مرجع تخصصی آب و فاضلاب

لوله گذاری چاه ها بالاخص چاه های نفت ،گاز،آب و اکتشافاتی قسمتی از عملیات حفاری می باشد که به هنگام پیشرفت عملیات حفاری یا پس از حفر چاه ها لازم است. عمل قرار دادن لوله های فولادی سنگینی در داخل چاهها را که به منظور حفاظت آنها انجام می گیرد لوله گذاری چاهها می نامند که مجموعه طول لوله ها که به صورت یک تیوب پیوسته و برای یک منظور خاص در عمق معینی از چاه گذاشته می شود رشته لوله های محافظ (casing string ) چاه گفته می شود . هر رشته لوله محافظ از یک یا چند لوله متصل به هم تشکیل شده است . لوله های هر رشته معمولا قطر خارجی و قطر داخلی یکسان دارند. با توجه به عملکرد این رشته لوله ها و وضعیت چاه ها چهار نوع رشته لوله های محافظ casing چاه را می توان برای چاه ها به کار برد البته ضرورتی ندارد که در همه چاهها هر چهار رشته لوله های محافظ مورد استفاده قرار گیرند حداقل دو و حداکثر چهار رشته در چاهها به کار برده می شوند برنامه ریزی برای لوله گذاری چاهها معمولا قبل از انتخاب ماشین حفاری صورت می گیرد . در هر چاه که نیاز به لوله گذاری دارد از نظر قطر مته ها و لوله های مختلف به کار برده می شوند.

انواع لوله های محافظ چاه

1-  لوله های محافظ اولیه conductor casing         

لوله محافظ اولیه قطورترین لوله محافظ چاه است موقعی استفاده می شود که خاکهای سطحی زمین نا پایدار باشند که به هنگام حفاری در اثر خورندگی و شستشوی ناگهانی ناپایدار توسط گل حفاری حفره های کوچک و بزرگ در سطح ایجاد می شود . طول این لوله ها بسته به نوع خاکهای سطح زمین 3 تا 6 متر (10 تا 20 فوت ) متغییراند .

2). لوله محافظ سطحی    surface casing               

لوله های محافظ سطحی چاهها معمولا برای جلوگیری از ورود آبهای خالص داخل منافذ ماسه ها به داخل چاهها به کار بده می شوند . اندازه طولی این لوله ها به عمق آبهای خالص در منطقه بستگی دارد و ممکن است از چند تا چند صد متر متغییر باشد لوله های محافظ سطحی تقریبا برای کلیه چاههایی که به منظور دسترسی به نفت و گاز حفر می شوند به کار می روند.

3).لوله محافظ میانی                    intermediate casing

از لوله های  محافظ میانی چاه وقتی استفاده می شود که چاه عمیق شده و مشکلات حفاری مثل فشار غیر نرمال طبقات شیل یا هرز رفتگی گل وجود داشته باشد .

4-1-  لوله های طولانی یا نهایی محافظ چاه  perforated casing 

 این لوله از سطح تا عمق نهایی چاه یا عمق مورد نظر ادامه دارد در مورد سیالات ( نفت – آب – گاز ) ممکن است لوله بالای منطقه حاوی سیال قرار داده شود یا با قسمت تحتانی  آن منطبق شود . در حالت اول منطقه پس از استخراج به صورت حفره باقی خواهد ماند در حالت دوم ضرورت دارد که در لوله طولانی محافظت چاه به منطقه حاوی سیال سوراخی ایجاد شود تا امکان سرازیر شدن سیال به داخل چاه فراهم شود که این رشته لوله را لوله محافظ طولانی سوراخ دار (perforated casing ) می نامند . رشته لوله طولانی چاه معمولا در شروع عملیات انتخاب می شود و به چند عامل بستگی دارد که عبارتند از :

1-   آیا بعد از دسترسی به عمق مورد نظر حفاری همچنان ادامه دارد یا نه در صورتی که جواب مثبت است انتخاب مته مناسب برای ادامه عملیات حفاری در انتخاب قطر داخلی لوله طولانی موثر است.

2-   تجهیزات مورد نیاز جهت ارسال به منطقه مورد نظر (عمق مورد نظر ) به منظور تولید دارای چه ابعادی است

3-   چگونگی قرار گیری لوله طولانی در انتهای چاه آیا لوله در قسمت فوقانی منطقه قرار می گیرد یا قسمت تحتانی آن

4-   قطر داخلی لوله طولانی باید به اندازه ای باشد که ابزار یابی حفاری (fishing ) به راحتی از داخل آن عبور کند تا در صوت گیر کردن هر قطعه از ماشین حفاری داخل چاه بتوان آن را بازیافت شکل زیر ارتباط بین رشته های لوله محافظ چاه و شرایط موجود در یک نمونه از چاه نفت را نشان می دهد.

خواص لوله های محافظ چاه (casing )

لوله های محافظ چاه (casing ) بر حسب پنج خاصیت تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :

1-  قطر خارجی

2-      ضخامت دیواره

3- نوع موادی که در ساخت لوله ها محافظ (پوشش جداری ) به کار رفته است

4-      چگونگی (نوع) اتصال

5-      طول لوله محافظ چاه

قطر خارجی و ضخامت دیواره لوله های محافظ چاه بر وزن و سنگینی لوله ها نیز تاثیر می گذارند/

وقتی که لوله های محافظ به داخل چاه قرار داده می شوند تحت تاثیر سه فشار قرار دارند که باید بتوانند آنها را تحمل کنند این سه فشار عبارتند از :

1-          فشار خارجی 2- فشار داخلی 3- فشار طولی یا محوری

فشار خارجی موجب فروریختگی یا شکست casing می گردد، فشار درونی باعث ترکاندن casing شده و فشار طولی یا محوری موجب کاهش مقاومت casing در مقابل فشار خارجی می شود و روند فروریختگی را سرعت می بخشد . با توجه به عوامل مذکور انتخاب لوله های محافظ چاه از نظر کیفی ،طولی و وزن اهمیت ویژه ای دارد که در ذیل به تقسیم بندی لوله ها محافظ casing  بر این اساس اشاره می شود

1)      کیفیت لوله ها

کیفیت لوله ها بر اساس مقاومت تسلیم آنها (yieldstrength) آنها تقسیم بندی می شوند این تقسیم بندی توسط API (American  ptroeum Instiue  ) صورت گرفته است در جدول زیر آمده است .

 

 

طبقه بندی لوله ها بر اساس مقاومت تسلیم

 

2). طول لوله محافظ

لوله های محافظ چاه بر اساس طول نیز به سه طبقه تقسیم می شوند تقسیم بندی API  این تقسیم بندی در جدول زیر نشان داده شده است . بر اساس این تقسیم بندی طول لوله ها 16 تا 42 فوت متغییر است.

 تقسیم بندی لولهای محافظ ( casing ) بر اساس طول (فوت)

3). تقسیم بندی لوله های محافظ براساس قطر و ضخامت دیواره لوله ها محافظ چاه بر اساس قطر خارجی و ضخامت دیواره یا وزن احمی شان نیز تقسیم می شوند تقسیم بندی API در این تقسیم بندی 74 نوع لوله محافظ با قطر بین 4/1  4 اینچ و ضخامت دیواره لوله بین 205/0 تا 595/0 اینچ و وزن بین 5/9 تا 94 پوند به ازای هر فوت فهرست شده است ( جدول زیر )  

-تاثیر فشار خارجی بر روی لوله های محافظ و نحوه محاسبه آن

وقتی لوله های محافظ ( پوشش جداری ) در داخل چاه قرار می گیرند فشار پشت لوله های محافظ ممکن است از فشار داخل لوله های محافظ زیادتر شود . این حالت به دلایل زیر اتفاق می افتد :

1-   به خاطر فشار سیال داخل طبقات پشت لوله های محافظ

2-   به دلیل وجود آببین دیواره خارجی لوله محافظ و دیواره چاه در هر دو صورت چنانچه اندازه این فشار زیادتر از فشار داخل لوله محافظ گردید فروریختگی یا شکست اتفاق خواهد افتاد . چنانچه فرو ریختگی یا شکست ، دائمی باشد بدان شکست پلاستیکی (PLASTIC FAILURE ) در غیر این صورت آن را شکستگی الاستیکی (ELASTIC FAILURE ) می نامند. توانایی لوله های محافظ در مقابل فشار خارجی بدون آنکه شکست پلاستیکی یا الاستیکی به وجود آید را مقاومت فرو ریختگی می نامند. (COLLAPSE RESISTANCE )

در مورد مقاومت فروریختگی مطالعات وسیعی چه از نظر تئوری و چه از نظر عملی انجام گرفته است. نتیجه این مطالعات دال بر این است که این مقاومت به سه عامل بستگی دارد که عبارتند از :

1). نسبت بین قطر لوله به ضخامت آن DE/T

2). نوع و کیفیت مواد به کار گرفته شده در لوله

3). فشار یا کشش محوری وارده به لوله

کلایندنیست (CLINEDINST ) نشان داده است برای حالتی که فشار خارجی بر روی قطر خارجی لوله های محافظ تاثیر می گذارد (که در همه موارد چنین است ) از معادله ذیل برای شکست الاستیکی می توان استفاده کرد.

Pc=2E/ 1-r2*1/(de/t)[(de/t)-1]2  (1-6)    

که:

E=مودلوس الاستیسیته (PSI ) ، R= نسبت پوئسونز

De= قطر خارجی لوله (اینچ) ، T= ضخامت لوله (اینچ)

Pc= حداقل فشار فرو ریختگی یا شکست PSI

چنانچه در رابطه 6-1 به جای E مقدار 30*10 6PSI (مودولوس الاستیسیته فولاد ) و به جای R مقدار 0.3 قرار داده شوند . حداقل فشار فرو ریختگی یا شکست برای شکست الاستیکی از رابطه ذیل به دست می آید:

Pc= 65.73*10^6 /(DE/T) [(DE/T)-1]2 (2-6)

تجربه نشان داده که متوسط فشار فرو ریختگی تقریبا 95 درصد مقدار محاسبه شده با رابطه 6-1 است . و بر اساس شکست پلاستیکی لوله های محافظ به دو گروه تقسیم شده اند:

الف – آنهایی که نسبت DE/T کوچکتر از 14 است که از رابطه ذیل می توان حداقل فشار فرو ریختگی یا شکست را محاسبه کرد.

PC=2YP[(DE/T)-1 /(DE/T)2]  (3-6)                     

که :

YP = متوسط مقاومت تسلیم موادی که در ساخت لوله های محافظ به کار برده شده است

ب)آنهایی که نسبت DE/DT آنها بزرگتر از 14 است که در این شرایط فشار فرو ریختگی یا شکست از رابطه زیر محاسبه می شود:

PB=YP[2.503/(DE/T) -0.046] (4-6)                         

- تاثیر فشار داخلی بر روی لوله های محافظ و نحوه محاسبه آن

به هنگام ورود سیالات طبقات به داخل لوله های محافظ چاه لوله های محافظ تحت فشار درونی قرار می گیرند . معمولا در قسمت تحتانی تحت تاثیر فشار بیرونی بزرگتر از فشار درونی است. اما در قسمت های فوقانی رشته لوله محافظ چاه فشار بیرونی تقریبا اغماض و در نزدیکی های سطح نه فشار طبقات وجود دارد نه فشار بیرونی ، در این وضعیت هر گونه فشار درونی اعم از فشار ناشی از سیال درون رشته لوله محافظ چاه یا فشار پمپ در سطح موجب بزرگتر شدن فشار درونی نسبت به فشار بیرونی می شود . این زیادی فشار باعث ایجاد ترک طولی در لوله محافظ چاه می شود . فشار درونی که موجب این شکست در لوله محافظ می شود فشار ترکیدگی (BURSTING PRESSURE ) می گویند. به طور متداول فشار ترکیدگی لوله ها فولادی از فرمول  بارلو (BARLOWS EQUATION ) محاسبه می شود:

PB=2S.T/DE       (5-6)

که:
S= مقاومت کششی فولاد T,(PSI)=ضخامت لوله (اینچ)

DE =قطر خارجی لوله محافظ ،PB=فشار ترکیدگی لوله PSI یا فشاری که نیاز است تا موجب گسیختگی در لوله شود.

شکست واقعی در اجسام وقتی اتفاق می افتد که تنش وارده از مقاومت تسلیم (YIELD STRENGTH) جسم زیادتر باشد و در این حالت است که تغییر شکل دائم در جسم پدید می آید . در حالی که در لوله های محافظ چاه ترک و شکست در فشاری کمتر از تنش که موجب شکست واقعی می شود پدید خواهد آمد و بدین منظور در فرمول بارلو با انتساب حداقل فشار تسلیم درونی به جای فشار ترکیدگی از حداقل مقاومت به جای مقاومت کششی استفاده می شود و از این دو اصطلاح در فرمول استفاده شده است. نکته دیگر در استفاده از فرمول بارلو آن است که به طور تجربی ثابت شده که ضخامت دیواره لوله های محافظ 5/12 درصد از ضخامت خود کمتر است . به عبارت دیگر فشار ترکیدگی یا فشار تسلیم درونی لوله ها محافظ در عمل ممکناست 5/12 درصد کمتراز مقداری باشد که از طریق فرمول بارلو پیش بینی شده است با توجه به توضیحات بالا و اصلاح فرمول بارلو فشار تسلیم درونی برای لوله های محافظ از رابطه ذیل محاسبه می شود .

PI=2Ymt(1-0.125) / de =1.75Ym t/de (6-6)  

که :

Pi = مینیمم فشار تسلیم درونی Ym, (psi)=مینیمم مقاومت تسلیم psi

t/de= نسبت ضخامت دیواره لوله محافظ به قطر خارجی لوله محافظ است .

-  تاثیر بار محوری

بار محوری دو تاثیر نا مطلوب در لوله های محافظ چاه دارد:

1-  در جهت طولی موجب تغییر شکل دایم می شود.

2- مقاومت لوله های محافظ (casing ) را در مقاومت فشار بیرونی یا فرو ریختگی می کاهد. 

مراقبت از لوله هاي داخلي چاه از نظر خورندگي مواد اسيدي (Inhibition)

لوله هاي پوششي كه در داخل چاه تعبيه مي گردند به طور دائم مي مانند و قابل تعويض نيستند .  البته مي توان آنها را در صورت لزوم به نحوي تعمير كرد ليكن تعويض تمامي آنها غيرممكن است .  لذا بايستي حتي المقدور از آنها مواظبت به عمل آيد .  (هنگاميكه اسيد به چاه زده مي شود ، به مدت زياد در معرض اسيد قرار نگيرد و يا از توليد آب همراه با نفت چاههائيكه گاز اسيدي توليد مي كنند حتي الامكان اجتناب شود ) .

اهميت نگهداري اين لوله ها وقتي كه چاه گاز اسيدي توليد مي كند صدچندان مي شود و به خاطر همين موضوع است كه براي تكميل چنين چاههائي كارگذاشتن لوله مغزي (Tubing)  يكي از واجبات است ،  چرا كه لوله مغزي رامي توان توسط دكل حفار تعويض كرد .  اما باز مسئله مواقبت از همين لوله مطرح است .

در چنين مواردي حين تكميل چاه جداره مجاور لوله مغزي را از مايعي كه با مواد ضدزنگ مخلوط است (Corrosion   Inhibitor)  پر مي كنند .  پس از تكميل حتي المقدور سعي مي شود كه اين مايع تخليه نگردد و يا در صورت لزوم مجدداً باز برگردد .

جهت مواظبت و جلوگيري از زنگ خوردگي لوله مغزي به دو صورت عمل مي شود :

الف :  تزريق مداوم مواد ضدزنگ  ،  در اين حالت اين مواد كه  اهم آنها شامپيون (Champion) و كانتول (Contol ) مي باشند و توسط پمپ كوچكي كه در مجاورت چاه تعبيه شده است از طريق لوله جداري به داخل چاه پمپ مي شود و آنگاه همراه سيال توليدي چاه از لوله مغزي خارج مي گردد و در مسير خروج پوششي روي ديواره لوله به وجود مي آورد كه از تماس مستقيم گاز اسيدي با فلز جلوگيري شود . ( فشار پمپ طوري در نظر گرفته مي شود كه در نقطه اي كه با سيال توليدي تماس پيدا مي كنند فقط كمي بيش از فشار سيال باشد و به طور قطع از فشار مخزن كمتر ، اگر توليد از جداره لوله مغزي مي باشد ، است مواد از طريق لوله مغزي پمپ مي شوند ) .  حجم مواد تزريقي به مقدار گاز اسيدي ، ظرفيت توليدي چاه ، قطر لوله ها و همچنين قدرت ماده ضدزنگ بستگي دارد .

 ب -  تزريق لحظه اي (Fath   Ishibitioc)  . در اين حالت هر از چند مدت كه از توليد و بهره برداري از چاه گذشته چاه را بسته و محلول مواد ضدزنگ را از مسير توليد به داخل آن پمپ مي كنند و چند روزي چاه را به همان حال بسته نگاه مي دارند .  معمولاً حجم مواد تزريقي در هر بار معادل ظرفيت داخلي لوله مغزي مي باشد .

استفاده ‌از دستگاه هائي ‌كه ‌سرعت ‌رنگ ‌خوردگي ‌را مشخص ‌مي‌كنند Corosion Coupon) ) روشي است جهت بررسي وضع لوله ها ، همچنين به كمك دستگاه هاي اندازه گيري قطر داخلي‌ چاه‌ و مشخص‌كننده‌ عمق ‌سوراخهاي‌ روي‌ لوله‌ها Caliper Burvey)) مي توان از موقعيت آنها كسب اطلاع نمود .

استفاده از فرایند انعقاد در حذف آرسنیک از آب - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
قطعات مشترک در پمپ ها - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
آب ژاول - شنبه چهاردهم اسفند 1389
باکتریهای آهن(و منگنز) Iron Bacteria - شنبه چهاردهم اسفند 1389
دانلود ضوابط طراحی سیستم های فاضلاب - شنبه چهاردهم اسفند 1389
اتوماسیون در تصفیه خانه های آب - جمعه سیزدهم اسفند 1389
استفاده از فرایند تبادل یون برای حذف آرسنیک - جمعه سیزدهم اسفند 1389
مطالب کلی در مورد تیتراسیون - جمعه سیزدهم اسفند 1389
جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ بخار - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
مواد منعقد کننده - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
دانلود ویژگیهای آب - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
مدیریت منابع آب در برزیل - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
آب طلای دیگر - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
استفاده از دی اکسید کلر به عنوان گندزدا - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
کروماتو گرافی تبادل یونی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
راکتور ناپیوسته متوالی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
مبانی کلرزنی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
بهداشت آب در سفر - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
آبیاری مغناطیسی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
خوردگی، زیان‌ها و روش‌های کنترل آن - سه شنبه دهم اسفند 1389
تماس دهنده های زیستی چرخان (ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS - سه شنبه دهم اسفند 1389
آب‌ شناسی - سه شنبه دهم اسفند 1389
محروميت ۴/ ۱ ميليارد انسان از دسترسي به آب سالم - سه شنبه دهم اسفند 1389
مبانی کلرزنی - دوشنبه نهم اسفند 1389
راکتور بسته ‌ی متوالی SBR) Sequencing Batch Reactor) - دوشنبه نهم اسفند 1389
خوردگی فلزات و ترمودینامیک شیمیایی - دوشنبه نهم اسفند 1389
خوردگی ( Corrosion ) - یکشنبه هشتم اسفند 1389
وجود یون کلراید (Chloride) در آب - یکشنبه هشتم اسفند 1389
کاربرد پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه آب - یکشنبه هشتم اسفند 1389
معرفی تصفیه خانه فاضلاب شماره یک شیراز - یکشنبه هشتم اسفند 1389
دانلود ضوابط طراحی سیستم های آبی - شنبه هفتم اسفند 1389
اثرات کلراید بر انسان و ‌محیط زیست - شنبه هفتم اسفند 1389
نقطه سه گانه آب - شنبه هفتم اسفند 1389
مفاهیم رطوبت - شنبه هفتم اسفند 1389
معرفی انواع سریزها - شنبه هفتم اسفند 1389
آب بندان ها، منشأ زندگی و سرسبزی شمال - شنبه هفتم اسفند 1389
گراویمتری (وزن سنجی رسوب ) - جمعه ششم اسفند 1389
صافی‌های چکنده (از مهندسی فاضلاب متکف) - جمعه ششم اسفند 1389
گذري بر کاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب‏ - جمعه ششم اسفند 1389
سیستم های تصفیه و فیلتراسیون - جمعه ششم اسفند 1389
تقسیم بندی کلی فیلتر های پرس - جمعه ششم اسفند 1389
پارچه های فیلتر پرس - جمعه ششم اسفند 1389
اصول کار فیلتر پرس با صفحات ممبران - جمعه ششم اسفند 1389
دانلود نرم افزار های کاربردی - جمعه ششم اسفند 1389
خواص آب - جمعه ششم اسفند 1389
تعیین مقدار اکسیژن محلول(DO) - جمعه ششم اسفند 1389
سيستم هاي مهندسي تصفيه فاضلاب - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
نیترات بیش از حد مجاز در آب سرطان‌زا است - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
تیتراسیون PH متری اسید و باز قوی - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
روز مهندسی - پنجشنبه پنجم اسفند 1389

مزایای سیستم لوله كشی كلكتوری - جمعه نوزدهم فروردین 1390
شبكه آب رسانی - جمعه نوزدهم فروردین 1390
جدول استاندارد خروجي فاضلاب ها - جمعه نوزدهم فروردین 1390
شبکه های فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین 1390
تصفيه پساب ‌هاي صنعت آبكاري - جمعه نوزدهم فروردین 1390
فلزات سنگین در فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین 1390
وبا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
سالمونلازیس - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
شيگلا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
يرسينيا انتروكوليتيكا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
طرح و محاسبه سپتیک تانک - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
لوله ‌های مورد استفاده در شبکه جمع آوری فاضلاب - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
خوردگی میکروبیولوژی و نحوه کنترل آن - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
سیستم های بالابری در چاه - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390

مرجع تخصصی آب و فاضلاب