در حین حفاری ممکن است بنا به شرایط مختلف وضعیت های غیر طبیعی پیش آید. این موارد به مشکلات حفاری (abnormal events in drilling) معروف هستند. شناخت دقیق مشکلات حفاری می تواند از وقوع مجدد آنها قبل از تبدیل شدن آنها به خسارتی بزرگ جلوگیری کند. همچنین با دانستن دقیق آنها امکان طراحی بهتر فرایندها برای حل مشکل فراهم می آید. اینکه ریشه مشکلات از کجاست و به کدام بخش مربوط می شود، امکان تقسیم کار بین تیم حفاری را فراهم آورده و با دیدی تخصصی تر مشکل راحت تر حل خواهد شد. در این نوشته تنها به ذکر مشکلات حفاری و دلایل بروز آن خواهیم پرداخت.

مهمترین مشکلات حفاری شامل:

• افزایش حجم گل حفاری (Mud gain)
• هرزروی گل حفاری (Mud loss)
• سوراخ شدگی و نشتی لوله (Pipe washed out)
• فرسوده شدن مته (Bit worn out)
• لغزش یا سر خوردن (Slip drill)
• گلی شدن مته (Bit balling up)
• گیر کردن رشته حفاری (Stuck)
• بسته شدن سوراخ چاه (Bore hole collape)
• از دست رفتن نازل های مته (lost bit nozzle)
• شکستن رشته حفاری (Broken drilling string)
• بسته شدن نازل های مته (blocked bit nozzle)

هر یک از مشکلات گفته شده دارای نشانه های هستند که توسط سنسورهای نصب شده بر روی دکل حفاری یا بعضا به صورت دستی و چک کردن گیج ها و اندازه گیری های دستی توسط پرسنل حفاری قابل تشخیص هستند. 

افزایش حجم گل حفاری (Mud gain)

حجم گل حفاری در تانکی که مکش پمپ در حین حفاری از آن صورت می گیرد (PVT) شروع به بالا آمدن می کند. این افزایش معمولا با تغییر خصوصیات گل مثل چگالی، قابلیت هدایت گل (conductivity) و ویسکوزیته همراه است.

دلایل

 فشار سازند از فشار ستون گل حفاری بیشتر است و این موضوع باعث ورود آب، گاز و یا نفت به درون چاه می شود.

نتایج عدم توجه

فوران چاه

هرزروی گل حفاری (Mud loss)

یکی از مهمترین مشکلات حفاریست. زیرا در اکثر مشکلات حفاری در دلایل ایجاد آنها رد پای ار این مشکل دیده می شود. حجم گل درون تانک اصلی (PVT) شروع به کم شدن می کند. این کم شدن می تواند از زیر ده بشکه در ساعت تا قطع کامل کل برگشتی از چاه باشد. اگر سرعت هرزروی بالا باشد فشار استند پایپ SPP نیز کم می شود. 

دلایل

شرایط زمین شناسی سازند در حال حفاری

• ممکن است سازند در حال حفاری فشرده نباشد مثل ماسه سنگ ها و کنگلومراهای با تروایی و تخلخل بالا شکستکی های سازند های کربناته، گسل ها و …

خصوصیات گل نامناسب

• چگالی، ویسکوزیته و گل ژل بالا می تواند باعث افزایش حجم کنده های حفاری و بالا رفتن فشار پمپاژ شود.

عدم دقت در حفاری

• بالا و پایین بردن رشته حفاری به طور سریع (trip) افزایش استروک پمپ ها به طور ناگهانی 

نتایج عدم توجه

• آلودگی سازند به دلیل ورود گل به آن
• گیر کردن و یا بسته شدن چاه
• فوران چاه

سوراخ شدگی و نشتی لوله (Pipe washed out)

فشار استند پایپ به آرامی کاهش می یابد. سایر پارامترها ثابت هستند.

نتایج عدم توجه

• گلی شدن مته
• گیر کردن رشته حفاری
• شکست رشته حفاری

فرسوده شدن مته (Bit worn out)

یکی دیگر از مشکلات حفاری است که از نشانه های آن:

بدون تغییر وزن روی مته (WOB) و سرعت دوران رشته حفاری (RPM)، نرخ حفاری (ROP) شروع به کاهش می کند. در اکثر منابع ذکر شده است که تورک افزایش می یابد اما تجربه ای که خودم در این مورد داشته ام تورک در ابتدا افزایش یافته و شروع به نوسان های زیاد کرده اما بعد ثابت و بدون تغییر می شود (این مسئله نیز بخاطر این است که مته در ابتدا فرسودگی و شکست دارای سطح غیر یکنواخت می شود که با داشتن چرخش، نوسان گشتاور ایجاد می کند و به مرور و سایدگی بیشتر یک دست تر شده و گشتاور از بین می رود). از دیگر نشانه ها کوچک شدن اندازه کنده ها(cutting) و بعضا دیدن تکه های فلز بر روی شیکر است.

نتایج عدم توجه

• از دست دادن مخروطی مته در cone bit
• از دست دادن نازل ها در PDC bit

لغزش یا سر خوردن (Slip drill)

به طور ناگهانی وزن روی مته افزایش یافته و وزن رشته حفاری (WOH) کاهش می یابد همزمان ROP به طور چشمگیری افزایش می یابد.

نتایج عدم توجه

• آسیب دیدن مته و رشته حفاری
• گیر کردن رشته حفاری
  
  
  

گلی شدن مته (Bit balling up)

فشار استند پایپ (SPP) افزایش می یابد و بعضا باعث چوک شدن پمپ می شود. اگر میزان گلی شدن مته زیاد باشد، گردش گل را مختل کرده و نرخ حفاری(ROP) کاهش می یابد.

دلایل

گل: 

• ویسکوزیته بالا، تنش برشی بالا و میزان بالای فاز جامد گل
• نرخ کم دبی ورودی به چاه
• حفاری سازند های نرم، مثل سازندهای رسی و مارنی

نتایج عدم توجه

• نرخ پایین حفاری 
• گیر کردن رشته حفاری

گیر کردن رشته حفاری (Stuck)

زمانی که رشته حفاری برای مدت زیادی بدون گردش گل درون چاه بماند گیر کرده و امکان بالا و پایین کردن رشته حفاری و یا چرخش آن وجود ندارد.

دلایل

• تغییر آزیموت و یا زاویه چاه
• خوابیدن رشته حفاری بر روی دیواره چاه
• در سازند های با تراوایی بالا و دارای هرزروی گل همانطور که قبلا گفته شد باعث فیلتر شدن گل و رسوب مواد جامد بر روی دیواره چاه شده که با قرار گرفتن رشته حفاری درون آن، موجب گیر کردن لوله  می شود.
• قرارگرفتن رشته حفاری درون چاه به مدت زیاد باعث فشرده شدن رشته بر روی دیواره چاه به بدلیل اختلاف فشار بین گل و سازند می شود.
• رسوب کنده های حفاری در اطراف رشته حفاری
• کیفیت پایین دیواره به دلیل حفاری بد و ایجاد جا کلیدی ها و سگ دست ها
• ورم کردن لایه های شیلی و رسی
• در مخازن با دمای بالا تغییر فرم پلاستیک لایه های نمکی
  
  

بسته شدن سوراخ چاه (Bore hole collape)

 از نشانه های این نوع از مشکلات حفاری

• بالا رفتن ویسکوزیته، تنش برشی، چگالی گل و افزایش حجم شن،
• فشار استند پایپ ناپایدار، چوک شدن پمپ، افزایش گشتاور.
• افزایش حجم کنده ها و caving 
• خصوصیات گل پایدار نیست و به سرعت عوض می شود.
• بیرون زدن گل در حال وارد کردن لوله به درون چاه و یا خارج کردن آن

دلایل

عوامل زمین شناسی:

• فشار غیر متعارف در لایه های شیلی. در هنگام حفاری لایه های شیلی، فشار درون این لایه ها از فشار ستون گل بیشتر بوده و با حفاری این لایه ها این فشار همراه با کند های لایه لایه به سمت چاه حرکت می کند.

تکنیک حفاری:

• پایین بردن و یا بالا آوردن سریع رشته حفاری باعث بر هم خوردن تعادل فشار در چاه می شود. عدم پر کردن درست چاه ، هرزروی و فوران همگی از عواملی هستند کی می توانند باعث ریزش یا بسته شدن چاه شوند.

دلایل ژئوفیزیکی

• ورم کردن لایه های شیلی و رسی با رسیدن آب به آنها

از دست رفتن نازل های مته (lost bit nozzle)

حجم ورودی  گل به چاه  بدون تغییر است در عین حال فشار استند پایپ به طور ناگهانی کاهش می یابد همچنین نرخ حفاری کاهش می یابد.

شکستن رشته حفاری (Broken drilling string)

در حین حفاری WOH ,SPP و گشتاور به یکباره افت می کند در هنگام لوله بالا یا لوله پایین WOH کاهش می یابد.

بسته شدن نازل های مته (blocked bit nozzle)

یکی دیگر از مشکلات حفاری است که از نشانه های آن، حجم گل ورودی به چاه ثابت است. فشار استند پایپ SPP و تورک (گشتاور) افزایش یافته در عین حال نرخ حفاری کاهش می یابد.

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.