حفاري نفت
چكيده
در پي اجراي تشكيلات نوين وزارت نفت به منظور تفكيك وظايف و شتاب بخشيدن به فرآيند پالايش و پخش فرآورده هاي نفتي در داخل كشور در روز 17 اسفند 1370 شركت ملي پالايش و پخش فرآورده هاي نفتي ايران سازمان يافت و انجام كليه عمليات مربوط به انتقال نفت خام به پالايشگاه ها و پهلوگيري هاي صادراتي ، توليد بيش از 10 فرآوردة اصلي شامل انواع بنزين ، نفت سفيد ، نفت گاز ، گاز مايع ، نفت كوره ، انواع سوخت هاي هوايي ، قير ، انواع روغن موتور ، پخش فرآورده هاي نفتي به اين شركت سپرده شده است.
صنعت نفت ايران به دنبال فوران اولين چاه نفت در مسجد سليمان واقع در جنوب غربي كشور متولد گرديد و به عنوان آغاز گيري و پيشتاز عمليات نفتي در منطقه خاورميانه شناخته شد.
به دنبال ايران كشور هاي عراق و سپس بحرين و كويت و عربستان نيز در زمره كشور هاي توليد كننده قرار گرفتند ايران همچنين اولين كشور خاورميانه و دومين كشور جهان (بعد از مكزيك) است كه توانست صنعت نفت خود را ملي اعلام و از نظر حقوقي استقلال يابد.
علاوه بر اين ايران در زمره كشورهاي مؤسس سازمان اوپك نيز قرار داشته و موفق گرديد. همچنين مصرف روز افزون مواد نفتي در كشور ، سابقة نسبتاً طولاني كه صنعت نفت در كشور ما دارد ، نقش بارز اقتصادي و سياسي و لزوم فعاليت هاي نفتي و پالايشگاهي در تأمين اين نيازها موجب شده است تا آگاهي از كيفيت حقاري و استخراج نفت و فراورده هاي نفتي اطلاعات دقيق تري در مورد اصول اوليه و روش هاي متداول آنها مورد توجه عموم قرار گيرد.
در اين مقاله تلاش شده است كه مطالب تا حد امكان ساده و مفيد و مختصر و قابل استفاده باشد به همين منظور تلاش شده است تا حد امكان از مجموعه اطلاعات مربوط به انتشارات انجمن نفت ايران استفاده گردد.
واژگان كليدي
روش زمين شناسي ژئوفيزيكي اكتشاف نفت ، حفاري ، مغزه گيري ، نفت خام
مقدمه :
شركت ملي نفت ايران در طول چندين دهه گذشته در زمينه هاي اكتشاف ، توسعه ، توليد و صادرات از منابع نفتي دريايي در فلات قاره ايران در خليج فارس فعال بوده و همواره اهميت خاصي به ميادين مشترك در خط مرزي دريايي داده شده است قبل از انقلاب اسلامي ، تعدادي از منابع نفتي با قراردادهاي مشاركت بين شركت ملي نفت ايران و شركت هاي نفتي خارجي توسعه يافته و اولين ميدان در سال 1339 شمسي در خط توليد قرار گرفته است.
پس از پيروزي انقلاب اسلامي كليه قراردادهاي مشاركت ملغي گرديد و در سال 1359 شركت نفت فلات قاره ايران با هدف توسعه بهينه از ميادين هيدروكربوري خليج فارس و حفظ صيانت از اين منازل تشكيل شده و اداره كليه ميادين نفتي را به عهده گرفت.
از مهمترين فعاليت هاي عملياتي در 4 منطقه مختلف صورت مي گيرد كه عبارتند از منطقه بهرگان ، منطقه خارك ، منطقه لاوان ، منطقه سيري.
از مهمترين موارد مربوط به نفت در اين مقاله روش هاي اكتشاف نفت و حفاري و توليد فرآورده هاي نفتي مي باشد.
در ابتداي اكتشاف هاي نفتي نشانه هاي سطحي نفت يا گاز در يافتن معادن زيرزميني مفيد واقع مي شد ولي امروزه اين روش مستقيم اكتشاف كمتر مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد زيرا بيشتر مناطقي كه داراي اين گونه نشانه ها بودند مورد بهره برداري قرار گرفته اند در حال حاضر براي اكتشاف نفت از روش هاي زير استفاده مي شود.
روشهاي اكتشاف نفت :
در حال حاضر براي اكتشاف نفت از روشهاي زمين شناسي و ژئوفيزيكي استفاده مي شود.
روش هاي زمين شناسي :
مراحل روش هاي زمين شناسي به قرار زير است :
عكس برداري هوايي
مشاهده عكسها با استرئوسكوپ
ترسيم نقشه ها
مطالعات سنگواره ها ، تغييرات رخساره و ضخامت لايه ها
زمين شناسي زيرزميني : حفاري اكتشافي ، ترسيم نمودارهاي حفاري و ترسيم نمودارهاي الكتريكي.
روش هاي ژئوفيزيكي :
-كار با پديده هاي طبيعي
روش هاي ثقل سنجي يا گراويمتري : عبارت است از اندازه گيري شتاب ثقل در نقاط مختلف يك ناحيه
روش هاي مغناطيس سنجي (مغناطيس سنج هاي هواي كه پروفيل مغناطيسي رسم مي كنند)
كار با پديده هاي مصنوعي
روش هاي لرزه نگاري (با استفاده از ژئوفن) :
روش لرزه نگاري بازتابي : با استفاده از امواج انعكاسي
روش لرزه نگاري شكستي با توجه به شكست امواج در مرز بين لايه ها
حفاري
نتيجه كار زمين شناسان و فيزيكدان ها فقط مي تواند نشان دهنده احتمال وجود نفتگير در يك ناحيه باشد و تاييد اين مطلب تنها پس از حفاري امكان پذير است. حفاري دو نوع است :
حفاري آزمايشي كه براي شناسايي نفت گيرها و مخازن نفتي استفاده مي شود و حفاري توليدي كه براي بهره برداري از مخازن نفتي استفاده مي شود.
حفاري توليدي نيز خود بر حسب نوع ابزار به كار رفته به دو گروه تقسيم مي شوند :
حفاري دوراني و حفاري ضربه اي.
حفاري ضربه اي :
اجزاي حفاري ضربه اي :
انواع مته هاي حفاري ضربه اي :
حفاري دوراني :
حركت دوراني در سطح زمين به يك رشته لولة حفاري منتهي به يك مته منتقل مي شود. حركت دوراني اين مته باعث خرد شدن سنگها و پيشروي حفاري مي شود.
لوازم حفاري :
الف) لوازم بيرون چاه : دكل حفاري ، بالابر ، موتورها و پمپ ها
ب) لوازم درون چاه : رشته لولة حفاري و جداره
منجنيق سر دكل
جعبه قرقرة متحرك
قلاب كه به جعبه قرقره متصل است
دكل : اين وسيله نفت و سطح اتكاء لازم را براي بيرون آوردن لوله هاي حفاري از چاه يا وارد نمودن آنها به داخل چاه تأمين مي كند.
ته مته : كه به منزلة مفصل هرز گرد و يا ياتاقان متحرك براي رشته لولة حفاري مي باشد.
پمپ ها : دو دسته پمپ وجود دارد : پمپ هاي گل و پمپ هاي سيمانكاري
ميز دوار : براي چرخاندن لولة چهار پر استفاده مي شود و داراي دو قسمت است :
يك قسمت كه به كف دكل وصل است و ساكن مي باشد.
صفحه اي كه سطح تحتاني آن دندانه دار مي باشد و نيروي محركه را به لولة چهارپر كه از آن مي گذرد منتقل مي سازد.
وزن سنج : وزني كه روي سر مته وارد مي شود بايد معين باشد. براي كنترل آن از اين وسيله استفاده مي شود.
رشته لولة حفاري :
لولة چهارپر : واسطة بين صفحة دوار و لولة حفاري
لوله هاي حفاري : لوله هاي تو خالي : عامل انتقال نيرو به مته
طوقه حفاري : جلوگيري از پيچش و انحراف لولة حفاري
مته : براي خرد كردن سنگهاي موجود در چاه استفاده مي شوند.
انواع مته ها :
دستگاه هاي آب بندي
ابزار وصل كن : وسيله اي جهت وصل كردن لوله هاي حفاري
معمولي - مجرا تمام - دورصاف
جداره : اين وسيله شامل لوله هاي فولادي است كه بايد به جداره چسبانده شوند.
گل حفاري :
نقش گل حفاري : خارج نمودن خرده سنگها ، خنك و روان نمودن مته ، جلوگيري از ريزش ديواره ، موازنه با فشار سيال ، معلق نگهداشتن خرده سنگها هنگامي كه گردش مته متوقف مي شود ، تسهيل در متلاشي نمودن سنگها.
انواع گل حفاري بر اساس مواد اوليه تشكيل دهنده گل :
1) اساس نفت 2) اساس آب
خواصي كه در مورد گل حفاري بايد مرتباً كنترل شوند :
چگالي ، ويسكوزيته ، PH، درصد ماسه
ماده اصلي گل حفاري بنتونيت : در زمين هاي نمكي آتاپولژيك يا زئوليت مي باشد.
ساير مواد : نشاسته ، مواد بازي نظير آهك يا سود ، صمغ ، مواد سنگين كننده مانند باريتين و مواد منعقد كننده
مغزه گيري :
از مغزه گيري براي شناخت لايه هاي سنگ استفاده مي شود.
بهره برداري از منابع نفت :
فشار مخزن كافي است و نفت را به سطح زمين مي رساند.
فشار مخزن كم است و بايد از وسايلي مانند پمپ و يا گاز بالابر استفاده كرد.
سيلابزني آبي : آب با فشار زياد اطراف چاه نفت توليد شده و وارد مخزن مي گردد.
سيلابزني گازي : مانند سيلابزني آبي است فقط به جاي آب ، گاز با فشار زياد وارد مخزن مي گردد.
تزريق بخار : اين تزريق براي كاهش گرانروي مي باشد.
تزريق محلول مايسلار : اين محلول ، مخلوطي از آب ، مواد فعال سطحي ، مواد كمكي فعال سطحي ، نفت و نمك است و در روش هاي جديد نفت و نمك و مواد كمك كنندة سطحي حذف شده اند.
احتراق زيرزميني : مقداري اكسيژن را به مخزن تزريق مي كنند كه در آنجا مقداري هيدروكربور سوخته مي شود.
شكافت زيرزميني : شكافت مصنوعي در سنگها به وجود مي آورد.
عمليات بعد از استخراج :
جداسازي گازها از نفت خام
جداسازي آب از نفت خام
رفع شوري و ترشي نفت
حمل نفت خام
چكيده
در پي اجراي تشكيلات نوين وزارت نفت به منظور تفكيك وظايف و شتاب بخشيدن به فرآيند پالايش و پخش فرآورده هاي نفتي در داخل كشور در روز 17 اسفند 1370 شركت ملي پالايش و پخش فرآورده هاي نفتي ايران سازمان يافت و انجام كليه عمليات مربوط به انتقال نفت خام به پالايشگاه ها و پهلوگيري هاي صادراتي ، توليد بيش از 10 فرآوردة اصلي شامل انواع بنزين ، نفت سفيد ، نفت گاز ، گاز مايع ، نفت كوره ، انواع سوخت هاي هوايي ، قير ، انواع روغن موتور ، پخش فرآورده هاي نفتي به اين شركت سپرده شده است.
صنعت نفت ايران به دنبال فوران اولين چاه نفت در مسجد سليمان واقع در جنوب غربي كشور متولد گرديد و به عنوان آغاز گيري و پيشتاز عمليات نفتي در منطقه خاورميانه شناخته شد.
به دنبال ايران كشور هاي عراق و سپس بحرين و كويت و عربستان نيز در زمره كشور هاي توليد كننده قرار گرفتند ايران همچنين اولين كشور خاورميانه و دومين كشور جهان (بعد از مكزيك) است كه توانست صنعت نفت خود را ملي اعلام و از نظر حقوقي استقلال يابد.
علاوه بر اين ايران در زمره كشورهاي مؤسس سازمان اوپك نيز قرار داشته و موفق گرديد. همچنين مصرف روز افزون مواد نفتي در كشور ، سابقة نسبتاً طولاني كه صنعت نفت در كشور ما دارد ، نقش بارز اقتصادي و سياسي و لزوم فعاليت هاي نفتي و پالايشگاهي در تأمين اين نيازها موجب شده است تا آگاهي از كيفيت حقاري و استخراج نفت و فراورده هاي نفتي اطلاعات دقيق تري در مورد اصول اوليه و روش هاي متداول آنها مورد توجه عموم قرار گيرد.
در اين مقاله تلاش شده است كه مطالب تا حد امكان ساده و مفيد و مختصر و قابل استفاده باشد به همين منظور تلاش شده است تا حد امكان از مجموعه اطلاعات مربوط به انتشارات انجمن نفت ايران استفاده گردد.
واژگان كليدي
روش زمين شناسي ژئوفيزيكي اكتشاف نفت ، حفاري ، مغزه گيري ، نفت خام
مقدمه :
شركت ملي نفت ايران در طول چندين دهه گذشته در زمينه هاي اكتشاف ، توسعه ، توليد و صادرات از منابع نفتي دريايي در فلات قاره ايران در خليج فارس فعال بوده و همواره اهميت خاصي به ميادين مشترك در خط مرزي دريايي داده شده است قبل از انقلاب اسلامي ، تعدادي از منابع نفتي با قراردادهاي مشاركت بين شركت ملي نفت ايران و شركت هاي نفتي خارجي توسعه يافته و اولين ميدان در سال 1339 شمسي در خط توليد قرار گرفته است.
پس از پيروزي انقلاب اسلامي كليه قراردادهاي مشاركت ملغي گرديد و در سال 1359 شركت نفت فلات قاره ايران با هدف توسعه بهينه از ميادين هيدروكربوري خليج فارس و حفظ صيانت از اين منازل تشكيل شده و اداره كليه ميادين نفتي را به عهده گرفت.
از مهمترين فعاليت هاي عملياتي در 4 منطقه مختلف صورت مي گيرد كه عبارتند از منطقه بهرگان ، منطقه خارك ، منطقه لاوان ، منطقه سيري.
از مهمترين موارد مربوط به نفت در اين مقاله روش هاي اكتشاف نفت و حفاري و توليد فرآورده هاي نفتي مي باشد.
در ابتداي اكتشاف هاي نفتي نشانه هاي سطحي نفت يا گاز در يافتن معادن زيرزميني مفيد واقع مي شد ولي امروزه اين روش مستقيم اكتشاف كمتر مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد زيرا بيشتر مناطقي كه داراي اين گونه نشانه ها بودند مورد بهره برداري قرار گرفته اند در حال حاضر براي اكتشاف نفت از روش هاي زير استفاده مي شود.
روشهاي اكتشاف نفت :
در حال حاضر براي اكتشاف نفت از روشهاي زمين شناسي و ژئوفيزيكي استفاده مي شود.
روش هاي زمين شناسي :
مراحل روش هاي زمين شناسي به قرار زير است :
عكس برداري هوايي
مشاهده عكسها با استرئوسكوپ
ترسيم نقشه ها
مطالعات سنگواره ها ، تغييرات رخساره و ضخامت لايه ها
زمين شناسي زيرزميني : حفاري اكتشافي ، ترسيم نمودارهاي حفاري و ترسيم نمودارهاي الكتريكي.
-كار با پديده هاي طبيعي
روش هاي ثقل سنجي يا گراويمتري : عبارت است از اندازه گيري شتاب ثقل در نقاط مختلف يك ناحيه
روش هاي مغناطيس سنجي (مغناطيس سنج هاي هواي كه پروفيل مغناطيسي رسم مي كنند)
كار با پديده هاي مصنوعي
روش هاي لرزه نگاري (با استفاده از ژئوفن) :
روش لرزه نگاري بازتابي : با استفاده از امواج انعكاسي
روش لرزه نگاري شكستي با توجه به شكست امواج در مرز بين لايه ها
حفاري
نتيجه كار زمين شناسان و فيزيكدان ها فقط مي تواند نشان دهنده احتمال وجود نفتگير در يك ناحيه باشد و تاييد اين مطلب تنها پس از حفاري امكان پذير است. حفاري دو نوع است :
حفاري آزمايشي كه براي شناسايي نفت گيرها و مخازن نفتي استفاده مي شود و حفاري توليدي كه براي بهره برداري از مخازن نفتي استفاده مي شود.
حفاري توليدي نيز خود بر حسب نوع ابزار به كار رفته به دو گروه تقسيم مي شوند :
حفاري دوراني و حفاري ضربه اي.
حفاري ضربه اي :
اجزاي حفاري ضربه اي :
1- دكل
2- كابل
3- پيچ پيشروي
4- طناب گير
5-دنگ
6- دلوچه
7- منجنيق
8- موتور
9- ساقه مته
10- سر مته
11- آچار دايره اي
انواع مته هاي حفاري ضربه اي :
مته هاي اسكنه اي
مته هاي تقاطعي
مته هاي دكمه اي
حفاري دوراني :
حركت دوراني در سطح زمين به يك رشته لولة حفاري منتهي به يك مته منتقل مي شود. حركت دوراني اين مته باعث خرد شدن سنگها و پيشروي حفاري مي شود.
لوازم حفاري :
الف) لوازم بيرون چاه : دكل حفاري ، بالابر ، موتورها و پمپ ها
ب) لوازم درون چاه : رشته لولة حفاري و جداره
منجنيق سر دكل
جعبه قرقرة متحرك
قلاب كه به جعبه قرقره متصل است
دكل : اين وسيله نفت و سطح اتكاء لازم را براي بيرون آوردن لوله هاي حفاري از چاه يا وارد نمودن آنها به داخل چاه تأمين مي كند.
ته مته : كه به منزلة مفصل هرز گرد و يا ياتاقان متحرك براي رشته لولة حفاري مي باشد.
پمپ ها : دو دسته پمپ وجود دارد : پمپ هاي گل و پمپ هاي سيمانكاري
ميز دوار : براي چرخاندن لولة چهار پر استفاده مي شود و داراي دو قسمت است :
يك قسمت كه به كف دكل وصل است و ساكن مي باشد.
صفحه اي كه سطح تحتاني آن دندانه دار مي باشد و نيروي محركه را به لولة چهارپر كه از آن مي گذرد منتقل مي سازد.
رشته لولة حفاري :
لولة چهارپر : واسطة بين صفحة دوار و لولة حفاري
لوله هاي حفاري : لوله هاي تو خالي : عامل انتقال نيرو به مته
طوقه حفاري : جلوگيري از پيچش و انحراف لولة حفاري
مته : براي خرد كردن سنگهاي موجود در چاه استفاده مي شوند.
انواع مته ها :
تيغه اي
چرخشي مخروطي
تك غلتكي يا تك مخروطه
الماسي
مغزه برداري
چالتراشي
ابزار وصل كن : وسيله اي جهت وصل كردن لوله هاي حفاري
معمولي - مجرا تمام - دورصاف
جداره : اين وسيله شامل لوله هاي فولادي است كه بايد به جداره چسبانده شوند.
گل حفاري :
نقش گل حفاري : خارج نمودن خرده سنگها ، خنك و روان نمودن مته ، جلوگيري از ريزش ديواره ، موازنه با فشار سيال ، معلق نگهداشتن خرده سنگها هنگامي كه گردش مته متوقف مي شود ، تسهيل در متلاشي نمودن سنگها.
انواع گل حفاري بر اساس مواد اوليه تشكيل دهنده گل :
1) اساس نفت 2) اساس آب
خواصي كه در مورد گل حفاري بايد مرتباً كنترل شوند :
چگالي ، ويسكوزيته ، PH، درصد ماسه
ماده اصلي گل حفاري بنتونيت : در زمين هاي نمكي آتاپولژيك يا زئوليت مي باشد.
ساير مواد : نشاسته ، مواد بازي نظير آهك يا سود ، صمغ ، مواد سنگين كننده مانند باريتين و مواد منعقد كننده
مغزه گيري :
از مغزه گيري براي شناخت لايه هاي سنگ استفاده مي شود.
بهره برداري از منابع نفت :
فشار مخزن كافي است و نفت را به سطح زمين مي رساند.
فشار مخزن كم است و بايد از وسايلي مانند پمپ و يا گاز بالابر استفاده كرد.
سيلابزني آبي : آب با فشار زياد اطراف چاه نفت توليد شده و وارد مخزن مي گردد.
سيلابزني گازي : مانند سيلابزني آبي است فقط به جاي آب ، گاز با فشار زياد وارد مخزن مي گردد.
تزريق بخار : اين تزريق براي كاهش گرانروي مي باشد.
تزريق محلول مايسلار : اين محلول ، مخلوطي از آب ، مواد فعال سطحي ، مواد كمكي فعال سطحي ، نفت و نمك است و در روش هاي جديد نفت و نمك و مواد كمك كنندة سطحي حذف شده اند.
احتراق زيرزميني : مقداري اكسيژن را به مخزن تزريق مي كنند كه در آنجا مقداري هيدروكربور سوخته مي شود.
شكافت زيرزميني : شكافت مصنوعي در سنگها به وجود مي آورد.
عمليات بعد از استخراج :
جداسازي گازها از نفت خام
جداسازي آب از نفت خام
رفع شوري و ترشي نفت
حمل نفت خام
