حفاري آبشار

عميق ترين چاه كه با اين روش در ايالت نيويورك توسط شركت گاز طبيعي ايالت نيويورك از سال 1948 تا 1953 و با حفاري چاه عميق عمق 11145 فوت حفر گرديده بود كه به نفت نرسيده بود. مشكلات حفاري (blow out) ورود سيالات از سازندها به درون چاه (Formation) گلي حفاري چاه عميق كه به داخل چاه فرستاده مي شود داراي فشار مشخصي است كه با استفاده از اين فشار، سازندها و سيالات موجود در اين سازندها را كنترل مي كنند. اگر حفاري چاه عميق فشار گل كمتر از فشار سازند باشد، باعث مي شود سيالات موجود در اين سازندها به درون چاه نفوذ كنند. اگر اين سيال گاز يا بخار آب باشد بسيار خطرناك است؛ حتي اگر سيال وارد شده مايع باشد نيز زيان آور است و باعث تغيير ماهيت گل مي شود و مي تواند گل را از بين ببرد. به پديده وارد گويند. blow out شدن سيالات از سازندها به داخل گل(Mud loss) از دست رفتن گل است؛ يعني فشار گل به حدي زياد است كه گل حفاري به داخل سازند نفوذ blow out اين فرآيند عكس فرآيند مي كند و باعث هدر رفتن گل حفاري مي شود. اگر حفاري چاه عميق اين امر در لايه ي مخزن اتفاق بيافتد، باعث پرشدن خلل و فرج كه در اصطلاح گل كبره اي گفته مي شود شده و از (mud cake) مخازن نفت و گاز حفاري چاه عميق بابخش هاي جامد گل حفاري ميزان بهره دهي مخزن كاسته مي شود. در بهترين حالت از دست رفتن گل حفاري باعث ايجاد حفاري چاه عميق خسارت مالي مي شود. بايد يادآور شد كه گل حفاري پيچيده ترين سيالي است كه بشر به آن دست يافته است و ماده ارزان قيمتي نيست

به منظور حفاظت از سازندها، تثبيت كليه خواص حفاري چاه عميق گل حفاري در سطحي مطلوب، يك ضرورت است. با اين همه گاه بايد خواص گل را فدا كرد تا در عوض اطلاعات كافي پيرامون سازند حفاري شده بدست آورد. به عنوان مثال، نمك اگر چه گل را منقلب كرده و صافات يا فيلتريد آن را افزايش مي‏دهد ليكن اگر قرار است در چاه نمودار الكتريكي گرفته شود، براي دريافت نتايج صحيح از اين دستگاه بايد مقاومت گل را كنترل كرد و اين امر با افزودن نمك به گل ميسر است. همچنين حفاري چاه افزودن نفت به گل اگر چه كارآيي و ضريب توليد چاه را بهتر مي‏كند، ليكن همين نفت، در كار زمين شناسي اختلال ايجاد مي‏كند و بايد از مصرف آن در گل حفاري خودداري و صرفه نظر كرد.

هر چه حفاري عميق‏تر شود، وزن لوله‏هاي حفاري چاه عميق حفاري و لوله‏هاي جداري كه بايد در چاه وارد شوند بيشتر شده و فشار وارد بر دستگاههاي نگهدارنده آنها در روي دكل نيز افزايش پيدا مي‏كند. از آنجا كه لوله‏ها در چاه ناچار در دكل قرار خواهند گرفت پس تحت تأثير خاصيت شناورسازي گل يعني بويانسي افكت، به اندازه وزن گل هم حجمشان از وزن آنها كاسته خواهد شد. اين كاهش وزن لوله‏ها كه توسط گل تحمل مي‏شود به نفع جرثقيل‏هايي است كه در روي دكل، لوله‏ها را حفاري چاه آويزان نگه داشته است. بديهي است كه هر چه وزن گل زيادتر شود لوله‏ها سبك‏تر مي‏شود يا بعبارت ديگر وزن ظاهري آنها كمتر مي‏شود.

يك گل حفاري خوب بايد به گونه‏اي باشد كه وقتي از چاه بيرون مي‏آيد و روي تورهاي لرزان ريخته مي‏شود، كنده‏هاي حفاري و شن‏ها بتوانند براحتي حفاري چاه عميق از آن جدا شوند تا مجدداً بداخل چاه باز نگردد.ترخيص شن روي توريهاي لرزان حائز اهميت بسيار است. زيرا شن فوق‏العاده فرساينده است و اگر از محيط گل خارج نشود و مجدداً وارد پمپها بشود، سبب فرسودگي شديد و سريع قطعات آنها و اتصالات لوله‏ها مي‏گردد. درصد شن در گل حفاري را سند كونتنت گويند و بويژه . حفاري چاه در هنگام حفاري سازندهاي شني بايد پيوسته اندازه‏گيري شود و اين درصد هرگز نبايد از دو درصد تجاوز كند.

در حين عمليات حفاري گاهي ممكن است بعللي ناچار شويم كه پمپ‏هاي گل را خاموش كرده و عمليات را متوقف كنيم. زمان اين توقف بسته به حفاري چاه عميق دليل آن ممكن است چند دقيقه باشد و يا چند ساعت و حتي چند روز باشد. بهر حال در عرض اين توقف كه گل از گردش باز ايستاده است، كنده‏ها و ذرات جامد موجود در آن مي‏توانند در چاه ته نشين شده و مته و بخش بزرگي از لوله‏هاي حفاري را در زير خود مدفون سازد و ادامه حفاري را غيرممكن يا دست كم بسيار مشكل سازد. حفاري چاه ليكن اگر گل به اندازه كافي وزن و گرانروي و بندش مولكولي و نيروي استحكام ژلاتيني داشته باشد، آنگاه مي‏توان انتظار داشت كه گل در تمام طول مدت سكون، شن و ساير ذرات جامد حفاري شده را در خود معلق نگه داشته و هر يك رادر محل خود قفل كرده و تا گردش مجدد، مانع ته نشين شدن آنها شود.

در حين حفاري ممكن است با سازندهايي روبرو شويم كه محتوي آب، نفت يا گاز با فشار بسيار زياد باشد. كنترل اين فشارهاي زير زميني به عهده گل حفاري چاه عميق حفاري است. يكي از خواص فيزيكي گل ايجاد فشار ستون سيال در چاه است. مقدار اين فشار بستگي به وزن گل و عمق چاه دارد. با تنظيم مناسب وزن گل بوسيله تنظيم مناسب وزن گل بوسيله مواد وزن‏افزا، مي‏توان مقدار فشار ستون سيال را طوري تنظيم كرد كه درست مساوي فشار سازند باشد و بتوان آنرا كنترل كرد. اختلاف فشار گل و سازند را اختلاف فشار مي‏گويند. بديهي است كه اگر اين اختلاف فشار مثبت باشد يعني اگر فشار هيدرواستاتيك از فشار سازند بيشتر باشد، خطر شكستن ديواره چاه و بدنبال آن گم شدن گل در سازند وجود دارد و حفاري چاه چنانچه اختلاف فشار منفي باشد يعني فشار هايدرواستاتيك از فشار سازند كمتر باشد، خطر جريان يافتن چاه و احتمال فوران آن پيش مي‏آيد.

گل حفاري خوب بايد بتواند ديواره چاه را حتي اگر بافتي سست و نامنسجم داشته باشد بوسيله يك لايه نازك و غيرقابل نفوذ طوري اندود كند كه هم حفاري چاه عميق جلوي هرز رفتن گل و صافاب آن بداخل سازند را بگيرد و هم به پايداري و تحكيم سنگهاي سازنده ديواره چاه كمك كند و مانع ريزش آنها به داخل چاه گردد. افزودن بنتونايت و درمان شيميايي گل به منظور ايجاد محيطي يكنواخت از ذرات جامد و پرهيز از كلوخه‏اي شدن اين ذرات. بخش كلوئيدي گل را تقويت كرده و حفاري چاه توانائي گل را در نشاندن اندودي غيرقابل نفوذ بر ديواره چاه را بالا مي‏برد. گاه لازم است كه گل را بوسيله مواد كنترل كننده صافاب گل درمان كرد تا كيفيت اندود از نظر نفوذ ناپذيري بهبود پيدا كند و صافاب گل كاهش يابد.

گل حفاري تا اندازه‏ بالايي باعث روان شدن حفاري چاه عميق مته و لوله‏هاي حفاري در چاه نيز مي‏شود. رسي كه در بيشتر گلهاي حفاري پايه آبي مصرف مي‏شود علاوه بر ساير وظايف خود بعنوان يك روان كننده نيز عمل مي‏كند. آغشتن گل حفاري به نفت يا مواد روان كننده ديگر، خاصيت روان كنندگي آن را افزايش مي‏دهد و سبب كاهش گشتاور پيچشي روي مته و لوله حفاري مي‏شود. با اين همه اگر وزن روي مته بيش از اندازه زياد باشد حتي بهترين گل حفاري آغشته به نفت هم حفاري چاه نمي‏توانند جلوي فرسايش و خراب شدن ياتاقانهاي مته را بگيرند. در چنين شرايطي كاربرد روان كننده‏هاي فشار قوي مي‏تواند در رفع مشكل مؤثر باشد.

تميزكردن ته چاه از كنده‏هاي حفاري هنوز هم يكي از مهمترين وظايف گلهاي حفاري بشمار مي‏آيد. گل وقتي كه از جهت‏هاي مته بيرون مي‏آيد بواسطه فوران شديدي كه دارد، سبب تميز شدن ته چاه و لبه‏هاي مته شده و به اين ترتيب هم طول عمر مته بيشتر حفاري چاه عميق مي‎‏شود و هم سرعت و بازدهي حفاري را افزايش مي‏دهد. گل همچنانكه در فضاي حلقوي بالا مي‏رود، كنده‏هاي حفاري را با خود حمل كرده و آنها را از ته چاه به سطح زمين مي‏رساند. كنده‏ها همزمان كه به سوي سطح زمين در حركت هستند تحت تأثير نيروي جاذبه زمين نيز هستند و به همين دليل پيوسته تمايل به سقوط و حفاري چاه بازگشت مجدد به ته چاه را دارند. اگر سرعت صعود گل در فضاي حلقوي بيش از سرعت سقوط كنده‏ها باشد، در اين صورت مي‏توان انتظار داشت كه كنده‏ها به سطح زمين برسند.

تميزكردن ته چاه و انتقال كنده‏هاي حفاري به سطح زمين

خنك كردن مته و لوله‏هاي حفاري

روان كردن مته و لوله‏هاي حفاري

اندود كردن حفاري چاه عميق ديواره چاه و جلوگيري از ريزش چاه

كنترل فشارهاي زير زميني

معلق نگه داشتن كنده‏ها و مواد وزن افزا به هنگام قطع جريان گل حفاري

ترخيص شن و كنده‏هاي حفاري بر روي الكهاي لرزان و ساير تجهيزات جدا كننده

تحمل قسمتي از حفاري چاه وزن لوله‏هاي حفاري و لوله‏هاي جداري

به حداقل رسانيدن ضايعات و آسيب‏ها به سازنده‏هاي مجاور چاه

انتقال توان هيدروليكي پمپ‏هاي گل به مته و بحركت در آوردن تيغه‏هاي متحرك مته.