چکیده:
مسئله دفعپساب و آب زائد، امروزه از مهمترین موضوعات صنایع مختلف از جمله صنعت نفت خصوصا"درواحدهای نمک زدایی میباشد.درواحد هایمذكور ضمن رعایت اامات زیست محیطی دفع آب زائد، لازم ا ست نفت از آب همراه آن بهخوبی تفكیك گردد، که علاوه بر صرفه اقتصادی و حفاظت از محیط زیست باعث افزایش طولعمر چاههای دفعی میگردد.در واحدهای عملیاتی مذكور تدابیر متعددی ازجمله جداکنندهدوار، جداکننده ذرات، مخازن کف گیر دیده شده، که اگرچه تاثیر بسزایی در نیل بهاهداف دفع پساب داشته ولی از موفقیت بالایی برخوردار نبوده است.در این پژوهش راهحلهایی جهت بهبود جداسازی نفت از آب ارائه گردیده بطور مثال در واحد هایی که فاقدمخزن کف گیر میباشند، با استفاده از تعبیه لوله مشبک تغییراتی در مخازن جمع آوریآب زائد اعمال گردیده كه انتظار میرود شرایط موجود را بهبود بخشد. برخی راه حلهایتكمیلی در خصوص جداسازی كامل نفت از آب نیز وجود دارد ازجمله القای میدان مغناطیسیكه درحال حاضر در مراحل تست آزمایشگاهی موفقیت آمیز بوده و در ادامه مقاله بصورتگذرا مورد اشاره قرار گرفتهاست.
کلمات کلیدی:آبزائد، نمک زدایی از نفت خام، میدان مغناطیسی، مخزن ذخیره آب زائدنمودارگیری از گل حفاری عبارت است از:
آنالیزهای پیوستۀ همزمان با حفاری بر روی سیال حفاری وکنده های سازندهای حفاری شده ، نظارت همه جانبه بر عملیات حفاری و نیز انجاممحاسبات فنی و تخصصی و تحلیل های سر چاهی است که نهایتاً اطلاعات بسیار با ارزشیرا از وضعیت زیر سطحی لایه های زمین و نیز وضعیت عملیات حفاری بر روی دکل حفاری بهما می دهد.
برای انجام گرفتن هر فرایندی ، ابزارها و وسایل مختلفی در کنار یکدیگر، مجموعهعناصر مورد نیاز آن فرایند را تشکیل میدهند. مسلماً در فرایند نمودارگیری از گلحفاری نیز این عناصر وجود دارند که نیروی انسانی متخصص با بهره گیری از آنهاعملیات نمودارگیری از گل حفاری یا به عبارت دیگر نمودارگیری سطحی را انجام میدهد.
برخی ازاطلاعاتی که سرویس مادلاگینگ به شرکت کارفرمای خود می دهد عبارتند از:
.۱ ارزیابی وبررسی فشار و جزئیات گل حفاری
2. کاهش یا افزایش حجم گل
3. تغیرات در وزن سیالحفاری
4. تغییرات در هدایتالکتریکی سیال
5. تغییرات در فشار ستونسیال حفاری
6. تشخیص هر نوعسیال در گل حفاری
7. بررسی رفتار سیالحفاری
8. مشخص نمودن لایه هایمرزی
9. زمان بالا آمدن کندهها از ته چاه (Lag Time)
10. نمایش عمق کنده های روی الک لرزان به صورتلحظه به لحظه و سانتیمتر به سانتیمتر با دقت بالا (Lag Depth)
11. نمایش عمق گازهایی که به همراه سیال حفاری بهسطح رسیده اند
12. دریافت و نمایش داده ها در حین حفاری جهت دار (MWD)
13. نمایش عمق دقیق مته حفاری چه در زمان پیمایشچاه و چه در زمان حفاری
14. نمایش میزان عملکرد مته
15. نمایش میزان عملکرد کابل حفاری
16. نمایش میزان وزن روی مته
17. اندازه گیری گشتاور پیچشی رشته حفاری
. محاسبه پارامترهای Surge & Swab
19. D.Exponent
20. Sigma
21.Hydraulic
22. KillSheet
23. تهیه نمودارهای تعیین فشار در هنگام ایمن کردنچاه
24. محاسبه مشخصات جدید سیال
25. قابلیت دسترسی به داده های حفاری ثبت شده توسطسیستم نمودارگیری از گل حفاری از طریق شبکه اینترنت .
26. دریافت و نمایش اطلاعات در حین انجام عملیاتجداره گذاری
27. دریافت و نمایش اطلاعات در حین انجام عملیاتسیمانکاری
28. دریافت و نمایش اطلاعات در حین نصب لوله هایمغزی
29. دریافت و نمایش اطلاعات در حین آزمایش شیرهایفوران گیر
30. دریافت و نمایش اطلاعات در حین انجام عملیاتمغزه گیری از سازند
31. نمودارِ داده ها به صورت اتوماتیک توسط دستگاه هایتمام رایانه ای که با نصب سنسورهای گوناگون در نقاط مختلف دکل حفاری صورت میگیرد.
32. آشکار سازی گازهای قابل اشتعال
33. آشکارسازی گازهای سمی خصوصاً گاز H2S
34. انجام عملیات زمین شناسی با استفاده از جدیدترینابزار، وسائل و دستگاه های دیجیتالی و رایانه ای روز موجود در این صنعت ومطابق با استانداردهای بین المللی شرکتهای بزرگ نفتی
35. ثبت و انتقال اطلاعات از طریق امواج ماهوارهای به محلهای ستادی کارفرمایان بدون محدودیت جغرافیایی
36. ارائه مشاوره های فنی و تخصصی
1-سنسورهای Pit Level : که جهت اندازه گیری حجم مخازن گل استفاده می شوند.
این سنسورها بر روی TripTank . Desander Tank . Middle Tank TankSuction . Reserve Tank قرار می گیرند.
این سنسورها از نوع Sonic بودهو بر مبنای دریافت انعکاس امواج صوتی ارسالی از سنسور، سطح گل موجود در مخزن را نشانمی دهد.که در نهایت با پردازش تغییرات سطح گل، تغییرات حجم مخازن توسط برنامهController محاسبهمیشود. این نوع سنسورها توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شوند. در هنگام نصب اینسنسورها باید دقت شود که فاصله سنسور تا سطح مخزن در حدود 60 سانتیمتر باشد. درقسمت بیرونی سنسور محلی جهت اتصال آن به CentralEarth دستگاهحفاری وجود دارد که حتما باید نصب شود.
لازم به ذکر است از این نوع سنسور ها در مسیر گل خروجیاز چاه یا همان Flow Line نیز استفاده میشود که به آن ، سنسور Flow Out میگویند.
سیم سنسور FlowOut سهرشته ای است.
2- سنسورهای Mud Weight : جهت اندازه گیری وزن گل ورودی و خروجی استفاده می شوند.
اینسنسورها در دو قسمت از سیستم گردش گل نصب می شوند:
سنسور MudWeight In (وزن گلورودی) درون Suction Tank و سنسور Mud Weight Out (وزن گل خروجی) درون ShaleShaker Box قرار میگیرد.
هر سنسورMudWeight از دو سنسور فشاری یکی در بالا و یکیدر پایین تشکیل شده است. فاصله این دو سنسور از یکدیگر در سنسور Mud Weight In حدود 60 سانتی متر و درسنسورMud Weight Outدر حدود 30 سانتی متر می باشد.
مبنای کار این سنسورها فشاری است که گل به دیافراگم سنسور واردمیکند که میانگین سنسورهای پایین و بالا (1 و 2) وزن گل را نشان می دهد.
در نصب این سنسورها باید دقت شود که تا حد امکان سنسور درپایین ترین قسمت مخزن قرار گیرد. همچنین باید فاصله مناسبی با Mixer و دیوارهمخزن داشته باشد.
این نوع سنسورها توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شوند.
توضیح: در سنسورهایی که توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شوند،نیروی برق مورد نیاز سنسور و همچنین مسیر لازم جهت ارسال سیگنالهای سنسور از همیندو رشته سیم تامین میشود ولی در سنسورهایی که توسط سیمهای چهار رشته ای تغذیه میشوند، نیروی برق مورد نیاز سنسور توسط دو سیم از چهار سیم و مسیر لازم جهت ارسالسیگنالها توسط دو سیم دیگر تامین میشود. (در چهار رشته ایسیمهای سفید و زرد + و سیمهای قهوه ای و سبز - و در دورشته ای سیم سفید + و سیم قهوه ای - ) "
3- سنسورهای Temperature وConductivity: جهت اندازهگیری دما و هدایت الکتریکی گل استفاده می شوند.
این سنسورها در دو قسمت از سیستم گردش گل نصب می شوند:
الف: SuctionTank کهConductivity و Temperatureگل ورودی را نشان می دهد.
ب: Shale ShakerBox که Conductivity و Temperature گل خروجی را نشان می دهد.
قسمت حساس این سنسورها یک ترموکوپل است. (Thermocouple)
,Conductivity تنهادر شرایطی که گل حفاری پایه آبی باشد قابل استفاده است. (Water Base Mud)این نوع سنسورها توسط سیمهای چهار رشته ای و یا دو سیم دو رشته ای تغذیه می شوند.
4-سنسورهای ( SPM) Stroke Per Minute : جهت اندازه گیری مقدار پمپاژ گل بر اساس تعداد رفت وبرگشت های پیستون پمپ ، استفاده می شوند.
محلنصب سنسورهای SPMبر روی پیستون پمپ گل می باشد.
سنسورهایSPM از نوع Proximity بودهو نسبت به حرکت فی که به عنوان محرک سنسور بر روی پیستون پمپ قرار دارد حساساست. فاصله سنسور و قطعه فی از یکدیگر نباید زیاد باشد. (کمتر از قطرسنسور).
برایکارایی بهتر سنسور و خصوصاً تنظیم دقیق سنسور میتوان از یک قطعه ف به شکل z استفاده کرد.این قطعه ف باید بر روی راد پیستون پمپ نصب شود.
درزمان نصب سنسور باید توجه داشت که سنسور در انتهایی ترین نقطه بر روی پیستون نصبشود و همچنین سنسور و قطعۀ فی z شکل ، منطبق باشند. (قطعۀ فی در زیر سنسور قرار میگیرد) ونیزباید توجه داشت که در هر رفت و برگشت ، قطعۀ فی فقط یک بار از زیر سنسور عبور کند.
ایننوع سنسورها توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شوند.
ایننوع سنسورها توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شوند.
5-سنسور (SPP ) StandPipe Pressure : جهتاندازه گیری مقدار فشار ستون گل استفاده می شود.
اینسنسور از نوع فشاری بوده و بر روی StandPipe نصب می شود.
مبنایکار این سنسور فشاری است که گل به دیافراگم سنسور وارد میکند و در نتیجه پالسهاییتوسط سنسور ارسال می شود.
ایننوع سنسور توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شود.
درهنگام نصب این سنسور باید دقت شود که پمپها خاموش و هیچگونه فشاری بر Stand Pipe نباشد.همچنین باید از سلامت Fitting وO-ring آناطمینان حاصل کرد.تست این نوع سنسور توسط پمپ هیدرولیک صورت میگیرد. باید توجهداشت در هنگام تست پمپ نباید بیش از حد مجاز به دیافراگم سنسور فشار اعمالشود.
6- سنسور AnnulusPressure: جهت اندازه گیری مقدار فشار فضای حلقوی درون چاهاستفاده می شود.
اینسنسور نیز از نوع فشاری بوده و بر روی ChockManifoldنصب می شود.
کار Chock Manifold کنترل چاه در هنگام Flow میباشد. Chock manifold شبکهای است که مقداری از گل خروجی از چاه وارد آن میشود. در هنگام Flow و بالا رفتنفشار چاه با بازکردن دریچه های آن فشار فضای حلقوی و چاه کنترل میشود. فشاردرون Chock Manifold به صورت فشار هیدرولیکی به سنسور منتقل میشود. روغن به دیافراگم سنسور نیرو واردمیکند و در نتیجه پالسهایی توسط سنسور ارسال می شود.
اینسنسور نیز توسط سیمهای دو رشته ای تغذیه می شود. نصب این سنسور باید با نظارت رئیسدستگاه انجام شود.
8-سنسور Depth : جهت اندازهگیری عمق و تعیین وضعیت حرکتی Hook استفاده می شود.این سنسور از نوعسنسورهای Proximity بودهو نسبت به حرکت رفت و برگشتی ف حساس است.محل نصب این سنسور بر روی Draw Works Shaft میباشد.
درونجعبه سنسور Depth دو سنسور کوچک Proximity ویک چرخ دنده وجود دارد.
ایندو سنسور زمانی که در مقابل قسمت برآمده چرخ دنده قرار میگیرند آنها را حس کرده وتشخیص میدهند.
حرکتچرخ دنده می تواند در جهت و یا بر خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت صورت گیرد
بهطور کلی مبنای درک و تشخیص جهت حرکت چرخ دنده برای این سنسورها کدهایتعریف شده ای هستند که قبلا به سیستم شناسانده شده اند .
زمانیکه چرخ دنده شروع به حرکت میکند هر بار که قسمت برآمده چرخ دنده در مقابل هر کداماز سنسورها قرار گیرد ، آن سنسور آن را حس کرده و یک پالس ارسال میکند که این پالسبه عنوان اولین کد برای سیستم شناخته میشود.
سنسورهاطوری قرار گرفته اند که هم میتوانند قسمت برآمده چرخ دنده را به تنهایی ، وهم همزمان با یکدیگر احساس کنند. بر این اساس کدها اینگونه تعریف شده اند:
بالا پایین
درجهت حرکت عقربه های ساعت درخلاف جهت حرکت عقربه های ساعت
Off – On On– Off
On – On On– On
On – Off Off– On
Off – Off Off– Off
Off – On On– Off
درهنگام نصب این سنسور باید دقت شود که دستگاه حفاری در حالت Trip نباشد
وهمچنین رزوه های سنسور و شفت DrawWorks همخوانیداشتهباشند ، در غیر این صورت باید از یک تبدیل استفاده شود ونیز نصب این سنسور بایدتوسط مکانیک انجام شود.این سنسور به را نیز بایدبه Central Earth دستگاهحفاری متصل کرد.در نهایت برای جلوگیری از چرخش سنسور به همراه Draw Works Shaft باید توسط زنجیربه بدنه Draw Worksمحکم شود.این سنسور نیز توسط سیمهای چهار رشته ای تغذیه می شود.
بازیابی ابزار یا مانده گیری fishing
واژه مانده گیری به عملیاتی اطلاق می شود که منجر به انتقال ابزارو اجزایی خواهند شد که به دلایل مختلف در داخل چاهها گیر کرده اند . بخشی از رشتهلوله حفاری ، مته و ابزار کمکی از ابزارهایی هستند که ممکن است در ته چاه یا دیوارههای چاه گیر کنند.
این معضل بیشتر در مواردی اتفاق می افتد که لوله حفاری در درون چاهچسبناک شود و یا به دلیل گسیختگیهای کناره چاه بخشی از رشته لوله ها حفاری در آنهاگیر کند . به طور کلی عواملی که موجب گیر افتادن و فرو رفتن رشته لوله حفاری درداخل چاه می شود عبارتند از :
1- وجود شیل و تشکیلاتی که موجب لجن شدن چاه می شود.
2- وجود ذرات حفاری در بالای مته و لوله اضافی
3- اختلاف فشار موجود بین گل حفاری و طبقات دیواره چاهاین اختلاف فشار اگر زیاد باشد موجب چسبیدن رشته لوله حفاری به چاه می شود .
4- وجود شئی خارجی در داخل چاه
5- نوسان غیر ضروری مته و لوله اضافی
صرف نظر از آنکه چه عاملی موجب ماندگی ابزار حفاری می شود اولینگام در عملیات مانده گیری یا باز یابی تعیین محل ماندگی است تا با تعییناینمحل بتوان عامل ماندگی و چگونگی رفع آن را بررسی کرد برای تعیین محل ماندگی باتوجه به شکل زیر می توان مراحل ذیل را به مرحله اجرا در آورد:
چگونگی اندازه گیری طول ماندگی در چاه
1- وارد کردن نیروی F1 به لوله در جهت مخالف ته چاه (به سمت بالا) تا اطمینان حاصل شودکه لوله ها در حالت کشیده (تمدد) قرار دارند. این نیرو از نظر عملی تنها قدریزیادتر از وزن کل لوله یا لوله هاست ( زیاد تر از 5 درصد ) تا موجب کرنش نشود.
2- مشخص کردن نقطه مجع بر روی لوله در سطح پس از اعمالنیروی F1 با علامت که درواقع طول لوله در حالت کشیده می باشد. مشخص می شود.
3- وارد کردن نیرو F2 در جهت مخالف ته چاه (به سمت بالا) به لوله یا لوله ها ، این نیروزیادتر از F1 و به حدی است که درلوله کشیدگی (کرنش) ایجاد می کند . این مقدار کشیدگی که ناشی از نیروی F2 است با توجه به نقطه مرجع باید اندازه گیری شود. مقدار افزایش طولاندازه گیری شده برابر است با مقدار جابه جایی نقطه مرجع باید توجه داشت که مقدار F2 نباید از حد الاستیک لوله یا لوله های حفاری زیادتر باشد چه درغیر این صورت در لوله ها شکستی یا تغییر شکل دائم صورت خواهد گرفت . پس از اندازهگیری کرنش می توان با استفاده از فرمول مودولوس – الاستیسیته و رابطه کرنش طولماندگی در چاه تعیین کرد.
E=6/ E (4-11)
که:
=E مودلوس الاستیسیته وبرای فولاد برابر است با 30*106 P.S.I
=6تنش کششی (PSI)
=E کرنش یا مقدار کشیدگیکه واحد آن طول به ازای طول است (فاقد واحد) چنانچه قبلا نیز ذکر شد دلتا I = مقدار کشیدگی برحسب اینچ و L طول لوله بر حسب فوت (در واقع طول یا عمقی از چاه است که لوله درآن نقطه گیر کرده است) ؛بنابراین جهت یکسان کردن واحدها در صورت و مخرج E خواهیم داشت :
E= I/12L (12-4)
طبق تعریف 6 یا تنش کششی برابر است با :
6=F2-F1/A=DF/A (13-4)
=F نیرو بر حسب پوند و A = مساحت مقطع لوله حفاری فولادی بر حسب اینچ مربع است.
حال اگر در فرمول مودلوس – الاستیسیته به جای 6 رابطه DF/A و به جایI/12Lدلتا را قرار خواهیم داشت:
E=DF*12L/A.I (14-4)
به عبارت دیگر L یاعمقی که لوله گیر کرده است برابر می شود با :
L=E.A.I/12DF (15-4)
برای اجتناب از محاسبه A می توانیم با استفاده از وزن مخصوص فولاد کیفیت لوله یا وزن آن رابر حسب واحد پوند به ازای هر فوت را به کار ببریم که در بیشتر موارد نیز لوله رابا این کیفیت از همدیگر تشخیص می دهند ( وزن مخصوص فولاد 283/0 پوند به ازای هراینچ مکعب است ) بنابراین می خواهیم داشت:
W=AIN 2* 0.283 lb/in 3 *12/f t
به عبارت دیگر Aبرابر است با :A=W/ (12)(0.283) ؛ لذا اگر در فرمول طول ماندگی یعنی فرمول 4-15 به جای E ارزش آن 30.106 PSI و به جای A رابطه ی W/(12)(0.283) را قرار دهیم خواهیم داشت:
L=735*10 ^3 ( W.I/F) ( 16-4)
که :
L=طول ماندگی بر حسب فوت ، W=وزن لوله بر حسب پوند به ازای هر فوت ،دلتا I= مقدار جابه جایی برحسب اینچ ( مقدار افزایش طول لوله پس از اعمالF2 )، DF = نیروی اعمال شده بر حسب پوند
مثال : قطر لوله حفاری 3 اینچ و وزن آن 3/13 پوند به ازای هر فوتلوله بود . حفاری ر عمق 10000 فوت انجام می گرفت که ناگهان حفار متوجه شد که لولهحفاری در نقطه ای از چاه گیر کرده است او با تلاش های اولیه خود و با وارد کردن F1 ( پوند F1=140000) و F2 (پوند F2=200000)مقدار افزایش طول لوله 48 اینچ را ثبت کرده است . رشته لوله حفاری در چه عمقی ازچاه گیر کرده است؟
L=735* 10^3 W.I/F
L=735* 10^3 (1303) (48) /200000-140000= 7800FT
درباره این سایت