دانلود مقاله سنگ شناسی محیط های تخریبی

سنگ شناسی محیط های تخریبی

سنگ تخریبی: سنگی که از تخریب سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی قدیمی بر اثر فرسایش شیمیایی و فیزیکی در اثر عواملی مانند باد، رودخانه، امواج و یخچال. این تخریبها باد در همین محیط رسوب می کنند و یا در دریاها تشکیل رسوب تخریبی می دهند.

1 سنگهای ریزدانه (اندازه کمتر از )  سنگهای رسی و سیلتی

2 سنگهای متوسط دانه () ماسه سنگها و آرنایت ها

3 سنگهای درشت دانه (بزرگتر از 2mm)  کنگلومرا

ماسه سنگها

1 اجزاء تشکیل دهنده ها: a) دانه های آواری: که شامل کانی های مختلف و قطعات سنگی است.

الف) کوارتز  پایدار ترین شکل بلور

ب) فلوسپات نا پایدار تر و دارای ؟؟

ج ) قطعات سنگی  خرده سنگهای مختلف مثل کربنات ها

b) ماتریکس: الف) پزوتوماتریکس

ب) اورتوماتریکس

ج) اپی ماتریکس

د) سودوماتریکس

c) سیمان: رنگ روشن تر از ماتریکس و دانه های درشت تر

الف) سیمان سیلیسی که مهمترین نوع سیمان است و منشاء آن از

1 موجوداتی که اسکلت سیلیسی دارند مانند رادیوارها،

2 انحلال کانی ها سیلیکانی نا پایدار مانند پیروکسن ها،

3 تبدیل کانی های رسی به یکدیگر مانند مونتور ریونیت به ایلیت

ب ) سیمان کربناته که مهمترین آن کلیسیت است و منشاء آن وجود توالی تخریبی در سنگهای کربناته است.

نوع دیگر سیمان کربناته دولومیت است که از فرآیند Dolomitization کلیست و رس به وجود می آید.

ج) سیمان سولفاته که مهمترین آن ؟؟ و با ریت است و به دلیل انحلال زیاد، مقدار آن کم است. این سیمان در رخساره های تبخیری زیاد وجود دارد.

د) سیمان ماتینی که عمدتاً در محیط های اکسیدی مانند رودخانه ها به صورت قرمز به چشم می خورد.

؟؟ که اگر به صورت درجا ایجاد شوند دارای منشاء دانه های ناپایدار

هستند.

بلوغ (Maturity):

1 بلوغ بافتی (textural M.): شامل :

گردشدگی (Rounding)

جور شدگی (sorting)

کرویت (spheroity)

وجود ماتریکس (matrix)

هر چه سنگ بالغ تر باشد موارد اول تا سوم در آن بیشتر است و ماتریکس کمتری دارد و قدرت تخریبی بالاتری دارد.

2 بلوغ کانی شناسی (mineralogy M.)

هر چه سنگ بالغ تر باشد دارای کانی های پایدار تر و درشت دانه تری است.

تخلخل و تراوایی (Porosity & Permeability)

تخلخل به فضای های خالی در سنگ گویند که  می تواند به دو صورت تقسیم کرد:

1 تخلخل مطلق که به کل فضاهای خالی سنگ گویند و

2 تخلخل موثر (تراوایی) که به فضاهای خالی سنگ که با هم ارتباط دارند گویند.

طبقه بندی ماسه سنگ

در تمام طبقه بندی های ماسه سنگ دانه های آواری در نظر گرفته می شوند ولی در برخی ماتریکس و یا سیمان در نظر گرفته نمی شوند.

1 طبقه بندی فولک: در این طبقه بندی ماتریکس در نظر گرفته نمی شود و بر اساس نوع دانه، سیمان و مچوریتی انجام می شود. در این طبقه بندی ماسه سنگ ها به سه دسته عمده : a) کوارتز آرنایت، b) آرکوز و c) لیتارنایت تقسیم می شوندکه در اولی مقدار کوارتز بیش از %90 است، در دومی مقدار فلوسپات بیش از %25 است و در سومی مقدار خرده سنگ بیش از %25 است.

2 طبقه بندی پتی جان: در این طبقه بندی علاوه بر دانه ها ماتریکس رانیز در بر می گیرد که در آن اگر مقدار ماتریکس کمتر از %15 باشد به ماسه سنگ آرنایت گویند و اگر بیش از %15 باشد به آن وکی گویند.

حفاری و دکل حفاری

بیش از انجام عملیات حفاری ابتدا می بایستی محل حفاری آماده سازی می شود. برای انتخاب محل حفاری ابتدا بایستی عملیات زمین شناسی و ژئوفیزیکی انجام شود تا وجود Anomaly اثبات شود. پس از اثبات وجود Anomaly مسؤول واحد ساختمان وظیفه محوطه سازی برای چاه را دارد.

این محوطه برای مناطق هموار حدود 100×150 است ولی در مناطق کوهستاتی در حدود m60× m90 است.

محوطه سازی شامل تمام مراحل جاده سازی و نصب خطوط آب و موارد دیگر اعم از محل چاه (سلر) که جایگاهی است به عمق 8/2 متر و طول و عرض 5/2 ×3 متر از جنس بتن مسطح که چاه بر روی آن قرار می گیرد و نیز سایر فضای منطقه که بایستی به ضخامت ؟؟ پوشانده می شود. در این محل ها تانکرهای گل، کمپ، تانکرهای آب خط آتش و گودال آتش قرار می گیرد.

حفاری به دو صورت ضربه ای و دورانی انجام می شود که در حفاری چاه ملی نفت این حفاری به صورت دورانی است:

1 حفاری در خشکی

دکل متحرک: دکل هایی که بر روی track هایی قرار می گیرد معمولاً در معدن

دکل ثابت: دکل هایی که برای حفاری نفت استفاده می شوند.

2 حفاری در دریا:

دکل jackup  برای عمق های کمتر از 100 آب که به ته دریا متصل می شوند.

b) submersible : که به صورت معلق در آب هستند و با لنگرهایی بر روی آب ثابتند.

وظایف دکل حفاری:

1 بالا و پایین بردن متد و رشته حفاری و نیز رشته جداری و رشته مغزی که این کار به وسیله سیستم نگهدارنده (hoisting system) انجام می شود و قسمت اصلی آن شاه موتور است.

2 گردانیدن رشته و متد حفاری که به وسیله سیستم دورانی (rotary system) انجام می شود و قسمت اصلی rotary table است.

3 به گردش در آوردن سیال (گل) که به وسیله سیستم گردش گل (circulating system) انجام می شود و قسمت اصلی آن mud pumf است.

علاوه بر این موارد سیستم های دیگری نیز بر روی دکل قرار دارند که شامل: سیستم انتقال قدرت که وظیفه انتقال نیروی لازم برای فعالیت سیستم های دیگر را دارد و شامل چند موتور برق است و نیز سیستم کنترل فوران (blowout preuentor system) که وظیفه آن جلوگیری از فوران سیال موجود در مخزن به برون و ایجاد مشکلات بسیار ناشی از آن،

سیال حفاری

سیال حفاری ماده ای است که می تواند فاز گاز یا مایع و یا مخلوط آن ها با هم و با جامد باشد وظایف آن عبارتند از:

1 حمل کننده های حفاری از ته چاه به سطح آن که این عمل به

1 ویژگی های چاه از جمله قطر و شکل چاه

2 و خصوصیات کننده ماننده اندازه و جنس آن ها و نیز

3 به خصوصیات جریان سیال در چاه که اگر جریان turbulent باشد، Cutting بهتر بالا می آید و نیز

4 به خصوصیات خود سیال حفاری از جمله وزن گل، Viscosity و غیر دارد.

همچنین عوامل دیگر مثل نوع متد، سرعت حفاری و غیره نیز بر حمل کننده هال تأثیر دارند.

2 کنترل فشار سازنده: با ایجاد فشار هیدرواستاتیکی مناسب، از هر زروی گل و یا از ورود سیال سازنده به داخل چاه جلوگیری می کند.

3 ایجاد چاهی با فضای مناسب و پایدار برای جلوگیری از ریزش چاه و نیز ایجاد چاهی با قطری ثابت.

4 خنک کردن و روان کردن متد

5 سیال حفاری اطلاعات مربوط به داخل چاه را در اختیار حفار قرار می دهد.

6 تشکیل یک روش از گل بر دیوار چاه برای جلوگیری از نفوذ گل به درون سازند و استحکام بخشیدن به دیوار چاه

سیستم گردش گل

این سیستم که وظیفه انتقال سیال حفاری به داخل چاه و خارج کردن و تصفیه نمودن آن است از چند بخش تشکیل شده است.

1 مخازن گل: در این مخازن گل ترکیب شده و آماده انتقال به داخل چاه می شود و از چندین مخزن تشکیل می شود. این مخازن عبارتند از:

1 Reserve : در این مخزن تولید می شود و این گل تولید شده با ورود به چاه در بازگشت به این مخزن وارد نمی شود.

2 suction: در این مخزن گلی که از چاه آمده و کنده های آن جدا شده وارد می شود تا ترکیب شیمیایی آن با افزودن مواد مورد نیاز خواص آن را به گل اولیه تبدیل نماید.

3 middle: در این مخزن نیز قسمت عمده ای از کنده های نسبتاً ریز جدا می شوند.

4 disander tank: دگر گل دارای مواد جامد خیلی زیادی باشد در این مخزن تبخیر می شود و نیز اگر آلودگی گل در حد بالایی باشد به گونه ای که ورود آن به تانکرهای دیگر موجب آلودگی گل های تمیز شود، گل را از همین مخزن مستقیم به داخل چاه پمپ می کند.

5 sand trap: در این مخزن گل به حالت سکون باقی می ماندتا مواد جامد آن ته نشین شوند.

6 trip tank

2 پمپ گل (mud pump): این وسیله گل را با فشار ثابتی که متناسب با فشار مورد نیاز در چاه است، به درون چاه پمپ می کند.

3 گل بعد از پمپ به ترتیب از موارد فوق عبور کرده و با رسیدن به ته چاه دوباره باز می گردد و به درون مخازن می ریزد، stand pipe ، Kelly hose، kelly، drilling string، bit، Annulus (در حال بازگشت ) flowing و مجدداً به مخازن گل می رسد.

انواع سیال حفاری

1 هوا (Air) : اگر سازنده به قدری ضعیف باشد که نتواند فشار هیدرواستاتیکی گل را تحمل کند، از هوا استفاده می شود. این نوع سیال چهار گونه دارد:

الف) هوا یا گاز ب) foom ج) Areatedmuot (گلی که در آن هوا وجود دارد برای سبک کردن آن)، د) mist

2 گل پایه روغنی (Oil basemud): این نوع گل بر پایه گازوئیل است یعنی ماده اصلی آن گازوئیل است و از آن در شرایطی که نتوان از گل پایه آبی استفاده کرد، استفاده می کنند و محاسن آن عبارتند از: روان کنندگی بهتر متد و سرعت بالاتر حفاری، خوردگی کمتر قطعات نسبت به گل پایه آبی، کارایی بهتر در دماهای بالا و آسیب رسانی کمتر به سازند.

اما معایبی هم این نوع گل دارد که مهمترین آن ایجاد آلودگی است. همچنین این نوع گل بسیار گران تر است و نیز حمل و نقل آن نیز مشکلات بیشتری را به همراه دارد و نیز اگر سیال مخزن وارد چاه شود به دلیل انحلال در این گل، دیرتر متوجه می شویم.

3 گل پایه آبی (water base mud): در اکثر موارد گل حفاری از نوع پایه آبی است. بهترین نوع این سیال همان presh water (آب بدون املاح) است. زیرا کمترین مقدار خوردگی را ایجاد می کند و نیز با مواد پلیمری واکنش کمتری می دهد اما ممکن است وزن مناسب و یا ویژگی های مناسب را ایجاد نکند بنابراین از سیالاتی چون آب دریا و یا آب هایی با نمک بیشتر استفاده می شود تا هم وزن بیشتری داشته باشند و هم از یک سری فرآیندهای مضر جلوگیری کنند.

هم در گل های روغنی و هم آبی موادی اضافه می کنند تا وزن گل را تغییر دهد و نیز خصوصیات شیمیایی آن ها را تغییر دهد. اما به موادی که تنها وزن گل را تغییر می دهند باریت گویند.

مشکلات حفاری

کنترل جریان چاه:

طبقه بندی فشار سیال سازنده

1 فشار فرمال: فشاری که توسط سیال داخل مخزن ایجاد می شود که این سیال معمولاً با سطح زمین در ارتباط است.

2 فشار فوق زمان: در محیط های کاملاً بسته و محدود شده توسط سیال داخل سازنده به وجود می آید.

3 فشار زیر فرمال: فشار سازندی که سیال آن بهره برداری شده و سازنده چاه افت فشار شده است.

کنترل اولیه: 

استفاده از سیال حفاری با چگالی مناسب برای ایجاد فشار و هیدرواستاتیک کافی جهت جلوگیری از ورود سیالات سازند به داخل چاه.

علل جریان یافتن چاه:

1 پر نکردن چاه با گل برای مثال با خروج لوله ها و کاهش ستون گل.

2 حالت مکش: که معمولاً در هنگام بالا کشیدن لوله ها روی می دهد و به دلیل کمی فضای حلقوی مقداری از گل به بالا کشیده می شود و فشار گل کم می شود.

3 SURGING : این عکس حالت مکش است که در آن لوله با سرعت زیاد به داخل چاه رانده می شود و گل فرصت جابجایی نمی یابد و با افزایش فشار آن سازند شکسته شده و گل هرز می رود در این صورت مجددا فشار گل کم شده و سیال وارد چاه می شود.

4 شکستن سازند و هرز روی گل بر اثر کاهش هیدرواستاتیک ناشی از آن

5 کم بودن وزن گل و کم بودن فشار هیدرواستاتیک ناشی از آن

6 جریان یافتن چاه بعد از عملیات سیمانکاری به دلیل مناسب نبودن و یا کافی نبودن عملیات سیمان کاری

علائم هشدار دهنده در ازدیاد غیر متعارف فشار سازند:

1 افزایش ناگهانی سرعت حفاری بر اثر کنار رفتن کنده ها به وسیله فشار سازند از اطراف متد

2 افزایش یون کلر CO2+

3 افزایش درجه حرارت

4 تغییر در اندازه و شکل کنده ها که چون فشار و سازند بالاست زودتر به سطح می رسند و شکل نامنظم تری دارند.

5 افزایش ناگهانی گشتاورپیچش

مواد اولیه جریان چاه (KICK):

1 افزایش حجم مخازن گل

2 افزایش حجم گل خروجی از چاه

3 افزایش سرعت حفاری

4 کاهش فشار گردش گل

5 مشاهده گاز، نفت و آب نمک در گل خروجی

بعد از آن که متوجه Kick در چاه شدیم باید سریعاً چاه را کشت زیرا تاخیر در این کار باعث افزایش حجم سیال ورودی به چاه می شود.

روش های کشتن چاه:

1 روش حفار:

در اولین گردش گل نفت و گاز ورودی از داخل چاه خارج می شود.

وزن سیال حفاری مناسب به داخل چاه پمپ و جایگزین گل با سیال حفاری خواهد شد.

در گردش اول وزن سیال همان وزن قبلی است ولی در گردش دوم وزن سیال را زیاد می کنند.

 2 روش انتظار و افزایش وزن: همزمان (گاز یا نفت) از چاه خارج شده و سیال حفاری سنگین تر جایگزین می گردد و کلاً در یک گردش گل این کار انجام خواهد شد.

2 روش حجمی : این روش زمانی است که به هر دلیلی لوله ها مسدود شده و ما گردش گل نداشته باشیم. در این روش مقداری گل به چاه تزریق کرده و اجازه می دهیم گازی که افزایش حجم یافته و بالا آمده از سطح خارج شود.

مانده یابی (Fishing):

مانده یابی شامل عملیات گرفتن، بدسا آوردن و یا نابود کردن وسایلی که در چاه باقی می ماند و به دلیل وقت گیر بودن و هزینه بر بودن این عملیات سعی می شود از آن اجتناب شود.

برای دوری از مانده گذاری:

1 باید از وسایل به اندازه کارایی آن ها استفاده شود.

2 بررسی چاه های مجاور

3 بررسی علل مانده گذاری در چاه

در عملیات مانده یابی باید پیش بینی شرایط بعدی را انجام داد وسایل مورد نیاز برای کارهای بعدی را در سر چاه آماده کرد تا از لحاظ زمانی و غیره دچار زیان نشویم.