فوران گير ها و متعلقات آن

برای معرفی و صحبت در مورد فوران گیر ها ابتدا باید بدانیم که این وسایل برای کنترل چه پدیده هایی بوجود آمده اند در ایجا تعریف کوتاهی از این پدیده ها داریم:

:KICK

اگر گل در کنترل فشار شکست بخورد و گاز و نفت شروع به بالا آمدن به سطح در هنگام عملیات حفاری بکند به این پدیده KICK می گویند.

BLOW OUT:

اگر بعد از KICK عملی انجام نگیرد سپس سیالات درون چاه, در یک حالت غیر قابل کنترل شروع به بیرون آمدن از چاه می کنند که به آن BLOW OUT می گویند.

:BLOW OUT PREVENTER(BOP)

آخرین سد ایمنی ما در هنگام حفاری هستند و جهت کنترل KICK ها و جلوگیری از BLOW OUT ها بکار می روند.

سیستم کنترل چاه به ما اجازه می دهد:

1. KICK یا نفوذ سیال سازند به درون چاه را تشخیص دهیم.

2. چاه را در سطح ببندیم.

3. برای جلوگیری از نفوذ سیال به درون چاه , گردش سیال حفاری را با فشار زیاد انجام دهیم و وزن گل را بالا ببریم.

4. رشته لوله حفاری را تحت فشار زیاد انجام دهیم.

5. جریان چاه را از تجهیزات و کارکنان دکل دور کنیم.

درصورتی که سیستم کنترل چاه نتواند عمل کند, چاه اصطلاحا فوران می کند. این اتفاق شاید بدترین حادثه در طی عملیات حفاری باشد. فوران باعث کاهش عمر مخزن, تجهیزات حفاری , چاه و آسیب به محیط اطراف چاه می شود.

جریان سیال سازند به درون چاه با استفاده از وسایل خاصی که BOP یا فوران گیر نامیده می شوند, متوقف می شوند. فوران گیر های استفاده شده در یک دکل به عنوان یک مجموعه شیر فوران گیر نامیده میشوند. هنگامی که رشته لوله حفاری درون چاه قرار دارد, حرکت رشته باید بدون آزاد شدن فشار چاه صورت گیرد. به علاوه مجموعه BOP با حفظ فشار درون چاه امکان گردش سیال حفاری در فضای حلقوی چاه را فراهم می کنند. این اهداف معمولا با استفاده از چندین PREVENTER RAM و یک ANNULAR PREVENTER صورت می گیرد.

PREVENTER RAM ها در انواع PIPE RAM , SHEAR RAM و BLIND RAM وجود دارند.

تاریخچه ابداع BOP :

در ابتدای قرن بیستم و اواخر قرن نوزدهم راهی برای کنترل BLOW OUTو KICK

وجود نداشت که منجر به کشته و زخمی شدن افراد زیادی در چاههای مختلف شد و بعد از BLOW OUT باید نفرات ولو یا چیزی را پیدا میکردند و روی چاه SET می کردند تا چاه را کنترل کنند.

Jim Abercrombie که خودش در OilField کار میکرد ویکبار نزدیک بود قربانی blowout شود به فکر ساخت BOP افتاد و نظر وطرحش را به Henry Cameron که یک ماشین ساز بود داد.

بالاخره آنها پس از مدتها کار به ایده ساخت Ram Type Preventer رسیدند وبا کار بر روی جزئیات آن , در 14 آوریل 1922 اولین BOP که به آن MO BOP می گفتند, ساخته شد.

RAM ها انواع مختلفی دارند, که این انواع جهت کاربردهای متفاوتی, در شرایط متفاوت درست شده اند که درزیر به آنها اشاره می شود:

· بستن دالیز در حالتی که لوله حفاری در چاه است.

· بستن دالیز در حالتی که casing در چاه است.

· بستن دالیز در حالتی لوله های حفاری با سایز های مختلف در چاه داریم.

· بریدن لوله های حفاری درون چا ه

· بستن چاه در حالی که چیزی در آن نیست.

به این منظور انواع RAM ها با کاربردهای مختلف بوجود آمدند:

• Open hole (Blind)

• Drill Pipe

• Casing

• Variable

• Shear

که این انواع مختلف اختلافاتی در طراحی دارند که در شکلهای زیر مشهود است:

کلا RAM TYPE BLOW OUT PREVENTER ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند:

طریقه باز و بسته شدن RAMها به این صورت است که توسط نیروی هیدرولیکی که از Closing Unit یا Koomey Unit تامین می شود بازو بسته می شوند:

فشار روغنی که از Koomey Unit جهت باز و بسته شدن RAM ها به آنها اعمال می شود معمولا 1500 psi است که در مواقع ضروری با باز کردن یک ولو بای پس در Koomey Unit میتوان این فشار را به 3000 psi رساند.

ANNULAR PREVENTER :

ANNULAR PREVENTER یا HYDRILL در بالای BOP STACK بسته می شود و جهت کاربرد های زیر بکار می رود:

· سیل کردن لوله ها و TOOLS مختلف با شکلها وسایزهای متفاوت

· بستن چاه در حالت Open Hole

· Strip کردن لوله ها

فشار پشت rubber مربوط به Hydrill از Koomey Unit تامین می شود و میتوان آنرا جهت Strip کردن کم و زیاد کرد.در شکلهای زیر شکل کلی Hydrill و مکانیزم عملکرد آن مشخص است:

در هر BOP STACK ما معمولا سه RAM TYPE و یک HYDRILL داریم که معمولا به ترتیب شکل زیر به هم متصل میشوند:

همانطور که در شکل مشاهده می شود معمولا در هر BOP STACK دو kill line داریم که علاوه بر اینکه در مواقع لزوم از طریق آنها چاه را بکشیم میتوانیم از آنها جهت تست BOP و همچنین زدن گل و غیره استفاده کنیم.

در قسمت جلوی هر کدام از kill line ها یک مسیر به طرف choke manifold وجود دارد که بالایی 4 اینچی و پایینی 2 اینچی است.

به kill line پایینی معمولا از طرف دیگر همانطور که در شکل بالا مشهود است , یک لاین دیگر وصل است که به آن remote line ویا Haliburton line می گویند که باید به pomp truck وصل شود تا اگر زمانی به فشاری بیش از فشار پمپهای گل جهت کشتن چاه نیاز داشتیم از آن استفاده کنیم.

:Choke Manifold

قسمتی که از طریق لاینهای 2 و4 اینچی به BOP STACK متصل است ومعمولا جهت کاربردهای زیر به کار میرود:

· فشار Trap شده زیر ram ها خطرناک است وباید ترخیص شود.

· گل آلوده شده را می توان از choke manifold به بیرون ریخت.

هر Choke Manifold معمولا سه لاین خروجی دارد که یکی به سمت shaker tank میرود و معمولا اگر بخواهیم گل برگشتی را در سیستم بگیریم از این مسیراستفادهمی کنیم.مسیر دیگر sample line است که اگر بخواهیم از مسیر برگشتی نمونه بگیریم از این مسیر استفاده می کنیم.ومسیر آخر خط آتش است که اگر بخواهیم چاه را flow بدهیم از این مسیر استفاده می کنیم.البته هر choke manifold از دو چوک دستی ویک چوک هیدرولیکی برخوردار است

که در مواقع لزوم از هر کدام استفاده می شود.

CLOSING UNIT یا: KOOMEY UNIT

همانطور که قبل تر هم اشاره شد جهت باز وبستن RAM ها و HYDRILL وشیرهای هیدرولیکی لاین 4 اینچی به طرف CHOKE MANIFOLD و TOP KILL LINE احتیاج به فشار هیدرولیکی داریم که این فشار توسط KOOMEY UNIT تامین می شود.

در KOOMEY UNITیک انباره روغن داریم که مخزن ذخیره روغن است . چند مخزن یا accumulator ذخیره روغن هم وجود دارد که در قسمت بالایی آنها یک بالشتک که پر از گاز نیتروژن است وجود دارد که فشار گاز آن رویpsi 1050 تنظیم می شود. خود روغن درون این accumulator ها همیشه رویpsi 3000 تنظیم است تا هر گاه خواستیم از فشار روغن استفاده کنیم حجم زیادی از روغن با فشار بالا آماده داشته باشیم.

این فشارpsi 3000 مستقیما به ram ها وارد نمی شود بلکه بعد از گذشتن از یک ولو تنظیم کننده فشار یا همان pressure reducing and regulating valve به فشارpsi 1500

تبدیل شده و به شیرهای 4 مسیریا 4-way valve میرود واز آنجا جهت باز یا بستن ram ها استفاده می شود.جهت باز یا بستن Hydrill نیز شیر کنترل کننده دیگری وجود دارد که فشار را می کاهد و البته فشار آن قابل تنظیم است.

روی KOOMEY UNIT سه نشانگر فشار وجود دارد که یکی فشارروغن در accumulator ها است, دیگری فشار روغن در manifold است ودیگری فشار پشت Hydrill است.

بعد از اینکه یکی از ram ها یا hydrill را بستیم و فشار در accumulator ها افتاد ابتدا پمپهایی که با هوا کار می کنند وارد عمل می شوند وفشار را تاpsi 2750 بالا میبرند وسپس پمپ الکترکی فشار را تاpsi 3000 بالا میبرد.

علاوه بر ولوهایی که روی خودKoomey Unit جهت عملکرد ram ها وجود دارد دو panel یکی روی floor دکل و دیگری کنار اتاق tool pusher وجود دارد.