفر چاه‌های نفت پرداخته و سعی کرده با زبانی ساده و روان مطالب را بازگو کند. اگرچه مطالب این کتاب صرفاً بر حفاری چاه‌های نفت و گاز متمرکز شده، با این حال لازم به یادآوری است که چاه‌ها به دلائل متعدی حفر می‌شوند. تمامی چاه‌ها تنها به جهت استخراج نفت و گاز از زمین مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. چاه‌ها هم‌چنین به جهت تولید آب شیرین برای تأمین مصارف آب شرب شهرها و همین طور آبیاری، حفر می‌شوند. بعضی از چاه‌ها به جهت دفع ضایعات مخرب و خطرناک، در داخل لایه ‌های عمیقی از یک سنگ حفر می‌شوند. گازهای گلخانه‌ای مثل دی‌اکسید کربن را می‌توان جذب و آن را برای دفع دائمی در داخل لایه‌های زیرزمینی تزریق کرد. روشهای حفاری مشابهی را می‌توان برای تمامی چاه‌های اشاره شده به کار بست.

دستگاه‌های حفاری (Drilling rigs) بزرگ و پر سر و صدا هستند. این دستگاه‌ها از اجزای متعدد و بی‌شماری ساخته شده‌اند.

هدف یک دستگاه حفاری، صرفاً حفر یک حفره در داخل زمین است. اگر چه خود دستگاه بزرگ است، اما حفره‌ای که حفر می‌کند نسبتاً کوچک است. هدف از حفر حفره، محبوس ساختن نفت یا مخزن گازیست که غالباً هزاران فوت یا صدها متر زیر سطح زمین است.

قطر حفره حفر شده در عمق نهایی، معمولاً کمتر از 1 فوت (30 سانتی‌متر) است.

دستگاه‌های حفاری هم در خشکی (land)  و هم در دریا (offshore) کار می‌کنند. Offshore اصطلاحیست رایج برای دستگاه‌های حفاری واقع در دریا.

آن دسته از دستگاه‌های حفاری که در دریا واقع شده‌اند، چندین مایل (کیلومتر) از ساحل دریا فاصله دارند و برای رسیدن به آنها نیاز است تا جابجایی توسط قایق یا هلکوپتر صورت بگیرد.

شاخص‌ترین مشخصه یک دستگاه حفاری، ساختار بلند، مستحکم و برج گونه‌ایست که به آن دکل (mast یا derrick) گفته می‌شود. دکل‌ها بایستی وزن فوق‌العاده زیاد ابزارهای حفاری که گاها به چندین تن می‌رسند را نگه دارد. دکل‌های حفاری بلند ساخته می‌شوند تا طولهای طویلی از لوله حفاری که در پروسه حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد را در خود جای دهد. یک دکل حفاری ارتفاعی به اندازه یک ساختمان 16 طبقه دارد چیزی در حدود 200 فوت. عمدتا اکثر دکل‌ها ارتفاعی نزدیک به 140 فوت (43 متر) دارند.

در صنعت نفت، افرادی که بر روی دستگاه‌های حفاری کار می‌کنند، دارای عناوین شغلی خاص و منحصر به فردی هستند.

سرحفار (Tool pusher) اصطلاحیست قدیمی که به رئیس دستگاه حفاری اطلاق می‌شود. این اصطلاح بازگو کننده شغلی شخصیست که بر کار گروهی از کارگران نظارت می‌کند و این اطمینان را حاصل می‌کند که کارها به موقع انجام می‌شود.

در گذشته از سرحفار به این جهت استفاده می‌شده تا با برخورد و فشار آوردن بر گروه، کارها انجام و به اتمام برسد.

از آنجا که گروه حفاری از انواع گوناگونی از ابزارها (tools) به جهت انجام حفاری استفاده می‌کنند، اصطلاح tool pusher بر آن گذاشته شد.

امروزه در صنعت حفاری ترجیح داده می‌شود تا از عناوین rig superintendent (هادی دکل) یا rig manager (رئیس دکل) برای شخصی که این مسئولیت را دارد، استفاده شود.

با این وجود، کارگرانی که بر روی دستگاه حفاری کار می‌کنند (rig hands) هنوز هم از اصطلاح toolpusher (که در کانادا به آن toolpush گفته می‌شود) استفاده می‌کنند.

 و ...

 

فهرست مطالب

 

پیش‌گفتار

 فصل اول: زمین شناسی حفاری.. 15

کلیات فصل.. 15

منشا تشکیل سنگ‌ها 15

تکتونیک صفحه‌ای.. 18

سنگ‌شناسی.. 21

تنش‌ها و مقاوت‌های سنگ.... 26

فشار هیدرواستاتیکی وارده بر سیال.. 28

مسائل زمین شناختی مرتبط با حفر چاه 31

خلاصه فصل.. 34

واژه‌نامه. 34

فصل دوم: مخازن نفت و گاز. 35

کلیات فصل.. 35

سنگ منشا و تولید هیدروکربن.. 36

خواص بسیار مهم سنگ.... 37

مهاجرت اولیه. 39

نفتگیرهای ساختمانی.. 40

سنگ مخزن.. 40

پوش سنگ.... 42

مهاجرت ثانویه. 42

رانش‌های مخزن.. 44

مشکلات مرتبط با سیالات داخل مخزن.. 45

خلاصه فصل.. 46

واژه‌نامه. 46

فصل سوم: طراحی و حفاری یک چاه اکتشافی در خشکی.. 47

کلیات فصل.. 47

شناسایی منطقه ای که حفرچاه درآنجا از نظرزمین شناسی و اقتصادی قابل توجیه باشد (identifying a prospect) 47

پیشنهاد پروژه حفرچاه (Well proposal) 49

طراحی چاه و برنامه حفاری.. 51

حفر چاه 62

تست تولید چاه 89

رها‌سازی چاه 92

خلاصه فصل.. 92

واژه‌نامه. 92

فصل چهارم: طراحی و حفاری یک چاه توسعه‌ای در دریا 95

کلیات فصل.. 95

طراحی چاه 96

اندازه‌ حفره‌ها و لوله‌های جداری.. 99

نوشتن برنامه چاه 101

حفاری چاه 102

خلاصه فصل.. 116

واژه‌نامه. 116

فصل پنجم: انتخاب دستگاه حفاری و تجهیزات آن.. 117

کلیات فصل.. 117

انتخاب یک دستگاه حفاری مناسب... 117

دسته‌بندی دستگاه‌های حفاری دورانی و تشریح آنها 118

سیستم‌ها و تجهیزات دستگاه حفاری.. 130

خلاصه فصل.. 145

واژه‌نامه. 146

فصل ششم: مته‌های حفاری.. 147

کلیات فصل.. 147

مته‌های کاج غلطان.. 148

مته‌های باتیغه‌های ثابت... 149

مته‌های مغزه‌گیری.. 152

بهینه‌سازی پارامترهای حفاری.. 152

درجه‌بندی کندی مته. 155

انتخاب مته. 157

جنبه‌های اقتصادی موثر در مته حفاری.. 158

خلاصه فصل.. 159

واژه‌نامه. 159

فصل هفتم: سیالات حفاری.. 161

کلیات فصل.. 161

وظایف سیال حفاری.. 161

دسته‌بندی اصلی گل‌های حفاری.. 162

طراحی سیال حفاری.. 168

خلاصه فصل.. 183

واژه‌نامه. 183

 فصل هشتم: حفاری جهت‌دار و افقی.. 187

کلیات فصل.. 187

چرا چاه‌های جهت‌دار حفر می‌شود؟. 187

طراحی چاه جهت‌دار. 190

انحراف چاه 191

جهت‌یابی تا رسیدن به هدف... 199

خلاصه فصل.. 206

واژه‌نامه. 207

 

فصل نهـم : لوله جداری و سیمان کاری.. 209

کلیات فصل.. 209

انواع لوله‌های جداری.. 211

طراحی رشته جداری.. 214

نقش سیمان درپشت لوله جداری.. 220

خارج کردن گل.. 220

سیمان.. 222

طراحی سیمان.. 223

راندن و سیمان کردن لوله جداری.. 230

سیمان کردن لوله‌های جداری سطحی.. 234

ارزیابی‌سیمان درپشت لوله جداری.. 236

دیگر عملیات‌های سیمان کاری.. 237

خلاصه فصل.. 238

واژه‌نامه. 239

فصل دهـم: ارزیابی.. 241

کلیات فصل.. 241

تکنیک‌های ارزیابی.. 241

نمونه‌گیری فیزیکی درسطح.. 242

نمونه‌گیری فیزیکی درون چاهی.. 247

نمودارگیری الکتریکی.. 252

تست تولید.. 261

خلاصه فصل.. 263

واژه‌نامه. 264

 فصل یازدهـم:  کنترل چاه. 265

کلیات فصل.. 265

اولین، دومین، و سومین مراحل کنترل چاه 265

مجموعه فوران گیرها (BOP stack) 268

تجهیزات تشخیص kick. 276

کشتن چاه 277

گازسطحی.. 282

شرایط خاص کنترل چاه 285

آموزش پرسنل جهت کنترل چاه 289

خلاصه فصل.. 290

واژه‌نامه. 290

 فصل دوازده: مدیریت عملیات حفاری.. 291

کلیات فصل.. 291

پرسنل درگیر در عملیات حفاری.. 292

انواع قراردادها 296

تصمیم گیری درمحل چاه 298

تصمیم گیری درمحل کار. 299

ارتباط با شرکت‌های سرویس دهنده 299

برآورد هزینه چاه 300

تدارکات... 305

مدیریت شرایط بحرانی.. 305

خلاصه فصل.. 306

واژه‌نامه. 306

 فصل سیزدهم: مشکلات حفاری و راه حل‌های آن.. 307

کلیات فصل.. 307

هرزروی.. 307

گیرکردن لوله (stuck pipe) 315

مانده‌یابی.. 323

خلاصه فصل.. 328

 

 

 فصل چهاردهم: ایمنی دستگاه حفاری و مسائل زیست محیطی.. 329

کلیات فصل.. 329

جلسات ایمنی.. 330

توجیه پرسنل جدید الورود جهت کار برروی دستگاه حفاری.. 332

برگزاری دوره های آموزشی و اخذ گواهینامه. 333

تجهیزات ایمنی.. 334

ارزیابی اثرات زیست محیطی.. 335

شرایط نامساعد جوی- تعلیق عملیات... 335

خلاصه فصل.. 336

فصل پانزده: کسب مهارت در صنعت حفاری.. 337

کلیات فصل.. 337

هوشیاری در برابر فرصت طلبان.. 338

انواع کارفرماها 338

شیفت کاری در صنعت حفاری.. 339

برخی عناوین شغلی مرتبط با صنعت حفاری.. 340