لوله جداری (Casing) و انواع آن

11 خواندن ثانیه
0
61

لوله­‌گذاری چاه‌ها بالاخص چاههای نفت، گاز، آب و اکتشافاتی قسمتی از عملیات حفاری می­باشد که به هنگام پیشرفت عملیات حفاری یا پس از حفر چاه ها لازم است. عمل قرار دادن لوله ­های فولادی سنگینی در داخل چاه ها را که به منظور حفاظت آنها انجام می­ گیرد لوله گذاری چاه‌ها می­ نامند که مجموعه طول لوله­‌ها که به صورت یک تیوب پیوسته و برای یک منظور خاص در عمق معینی از چاه گذاشته می­شود رشته لوله­ های محافظ (casing string) چاه گفته می­شود.

هر رشته لوله محافظ از یک یا چند لوله متصل به هم تشکیل شده است. لوله­ های هر رشته معمولا قطر خارجی و قطر داخلی یکسان دارند. با توجه به عملکرد این رشته لوله­‌ها و وضعیت چاهها چهار نوع رشته لوله‌­های محافظ casing چاه را می­توان برای چاه‌ها بکار برد. البته ضرورتی ندارد که در همه چاه ها هر چهار رشته لوله های محافظ مورد استفاده قرار گیرند و در حالت کلی حداقل دو و حداکثر چهار رشته در چاهها به کار برده می­شوند. برنامه­ ریزی برای لوله گذاری چاهها معمولا قبل از انتخاب ماشین حفاری صورت می­گیرد. در هر چاه که نیاز به لوله گذاری دارد از نظر قطر مته­ ها و لوله­‌های مختلف بکار برده می­شوند.

چاه نفت و گاز در واقع شبیه یک مخزن تحت فشار به همراه خط لوله‌­ای می­باشد که هیدروکربن‌ها را از مخزن به سطح می­ کشاند. کارکرد مخزن تحت فشار بستگی به عملکرد لوله فولادی که درون چاه قرار می­گیرد، دارد. این لوله به نام لوله جداری مشهور است و تا پایان عمر چاه یکپارچگی چاه را تضمین می­کند. عمر متوسط یک چاه چهل سال یا بیشتر می­تواند باشد. به همین دلیل، طراحی صحیح لوله جداری و در نظر گرفتن تمام نیروها و فاکتورهای محیطی مربوطه اهمیت حیاتی دارد. جداره گذاری در زمان حفر چاه، تکمیل و بهره ­برداری آن کارکردهای مختلفی دارد. در یک چاه عمیق، ممکن است ده ها نوع جداره­ گذاری مختلف در مراحل گوناگون حفاری یا تکمیل چاه صورت گیرد.

اطراف لوله جداری را سیمان می­پوشاند. سیمان، لوله جداری را در برابر نیروهای وارده محافظت می­کند و از زوال آن در طولانی مدت جلوگیری می­کند. سیمان از خوردگی لوله جداری بر اثر وجود آب نمکدار در طبقات مختلف خاکی جلوگیری می­کند. همچنین سیمان وظیفه دارد از نفوذ آب و گازهای مختلف موجود در طبقات زمین به فضای حلقوی لوله جداری ممانعت به عمل آورد. از وظایف دیگر سیمان، آب­ بندی کردن بخش‌هایی از چاه می­ باشد که گل حفاری از آنجا نشت کرده و وارد طبقات خاکی می­شود. می­توان با استفاده از سیمان چاه را بست و از خروج گاز و سایر سیالات از آن جلوگیری نمود. در نهایت با سیمانکاری می­توان بخش انتهای چاه را آب­ بندی کرده و چاه دیگری را با فاصله از چاه قدیمی حفر نمود.

 

انواع لوله­‌های جداری

لوله­‌های جداری انواع مختلف دارند و ممکن است در یک چاه خاص، چندین نوع جداره­‌گذاری صورت گیرد ولی آنچه رایج است و در اکثر چاه های نفت دیده می­شود عبارت است از: لوله جداری اولیه، لوله جدار سطحی، لوله جدار میانی و لوله جداری بهره­‌برداری

لوله جداری اولیه یا لوله هادی، قطورترین لوله محافظ چاه است و زمانی کاربرد پیدا می­کند که خاک های سطحی زمین به قدری ناپایدار باشند که در حین حفاری، در اثر خورندگی و شستشوی خاک های ناپایدار توسط گل حفاری، حفره­ های کوچک و بزرگ در سطح ایجاد شود. طول این لوله­ ها بسته به نوع خاکهای سطحی بین ۳ تا ۶ متر است. هدف از قرار دادن لوله جداری اولیه عبارتست از:

      –هدایت سیال حفاری در مسیر برگشت به سطح دکل در حفاری چاه سطحی و ایجاد سیستم بسته گردش سیال

      –حفاظت طبقات غیر مستحکم از خورده شدن توسط جریان گل حفاری

      –تحمل وزن تجهیزات سرچاهی و شیرهای فوران گیر.

جداره‌­گذاری سطحی اولین بخشی از جداره­‌گذاری است که تا عمق کافی قرار می­گیرد که در برابر فشار ناشی از لگد زدن طبقات مختلف مقاومت کند. وظایف لوله جداری سطحی عبارتست از: امکان نصب شیرهای فورانگیر در سر چاه در حال حفاری برای عمیق ­تر کردن چاه- حفاظت منابع آب شیرین از آلودگی توسط گل حفاری- عایق‌کاری طبقات غیر مستحکم جهت جلوگیری از ریزش طبقات و ایجاد مشکل برای چاه.

جداره‌­گذاری میانی برای چاههای کم عمق نیازی نبوده ولی چاه عمیق به چندین مورد از این نوع جداره‌­گذاری احتیاج دارد. جداره ­گذاری میانی مانند ایستگاه بین جداره‌­گذاری سطحی و جداره­‌گذاری بهره ­برداری عمل می­کند. اهداف اولیه جداره­‌ گذاری میانی عبارتند از:

    –افزایش فشار گل حفاری در چاه برای جلوگیری از فشار غیر عادی طبقات و جلوگیری از فوران چاه به نحوی که عمیق کردن آن بدون خطر باشد.

    –محافظت از عملیات جهتدار انجام شده مانند چاه جهتدار حفر شده زیر جداره­گذاری سطحی که با استفاده از جداره­‌گذاری میانی محافظت می­شود.

-جداره‌­گذاری بهره‌­برداری در مخازن با عمر بلند مدت صورت می­گیرد. این جداره‌­گذاری محلی برای لوله­‌های تکمیلی است که از داخل آنها هیدروکربن‌ها از مخزن به بیرون منتقل می­شوند. اگر لوله­‌های تکمیلی نشتی داشته باشند، جداره‌­گذاری بهره‌­برداری باید بتواند در برابر فشار سیال مقاومت کند.

لوله آستری

لوله آستری نوعی لوله جداری است که تا سطح امتداد نمی ­یابد بلکه انتهای فوقانی آن در داخل لوله جداری قبلی آویزان می­گردد. به بالاترین قسمت لوله آستری که در داخل جداری قیلی نصب می­شود، لبه آستری گویند که فاصله این لبه تا کفشک لوله جداری برای چاههای نفتی و گازی متفاوت است. معمولا این فاصله در چاههای نفتی۶۰ متر و در چاههای گازی۱۲۰ متر در نظر گرفته می­شود. مهمترین دلیل استفاده از آستری، کم کردن هزینه و در عین حال حفظ مطلوب­ ترین استاندارهای تولید و ایمنی است. در حقیقت با راندن آستری، تعداد لوله جداری­ها کاهش یافته و با توجه به مدت زمان کمتر برای نصب و سیمانکاری آستری نسبت به جداری، در هزینه­ها صرفه­‌جویی می­گردد.

از دیدگاه عملیاتی، نصب جداری­های کامل و سنگین در چاههای عمیق، مشکلات فراوانی را به وجود می ­آورد که مهمترین آنها عدم سیمان ­بندی مناسب (و یا عدم وجود سیمان) در پشت این جداری­هاست لذا با راندن لوله آستری این مشکلات قابل حل خواهد بود.

آستری­ها به سه دسته تقسیم می­شوند:

      الف) آستری تولیدی: این آستری در سازند تولیدی قرار می­گیرد و نفت یا گاز از طریق آن تولید می­شود.

      ب) آستری حفاری: این نوع آستری، قبل از رسیدن به عمق نهایی رانده می­شود و پس از نصب آن حفاری ادامه می­یابد.

      ج) آستری بلند: این لوله آستری به گونه ­ای رانده می­شود که انتهای فوقانی آن نه در لوله جداری مجاورش بلکه در لوله جداری بالاتر نصب می­گردد.

آماده‌­سازی چاه

قبل از جداره­‌گذاری عملیات زیر جهت آماده­‌سازی چاه انجام می­گیرد: عملیات نمودارگیری جهت تعیین قوس و انحراف چاه، محاسبه قطر چاه با استفاده از قطریاب (Caliper Log)، برای تعیین مقدار حجم دقیق محبوس بین دیواره چاه و لوله جداری، اندازه­گیری متوسط دما و دمای ماکزیمم در نقاط مختلف چاه برای تعیین مدت زمان سخت شدن دوغاب سیمان و برقوزنی دیواره چاه برای کنترل کردن دیواره­های چاه و به گردش درآوردن و فراوری (Treatment) گل حفاری.

آماده‌­سازی رشته جداری

برای آماده ­سازی رشته لوله جداری معمولاً سه شاخه لوله به هم وصل شده و در انبار ذخیره می­شود. در محل چاه، مشخصات آنها از قبیل جنس و نوع فولاد، ‌ضخامت و نوع رزوه آن اندازه­‌گیری و تمام لوله­‌ها شماره­ گذاری می­شوند. علاوه برآن تجهیزات جانبی زیر نیز بر روی لوله‌­ها نصب می­گردد:

  1. کفشک‌ها (Shoe) و طوق مهار (Shoe) که به لوله پیچ شده و از رزین ترموست برای جلوگیری از باز شدن اتصال پیچی بین آن دو استفاده می­شود.
  2. هم مرکز کننده‌­ها (Centralizers) که به انتهای لوله و هم تراز کفشک‌ها و بالا و پایین ابزار سیمانکاری مرحله­ای متصل می­شوند.
  3. خراشنده­‌ها (Scratchers) که به انتهای رشته حفاری و احتمالاً‌ کمی بالاتر از انتها متصل می­شوند تا لایه سفت شده گل حفاری را از دیواره نفوذپذیر چاه بزدایند.

تجهیزات جداره گذاری

  1. کفشکها، قطعات استوانه ­ای هستند که لوله جداری را هدایت کرده و کمک می­کنند تا وارد بخش غیر جداره‌­گذاری شده چاه شود.
  2. طوقه نشیمنگاهی برای ایجاد نشیمنگاهی برای توپی سیمانکاری بکار می­رود.
  3. مرکز یاب: قرار گرفتن لوله جداری در مرکز چاه ایجاد شده یکی از پارامترهای مهمی است که موفقیت سیمانکاری را تضمین می­کند. مرکزیاب وسیله­ای است که این منظور را برآورده می­سازد.
  4. خراشنده­ها وظیفه شکستن لایه گل خشک شده در دیواره چاه و ایجاد پیوند بهتر بین سیمان و طبقات خاکی را بر عهده دارند. خراشنده­ها مخصوصاً در لایه­های قابل نفوذ که لازم است لایه ایجاد شده از بین برده شود، بکار می­روند.
  5. آب­بندها در واقع دیسکهای لاستیکی هستند که قطر بزرگتری نسبت به قطر نامی چاه دارند. دیسک دارای شیارهای مارپیچی است که سبب می­شود دوغاب سیمان به سمت انتهای بخش گشاد چاه حرکت کند و حفره­ها را بهتر پر کند.
  6. سبدهای سیمانکاری: از این تجهیزات در نواحی ضعیف برای جلوگیری از هدر رفتن سیمان استفاده می­کنند.
  7. کله­‌گی سیمانکاری (Cementing Head): کله ­گی به سر لوله جداری پیچ شده و دو توپی سیمانکاری را نگه می­دارد. کله ­گی اجازه می­دهد که سیال حفاری گردش کند و دوغاب سیمان پس از آزاد شدن توپی پایین به داخل پمپ شود. توپی ­های سیمانکاری در داخل کله ­گی قرار دارند. سیمان از داخل کله ­گی می­گذرد. با برداشتن پین پایین، توپی پایینی آزاد شده و پشت سر آن دوغاب پمپ می­شود. پس از گذشت زمان مشخص و پمپ شدن حجم مشخص سیمان به داخل چاه، توپی بالا آزاد می­شود.
  8. توپی سیمانکاری: عموماً‌ برای جداکردن سیالهای مختلف (گل حفاری- سیمان و مخلوط آن دو) در زمانیکه سیالهای مذکور از لوله جداری پمپ می­شود، مورد استفاده قرار می­گیرد. توپی­ ها از مخلوط شدن سیال ها تا حد امکان جلوگیری می­کنند و خطر آلودگی سیمان را کاهش می ­دهند.
  • چگونگی تشکیل زغال سنگ و نفت

    چگونگی تشکیل زغال سنگ و نفت مراحل تشکیل انوع زغال‌سنگ زغال سنگ نام یک کانی سیاه رنگ و پر ا…
  • گازهای گلخانه ای (Greenhouse Gases)

    گازهای گلخانه ای (Greenhouse Gases) گازهای گلخانه‌ ای نامی آشنا برای اغلب ماست. اگر از ما …
  • فشار بخار رید یا RVP چیست؟

    فشار بخار رید یا RVP چیست؟ فشاری که در آن مولکول‌ها بتوانند در دمایی که هستند بر آن فشار غ…
بارگذاری توسط pedram nouri
بارگذاری در بهره‌برداری و فرآیند

دیدگاهتان را بنویسید

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