انواع رشته های تکمیلی چاه 

هدف از گردآوری این مقاله با نام انواع رشته های تکمیل چاه، آن است که خواننده و علی الخصوص شخصی که تازه وارد این صنعت می شود(فرازآوری مصنوعی) شناخت و دید قابل قبولی نسبت به انواع رشته های تکمیلی چاه، علت استفاده و تجهیزات وابسته و پیرامون آن را بداند.

در عملیات های ترزیق حلال یا اسدکاری گسترده چاه های مجهز به پمپ میله ای مکشی لزوم شناخت و دانستن مطالب ذیل قابل اهمیت میباشد، همچنین بعداز خواندن این مقاله خواننده با موضوعیت و علت استفاده از انواع رشته های تکمیل چاه، لوله جداری، لوله مغزی و عیوب تاثیر گذار بر روی آنها آشنا خواهد شد.

منظور از تکمیل چاه چیست؟

تکمیل سطح مشترکی بین مخزن و تولید سطحی میباشد. نقش طرح تکمیل، انتخاب یک چاه حفر شده و تبدیل به یک مجرای تزریقی یا تولیدی کارآمد و ایمن میباشد. طرح تکمیل ترکیبی از فیزیک، شیمی، ریاضیات، مهندسی، زمین شناسی، هیدرولیک، علم مواد و تجربه علمی از موقعیت چاه است. در ادامه به تفسیر انواع رشته های تکمیل چاه پرداخته خواهد شد، روش های تکمیل چاه به شرح ذیل میباشد:

1. تکمیل چاه باز Open Hole Completion
2. تکمیل با لوله جداری و مشبک کاری Case Hole Completion
3. تکمیل با رشته تکمیل Completion String

انواع رشته تکمیل چاه 

رشته های تکمیلی چاه عالی ترین نوع تکمیل را ارائه می کنند. وجود سیالات خورنده، سازنده های ماسه زدا، لایه های بهره ده با فشار های متفاوت، گرانی و غیر قابل تعوبض بودن لوله های جداری، ایمنی چاه های حومه شهری، مسائل زیست محیطی چاه های دریایی، مخازن کم فشار، چاه های تزریقی، تکمیل های فوق پیشرفته و … باعث بوجود آمدن انواع رشته تکمیل چاه می شود. چاه ها می توانند تولید کننده یا تزریق کننده باشند، انواع رشته تکمیل چاه می تواند نفت، گاز و آب را تولید کنند، آن ها همچنین می توانند گاز هیدروکربن، آب بخار و مواد زائد مانند دی اکسید کربن، سولفور، سولفور هیدروژن و… را تزریق نمائید. تکمیل اغلب به دو نوع تکمیل مخزنی (ارتباط بین مخزن و چاه)و تکمیل فوقانی(مجرایی از تکمیل مخزنی تا تسهیلات سطحی) تقسیم شوند. در ذیل به معرفی انواع رشته تکمیلی چاه و رایج با لوله های مغزی در صنعت نفت ایران پرداخته می شود.

1. زنده سازی یا Kick Off
2. اربان یا حومه شهری Urban
3. رشته تکمیل بلند گازی یا نفتی Long Completion String
4. رشته تکمیل دوگانه
5. رشته تکمیل تزریق آب پساب و نمک زدایی
6. رشته تکمیل تزریق گاز در کلاک گازی
7. رشته تکمیلی فرازآوری مصنوعی Artificial Lift Completion String

 

رشته های تکمیل چاه

در گذشته جهت استفاده از آب‌های زیر زمینی، انسان ناچار به حفر چاه و قنات بود، اما ریزش دیواره چاه در حین حفاری و بعد از آن یکی از مشکلات موجود در انجام این عمل محسوب می‌شد.

اولین راه حل برای جلوگیری از ریزش چاه، اندود کردن دیوار چاه بود، ولی به دلیل  نداشتن ملات و اندودهای ضد آب، امکان ریزش چاه از بین نمی‌رفت، و این ریزش فقط کمی به تعویق می‌افتاد. راه حل بعدی سنگ چینی دیواره چاه بود و بعدها از خشت پخته و حالت گرفته استفاده شد که در زمان خود اقدامی بسیار موفق بود. به طوری که امروزه چاه‌ها و قنات‌هایی یافت می‌شوند که پس از گذشت سالیان متمادی، خشت‌های دور چین آن‌ها هنوز پابرجاست. در فرآیند حفاری چاه‌های نفت و گاز، به منظور حفاظت دیواره چاه در مقابل ریزش و جلوگیری از نفوذ سیالات تحت فشار ساختار درونی زمین، نصب لوله جداری غیرقابل انکاری است. در ابتدا آهن معمولی به عنوان جداره استفاده می‌شد، ولی امروزه به دلیل خوردگی سریع جداری‌ها و ایجاد مشکلات ناشی از آن، جداری‌ها از آلیاژهای فولادی و بعضاً کروم دار (CAR) تولید می‌شوند.

 

وظایف و انواع لوله‌های جداری

(Functions & Types of Casing)

1.لوله جداری

لوله‌های جداری، لوله‌های فولادی بسیار قوی هستند که در چاه‌های نفت و گاز استفاده می‌شوند تا یک مجرای غیرقابل نفوذ و مقاوم در برابرفشار، از سطح زمین تا مخزن نفت یا گاز تشکیل دهند. در عمل، حفاری نمودن یک چاه با یک قطر مته ثابت و سپس تکمیل نمودن آن با نصب یک لوله جداری با قطر ثابت از سطح تا عمق مورد نظر بسیار ارزان‌تر خواهد بود. با این حال وجود لایه‌های پُر فشار، سازنده‌های سُستِ شکننده و شیل های دارای خاصیت متورم شوندگی در اعماق مختلف راندن لوله‌های جداری با قطرهای متفاوت را برای حفاری نمودن این قسمت‌ها و رسیدن به عمق نهائی چاه ضروری می‌نماید. بنابراین لوله‌های جداری با اندازه‌های مختلف برای پوشاندن قسمت‌های متفاوت درون چاه رانده می‌شوند که در نهایت حالت مخروطی شکلی (Tapered Shape) را به چاه خواهند داد. برای ثابت و پایدار شدن این لوله‌ها در چاه، فاصله آن‌ها با دیواره چاه را توسط سیمان پر می‌کنند. در این بخش لوله‌های جداری و کاربرد آن‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 

2.وظایف لوله جداری

لوله جداری یک چاه نفت حداقل 9 منظور را برآوره می‌سازد:

الف) جلوگیری از ریزش سازند و شسته شدن دیواره چاه

جهت بازنشاندن چاه و فراهم نمودن یک محفظه در مقابل سازندهای ستو شکننده از لوله جداری استفاده می‌شود. اگر چاه بدون نصب لوله جداری تکمیل شود، احتمال ریزش سازند و نیاز به حفاری مجدد وجود دارد.

ب)جلوگیری از آلودگی سفره‌های زیر زمینی توسط سیالات لایه‌های پایین‌تر

لوله‌های جداری با جدا سازی لایه‌های کم عمق از فضای داخلی چاه می‌توانند از آلوده شدن سفره‌های آب زیر زمینی به وسیله سیالات دیگر جلوگیری نمایند.

ج) جدا سازی آب سازند بهره ده

با نصب این لوله‌ها و سیمان کاری پشت آنها ، سازندهای حاوی آب را از سازنده‌های هیدروکربوری جدا می‌کنند.

د) منحصر کردن تولید از یک سازند و امکان پذیر شدن تولید از اعماق و لایه‌های مختلف

با نصب لوله‌های جداری می‌توان با طراحی نوع مناسبی از تکمیل چاه (تکمیل چند گانه)، امکان تولید از لایه‌های مختلف را که دارای سیال متفاوت و فشارهای مختلف هستند ، فراهم کند.

ﮬ) فراهم آوردن وسیله‌ای برای کنترل فشار سازندهای مختلف چاه و جلوگیری از شکسته شدن لایه‌های ضعیف‌تر بالایی یا پایینی

سازندهای مختلف چاه از سطح تا مخزن دارای فشارهای متفاوتی هستند که تنها با راندن لوله جداری، امکان حفاری لایه‌های پایین‌تر امکان پذیر می‌شود. با این عمل، از شکسته شدن لایه‌های ضعیف‌تر نیز جلوگیری می‌شود.

و) ایجاد بستر مناسب استفاده از وسایل بهره برداری و تجهیزات فرازآوری مصنوعی(Artificial Lift) چاه به منظور تولید از چاه

عمده روش‌های بهره برداری از چاه نفت از لوله مغزی (Tubing)استفاده می‌کنند که لوله جداری مکان مناسبی را برای نصب آن فراهم می‌سازد.

ز) ایجاد یک مسیر جریان برای سیالات تولید شده و جلوگیری از جریان بین لایه‌ها در پشت لوله جداری

برای مجزا نمودن لایه‌های متخلخل مخزن که دارای سیالات با فشارهای متفاوت هستند و جلوگیری از آلوده شدن ناحیه بهرده نفتی (Pay Zone)، لازم است پشت لوله‌های جداری سیمان کاری شود. در این حالت امکان بهره برداری با ضخامت مشخص فراهم می‌آید.

ح) فراهم آوردن یک حفره چاه با قطر ثابت به منظور نصب ابزارهای معین در داخل آن

این لوله‌ها با ایجاد یک مسیر با عمق و قطر مشخص، امکان راندن وسایل مورد نیاز برای آزمایش چاه و تکمیل نهایی آن را میسر می‌سازد.

ط) فراهم آوردن وسیله‌ای برای متصل ساختن وسایل سرچاهی و دستگاه‌های کنترل کننده فوران و شیرهای بهره برداری

این لوله فضای مناسبی را برای نصب شیرهای فورانگیر (BOP) در زمان حفاری و تاج چاه (Wellhead)، در هنگام بهره برداری فراهم می‌نمایند.

ی) جداسازی سازندهای پرفشار از کم فشار

با نصب این لوله‌ها و سیمان کاری پشت آنها، سازندهای پر فشار از سازندهای کم فشار جدا می‌شوند تا در هنگام تولید با پدیده جریان داخلی بین لایه‌ها(Cross Flow) یا به عبارتی تزریق سیال یک لایه پر فشار به لایه کم فشار از داخل چاه مواجه نشویم. در صورت بروز این پدیده، هیدروکربور تولیدی از شبکه‌های چاه به جای این که به سطح جریان یابد، د رلایه کم فشار تزریق می‌شود که در اصطلاح مهندسی نفت با این لایه خورنده دبی تولیدی ،لایه دزد (Thief Zone) گفته می‌شود.

 

3.انواع رشته‌های جداری

به طور کلی هر چاه نفت یا گاز حداقل به سه رشته متحدالمرکز جداری نیازمنداست:

رشته جداری هادی (Conductor Casing)رشته جداری سطحی(Surface Casing)رشته جداری تولیدی(Production Casing).

بسته به سازنده‌هایی که با آنها برخورد می‌شود،چاه، ممکن است نیاز به چند رشته جداری میانی(Intermediate Casing) نیز داشته باشد. دربعضی موارد یک رشته آستری(Liner) نیز ممکن است در چاه نصب گردد، این رشته ممکن است بعدها در صورت نیاز تا سطح زمین پس آویز(Tie Back)شده و تشکیل یک رشته تولیدی را دهد. در هر مورد، هر رشته جداری منظور خاصی را برآوره می‌کند و در امر تکمیل چاه اهمیت دارد. به طور کلی انواع لوله‌های جداری به شرح ذیل می‌باشند که برحسب نیاز از یک یا چندین نوع آن در یک چاه استفاده می‌شود که ترتیب آن به شرح ذیل میباشد:

1.جداری هادی   2.لوله رانش (Drive Pipe) 3.جداری سطحی  4.جداری میانی   5.آستری تولید

در هر مرحله که عملیات حفاری انجام می‌شود، از مته‌ای که قطر آن حداقل نیم اینچ کوچک‌تر از قطر لوله جداری نصب شده قبلی است، استفاده می‌شود.

 1.لوله جداری هادی (راهنما)یا رشته جداری محافظ اولیه

این لوله‌ها قطورترین لوله‌های محافظ چاه هستند و زمانی استفاده می‌شوند که خاک‌های سطحی زمین به قدری ناپایدار باشند که به هنگام حفاری، در اثر خورندگی و شست وشو توسط گل حفاری، حفره‌های کوچک و بزرگ در سطح ایجاد شود.

در ایران پس از تعیین محل چاه، نخست پی ریزی دکل و حوضچه زیر سکو (Cellar)را آماده و پس از کندن حفره‌ای کم عمق: در حدود 1/5 متر،لوله‌ای به قطر 30تا42 اینچ (در بعضی از مناطق مانند مخزن مارون مناطق نفت خیز جنوب،با قطر 52 اینچ)موسوم به لوله راهنما(Conductor pipe) در حفره نصب کرده و پیرامون آن را با سیمان می‌پوشانند. دلیل نصب این لوله ایجاد مسیری برای برگشت گل از چاه به سمت منبع گل و محافظت از پی زیر دکل (زیر دکل سفت شود تا نشت نکند)می‌باشد. اگر در اعماق کم،گاز وجود داشته باشد، باید شیرهای فوران گیر بر روی لوله هادی نصب گردد.

عمق نصب رشته‌های جداری هادی از حدود از حدود شش متر(20فوتت)تا 305متر(1000فوت)می‌باشد. در صنعت نفت ایران برای چاه‌هایی که با قطر36 اینچ شروع به حفاری می‌شوند از رشته‌های هادی 42 اینچ استفاده می‌شود و برای چاه‌هایی که با قطر 26 اینچ شروع به حفاری می‌شوند از رشته‌های 30 اینچ استفاده می‌شود.

 

هدف از راندن لوله راهنما

الف) حفظ ماسه‌های آب دار از آغشته شدن توسط سیالات حفاری

ب) کمک به جلوگیری از شسته شدن سازندهای نزدیک به سطح زمین که شل و نامستحکم هستند و همچنین کمک به جلوگیری از نفوذ و هرزروی گل در لایه‌های شنی

ج) ایجاد کانالی برای بالا آوردن سیال در حال گردش تا ارتفاعی که بتواند به سیستم سیال حفاری فائق شده و گل را روی الک لرزان (Shale Shaker) برساند.

د) برای اتصال یک فوران گیر در مواقعی که در اعماق کم با لایه‌های فشار دار مثل ماسه‌های گازدار مواجه می‌شوند.

ﮬ) برای حفاظت رشته‌های جداری بعدی از خطر خوردگی

و) نگهداری وزن، بخشی از وسایل سرچاهی هنگامی که سطح زمین توانایی کافی برای تحمل آن را نداشته باشد.

 

 2. رشته جداری سطحی

لوله‌های جداری سطحی برای جلوگیری از ریزش سازندهای سست و شکننده و لایه‌های رسوبی نرم کم عمق به درون چاه،رانده می‌شوند. عمق نصب رشته جداری سطحی باید آنقدر باشد که برای حفاظت از چاه و جلوگیری از ریزش و شسته شدن جداره در سازندهای سست که اغلب در نزدیکی سطح زمین دیده می‌شوند، کافی باشد. گذاشتن این رشته، نقطه آغاز نصب سرجداره ها و دیگر وسایلی است که پس از تکمیل چاه بر سرآن باقی خواهند ماند. قطر رشته جداری سطحی باید کم‌تر از لوله هادی باشد. پاشنه این لوله جداری باید در سازندهای مناسب و سختی نظیر سنگ آهک نصب شود. این عمل باعث ایجاد اطمینان از عدم شکست سازند قرار گرفته در کفشک لوله جداری پس از شروع مجدد حفاری و در ادامه عملیات می‌شود. همچنین جداری سطحی برای ممانعت از فوران‌های احتمالی ناشی از وجود گازهای سطحی هنگام حفاری و نصب فوران گیرها کاربرد دارد.

پاشنه یا کفشک (Shoe)، قسمتی از رشته لوله جدرای که در ابتدای رشته لوله جداری قرار می‌گیرد و دارای ساختمان درونی ویژه‌ای است، از جمله دارای شیر یک طرفه است. طول پاشنه جداری حدود یک متر بوده و جنس آن از سیمان و فلزاست. عمق کفشک، همان عمق لوله جداری است.

عمق نصب رشته جداری سطح یممکن است فقط 200فوت باشد، اما گاهی اوقات هم بیشتر از آن است و بسته به شرایط برخورد شده محلی ، احتمال دارد تا چند هزار فوت برسد.

نقطه مناسب برای نصب این لوله جداری طوری انتخاب می‌گردد تا از لایه‌های دارای هرزروی و ماسه‌های حاوی آب‌های زیر زمینی محافظت نماید.

این لوله هم به مسدود ساختن سازندهای نامستحکم و لایه‌های آبدار کمک می‌کند و هم اولین لوله جداری استاندارد و گردن اصلی چاه می‌باشد. مقررات حفاظت از منابع زیر زمینی آب آشامیدنی، معمولاً عمق گذاشتن رشته جداری سطحی را کاملاً مشخص و معین کرده است. علت این که به آن جداری سطحی می گویند این است که این جداری را آن قدر پایین می‌بریم تا تمام لایه‌های دارای آب شیرین را بپوشاند. این پوشاندن باعث می‌شود که آب‌های شور پایینی با آب شیرین مخلوط نشوند و همچنین گل حفاری نتواند با آب شیرین مخلوط شود.

 

3.رشته جداری میانی

چون این جداری‌ها بین جداری سطحی و جدرای تولید قرار می‌گیرند، جدرای میانی اطلاق می‌شوند. مهم‌ترین هدف از راندن رشته جداری میانی، حفظ و بقای چاه می‌باشد. بنابراین به آن رشته جداری محافظ (Protection Casing String)یا رشته نمک(Salt String) نیز گفته می‌شود. رشته جداری میانی عموماً برای پوشاندن و مسدود کردن لایه‌های ضعیف به کار می‌رود که تحمل فشار گل‌های سنگین مورد نیاز برای عمیق‌تر کردن چاه را ندارند. گاهی اوقات از رشته میانی برای پوشاندن لایه‌های بهره ده بالاتر استفاده می‌شود تا بتوان برای تولید از لایه‌های پایین‌تر، چاه را عمیق‌تر کرد.

لوله جداری میانی معمولاً در زیر یا بالای سازندهای پر فشار، جهت نشت بندی (Seal off) روی لایه‌های دارای هرزروی زیاد و نیز برای محافظت از سازندهای نمکی یا شیلی نصب می‌گردند. اندازه معمول این جداری در ایران 3/8 13 اینچ است. در یک چاه با روند طبیعی، این جداری مسئول جداسازی سازند کم فشار آغاجاری و میشان از سازند پرفشار گچساران است (در مناطق نفت خیزجنوب)

وظیفه عمومی رشته میانی ایجاد محافظ برای جلوگیری از هرزروی گل در سازندهای کم عمق می‌باشد که در بعضی از اعماق چاه و هنگام استفاده از گل‌های سنگین مورد نیاز برای پاره‌ای از لایه‌های پر فشار رخ می‌دهد.

این رشته در مقابل فشار، حفاظت بهتری نسبت به رشته جداری سطحی به وجود می‌آورد. زیرا لوله‌های کوچک‌تر می‌توانند فشار بیش‌تری را تحمل کنند و نیز به خاطر اینکه رشته سطحی در اثر سایش به رشته حفاری از بین نرود.

 

هدف از راندن جداری میانی

وقتی چاه عمیق بوده و مشکلات حفاری مانند فشار غیر نرمال طبقات شیل یا هرزروی گل وجود داشته باشد از این جداری استفاده می‌شود . به طور کلی، اهدف راندن این جداری عبارتنداز :

الف) مسدود نمودن لایه‌های ضعیف که در آن‌ها هرزروی رخ می‌دهد و همچنین در لایه‌هایی که با فشار زیاد روبه رو هستیم ، می‌توانیم با سنگین کردن گل با آن مقابله کنیم.

ب) مسدود نمودن لایه‌های پرفشار در مواقعی که می‌خواهیم بعداً لایه‌های کم فشار را حفاری کنیم.

ج) مجزا ساختن شیل های مشکل آفرین (به سنگی گفته می شود که ذرات تشکیل دهنده آن بسیار ریز است و دارای لایه های خیلی خیلی نازک است.)

د) مجزا ساختن لایه‌های گاز کم حجم سطحی

ه)مجزا ساختن جریان‌های آب پرفشار

و)مجزا ساختن نمک و انیدرید

ز)کاهش طول حفره باز

ح) پوشاندن بخش انحرافی چاه‌ها .

 

4.رشته جداری تولید  

هدف اصلی از حفاری چاه، راندن رشته جداری یا رشته نفت(Oil String) است که از سایر رشته‌ها طولانی‌تر است. از چندین جهت، رشته نفت در واقع خود چاه نفت است و دیگر قسمت‌های تجهیزات چاه نفت، لوازم رشته نفت محسوب می‌شوند. این رشته جداری، مخزن بهره ده(نفت و گاز موجود درلایه ) را درمقابل سیالات ناخواسته و نیز لایه‌های دیگری که چاه ازآن عبور کرده، مجزا می‌کند. این رشته پیوسته، محافظ لوله‌های مغزی و دیگر تجهیزاتی است که در یک چاه به کار می‌روند. رشته جداری تولید باید با دقت هرچه تمام‌تر سیمان شود تا اطمینان حاصل گردد که یک پیوند سیمانی (Cement Bond) مقاوم در برابر فشار، بین لوله و سازند ایجاد شده است. آخرین رشته جداری طولانی‌ترین و اغلب سنگین‌ترین رشته لوله‌های جداری یک چاه است. در اکثر موارد، رشته جداری تولید ممکن است در معرض حداکثر فشار چاه و بیش‌ترین فشار سازند قرار گیرد، بنابراین این رشته باید از بهترین نوع  لوله‌ها انتخاب گردد. یک نشتی کوچک در این لوله می‌تواند منجر به فوران چاه شود،بنابراین اتصالات رزوه دار رشته نفتی باید برای مقابله با فشارهای احتمالی مقاوم باشد. اندازه معمول این رشته در ایران  5/8 9 اینچ است.

5.رشته آستری

آستری، نوعی لوله جداری است که تا سطح امتداد نمی‌یابد ، بلکه انتهای فوقانی آن در داخل لوله جداری قبلی نصب می‌گردد . رشته آستری از عمق نصب می‌شود و رشته قبلی را همپوشانی (Overlab) می‌کند و د رحدود 100تا 300فوت از قسمت پایین رشته جداری میانی یا تولید را می‌پوشاند. به این بخش که در داخل جداری نصب شده است، لبه آستری(Liner lab)می گویند.

رشته آستری تقریباً همیشه با یک وسیله آویزنده لوله آستری(Liner Hanger)، به رشته بالا آویخته می‌شود. رشته آستری اغلب درجای خود سیمان می‌گردد، اما رشته آستری تولید بعضی اوقات بدون سیمان کاری د رچاه آویزان می‌شود.

حسن مهم یک رشته آستری در هزینه کم‌تر آن است. زیرا، یک رشته کوتاه جانشین یک رشته کامل لوله که باید تا سطح زمین کشیده شود، می‌گردد. یک مزیت دیگر لوله آستری آن است که قطر چاه در فواصل بالاتر حفظ می‌شود و با قطر بیشینه، امکان نصب ادوات درون چاهی بیش‌تری فراهم می‌شود.

لوله آستری توسط مجموعه‌ای از مجرابند(Packer)و لقمه‌ها(Slips) به نام آویزه لوله آستری در درون رشته جداری میانی به صورت آویزان قرار می‌گیرد.

لوله‌های آستری معمولاً در اندازه‌های  ،4،،5 ، ،6 ،و7 اینچ موجودند.

انواع لوله‌های آستری به شرح ذیل می‌باشند:

1.آستری حفاری (Drilling Liner): قبل از رسیدن به عمق نهایی نصب و پس از نصب، حفاری ادامه میابد.

2.آستری تولید(Production Liner): این نوع آستری که به جای راندن یک رشته کامل جداری جهت مجزا کردن لایه‌های تولیدی مخزنی یا لایه‌های معین در هنگام تزریق (گاز یا آب) استفاده می‌شود، در سازندهای تولیدی قرار داده می شودو نفت یا گاز از طریق آن تولید می‌شود.

3.آستریScab: که انتهای فوقانی آن، نه در لوله‌های جداری مجاورش بلکه در لوله جداری بالاتر نصب می‌گردد.

 

دلایل استفاده از لوله آستری

دو دلیل عمده آن عبارتنداز :

1.هزینه رشته تولیدی، زمان راندن آن و انجام عملیات سیمان کاری به شدت کاهش می‌یابد.

2.طول قسمت تنگ شده چاه (Reduced Diameter) کوتاه‌تر است و امکان استفاده از لوله مغزی با اندازه‌های مختلف وجود دارد.

حال به تعدادی از مزایای استفاده از لوله آستری می‌پردازیم :

1.امکان راندن سریع و آسان رشته جداری درون حفره باز

2.امکان تکمیل چاه با اعمال وزن کم‌تر به تجهیزات تاج چاه درسطح

3.جلوگیری از هرزروی و در نتیجه انجام عملیات با ایمنی بیشتر

4.کاهش هزینه‌های چاه

5.افزایش تولید در چاه‌های که از فرازآوری مصنوعی (Artificial Lift) در آن‌ها استفاده می‌شود.

6.فراهم شدن امکان تعمیق چاه‌های قدیمی

 

 6.آویزه‌های لوله آستری

به طور کلی آویزه لوله آستری به وسیله‌ای گفته می‌شود که لوله آستری را به لوله جداری متصل می‌کند. آویزه‌های آستری این امکان را می‌دهند که لوله آستری بدون امتداد رشته به سطح، درون چاه معلق نگه داشته شود. از لوله‌های آستری حفاری برای محصور کردن قسمت‌هایی از درون چاه در طول فرآیند حفاری استفاده می‌شود. از لوله آستری تولید به منظور ایجاد قسمت‌هایی از چاه برای حفظ حفره چاه و ایزوله کردن قسمت‌های مختلف چاه استفاده می‌شود . آویزه‌های آستری به طور کلی دارای دو نوع هیدرولیکی و مکانیکی می‌باشند که هرکدام از این دو نوع دارای انواع مختلفی می‌باشند.

طوقه اتصال و رزوه لوله‌های جداری 

(casing thread and coupling)

همه لوله‌های جداری استاندارد دارای طوقه اتصال و رزوه هستند.  طوقه اتصال و رزوه‌ها نیز بنوبه خود بر حسب استاندارد ساخته می‌شوند. اولین اتصال استاندارد، دنده ریز (8 round) است که به دو دسته طوقه اتصال و رزوه کوتاه، (ST & C) و طوقه اتصال رزوه بلند (LT & C) تقسیم می‌شوند.

طوقه اتصال رزوه بلند در مقابل کشش 30 درصد بیشتر از طوقه اتصال رزوه کوتاه مقاومت می‌کنند.

طوقه اتصال لوله‌های جداری همچنین دارای انواع سر صاف (plain end) باترس (buttress)، لبه برجسته (extreme line) می‌باشد.  اتصالات ویژه نظیر وم (VAM) و انواع هایدریل و پی اچ نیز ساخته می‌شود. اتصالات باترس برای رشته‌های طولانی لوله جداری که تحت تنش طولی شدید هستند بکار می‌رود، در حالیکه اتصالات E.L (که دارای مقاومتی زیاد در برابر تنش لوله و کشش هستند) برای چاهای پرفشار بکار می‌رود. اتصال وم (V.A.M) همان مقاومت کششی باترس را دارد. به اضافه آنکه بعلت تماس فلز با فلز عالی که در مقابل عبور و نشت گاز مقاومت می‌کند. اتصال‌های فوق عالی هایدریل برای مقاومت در فشارهای بسیار زیاد در چاههای گازی ساخته می‌شوند. بطور کلی قیمت اتصالات باترس در حدود 5/1-2 درصد، طوقه اتصال VAM6% و E.L در حدد 18% از اتصالات دنده ریزی استاندارد گرانتر است. در عکس های ذیل به تعدادی از رزوه ها اشاره شده است.

 

انواع رشته های تکمیلی چاه و لوله‌های جداری و نگه دارنده آنها

 

7.لوله مغزی (Tubing)

در ناحیه تولیدی چاه، گاهی از لوله‌هایی با قطر کم‌تر استفاده می‌شود که به آن لوله مغزی گفته می‌شود. در چاه‌هایی که مقدار گازهای اسیدی زیاد باشد، این گازها باعث خوردگی لوله جداری چاه می‌گردد و لوله جداری چاه با سیمان محکم شده و هزینه تعویض در صورت صدمه دیدن زیاد است، از لوله مغزی استفاده می‌شود. لوله مغزی به صورت آویزان از سر چاه تا لایه نفتی رانده می‌شود. از بالا به وسیله آویزه لوله مغزی (Tubing Hanger) و از پایین به وسیله توپک (Packer) محکم نگاه داشته می‌شود تا از بالا و پایین رفتن آن جلوگیری شود.

قطر لوله‌های مغزی از 25/1 اینچ تا 7 اینچ ( ،4، ،  ،3 ،) متغیر است. از لوله مغزی برای نصب پمپ درون چاهی ، چوک،شیر ایمنی خودکار درون چاهی، تکمیل چندگانه یا بیرون آوردن نفت به طور غیر طبیعی مانند فرازآوری مصنوعی با گاز(Gas LIFT) وتزریق گاز (Gas Injection) استفاده می‌شود.

انواع رشته های تکمیلی چاه دلایل استفاده از لوله مغزی

1. به راحتی می‌توان سیالات ضد خورندگی یا حلال‌های پارافینی را در چاه به گردش در آورد.
2. الگوی جریان چندتایی (Multiple Flow Pattern) را برای سیستم‌های فرازآوری با گاز فراهم می‌آورد.
3. می‌توان باعث افزایش دبی تولید شود.

لوله مغزی یکی ازمهم ترین قسمت‌های تجهیزات درون چاهی است که سبب افزایش یا کاهش(در صورت طراحی غلط)دبی تولید می‌شود.

در مخازنی که فشار زیاد ولی تولید کم است، قطر کم لوله مغزی قدرت جریانی بیش‌تری ایجاد می‌کند تا تولید از طریق لوله جداری و تکمیل با لوله مغزی ایمنی بیشتری از نطر کنترل چاه در هنگام بهره برداری به دست دهد.

اگر اندازه لوله مغزی کوچک تر از مقدار بهینه باشد، با افزایش افت فشار اصطکاکی، سبب کاهش دبی می‌گردد. با افزایش بی رویه اندازه لوله مغزی نیز به دلیل جدایش گاز از نفت، نتیجه مشابهی حاصل می‌شود.

لوله مغزی با تنظیم سرعت سیال دوفازی، سبب افزایش دبی می‌گردد.

در مخازنی که فشار زیاد و حجم تولید کم است قطر کم لوله مغزی سبب افزایش دبی می‌گردد.

درمخازنی که فشار زیاد و حجم کم تولید است قطر لوله مغزی قدرت جریانی بیش‌تری ایجاد می‌کند تا تولید از طریق لوله و جداره و تکمیل با لوله مغزه ایمنی بیش‌تری از نظر کنترل چاه در هنگام بهره برداری به دست دهد.

4.لوله جداری را از خورندگی، سایش یا فشارهای غیر نرمال محافظت می‌کند.

5.وسیله کنترل کردن (Monitoring) فشار جریان ته چاهی را فراهم می‌کند.

6.در صورت احتیاج به کشتن چاه، از طریق لوله مغزی، به راحتی می‌توان مایع درون چاه را با مایع سنگینی که ایجاد فشار ایستایی بیش‌تری نسبت به فشار مخزن می‌کند جابه جا نمود.

7.هنگام آسیب یا مسدود شدن، به آسانی از چاه خارج شده و پس از ترمیم و رفع عیب، به داخل چاه رانده می‌شود.

لوله مغزی باید در بالای اولین سازندتولیدی (درست روی پوش سنگ) قرار گیرد.

نکته: انرژی لوله مغزی به دبی مطلوب تولیدی بستگی دارد.

حداکثر دبی تولیدی در یک چاه به عوامل زیر بستگی دارد:

1.فشار استاتیک مخزن (فشار متوسط مخزن)

2.IPR(Inflow Performance Relationship)

3.افت فشار در لوله مغزی

4.افت فشار سرچاهی

5.افت فشار در خط لوله جریانی

6.میزان فشار در تسهیلات تفکیک کننده سرچاهی

عوامل مؤثر بر تغیرات طولی لوله‌های مغزی 

 1.اثر درجه حرارت(Thermal Effect)

2.اثر هوک (Hook Low Effect)

تغیرات فشار درون لوله مغزی به دلیل اعمال فشار سطحی و تغییر در دانسیته سیال درون لوله مغزی است.

3.خمش ناشی از فشار داخلی لوله مغزی

(Internal Tubing Pressure Buckling Effect)

4.Ballooning Effect

 

اجزای انواع رشته های تکمیلی چاه ،نحوه نصب و هدف از آن

نگهدارنده لوله مغزی (Tubing Hanger)TBG HGR

لوله نگهدارنده لوله مغزی، وظیفه نگه داشتن تمامی رشته لوله مغزی آویزان کردن (Hanging) را برعهده دارد. همچنین تکیه گاهی برای اجزای سر چاهی است. این وسیله درون ماسوره سر لوله مغزی می‌نشیند و واشرهای آن عمل نشت بندی را انجام می‌دهند و ارتباط داخل لوله‌های مغزی و فضای پشت لوله‌های مغزی (دالیز Annulus)را قطع می‌نماید. پیچ‌های تعبیه شده روی اسپول ماسوره(Tie Down Screw)، روی نگهدارنده لوله مغزی سفت می‌شوند که این پیچ‌ها با نیروی زیادی نگهدارنده را به سمت پایین فشار می‌دهند.  این عمل هم موجب آب بندی اطراف نگهدارنده شده و هم از پرتاب شدن لوله‌های مغزی به سمت بالا در اثر فشار چاه جلوگیری می‌کند. این وسیله از سه قسمت گردن، بدنه و دم تشکیل شده است.

دو سر بالا و پایین آویزه مادینه (BOX) است. هر نوع آویزه قابلیت نصب مسدود کننده مناسب خودش را دارد. از این مسدودکننده به منظور انسداد چاه در مواقع لازم و نیز هنگام آزمایش فشار تاج چاه(شیرهای سرچاهی) استفاده می‌شود.

 

تبدیل X. Over. Sub/X.O.S

از تبدیل‌ها همانگونه که از نامشان پیداست در مواردی که اختلاف اندازه ، اختلاف رزوه یا اختلاف نرینه _ مادینه (Pin- Box) مطرح باشد، بهره گیری می‌شود. ذکر این نکته ضروری است که به دلیل امکان مچالگی (Collapse)در تبدیل‌ها، توصیه می‌شود جهت اعمال گشتاور(Torque)مناسب آچارهای مورد نظر را بر لوله‌های بالا و پایین این گونه تبدیل‌ها قرار دهید.

این مجموعه مطالب از کتوب ( اصول طراحی لوله های جداری و تکمیل چاه و انواع رشته تکمیلی رایج در چاه های نفت و گاز ایران ) دکتر عادل زاده گردآوری شده است، که جهت مطالعه بهتر این مطالب به همراه تصاویر در کانال تلگرام سایت قرار گرفته شده است. با تشکر از حُسن توجه مهندسین عزیز

 

مقالات مرتبط