شرح تکمیل چاه

شرح تکمیل چاه

الف- انواع رشته تکمیلی:

معمولا رشته لوله های مغزی به سه طریق تکمیل می شوند:

Kick Off Wells:

چاه هایی هستند که رشته لوله مغزی تنها با استفاده از نگهدارنده لوله مغزی نگاهداشته شده اند و سر دیگر آن آزاد است. شیرهای فرازآوری در این چاه ها برای تزریق گاز به درون سیال آنالوس استفاده می شوند و سیال می تواند از طریق آنالوس تولید می شود.

Urban Wells یا چاه های حومه شهری:

در چاه های حومه شهری دو سر رشته لوله ی مغزی محکم نگاهداشته می شوند. به این ترتیب که از بالا با نگهدارنده ی لوله مغزی و از پایین با استفاده از توپک و یا همان Packer به درون لوله ی جداری می چسبد.

Gas Wells یا چاه های گازی:

در چاه های گازی طرز تکمیل چاه بسیار شبیه تکمیل چاه های حومه شهری است و تنها تفاوت این دو با هم این است که چاه های گازی دارای رشته ی تکمیلی بلندتر می باشد. همچنین در چاه های گازی وسیله های بیشتری به کار می روند.

یک نمونه تکمیل چاه را به صورت نسبتا کامل در شکل می بینید.

ب- اجزای رشته تکمیلی ٬ نحوه نصب و هدف از آن:

١- نگهدارنده لوله مغزی (Tubing Hanger)

نگهدارنده ی لوله ی مغزی وظیفه ی نگهداشتن تمامی رشته لوله ی مغزی را بر عهده دارد. این وسیله در درون ماسوره سر لوله ی مغزی می نشیند و واشرهای آن عمل نشت بندی را انجام می دهند. پیچ های تعبیه شده روی اسپول ماسوره(Tie Down Screw) بر روی نگهدارنده ی لوله مغزی سفت می شوند که این پیچ ها با نیروی زیادی نگهدارنده را به سمت پایین فشار می دهند. این عمل هم موجب آب بندی دور نگهدارنده شده و هم از پرتاب شدن لوله های مغزی به سمت بالا در اثر فشار چاه جلوگیری می کند.

این وسیله از سه قسمت گردن٬ بدنه و دم تشکیل شده که در قسمت بدنه یک مجرا برای عبور لوله ی روغن شیر ایمنی تعبیه شده است.

٢- Fluted Adaptor

این وسیله معمولا در قسمت های بالایی لوله ی مغزی قرار دارد و بر روی بدنه ی آن شیار هایی تعبیه شده تا لوله ی روغن شیر ایمنی (Control Line) از میان آن عبور کرده و با تسمه هایی به آن بسته شود. این عمل باعث می شود که این لوله در چاه ول نباشد و محکم باشد.

٣-Flow Coupling

در طول رشته لوله مغزی ممکن است قطر لوله ها تغییر کند. مثلا در شیر ایمنی درون چاهی و یا پس از پستانک نارونده این تغییر قطر موجب می شود تا قبل و بعد از orifice موجود (جایی که قطر کمتر دارد) جریان به صورت آشفته (Turbulent) در بیاید که این موجب سایش و خوردگی لوله ی مغزی می شود. به همین دلیل قبل و بعد از این orificeها را یک لوله شبیه خود لوله مغزی اما با قطر بیشتر می گذارند تا اثر خوردگی ناشی از جریان آشفته را خنثی کرده و جریان پس از گذشتن از این لوله ها به جریان آرام تبدیل شود. به این لوله طوقه آرامبخش (Flow Coupling) می گویند.

طول این لوله بستگی به جهت جریان دارد و قسمتی را که جریان قبل از Orifice به آن می رسد کوتاهتر از قسمت بعد از Orifice در نظر می گیرند. زیرا اثر آشفتگی در بعد از Orifice بیشتر است.

٤- شیر ایمنی درون چاهی

شیرهای ایمنی دزون چاهی معمولا در عمق بین ١٠٠ تا ٣٠٠ فوت در درون لوله ی مغزی در جایگاه نصب شیر ایمنی که به Landing Nipple موسوم است نصب می شود. برای نصب شیر ایمنی را به Running Tool بسته و در چاه می رانند.تا در درون جایگاهش بنشیند. حال با ضربه زدن به این شیر زائده هایی از آن بیرون آمده و در درون جایگاه کیپ می شوند تا مانع از حرکت شیر ایمنی به سمت بالا شوند.واشرهای دور بدنه هم از خروج روغن از محوطه ی دور روزنه ی شیر ایمنی جلوگیری می کنند.این شیرها در معمولا در دو دسته از چاه ها استفاده می شوند:

• چاه هایی که در نزدیکی اماکن مسکونی و نقاط مهم مانند فرودگاه ها قرار دارند که در صورت از بین رفتن تجهیزات سر چاهی در اثر بمباران و یا هر گونه دلیل دیگر چاه باید بسته شود.

• چاه های گازی که فشار بالایی دارند و حتما باید برای ایمنی از این نوع شیرها در آنها استفاده کرد.

قسمت های اصلی شیر ایمنی درون چاهی شامل بدنه٬ پیستون٬ فنر دور پیستون٬ فلپر٬ فنر فلپر٬ متعادل کننده٬ واشر و مجرای روغن است. وقتی شیر ایمنی در درون جایگاه خود که همان Landing Nipple است٬ نشانده شد مجرای روی بدنه ی شیر در مقابل مجرای Landing Nipple که به لوله روغن شیر ایمنی متصل است قرار می گیرد. شیر ایمنی درون چاهی هنگام رانده شدن بسته می باشد و برای باز کردن آن باید از طریق لوله متصل به Landing Nipple روغن پمپ شود. روغن از طریق لوله ی روغن وارد Landing Nipple شده و از طریق مجرای روی بدنه ی شیر ایمنی وارد محوطه ی دور پیستون شده و آنرا به سمت فلپر حرکت می دهد. در اثر این حرکت فنر دور پیستون فشرده می شود. پیستون با فشار دادن فلپر آنرا باز می کند. اگر در این حالت فشار روغن درون لوله ی روغن ترخیص شود فنر دور پیستون آن را به عقب برگردانده و فنر فلپر٬ فلپر را به محل اولیه باز می گرداند و دریچه بسته می شود. بنابراین هر اتفاقی که موجب ترخیص فشار روغن درون لوله که تا سطح ادامه دارد شود شیر ایمنی درون چاهی چاه را خواهد بست.

انواع شیرهای ایمنی درون چاهی از شرکت های OTIS٬ CAMCO٬ BAKER در ایران مورد استفاده قرار می گیرند. ساختار این شیرهای ایمنی در شرکت های مختلف یکسان است و تفاوت تنها در نوع قفل و چگونگی کیپ شدن فلپر در جایگاه خود است. مثلا قفل های OTIS و CAMCO یکی هستند ولی قفل BAKER متفاوت است. بسته شدن فلپر در BAKER و CAMCO روی یک واشر به نام SOFT SEALاست در حالی که در OTISتقریبا به صورت فلز به فلز است.

شیرهای ایمنی درون چاهی نام گذاری خاصی دارند به این ترتیب که ابتدا نام جایگاه (LANDING NIPPLE) و سپس نوع قفل (LOCK) و در آخر نوع شیر ایمنی (SAFETY VALVE) آورده می شود.

٥- Traveling joint or Expansion joint

رشته لوله ی مغزی در چاه های گازی و حومه شهری از دو طرف ست می شود. از بالا با نگهدارنده ی لوله ی مغزی و از پایین با استفاده از توپک(Packer). بنابراین در اثر افزایش یا کاهش حرارت و یا دلایل دیگر طول رشته تغییر خواهد کرد. این تغییر طول باید در جایی خنثی شود در غیر این صورت رشته لوله خم خواهد شد. به همین دلیل در رشته لوله مغزی از Expansion Joint استفاده می کنند تا تغییرات طول را در خود خنثی کند. ساختمان و مکانیزم این وسیله بسیار شبیه عملکرد کمک فنر موتورسیکلت می باشد. به این صورت که دو استوانه که یکی در درون دیگری قرار دارد و فضای خالی هم برای فشرده شدن و هم از هم باز شدن را دارد. به مقدار طولی که این وسیله می تواند باز یا بسته شود Stroke آن گفته می شود.

٦- جایگاه جانبی شیر تزریق یا Side Pocket Mandrel

در چاه هایی که فرازآوری چاه نیاز به تزریق دارد و یا تزریق مواد شیمیایی جهت جلوگیری از خوردگی ضرورت دارد از شیرهای ویژه ای استفاده می شود که این شیرها باید در درون رشته لوله ی مغری نگه داشته شوند. این عمل را جایگاه جانبی شیر تزریق انجام می دهد. این نمونه شیرها با استفاده از کابل چاه پیمایی با ابزاری به نام Kick Over Tool به همراه Running Tool به درون جایگاه هدایت شده و نصب می شوند.

٧- شیر فراز آوری (Gas Lift Valve) و تزریق گاز(Injection Valve)

در چاه هایی که مخزن قدرت بالا آوردن سیال خود را تا سر چاه ندارند هد چاه باید سبک شود تا فشار روی مخزن کاهش یافته و چاه دوباره فعال شود یعنی راحت تر بتواند تولید کند. سبک شدن هد چاه را با تزریق گاز از طریق شیر فرازآوری و یا (Gas Lift Valve) انجام می دهند.یعنی گاز به درون لوله مغزی پمپ شده و از طریق شیر فرازآوری به آنالوس وارد شده و به درون سیال راه یافته و در آن حل می شود که این موجب سبکی سیال و کاهش فشار روی مخزن می گردد.

زمانی که سیال تولیدی مخزن خورنده باشد باید لوله مغزی را با مواد ضد خورندگی آغشته کرد که جریان چرخشی این سیالات با استفاده از شیر تزریق امکان پذیر است.

بر روی جایگاه شیر فرازآوری و بدنه ی شیرها چند روزنه وجود دارد که بر هم منطبق هستند و ارتباط بین شیرها و آنالوس از طریق همین روزنه ها امکان پذیر است.

٨- Sliding Side Door or Sliding Sleeve

هر گاه بخواهند درون لوله مغزی را به فضای حلقوی آنالوس (Annulus) ارتباط دهند تا سیالات باز دارنده از خوردگی وارد لوله مغزی شود و یا هر گونه ارتباط دیگر٬ از دریچه ی کشویی و یا SSD استفاده می کنند. ساختمان این وسیله متشکل از دو استوانه است که یکی از استوانه ها در درون استوانه ی دیگر قرار دارد که به لوله مغری متصل می شود. بر روی هر دو استوانه سوراخ های منظم یک شکل وجود دارد. هر گاه بخواهند ارتباط لوله مغزی را با آنالوس برقرار کنند با استفاده از یک Shifting Tool استوانه ی درونی را به سمت بالا یا پایین طوری حرکت میدهند (با ضربه زدن) که سوراخ های هر دو استوانه در مقابل هم قرار بگیرند و ارتباط جریانی برقرار شود. البته این باز کردن مراحلی دارد که برای جلوگیری از خوردگی و صدمه دیدن دریچه ی کشویی باید رعایت کرد. به بیان دیگر ابتدا باید دریچه ها را بسیار کم باز کرد تا فشار دو طرف دریچه ی کشویی برابر شود. سپس آنرا نیمه باز و در آخر آنرا کاملا باز می کنیم.

١٠ و ٩- Anchor Tubing Seal و Packer (توپک)

توپک یکی از اجزای انتهایی رشته لوله ی مغزی است که وظایف مهمی بر عهده دارد از جمله:

نگهداشتن لوله ی مغزی در پایین چاه.

قطع ارتباط بین سیال تولیدی با آنالوس در چاه های گازی که خورنده هستند٬ تا لوله ی جداری صدمه نبیند.

جداسازی لایه های قابل تولید در چاه هایی با تکمیل چند گانه.

توپک ها بر دو نوع هستند:

Permanent Packer یا توپک های× دائمی.

Retrievable Packer یا توپک های قابل بازیافت.×

توپک دارای دو دست سیلیپس است که جهت دندانه هایشان مخالف یکدیگر است تا وقتی توپک نصب شد از حرکت آن هم به سمت پایین و هم به سمت بالا جلوگیری کنند. این سیلیپس ها هنگام راندن با یک سریShea Pin نگاهداشته شده اند. بین این دو سری سیلیپس هم قسمتی لاستیکی فشرده وجود دارد که با اعمال فشار به این قسمت٬ باد می کند (Packing Part ). به عبارت دیگر از طول این قسمت کاسته شده و بر قطرش افزوده می شود.

Anchor Tubing Seal تنها قسمتی از لوله ی مغزی است که به صورت چپ گرد است و یا به اصطلاح چپThread است. البته رزوه های چپ گرد آن روی میانه ی بدنه قرار دارند نه روی قسمت انتهایی آن. تعدادی حلقه ی لاستیک های کیپ کننده هم در وسط بدنه بعد از رزوه ها قرار دارند تا پس از قرار گرفتن در درون توپک عمل نشت بندی را انجام دهند.

پس از بستن کفشک قاطری و پستانک نارونده که با یک پلاگ مسدود شده و یک یا دو شاخه لوله مغزی و یک Pup joint به هم و راندن آنها نوبت به راندن توپک می رسد. هنگام راندن توپک به درون چاه Anchor Tubing Seal را به صورت چپگرد به توپک متصل و با آچار حفاری سفت می کنند و روی آنها بقیه ی لوله های مغزی بسته می شوند. وقتی که توپک به عمق مورد نظر رسید سیالی را با فشار به درون لوله های مغزی پمپ می کنند که این سیال با عبور از درون توپک موجب بریده شدن Shear Pin های آن شده و Slips ها آزاد شده و به درون لوله ی جداری می چسبند. با چسبیدن سیلیپس ها به درون لوله جداری و گذاشتن مقداری وزن روی توپک٬ قسمت لاستیکی افزایش قطر داده و محکم به درون لوله ی جداری کیپ می شود و آن را می بندد.

البته طریقه ی ست کردن توپک مختلف بوده و گاهی اوقات با انداختن یک گلوله فلزی به درون لوله مغزی و پمپ سیال به دنبال آن Shear Pin ها با نشستن گلوله درون توپک بریده می شود.

حال اگر بخواهند زمانی لوله های مغزی را بیرون بیاورند (برای تعمیر و یا هر ذلیلی) ابتدا یک پلاگ را درون پستانک نارونده قرار داده و سپس رشته لوله ی مغزی را به سمت راست می چرخانند و تنها جایی که چپ گرد است باز می شود که همان Anchor Tubing Seal است. حال لوله ها را خارج می کنند بدون آنکه فشار چاه اثری داشته باشد.

اما اگر بخواهند خود توپک را هم خارج کنند با ید ابتدا چاه را ایمن کنند. حال اگر توپک از نوع بازیافت شدنی باشد آنرا با Pulling Tool خارج می کنند ولی اگر از نوع دائمی باشد آنرا با استفاده از Packer Picker MillingTool آسیاب کرده و بیرون می آورند.

١١- Casing pup joint

لوله هایی هستند که دقیقا شبیه لوله ی مغزی هستند ولی از نظر طولی کوتاه ترند و برای دقیق کردن طول رشته ی لوله مغزی استفاده می شوند.

١٢-Mill Out Extension

یک لوله با قطر زیاد است که در زیر توپک های دایم بسته می شود تا هنگامی که می خواهند توپک را آسیاب کنند (Milling) جای دیگری آسیاب نشود. هنگام آسیاب کردن توپک٬ آسیاب کننده باید کاملا وارد توپک شود که در نتیجه نوک آن وارد Mill Out Extension شده و چون قطر این قسمت زیاد است پس آسیاب نشده و صدمه نمی بیند در حالی که اگر قطرش کم بود صدمه می دید و یا آسیاب شده و به ته چاه سقوط می کرد.

١٣- پستانک نارونده یا No Go Nipple

از این قسمت رشته لوله ی مغزی برای گذاشتن پلاگ استفاده می شود. دلایل گذاشتن پلاگ بسیار زیاد است که اصلی ترین آن قطع کردن ارتباط سیال چاه با درون لوله مغزی است. حال این قطع ارتباط به ما اجازه ی تعمیر و تست قطعات را می دهد.

قطر درونی این وسیله کمتر از قطر لوله های مغزی بوده که جایگاه مطمئنی را برای نشستن پلاگ فراهم می کند. ممکن است تعداد متعددی از این وسیله در رشته لوله ی مغزی به کار رود ولی رعایت تناسب قطرها از بالا به پایین لازم است.

١٤- کفشک قاطری یا Mule Shoe

پایین ترین قسمت رشته لوله ی مغزی را کفشک قاطری تشکیل می دهد. این وسیله طوری طراحی شده است که راندن رشته لوله ی مغزی به درون چاه را آسان می کند. یعنی با داشتن حالت خاصی در نوک خود٬ این وسیله در کمتر جایی در چاه گیر می کند. همچنین حالت تیپری نوک این وسیله موجب می شود تا ابزار چاه پیمایی به آن گیر نکند.

١٥-پلاگ ها یا Plugs

پلاگ ها برای قطع کردن ارتباط بین مخزن با درون لوله مغزی به کار می روند و عموما در درون پستانک نارونده گذاشته می شوند. اگر در شرایطی پستانک نارونده در دسترس نبود و یا پلاگ را نگه نداشت از هر قسمت بالاتری که قابلیت نگه داشتن پلاگ را داشته باشد استفاده می شود.

این پلاگ ها توسط Running Tool (که به وسیله ی پین متصل شده است) به داخل پستانک نارونده نشانده شده و در آنجا با ضربه زدن پین ها بریده شده و لقمه های (Fingers, Locks) پلاگ بیرون آمده و به درون پستانک نارونده کیپ می شوند. برای بیرون آوردن پلاگ باید ابتدا فشار بالای پلاگ که در اثر عملیات تعمیر ترخیص شده با فشار پایین آن که همان فشار چاه است یکسان شود. در غیر این صورت یا پلاگ در نمی آید و یا اگر در آمد به سمت بالا پرتاب می شود. به منظور تعادل فشار یک میله ی تعادل فشار (Prong) در درون پلاگ قرار داده شده که با کشیدن این میله سیال از روزنه های پایین پلاگ (که به وسیله ی میله تعادل فشار بسته بودند) عبور کرده و وارد رشته لوله مغزی می شود. در نهایت تعادل فشار پس از مدتی بر قرار خواهد شد. حال Pulling Tool قسمت انتهایی پلاگ (Fishing Neck) را گرفته و می کشد. در اثر این کشیدن گردن پلاگ کمی بیرون آمده که این عمل موجب می شود تا لقمه های پلاگ به سمت داخل رفته و پلاگ آزاد شود.حال آنرا بیرون می آورند.

بخش های تعادل فشار در پلاگ به دو صورت هیدرولیکی (Prong) و مکانیکی یا شیردار (Sliding Side Valve) است. برای برقراری تعادل فشار در نوع مکانیکی ما باید شیر آنرا که Sliding Side Valve است باز کنیم. به همین دلیل یک وسیله به نام Shifting Tool به پایین Pulling Tool بسته می شود که Shifting Tool شیر تعادل را باز می کند و Pulling Tool پس از تعادل فشار پلاگ را بیرون می کشد.

١٦-جایگزین ها یا Dummy

جایگزین ها وسیله هایی هستند که از نشینمنگاه های حساس درون رشته ی لوله مغزی محافظت می کنند. جایگزین ها دقیقا به شکل وسیله ای که می خواهند جایگزین آن شوند ساخته می شوند با این تفاوت که درون آنها هیچ ساختمان خاصی وجود ندارد. هنگام بیرون آوردن وسیله ی نصب شده از درون نشینمنگاه٬ جایگزین آن به جای آن در درون نشینمنگاه نصب می شود تا از خورده شدن و یا خراب شدن آن جلوگیری کنند. نمونه های جایگزین برای شیرهای ایمنی درون چاهی٬ پلاگ ها ٬ شیر تزریق و شیر فرازآوری وجود دارند.