برگشتن به معدن

دانلود پایان نامه معدن : نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

۵,۲۰۰ تومان

Continue Shopping

توضیحات

دانلود پایان نامه معدن : نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

90ص

 

 

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده فنی

 

گروه مهندسی معدن(استخراج)

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                              صفحه

 

 

پیش گفتار                                                                            1

 

فصل اول : سیال حفاری

 

1-1 مقدمه                                                                            4

 

1-2 هرزروی سیال حفاری                                                         5

 

1-3 انواع سیالات حفاری                                                           7

 

1-3-1 گازها                                                                   7

 

1-3-1-1 معایب سیالات گازی                                       8

 

1-3-1-2 محاسن سیالات گازی                                      9

 

1-3-2 مایعات                                                                 10

 

1-3-2-1 موارد استفاده از آب                                       11

 

1-3-3 ذرات کلوئیدی                                                         12

 

1-3-4 گل حفاری                                                             12

 

1-3-4 امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب                           12

 

1-3-5 ترکیبی از دو نوع سیال حفاری                                     12

 

 

1-4 سیال حفاری پایه روغنی                                                      13

 

1-5 سیال حفاری پایه آبی                                                           14

 

1-6 سیال حفاری پایه سنتزی                                                       15

 

فصل دوم : گل حفاری

 

2-1 انواع گل های حفاری                                                           16

 

2-1-1 گل های روغنی                                                        16

 

2-1-2 گل های امولوسیونی پایه آبی                                         17

 

2-1-3 گل های امولوسیونی پایه نفتی                                        18

 

2-1-4 گل های رسی                                                          19

 

2-2 وظایف گل حفاری                                                              20

 

2-2-1 تمیز کردن چاه                                                          21

 

2-2-2 خنک کاری                                                              24

 

2-2-3 روان کردن                                                              25

 

2-2-4 پر کردن منافذ                                                           26

 

2-2-5 کنترل فشار                                                              27

 

 

2-2-6 معلق نگه داشتن                                                            28

 

2-2-7 ترخیص شن                                                                29

 

2-2-8 تحمل وزن لوله های حفاری                                              30

 

2-2-9 دریافت اطلاعات                                                           31

 

2-2-10 انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته                                  32

 

2-3 بنتونیت                                                                         33

 

2-4 تهیه گل بنتونیتی                                                               34

 

2-5 فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفتی                               35

 

2-6 افزودن ملاس                                                                  36

 

2-7 انواع رس                                                                      38

 

2-8 تعیین ماهیت رس                                                             39

 

2-9 ذرات کلوئیدی                                                                 40

 

فصل سوم : تینر                                                            

 

3-1 انواع تینر                                                                      41

 

3-1-1 تینرهای معدنی                                                        42

 

 

3-1-2 تینرهای آلی                                                                44

 

3-2 مهمترین تینرهای ساخته شده                                                46

 

فصل چهارم : حفاری بوسیله هوا

 

4-1 حفاری تحت تعادل                                                            48

 

4-2 روش های حفاری با هوا                                                     50

 

4-2-1 روش تر                                                               50     

 

4-2-2 روش خشک                                                           51

 

فصل پنجم : سیال حفاری هزینه ها را تا 10%

               در هر فوت کاهش می دهد 

 

5-1 مقدمه                                                                           52

 

5-2 زمینه میدان                                                                    54

 

5-3 انتخاب مته و هیدرولیک                                                     55

 

5-4 مایع حفاری                                                                    56

 

5-5 نتیجه استفاده از سیال حفاری                                                59

 

5-6 بالا بردن rop                                                                62

 

 

5-7 خلاصه کارهای انجام شده                                                   63

 

5-8 نتیجه                                                                           65

 

فصل ششم : تصفیه گل حفاری                                                   

 

6-1 مقدمه                                                                           66

 

6-2 سیستم های تصفیه گل حفاری                                                68

 

6-2-1 سیستم solid control                                                69

 

6-2-2 سیستم zero discharge                                           71

 

6-3 بازیافت گل های حفاری                                                      72

 

6-4 کاهش حجم پسماند                                                            74

 

6-5 به حداقل رساندن حجم باطله به کمک نرم افزار                           75

 

6-6 به حداقل رسانی حجم باطله توسط دستگاه های فرآوری                  77

 

6-7 کاربرد خشک کن ورتیکال بست                                            78

 

6-8 تشریح سیستم                                                                  79

 

6-9 سیستم اداره سیال                                                             82

 

6- 10 نتیجه گیری                                                                84

منابع                                                                                 89

 

 

 

 

 

1-1 مقدمه

 

سيال حفاري به گاز ، مايع و يا گلي كه در سيستم حفاري جريان دارد گفته مي شود . سيال هاي حفاري كه اساسا براي ايجاد ايمني ، بالا بردن بازدهي ، كارآيي و افزايش بهره وري اقتصادي در حفاري به ويژه حفاري چاه هاي نفت و گاز مورد استفاده قرار مي گيرند به طور كلي به سه گروه گازها ، مايعات و گل حفاري تقسيم مي شوند . هر يك از انواع سيالات حفاري داراي مزايا و محاسني مي باشند بنابراين انتخاب بهترين و كارآترين سيال حفاري به عوامل چندي بستگي دارد . براي انتخاب بهترين و مناسب ترين سيال حفاري مي توان تمامي فاكتورهاي مؤثر را مشخص نموده و به هر يك از آنها بر اساس يك سيستم امتياز دهي به هر يك از اين فاكتورها امتيازي را نسبت داده و در نهايت بر اساس مجموع امتيازات حاصله از تاثير فاكتورهاي مختلف سيال بيشترين امتياز را به عنوان مناسب ترين سيال حفاري انتخاب كرد . فاكتورهاي موثر بر عمليات حفاري شامل نوع و روش حفاري ، نوع و جنس لايه هاي سنگي ، حمل و نقل، ميزان هزينه و تاثير بر روي محيط زيست مي باشند .

 

 

 

 

 

1-2 هرز روی سیال حفاری

 

از جمله مشكلات در ارتباط با سيال حفاري، هرزروي آن و تحمل هزينه هاي سنگين ناشي از آن است . هرزروي سيال حفاري وارد شدن حجم قابل توجهي از اين سيال به درون سازندي كه حفاري مي گردد مي باشد . هرزروي زماني رخ مي دهد كه تراوايي سازند به اندازه كافي است يا حفره ها و شكستگي هاي موجود در سازند چنان بزرگ هستند كه بوسيله مواد جامد موجود در گل مسدود نمي شوند . هرزروي سيال حفاري ممكن است از مقدار خيلي كم تا خيلي زياد متغير باشد . هزينه هاي اضافي ساليانه و اتلاف وقت دكل حفاري به واسطه مشكلاتي از اين قبيل بالغ بر ميليون ها دلار ميگردد . در نتيجه توجه به بهينه كردن عمليات حفاري و نياز به كاهش هزينه هاي مرتبط با هرزروي سيال حفاري ضروري به نظر مي رسد  . نتايج تجربي حاصل از مقابله با هرزروي سيال حفاري در يك سازند نمي تواند بعنوان يك راه حل عمومي در رفع مشكلات مشابه در مناطق ديگر مورد استفاده قرار گيرد . در چنين شرايطي روش هاي گوناگون كه تركيبي از علم و تجربه مي باشند بسته به نوع هرزروي كه مي تواند جزئي يا كلي باشد به كار گرفته مي شوند . لذا بدين منظور بعضي از روش هاي كاربردي خاص سريعا بدون توجه به جنبه هاي اقتصاديشان و اثرات آن بر روي سازند مورد استفاده قرار مي گيرند .

 

 

 

هرزروي سيال حفاري علاوه بر تحميل هزينه هاي اضافي جهت تهيه و جايگزيني مجدد گل در حين عمليات حفاري باعث وارد آمدن صدمات جدي به يك مخزن مي گردد . بسياري از مخازن به علت صدمات وارده بصورت شيميائي مورد درمان قرار مي گيرند . اين درمان كه با اسيدزني به مخزن صورت مي گيردعلاوه بر اتلاف وقت مستلزم هزينه هاي اضافي بوده و حتي ممكن است در درمان مخزن نتايج مطلوبي نداشته باشد.

 

 

 

 

 

1-3 انواع سیالات حفاری

 

سيالات حفاري به طور كلي به پنج گروه زير تقسيم مي شوند :

  • گازها : گازهاي عمده مورد مصرف در حفاري ، هوا ، گاز طبيعي و نيتروژن و دي اكسيدكربن مي باشند . امكان بكارگيري نيتروژن و دي اكسيدكربن درحال بررسي و تحقيق است كه نتايج اوليه بدست آمده از آن اميدواركننده نبوده است . تنها گازي كه در عمل از آن استفاده مي شود هوا است . هوا ، سبك،ارزان و بهترين تميزكننده است ضمن آنكه به ديواره چال نيز آسيب نمي رساند و سرعت انتقال خرده ريزه هاي حفاري با هوا زياد است و به همين دلايل در حفاري انفجاري از هوا استفاده مي شود . اما در همه موارد حفاري نمي توان از هوا استفاده كرد به عنوان مثال در حفاري هاي اكتشافي و حفاري هاي عميق با ماشين هاي چرخشي از هوا استفاده نمي شود .

 

 

 

 

1-3-1-1 معايب سيالات گازي :

الف : تركيب هوا با گاز متان ( در صورتي كه 5 تا 15 درصد تركيب هوا را تشكيل دهد) موجب انفجار خواهد شد . در نتيجه استفاده ازآن محدود است.

ب : وجود اكسيژن و انيدريد كربنيك در هوا باعث خوردگي يا فرسايش ابزار آلات حفاري مي شود .

ج : به دليل كمي وزن مخصوص گازها كنترل فشار طبقات زير زمين تقريبا امكان پذير نيست .

د : به دليل پائين بودن چگالي انتقال قطعات درشت حفاري به عنوان نمونه هاي مغزه اي توسط هوا به سختي انجام مي گيرد .

س : براي رفع مشكلات ناشي از شيل كاربرد ندارد .

ص : حفاري با هوا همراه با گرد و غبار زياد است مخصوصا اگر در آن سيليس و اندازه آن كمتر از 05/0 ميليمتر باشد چنانچه گرد و غبار حذف نشود علاوه بر ايجاد مشكلاتي براي تعمير و سرويس ماشين شرايط كار نيز براي براي حفار يا حفاران دشوار خواهد شد .

 

 

 

1-3-1-2 محاسن سيالات گازي :

حفاري با گازها سريع انجام مي شود . ميزان هرز روي سيال حفاري كم است و طبقات حفاري شده با هوا از كمترين ضايعات برخوردارند .

 

  • مايعات : مايعاتي كه به عنوان گل حفاري مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از : آب خالص ، آب نمك و نفت خام .

 

بعد از هوا تقريبا آب به دليل گرانروي و چگالي كم آن مناسب ترين سيال حفاري براي ايجاد چال در شرايط عادي است . حفاري از ميان ماسه سنگ توسط آب خالص موجب انبساط و ازدياد حجم رس موجود در ماسه سنگ مي شود كه سبب مسدود شدن منافذ سنگ مي گردد . اين فرآيند بخصوص در چاه هاي نفت اهميت ويژه اي دارد زيرا باعث عدم ورود نفت از ماسه سنگ به چاه مي شود . آب نمك موجب انبساط كمتر رس با توجه به آب خالص مي شود . در مواردي ممكن است اساس سيال آب باشد اما روغن به آن اضافه شده باشد يا برعكس در اين شرايط سيال به حالت امولسيوني در مي آيد . افزودن روغن به آب به دليل ايجاد خاصيت جلادهندگي به سيال است .

 

 

 

1-3-2-1 موارد استفاده آب :

الف : جرم مخصوص سيال حفاري براي كنترل فشار طبقات زيرزمين كافي باشد .

ب : چاه از داخل سنگ هاي نامقاومي چون شيل عبور نكند البته مشكلات حفاري در شيل ها را مي توان با اضافه كردن موادي نظير cypan  ( نوعي ماده شيميائي ) و مواد ديگر به گل حفاري كاهش داد .

مزيت آب نمك نسبت به آب معمولي اين است كه وجود نمك در آب ( به ميزان 10 درصد ) باعث افزايش وزن مخصوص و ايجاد فشار هيدروستاتيكي بيشتر مي گردد .

نفت خام فشار هيدروستاتيكي كمتري نسبت به آب خالص و آب نمك ايجاد مي كند كه علت آن چگالي كمتر نفت خام مي باشد و از آن در در مورد فشار غير نرمال ( فشار كمتر از 433/0 پوند بر اينچ مربع به ازاي هر فوت ) استفاده مي شود .

 

 

 

  • ذرات كلوئيدي يا جامد معلق در مايعات ( گل حفاري ) :

 

يك گل مخصوص به صورت مخلوطي مانند سيمان مي باشد كه قسمت عمده آن را آب و مايعات ديگر تشكيل داده و براي افزايش چگالي و گرانروي سيال حفاري به منظور كنترل فشار طبقات به آن مقداري بنتونيت و يا مواد ديگر اضافه مي كنند . چگالي اين نوع سيالات حفاري معمولا 1 تا 25/1 گرم بر سانتيمتر مكعب است.

 

  • امولوسيون هيدروكربن هاي نفتي در آب يا آب در هيدروكربن هاي نفتي

 

  • تركيبي ازدو نوع سيال حفاري

 

 

 

 

 

1-4 سیال حفاری پایه روغنی ( OBF )
سيال پايه روغني داراي گازوئيل، نفت معدني يا روغن هاي ديگر به عنوان فاز پيوسته، به همراه آب به عنوان فاز پراكنده است. ديگر اجزاي تركيب كننده: باريت ها، رس ها، امولسيفاير، كلريد كلسيم، ليگنيت و ديگر مواد افزودني هستند. استفاده از گل حفاري پايه روغني سبب كاهش فعل و انفعالات بين سيال حفاري و مواد معدني سازند مي شود. بدين ترتيب قطعات جدا شده كمتر به قطعات ريزتر تبديل مي شوند و در نتيجه كارايي جداسازي مواد گل حفاري افزايش مي يابد.
در گل هاي حفاري با پايه نفتي، سيال متداول گازوئيل است كه داراي ويسكوزيته قابل توجه بوده و داراي حلاليت كم در سيستم حفاري است، اما با اين حال گازوئيل سمي است و اثرات مضر محيطي گل حفاري با پايه گازوئيل از گل حفاري با پايه آبي بيشتر است. حجم ميانگين پسماند سيال پايه روغني ۲ هزار تا ۸ هزار بشكه براي هر چاه تخمين زده مي شود. در بسياري از حالت هاي عمليات دريايي، اين پسماند براي تخليه در خشكي و يا چرخه مجدد به ساحل انتقال داده مي شود.
 

 

 

1-5 سیالات حفاری پایه آبی (WBF  )

 

 

آب متداولترين و عمده ترين سيالي است كه به عنوان پايه براي گل هاي حفاري به كار مي رود. چون آب فاقد خصوصيات شيميايي و فيزيكي مورد نياز براي همه نيازهاي گل حفاري است، چندين مواد افزودني ديگر براي تغيير خصوصيات آن به كار گرفته مي شود، سيال حفاري پايه آبي، يك سيال حفاري قراردادي است كه در آن آب فاز پيوسته است و مواد جامد داخل آن داراي معلق بودن متوسط است، چه روغن حضور داشته باشد و چه حضور نداشته باشد. آب مورد استفاده نيز مي تواند آب شيرين يا آب شور باشد. سيالات حفاري پايه آبي نسبتاً ارزان و عموماً غيررسمي هستند. عموماً اين سيالات شامل بيش از ۹۰ درصد آب هستند كه مواد افزودني از قبيل بنتونيت، باريت، رس ها، ليگنوسولفونات، ليگنيت، كاستيك سودا، مواد جامد سازند و مواد ويژه افزودني به آن اضافه مي شود. سيالات حفاري پايه آبي، بسته به عمق چاه بين ۱۰ هزار تا ۳۰ هزار بشكه باطله براي هر چاه توليد مي كنند.

 

1-6 سیال حفاری پایه سنتزی ( SBF )
 

سيالات پايه تركيبي (Synthetic) كه به تازگي گسترش يافته اند، با همان كارايي سيالات روغني ولي با اصلاحات در تركيبات تجزيه ناپذير و مواد سمي و آسيب رسان به محيط زيست توانسته اند كارنامه قابل قبولي در مقايسه با ديگر سيالات حفاري به دست آورند. تركيب سيال سنتزي از هيدروكربن اشباع شده (غير آروماتيك) با بيشتر كمپلكس هاي مولكولي از قبيل استات ها، اترها و استرها، درجه بندي مي شود. سيالات پايه سنتزي به عنوان يك امولسيون كه در آن مايع سنتزي فاز پيوسته را شكل مي دهد، در حالي كه آب شور به عنوان فاز پراكنده مفيد است، فرمولبندي مي شود. سيستم هاي سيال پايه سنتزي احتياج به حجم و رقت زياد ندارد و در نتيجه حجم سيال مورد استفاده كاهش مي يابد.
 

 

 

2-1 انواع گل های حفاری

 

 

2-1-1 گل هاي روغني ( اساس تركيبات نفتي ) :

تركيب اصلي اينگونه گل هاي حفاري را هيدروكربن هاي نفتي تشكيل مي دهد مخصوصا آنهايي كه از نقطه اشتعال بالايي دارند كه در آن ذرات جامد بصورت معلق است . اين گل ها بيشتر براي ماسه سنگ ها مورد استفاده قرار مي گيرند زيرا موجب خسارت كمتري به ماسه سنگ مي گردد . در حفاري داخل شيل ها نيز درصورتي كه به دليل فشار هيدروستاتيكي زياد در داخل آن حفره ايجاد شود از اين نوع گل به دليل وزن مخصوص كمتر استفاده مي شود .

 

 

  • گل هاي امولسيوني پايه آبي :

در اين كونه گل هاي حفاري معمولا هيدروكربن هاي نفتي به صورت قطره به درون آب پخش و اضافه مي گردد كه مقدار آن به طور معمول 10 تا 15 درصد حجم گل حفاري را تشكيل داده و در صورت لزوم اين مقدار به 50 درصد نيز مي رسد . اضافه كردن هيدروكربن هاي نفتي ( بويژه گازوئيل ) موجب افزايش خاصيت جلادهندگي گل حفاري مي شود . رس و ذرات جامد ديگر مي توانند به اين گونه گل ها اضافه شوند . اساس اين گل ها را آب نمك يا آب خالص مي تواند تشكيل دهد . وجود روغن باعث شفافيت و جلا دادن سرمته ، وزنه اضافي و لوله حفاري مي شود و بدين طريق موجب كاهش چسبندگي ذرات حفاري به دندان هاي مته و رشته لوله حفاري مي شود مخصوصا در سيستم حفاري چرخشي لوله حفاري سريعتر مي چرخد و در مجموع سرعت چال زني با اينگونه گل حفاري افزايش مي يابد .

 

 

  • گل هاي امولسيوني تركيبات پايه نفتي :

تركيب اصلي اين گل ها را هيدروكربن هاي نفتي تشكيل مي دهد كه آب به مقدار كم به آن اضافه مي شود . اين گونه گل ها براي سنگ نمك و انيدريد بسيار مناسب مي باشند . تركيب دو سيال حفاري در مواردي به كار برده مي شود كه از هواي فشرده جهت كاهش دادن فشار هيدروستاتيكي سيال استفاده شود . در اين شرايط نه تنها به هدر رفتن سيال حفاري كاهش مي يابد بلكه سرعت چال زني نيز افزايش مي يابد .

 

 

 

 

  • گل هاي رسي :

ذرات كلوئيدي عمدتا از جنس رس مي باشند . رس ها انواع متعددي دارند . بعضي از رس ها مي توانند سيالات حفاري را متورم و سفت و غليظ كنند حال آنكه بعضي ديگر به سرمته و لوله هاي حفاري مي چسبند . هر دو نوع از رس هاي مذكور از سرعت حفاري مي كاهند و يا به گونه اي عمليات حفاري را پيچيده مي كنند بنابراين تعيين وانتخاب يك رس متورم كننده يا غليظ كننده و يا تركيبي از هر دو مهم است .

 

 

 

2-2 وظایف گل حفاری

 

 

گل حفاري ده وظيفه را يكجا انجام مي دهد :

  • تميز كردن ته چاه و انتقال قطعات حفر شده از ته چاه به سطح زمين
  • خنك كاري مته و لوله هاي حفاري كه موجب افزايش كيفيت و عمر سرمته مي شود .
  • روان كردن مته لوله هاي حفاري و شفافيت و جلا دادن به رشته لوله هاي حفاري كه باعث تسريع در انتقال آن ها مي شود .
  • اندود كردن ديواره چاه وجلوگيري از ريزش
  • كنترل فشارهاي زمين
  • معلق نگه داشتن كنده ها و مواد وزن افزاي گل به هنگام خاموشي پمپ
  • ترخيص شن و كنده هاي حفاري در روي الك لرزان
  • تحمل بخشي از لوله هاي حفاري و لوله هاي جداري
  • به حداقل رسانيدن ضايعات وارد بر سازندهاي مجاور چاه و ارائه حداكثر اطلاعات پيرامون آنها
  • انتقال توان هيدروليك پمپها به مته

 

 

 

  • تميز كردن چاه :

 

هنگاميكه گل حفاري از نازل هاي مته با فشاري زياد وارد چاه مي شود باعث تميز كردن و حمل كردن تمامي كنده ها مي شود گل حفاري حاوي قطعات و ذرات حفر شده و خرد شده بعد از صاف شدن مجددا قابل استفاده خواهد بود . در هنگام بالا آمدن كنديات نيروي جاذبه بر آنها تاثير مي گذارد و در نتيجه عاملي براي سقوط آنها مي شود . در اين حالت بايد سرعت صعودي گل از سرعت سقوط ذرات بيشتر باشد تا بتوان انتظار رسيدن كنديات را به سطح زمين داشت .

slip velocity يا سرعت سقوط ذرات بستگي به شكل هندسي و وزن مخصوص آنها از يك سو و از سوي ديگر به گرانروي تيكسوتراپي وزن و سرعت گل در آنالوس دارد . توانايي گل در تميز نگه داشتن ته چاه و انتقال كنده هاي حفاري به سطح زمين بستگي به عوامل متعددي دارد . بهترين اين عوامل عبارتند از :

سرعت گل در آنالوس ، وزن گل و گرانروي آن ، سرعت گل در قسمتهاي مختلف آنالوس به نوبه خود بستگي به ظرفيت پمپهاي گل و سرعت آنها و نيز به اندازه قطر پايپ و drill collar و نيز چاه دارد .معمولا اين متغيرها را طوري تنظيم مي كنند كه سرعت گل را در آنالوس بين 100 تا 200 فوت در دقيقه شود .

 

 

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه معدن : نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *