لوله جداری (Casing) و انواع آن

11 خواندن ثانیه
0
349

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.
بارگذاری توسط pedram nouri
بارگذاری در بهره‌برداری و فرآیند

دیدگاهتان را بنویسید

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