تحقیق فوران

عوامل و نشانه های فوران

کارکنان یک واحد حفاری باید بخوبی با علائم و دلایل فوران آشنا بوده و بصورت مستمر آنها را دوره کنند. با توجه به اینکه مجموعه دستگاه و چاه حفاری یک مسیر بسته را تشکیل می دهد هر گونه سیال احتمالی که از سازند وارد چاه شود معمولا" با اضافه حجم در مخازن گل نمود پیدا خواهد کرد. موارد استثناء نیز وجود دارد مثلا" هر گاه گل پایه روغنی در حفاری مورد استفاده قرار گیرد و با یک جریان گازی که در گل حل نمی شود مواجه شویم نمی توانیم اجازه دهیم که گاز به سطح نزدیک شود. ( به دلیل انبساط گازها) در گل پایه آبی نیز ممکن است این پدیده با جریان گاز هیدروژن سولفوره رخ دهد.

سیلان

سیلان عبارت است از ورود ناخواسته سیال سازند ( نفت ، گاز یا آب نمک ) به درون حفره چاه به عبارت دیگر هر گاه فشار ستون سیال چاه کمتر از فشار سازند بوده و تراوایی سازند آنقدر باشد که بتواند سیال خود را عبور دهد. هرگاه یک سیلان رخ دهد سیال سازند وارد چاه می شودو از طرفی چون وزن سیال سازنده کمتر از سیال چاه است لذا به سمت بالا حرکت کرده و سرعت آن نیز با نزدیک شدن به سطح بیشتر و بیشتر     می شود. بنابراین برای توقف یا کنترل سیلان باید مانع ورود سیال سازند به چاه شد. در سیلانهای بزرگ مشکلات بیشتری ممکن است گریبانگیر چاه به کنترل در آمده شوند.

رابطه ای وجود دارد که از طریق آن می توان به چگونگی و مقدار جریان وارده به چاه آگاهی یافت . قانون دارسی ( در مورد تراوایی )‌نشان می دهد که سرعت جریان گاز به چاه با افزایش عمق رابطه مستقیم دارد.

Q = 007/0 × md × ×L : ×Ln (Re : RW)1440                       (رابطه 1                

Q = سرعت جریان (‌دبی جریان ) بشکه بر دقیقه  bb1/min                                           

Md= تراوایی بر حسب میلی دارسی                                                              md 

= اختلاف فشار                                                                        psi                  

L = طول قسمت حفاری شده از بخش حاوی سیال                                             ft

= گرانروی گاز عبور کرده سانتی پوآز                                                             cp

Re= قطر زهکشی ( کانال عبور سیال )                                                            ft  

Rw‌ = قطر چاه                                                                                                ft

بنابراین می توان گفت که سرعت ورودی از سازنده به چاه تابع عوامل زیر است:

1‌ تراوایی  Permeability‌سازند

2 اختلاف فشار بین سیال حفاری شده و سیال چاه

معمولا" اگر سازند دارای تراوایی کمی باشد عبور سیال از آن کند است و اگر سازند دارای تراوایی بالایی باشد عبور سیال از آن سریع است . به عبارت دیگر هر چه اختلاف فشار بین سازند و چاه بیشتر باشد سرعت عبور سیال از سازند بیشتر و هر چه اختلاف کمتر باشد سرعت عبور کمتر خواهد بود.فشار سازند در اثر عوامل متعددی نسبت به فشار چاه فزونی می یابد، که از آن جمله می توان به تغییرات لایه های سازند، پائین رفتن سطح ستون گل درون چاه و یا کم شدن وزن گل و یا هر زروی گل اشاره کرد.

انواع فوران

فوران عبارت است از ورود غیر قابل کنترل سیال به درون چاه و فوران زیر زمینی Undergroundblowout  ورود سیال به لایه های درونی زمینی است . اگر فوران رخ دهد و چاه را روی آن ببندند (Shut in)‌ ناحیه ای از چاه ( معمولا" بخشهای عمیق تر ) ممکن است در معرض شکست یا آسیب های مشابه قرار گیرند، این امر بدلیل وجود فشار محبوس ناشی از بستن چاه می باشد . در این حالت گل و سیال سازند در اثر وجود این  فشار به درون لایه های زیرین که احتمالا" شکننده تر هستند تزریق شود و در نهایت فوران زیرزمینی حادث خواهد شد . از علل دیگر ایجاد فوران زیرزمینی شکستن سازند در نزدیکی کفشک می باشد. با توجه به اینکه معمولا" ضعیف ترین نقطه در چاه زیر کفشک می باشد معمولا" گسستن سازند و تزریق پذیری آن از این ناحیه خواهد بود.

فوران ممکن است بتناوب در خلال حفاری و پیمایش چاه رخ دهد. به دلیل اینکه فشار سازند حین حفاری افزایش می یابد معمولا" فوران بیشتر رخ می دهد و چون حین لوله بالا/ پائین فشار هیدرواستاتیک بیشتر است فوران کمتر رخ می دهد، هر چند که در تمامی اوقات که با سازند سر و کار دارید باید همیشه مواظب فوران بوده و ابزار هشدار دهنده را در بهترین کار دهی خود نگهداری نمود.

عوامل سیلان

سیلان وقتی رخ می دهد که فشار هیدرواستاتیک حاصل از ستون سیال چاه کمتر از فشار سیال سازند بوده در عین حال سازند حفاری شده تراوا و گذرده باشد. بنابراین اولین مرحله در کنترل چاه آگاهی از میزان درست فشار هیدرواستاتیک است. در هر صورت در چرخه حفاری یک چاه بعضی اوقات شرایط موجب ایجاد سیلان می شوند. کارکنان عملیات باید آمادگی و دانش کافی در برخورد با سیلان را داشته باشند. معمولا" سیلان در اثر نقصان وزن گل پر نکردن چاه از گل ، مکش ، کوبش ( موجی ) ، هر زروی و فشار غیر عادی رخ می دهد.

نقصان وزن گل

در خلال عملیات حفاری وزن گل اولین کنترل کننده چاه است. اگر وزن گل کم شود با توجه به اینکه فشار وابسته به آن است ، فشار سازند فزونی یافته و شرایط بصورت پائین تر از حد تعلقل در می آید. (Underbalanced) در نتیجه سیال سازند تراوا می تواند وارد حفره چاه شود. اگر شرایط زیر تعادل باشد کنترل چاه مشکل خواهد بود از طرف دیگر در چنین شرایطی مشکلات دیگری از قبیل کند شدن حفاری ، هر زروی و غیره را ایجاد می نماید. حفاری در شرایط نزدیک تعادل بین سازند و چاه معمولا" بهتر است                     و مشکلات کمتری در بر دارد.

پر نکردن چاه از گل

احتمالا" یکی از عمده ترین دلایل سیلان پر نکردن چاه از گل حفاری در خلال لوله بالا / پائین می باشد. هر گاه لوله ها از چاه خارج می شوند چاه به میزان آنها خالی از گل       می شود‌این کاهش سطح گل باعث نقصان فشار هیدرواستاتیک می شود. رابطه فشار هیدرواستاتیک نشان می دهد که :

TVD×MW×052/0=HP

با کوچکترین تغییری در وزن گل و ارتفاع قائم واقعی چاه باعث تغییر فشار می شود. مقدار افت فشار هیدرواستاتیک را می توان از مقدار خالی لوله ها محاسبه نمود.

(رابطه -2                                                (+)-: (+)×=

= افت فشار به ازاء هر فوت لوله ای که از چاه خارج می شود                  psi          

MG = شیب فشار گل                                                                                    psi/ft

=ظرفیت لوله های حفاری                                                                      bb1/ft

= ظرفیت چاه یا لوله های جداری                                                          bb1/ft  

(رابطه 3 بیانگر لوله هایی است که بصورت خشک وارد چاه می شوند. ( بدون پر کردن )

‌                                                                                     -:×=

= افت فشار به ازاء هر فوت لوله ای که بدون پر کردن چاه وارد آن شود        psi

MG= شیب گل                                                                                              /ft psi

= جابجایی لوله های حفاری                                           bb1/ft                            

= ظرفیت چاه یا لوله جداری                                                              bb1/ft       

برای جلوگیری از افت فشار هیدرواستاتیکی حین لوله بالا باید چاه بصورت مداوم از گل پر باشد و حین لوله پائین باید از مقدار گل لازم برای پر کردن آگاه بود. تا در صورت هر گونه مغایرت بتوان از وقوع سیلان احتمالی اطلاع یافت .

غالبا" در هر دستگاه حفاری یک مخزن گل کوچک برای پیمایش چاه وجود دارد(Trip tank) که از آن در لوله بالا / پائین چاه برای اندازه گیری حجم گل ورودی و خروجی از چاه استفاده می شود. مزین استفاده از این مخزن داشتن شاخص دقیق برای آگاهی از کمترین تغییرات موجود در وضعیت گل حین پیمایش چاه می باشد. دقت استفاده از این مخزن حدود - بشکه است.

اگر در حین پیمایش چاه سیلان کرد. اغلب پیمانکاران یا سرپرستهای عملیات ترجیح   می دهند که لوله ها را به ته چاه برده ، در این حالت می توان از وضعیت Strip (‌بستن  از فورانگیز حلقوی ) استفاده کرد و اگر مشکل یا غیر ممکن بود می توان از بالا به کنترل چاه پرداخت ولی خطر شکستن سازند همیشه در کمین خواهد بود.