مقدمه
تاریخچه نفت :
صنعت نفت درجهان تاریخی بسیار کهن دارد . و قدیمی ترین تمدنی که تابحال شناخته شده دردره های نیل ، دجله وفرات ودرچین بوده است . اسنادهای تاریخی وکاوشهای باستان شناسان نشان می دهد ،که مردم مذبور ازکهن ترین روزگاران نفت رامی شناختند . چهارهزار سال قبل از میلاد مسیح مردم دجله و فرات قیر را بعنوان ملاط ساختمانها بکار می بردند . و همچنین درآنزمان از قیر برای جلوگیری از نفوذآب و اندود کردن قایق و کشتی و همچنین برای سوخت و معالجه برخی از بیماریها بکاررفته ، ازجمله در موارد مصرف طبی بیماریهای جلدی ، رماتیسم و سایر بیماریها بوده است . درایران کاوشهای باستان شناسان معلوم داشته که ساکنین کشورما از ۵ تا ۶ هزارسال پیش قیررا بعنوان ملاط درساختمانها ویابرای نصب وبه هم چسباندن جواهرات وظروف سفالین واندودکردن کشتیها وغیره بکارمی بردند .
اولین چاه درشهر پنسیلوانیا (تیستو سویل آمریکا) توسط شخصی بنام(ادوین دریک) درسال ۱۸۵۹ حفر شد ، که قبل از آن صنعت نفت درهیچ کشوری وجود نداشته وعمیق ترین چاه دردنیا چاهی در لویزنیا (آمریکا) است ، که ۶۵۰۰ متر عمق دارد .
امروز بزرگترین منابع نفتی جهان درخاورمیانه – ایالات متحده آمریکا – آفریقای شمالی و شوروی است . درسال ۱۹۰۸ نفت درخاورمیانه برای اولین بار درایران و درشهرسلیمان کشف شده وبعد ازآن دربعضی ازکشورهای خاورمیانه مقداری نفت کشف شد . درسال ۱۹۳۲درجزیره بحرین اکتشاف نفت شروع شد . کارشناسان نفتی پیش بینی کرده اند که اگر دربحرین به نفت برسند . درخلیج فارس و مناطق اطراف آن مخازن نفتی بسیار وجود دارد ،که به نفت رسیده اند و بعد از آن کاوش دراطراف منطقه خلیج فارس آغاز گردید که امروزه خاورمیانه بزرگترین منطقه نفتی جهان است و بیشترین نفت درخاورمیانه ازچهار کشور عربستان – کویت – ایران و عراق تولید می شود .
مخزن زیرزمینی گازو نفت (Petroloum Reservior ) :
باتوجه به آنچه گفته شد . نفت درسنگهای رسوبی که عبارتند از لایه های ته نشینی شده دردریا که از میلیونها سال پیش تشکیل شده اند قرار دارند و این سنگها عبارتند از سنگ ماسه ای که ذرات شن می باشد با مقداری خاک رس و یا سنگ آهکی و دولومیت باتوجه به اختلاف فشار بین دو نقطه وبا توجه به اینکه فضا و فاصله بین ذرات این سنگها زیاد نیست ، نفت به وجود آمده ، شروع به حرکت کرده و آنقدر بالا می آید تا ازحرکت آن جلوگیری شود و بیشتر ازآن نتواند به حرکت خود ادامه دهد . وبه اصطلاح نفت به دام می افتد . این همان طبقه(Cap Rock) است وبه علت اختلاف وزن مخصوص گاز ونفت وآب نمک(آب دریا)گاز در بالای نفت دروسط وبالاخره آب درزیر نفت قرار میگیرد .
منابع نفت و گاز برحسب نوع انرژی و نیروی طبیعی که آنها را به سطح زمین می رساند ، طبقه بندی کرده اند . درموقع به وجود آمدن منابع نفتی حاصل ازگاز و یا آب موجود درزیر وبالا و یا محلول درنفت هرکدام و یا با همدیگر آماده بالا آوردن نفت از زیرزمین به سطح زمین می شوند .
تقریباً درتمام منابع نفتی مقداری از گاز درنفت بصورت حل شده وجود دارد که سبب ذخیره سازی انرژی گاز بصورت پتانسیل است . به هنگام بهره برداری تبدیل انرژی پتانسیل گاز به انرژی جنبشی سبب می شود ، که نفت به همراه گاز بسطح زمین جریان پیدا کند . قدرت بهره دهی این نوع راندمان . که به اصطلاح راندن توسط گاز حل شده گویند .
دربعضی مواقع مقدار این گاز آنقدر زیاد است که ضمن اینکه مقداری درنفت حل شده مقدار زیادی بطور گاز آزاد دربالای نفت با فشار زیاد جمع می شود که اصطلاحاً کلاهک گاز(Gas cap) گویند . که درموقع بهره برداری از منبع نفتی و افت فشار این گازها حالت انبساط بخود می گیرند ومی خواهند حجم بیشتری را اشتغال کنند و درنتیجه قطرات نفت رابه بیرون رانده وخود جایگزین آن میشود که این محل راراندن توسط گازدرکلاهک(Gas cap drive) می گویند. وبهره دهی آن خیلی بیشتر از راندن توسط گاز حل شده به تنهائی است .
گاهی دربعضی از مخازن نفتی فشار آب سبب می شود که نفت به بیرون مخزن وبه طرف بالا رانده شود که این نوع مکانیسم جریان نفت بسطح زمین را (Water drive) گویند .
لوله های استفاده شده برای چاه :
۱- لوله جدار چاه (casing) :
این لوله از آلیاژی ازآهن می باشد که ازسطح زمین تا عمقی از چاه وگاهی تا ته چاه کشیده شده و بوسیله پیچ به همدیگر متصل می شوند و گاز و نفت درآن جریان پیدا می کنند . پشت این لوله ها سیمان شده تا ازریزش دیواره چاه و یا جریان آب از طبقات زمین بداخل چاه جلوگیری کند . لوله های جداری چاه دارای قطرهای ۵|۸ ۱۸ ، ۳|۸ ۱۳ ، ۵|۸ و ۷ اینچ می باشد ومتناسب با موقعیت و وضع چاه بکاربرده می شوند .
شکل ۱-۱
لوله مغزی (Tabing ) :
درچاه هائیکه مقدار گاز SH2 آن زیاد می باشد ، چون این گاز باعث خوردگی لوله جداری چاه می گردد و چون لوله جداری چاه با سیمان محکم می شود و خروج تعویض آن درموقع صدمه دیدن زیاد است از لوله مغزی (Tabing)استفاده می شود زیرا لوله مغزی بصورت آویزان از سرچاه تا طبقه بندی رانده می شود . ازبالا به وسیله Tabing hanger و ازپایین Paker محکم نگاه داشته می شود تا از لرزش وبالا و پایین رفتن آن جلوگیری کند . قطر این لوله مغزیها از ۱|۴ ۱ اینچ تا ۱|۲ ۴ اینچ موجود است و بیشتر از اندازه ۷|۸ ۲ اینچ استفاده می شود .
شکل ۲-۱
۲- لوله آستری Liner :
لوله آستری برای جلوگیری از ریزش دیواره های مخزن نفت ده ویا درموقعی که چاه به گاز می زند یعنی سطح نفت نسبت به دهانه چاه پایین می رود استفاده می کنند و برای صرفه جوئی دربکار بردن لوله جداری چاه این لوله از حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ فوتی پایین ترین نقطه آخرین لوله جداری تا عمقی از چاه امتداد دارد که گاه تا کل عمق چاه ادامه دارد . شکل ۳-۱
اشکالاتیکه درموقع بهره برداری بی رویه وزیاد از مقدار تعیین شده ازچاه ویا به مرور زمان برای مخزن چاه بوجود می آید ، به قرارزیر است .
الف – زدن چاه به گاز Gas conning
علائم : ۱- فشار سرچاه زیاد می شود .
۲- نسبت بهره دهی نفت چاه کم می شود .
۳- مقدار بهره دهی نفت چاه کم می شود .
ب – زدن چاه به آب نمک Water conning
علائم : ۱ – فشار سرچاه کم می شود .
۲- مقدار آب نمک دسرنفت زیاد می شود .
۳- مقدار بهره دهی چاه کم می شود و چاه بمیرد .
وسائل سرچاه Well Head Fitting :
بطور کلی وسائلی که سرچاه مورد استفاده قرار می گیرد به دودسته تقسیم می شوند .
الف – کلیه قسمتهائیکه بست پایین Base Flang تا سرپوش بالائی (X-mas Tree cap) قرار دارد .
ب – کلیه قسمتهای کناری چاه .
قسمت الف :
۱) اولین قسمت فلنجی است که با فاصله کم درسطح گودال چاه قراردارد و دو شیر دروازه ای دو اینچی در دو طرف آن با زاویه ۱۸۰ درجه قرار دارد و ارتفاعش تا سطح دریا در محاسبات کارهائیکه باید سرچاه انجام داد مورد استفاده قرار می گیرد .
۲- محفظه تبدیل لوله های کناری چاه Gasing Head spool .
۳-شیرجانبی (side valves ) Annulas valves .
این شیرها ازنوعی انتخاب شده اند ، که فشار زیاد را تحمل می کنند و روی محفظه تبدیل کننده گروه لوله های جداری چاه قرار دارند و جهت تخلیه نمودن فشار احتمالی موجود در فشای بین لوله جداری چاه Gasing استفاده می شود .
۳- Tabing Hunger وسیله ای است که برای نگهداشتن لوله مغزی چاه (Tabing) ازآن استفاده می شود که توسط چند پیچ لوله مغزی را محکم نگهداشته است .
۴- شیر اصلی Bottom Man Valve .
شیر اصلی زیرین درحالت معمولی نباید بسته شود ، زیرا این شیر برای استفاده در مواقع اضطراری است و باید همیشه کاملاً باز باشد و بستن آن بایستی با اجازه مقامات صلاحیت دار شرکت انجام پذیرد .
۵- شیر اصلی بالائی Top main valve .
این شیر روی شیر اصلی تحتانی قرا گرفته و بیشتر برای باز وبستن چاه ازآن استفاده می شود .
۶- شیر خودکار ایمنی Safety otis valves .
شیر ایمنی خودکار شیریا است که روی دو فشار حداقل و حداکثر لوله نفت تنظیم گردیده ووقتی فشار لوله جریان نفت به حداقل ویا حداکثر برسد ، این شیر بطور خودکار بسته شده و ازترکیدن لوله و یا ایجاد صدمه به آن و خطرات احتمالی جلوگیری می نماید .
۷- لوله انجراف دهنده نفت Swept Bend .
این لوله فقط برای انحراف گاز ونفت با یک زاویه معین بطرف لوله جریان نفت نصب شده و چندان اثری روی فشار ویا مقدار بهره برداری چاه ندارد و جریان نفت را طوری تغییر می دهد که از ضربات مستقیم نفت به لوله وصدمه دیدن آن جلوگیری می کند .
۸- شیر عمقی Dipping valve .
که ازطرف اداره بررسی منابع نفتی برای بررسی فشارهای درونی چاه و همچنین برای گرفتن نمونه جهت مشخصات نفت درعمقهای مختلف – تزریق اسید درچاه – آزمایش حرارت چاه درعمقهای مختلف و خواندن فشار سرچاه مورد استفاده قرارمی گیرد .این شیرها به قطرهای مختلف ۲و۳و۴ اینچ موجود است ودرحالت عادی بسته است وهنگام آزمایش فوق الذکرآنرا بازمی کنیم .
۱۰- سرپوش (X- mass Tree cap ) .
این سرپوش روی شیرعمقی قرار دارد و دربالای آن یک شیر نیم اینچی و یک فشارسنج است . روی شیرچاهها سرپوش ۳ اینچی قراردارد و تقریباً بشکل استاندارد درآمده ولی روی بعضی از چاهها سرپوش ۴ اینچی موجود است . سرپوشها گاهی با پیچ مهره وگاهی بصورت روپوش سرچاه پیچ می شوند . درموقع سوارنمودن سرپوش باید مواظب رینگ (o . Ring ) آن باشیم که تمیز و درست سرجای خود سوار شده باشد .
ب – قسمتهای کناری چاه :
۱- تله سنگ Strone Trap
لوله ای به شکل تی است که بین لوله انحراف دهنده جریان نفت و شیر سوخت وشیر بهره برداری قرار دارد . این لوله برای جلوگیری از حرکت قلوه سنگها و یا کثافت نفت است که ازته چاه همراه نفت خارج شده و مانع می گردد که این سنگها وارد دستگاه بهره برداری نشود . وجود اختلاف فشار بین دو سر این دستگاه دلیل بودن مقدار شن وکثافت نفت در قسمتهای صافی ومسدود شدن تدریجی شیارهای آن می باشد .
