اشاره:
آن‌چه كه در پي مي‌آيد، ويرايش نخست «آشنايي با ابزارها واصطلاحات حفاري» و سومين بخش از مقاله‌ي « آشنايي با روش‌هاي نوين حفاري» از مجموعه‌ي متون آموزشي مفاهيم مهندسي نفت، ويژه‌ي خبرنگاران سياستي و سياست‌پژوهان بخش بالادستي نفت و اقتصاد انرژي است كه در سرويس مسائل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران، تدوين شده است.
دراين قسمت از مجموعه مقالات معرفي حفاري جهت‌دارسعي مي‌شود برخي دستگاه‌ها و ابزارهاي اصلي كه درحفاري جهت‌دار به كار برده مي‌شوند به صورت خلاصه معرفي گردد. 
 سرويس مسائل راهبردي ايران، آشنايي با مفاهيم تخصصي  در هر حوزه را مقدمه‌ي ايجاد يك عرصه‌ي عمومي براي گفت وگوي دانشگاهيان و حرفه‌مندان با مديران و سياست‌گذاران درباره‌ي سياست‌ها و استراتژي‌ها و برنامه‌ها در آن حوزه مي‌داند و اظهار اميدواري مي‌كند تحقق اين هدف، ضمن مستند سازي تاريخ فرآيند سياست‌گذاري عمومي و افزايش نظارت عمومي بر اين فرآيند، موجب طرح ديد‌گاه‌هاي جديد و ارتقاي كيفيت آن در حوزه‌هاي مختلف شود.
سرويس مسائل راهبردي  ايران ضمن اعلام آمادگي براي بررسي دقيق‌تر نياز‌هاي خبرنگاران و سياست‌پژوهان محترم، علاقه‌مندي خود را براي دريافت (rahbord.isna@gmail.com) و انتشار ديدگاه‌ها و مقالات دانشجويان، پژوهشگران، حرفه‌مندان، مديران و سياست‌گذاران محترم در ارائه‌ي عناوين جديد و يا تكميل يا ويرايش هر يك از گزارش‌ها و مقالات موجود اعلام مي‌كند.

توصيه مي‌شود خوانندگان گرامي قبل از مطالعه اين مقاله‌هاي شماره ‌10و17 مجموعه مقالات آشنايي با مفاهيم مهندسي نفت را مطالعه كنند.

                                           ابزارها      

1- لوله‌هاي طوقه‌ (Drill Collar):
لوله‌هاي فولادي سنگين و سختي هستند كه درانتهاي رشته‌هاي حفاري به منظور تأمين وزن روي مته (WOB) و هم‌چنين سختي رشته حفاري قرارمي‌گيرند. ازنظر ساختار بدنه دوگونه مارپيچي و صاف وجود دارد (شكل1) كه درحفاري جهت‌دار نوع مارپيچي ترجيح‌ داده مي‌شود. شيارهاي مارپيچي كه روي بدنه لوله طوقه توسط ماشين تراشيده مي‌شود، سبب كاهش سطح تماس لوله با ديواره چاه به ميزان 40درصد مي‌گردد درحالي كه تنها 40درصد از وزن لوله كاهش مي‌يابد. اين كاهش سطح تماس باعث كاهش احتمال چسبيدن لوله به ديواره چاه (Differential Sticking) و گيركردن آن مي‌شود. لوله طوقه به طور ميانگين 31 فوت طول دارد و ازنظر اندازه طول لوله و جنس فولادي آن، غيراز لوله طوقه معمولي سه نوع لوله ديگر وجود دارد.

- لوله طوقه كوتاه كه درطول‌هاي 15- 10- 5 فوت ساخته مي‌شوند.
- لوله طوقه غيرمغناطيسي كه از آلياژ خاصي از فولاد زنگ نزن با كيفيت بالا ساخته مي‌شود.
- لوله طوقه غيرمغناطيسي كوتاه.

2- ساب شناور (Float Sub)

يك لوله كوتاه كه يك سرآن پين (نرينه) و سرديگر آن باكس (مادينه) است و محلي براي قرارگرفتن شيرشناور (Float Valve) مي‌باشد. معمولاً بالاي موتورهاي دكل (PDM) نصب مي‌شود.شيرشناور براي جلوگيري از حركت سيال حفاري به سمت بالا از درون لوله حفاري تعبيه مي‌شود. و در واقع يك شير يك‌طرفه است كه اجازه مي‌دهد گل از داخل رشته حفاري وارد چاه شود اما مسير برگشت ان را مي‌بندد و گاهي‌اوقات درساب بالاي مته (Bit Sub) هم نصب مي‌شود.

3- تثبيت كننده‌ها (Stabilizer)
تثبيت كننده‌ها جزء ضروري تقريباً همه رشته‌هاي حفاري درچاه‌هاي جهت‌دار هستند. تثبيت‌كننده‌هاي نزديك مته (Near bit Stabilizer) معمولاً جايگاه شيرشناور هم هستند. برروي لوله تثبيت كننده تيغه‌هايي نصب شده كه به صورت 360 درجه سطح لوله را پوشش مي‌دهد و معمولاً روي اين تيغه‌ها توسط مواد سخت پوشش داده مي‌شود.
وظايف اصلي تثبيت كننده‌ها عبارتند از:
1- كنترل انحراف چاه
2- كاهش خطر چسبيدن لوله به چاه (Differential Sticking)
3- تراشيدن و صاف كردن ناهمواري‌ها و كجي‌هاي چاه (Dogleg)

ازنظر نحوه اتصال تيغه‌ها به بدنه لوله دونوع تثبيت كننده وجود دارد:
1- تيغه‌هاي جوش‌داده شده (Welded blade stabilizer)
دراين نوع، تيغه‌ها توسط عمليات جوشكاري و حرارت بالا، با كيفيت بالا به بدنه لوله متصل مي‌شوند. تيغه‌ها مي‌توانند مستقيم و يا مارپيچي باشند (شكل 2). اين نوع تثبيت كننده‌ها درسازندهاي سخت توصيه نمي‌شوند چراكه احتمال كنده‌شدن تيغه‌ها وجود دارد. اين نمونه بيشتر براي چاه‌هاي با قطر زياد و يا در سازندهاي نرم مناسب است، چراكه امكان استفاده از حداكثر شدت جريان سيال حفاري را فراهم مي‌كنند، درضمن اين نوع تثبيت كننده ارزان‌تراست.

2- تيغه‌هاي يكپارچه Integrat – blade stabilizer
دراين مدل يك قطعه فلز يكپارچه به شكل لوله درآمده و توسط دستگاه، تيغه‌ها روي آن شكل مي‌گيرند. اين نمونه از نمونه قبل گران‌تراست. در اين نمونه  لبه بيروني تيغه‌ها كمي گرد شده‌اند تا از آسيب ‌رسيدن به ديواره جلوگيري شود و هم‌چنين تماس تيغه با بدنه چاه بيشتر گردد. اين تثبيت كننده‌ها معمولاً توسط كربيد تنگستن(نوعي آلياژ فلزي) پوشش داده مي‌شوند (شكل 3).

4- غلتك‌هاي تراشنده (Roller Reamer)
اين تراشنده‌ها به منظور حفظ اندازه چاه، كاهش گشتاور (Torque) درلوله و هم‌چنين ثابت نگه‌داشتن رشته حفاري دردونوع نزديك مته و رشته حفاري موجودند و معمولاً درسازندهاي سخت مفيد مي‌باشند (شكل 4).

5- توربين (Turbin)
اين دستگاه براساس مكانيزم چرخش گريز از مركز (سانتريفيوژ) سيال كارمي‌كند. انرژي ازسرعت و حجم سيال حفاري به يك استاتور (Stator) ثابت و زاويه‌دار منتقل مي‌شود كه سبب ايجاد يك نيروي چرخشي در روتور (Rotor) مقابل آن مي‌گردد (شكل 5). هرتركيب استاتور و روتور يك گام (Stage) ناميده مي‌شود. يك توربين درعمليات حفاري جهت‌دار ازچندين گام تشكيل شده است. اين وسيله امروزه چندان متداول نيست و معمولاً توسط متخصصان رانده مي‌شود.

6- ساب خميده (Bent Sub)
ساب خميده لوله داراي پين و باكس مي‌باشد كه قسمت پين (نرينه) بايد با باكس (مادينه) هم‌سايز و هم‌سازباشد. پين معمولاً با زاويه‌اي نسبت به محور بدنه ساب ساخته مي‌شود. اين زاويه معمولاً بين 1 تا 3 درجه است كه به اندازه 1/2 درجه تغيير مي‌كند. ساب خميده بلافاصله بالاي PDM يا توربين قرارمي‌گيرد و با اعمال نيرو به مته سبب حركت آن دريك مسير كماني شكل مي‌شود .

7- چاله‌بازكن (Hole Opener)
اين وسيله يك ابزار لوله‌اي شكل با قطر ثابت است كه براي بازكردن چاه‌هاي هدايت‌گر (Pilot Well) استفاده مي‌شود. براي سازندهاي مختلف داراي برشگرهاي متفاوت است كه مي‌توان آن‌ها را درمحل چاه عوض كرد (شكل 7).

8- وايپ استاك (Whip- Stock)
يك وسيله ايجاد انحراف درچاه است كه درچاه‌هاي باز (Openhole) و يا جداري شده (Cased hole) كاربرد دارد. ويپ استاك درچاه باز قابل بازيابي است و معمولاً براي ايجاد يك انحراف عميق درچاه‌هاي با حرارت بالا و يا دكل‌هاي كوچك مورد استفاده است. درچاه جداري شده براي ايجاد انحراف از مسيراوليه از درون جداري‌ها (Casing) به كارمي‌رود، درون جداري محكم و ثابت مي‌شود تا اجازه انحراف ازدرون آن را بدهد و سپس در پايان كار درهمان جا، رها مي‌شود (شكل 8).

9- جارهاي حفاري (Drilling Jar)
براي اعمال ضربه به سمت بالا يا پايين طراحي شده‌اند، درچاه‌هاي جهت‌دار همراه رشته حفاري رانده مي‌شوند تا درهنگام گيركردن لوله (Pipe Stock) درچاه با اعمال ضربه آن را آزاد كنند. جارهاي مي‌توانند هيدروليكي، مكانيكي و يا هيدرومكانيكي باشند (شكل 9).

10- موتورهاي قابل هدايت (Steerable Motor)
ازآخرين دستاوردهاي تكنولوژي حفاري جهت‌دار است: اين دستگاه يك PDM است كه هم مي‌تواند بچرخد و با حفر سازند به پيش رود و هم درصورت لزوم جهت‌ داده شود. يك غلاف خميده اين امكان را مي‌دهد كه درهنگام جهت‌دهي، دستگاه نسبت به محوررشته حفاري منحرف شود و با استفاده ازاين انحراف مي‌توان اصلاحات كوچك را درمسير چاه اعمال كرد (شكل 10).

اصطلاحات

1- Differential Sticking :
هنگامي كه اختلاف فشارسيال درون چاه و فشار سازند زياد باشد فشار سيال باعث چسباندن لوله به ديواره چاه و درنتيجه گيركردن آن مي‌شود.

2- Dogleg:
ميزان خميدگي كلي درمسير چاه را گويند كه شامل تغييرات زاويه عمودي (inclination) و يا زاويه افقي (Azimooth) مي‌باشد.

3- Near bit Stabilizer :
تثبيت كننده‌اي كه درست بالاي مته نصب مي‌شود .

4- Open hole :
قسمتي از چاه كه درآن لوله جداري (Casing) نصب نشده است. 

5- Casing :
لوله‌هاي فولادي محكم و پايداري هستند كه براي محافظت از ديواره چاه و يك سري وظايف ديگر بعد از حفاري درون هرقسمت از چاه قرارداده مي‌شوند.

6-  Pilot hole : 
چاهي با قطر كمتر از قطر نهايي كه براي ايجاد انحراف اوليه درمسير چاه حفر مي‌گردد.

7- Weight On bit :
وزني كه معمولاً توسط لوله‌هاي طوقه برروي مته اعمال مي‌شود كه به عمليات حفاري و سرعت پيشروي آن كمك كند.

تدوين: مهندس توماج فرود
دانشجوي كارشناسي ‌ارشد مهندسي حفاري-‌بهره‌برداري دانشگاه صنعتي اميركبير
خبرنگار مهندسي نفت سرويس مسائل راهبردي خبرگزاري دانشجويان ايران

انتهاي پيام