راد حفاری یا well logging یکی از روش‌های مهم و پرکاربرد در صنعت نفت و گاز است . به کمک آن می‌توان خصوصیات سنگ‌ها و مایعات موجود در چاه‌های حفاری شده را اندازه‌گیری و ثبت کرد. این روش به منظور ارزیابی پتانسیل مخزن، تعیین میزان ذخیره نفت و گاز، تشخیص نوع سیالات، آنالیز لایه‌بندی سنگ و …استفاده میشود. در این مقاله به تاریخچه، انواع، روش‌ها و کاربردهای راد حفاری میپردازیم.
تاریخچه راد حفاری
راد حفاری یک فناوری نسبتاً جدید است که در قرن بیستم به وجود آمده است. نخستین سیستم راد حفاری در سال ۱۹۲۶ توسط برادران شلومبرگر (بنیانگذاران شرکت خدمات نفتی شلمبرژه) طراحی و ساخته شد. این سیستم از مقاومت الکتریکی سنگ برای اندازه‌گیری استفاده می‌کرد و در سپتامبر ۱۹۲۷ در چاهی واقع در منطقه آلزاس، فرانسه مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم به عنوان لاگ الکتریک شناخته میشود و همچنان به عنوان یک روش پایه در این قطعه استفاده میشود. با پیدایش فناوری‌های جدید، روش‌های دیگر نظیر لاگ چگالی، لاگ پرتوزای، لاگ صوت، لاگ فشار و لاگ دما نیز اضافه شدند. همچنین، با توسعه کامپیوتر و الکترونیک، قابلیت ذخیره، پردازش و نمایش داده‌های راد حفاری بهبود یافت.
انواع این فرآیند
بسته به زمان اجرای این فرآیند ، راد حفاری به دو دسته تقسیم میشود:
- لاگ حفاری (Drilling log): لاگ حفار در هنگام حفار چاه اجرا میشود. در این روش، ابزار راد حفاری به سطح پایین ترین قسمت لوله حفاری متصل شده و با حرکت لوله حفاری به بالا، داده‌های لازم را جمع‌آوری می‌کند . لاگ حفاری به منظور کنترل فرآیند حفاری ، تعقیر (correlation) لایه‌بند سنگ، تعیین عمق دقیق چال هیدروکربوری و بیابان‌زایی (desertion) چاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- لاگ وایرلاین (Wireline log): لاگ وایرلاین پس از اتمام حفاری چاه اجرا میشود. در این روش، ابزار راد حفاری به یک سیم فلزی متصل شده و به داخل چاه فرستاده میشود. سیم فلزی علاوه بر حمل ابزار، نقش انتقال داده‌ها و تغذیه برق را نیز دارد. لاگ وایرلاین به منظور ارزیابی کامل مخزن، تعیین خواص سنگ و سیالات، تشخیص نوع سیالات، آنالیز لایه‌بند سنگ و تحلیل شرایط زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش‌های مختلف
بسته به نوع اندازه‌گیری و خصوصیات فیزیکی مورد بررسی، روش‌های مختلف شامل:
- لاگ الکتریک (Electric log): لاگ الکتریک با استفاده از جریان الکتریکی، مقاومت الکتریکی سنگ و سیالات را اندازه‌گیری می‌کند. این روش به منظور تعیین عمق دقیق چال هیدروکربوری، تعیین نوع سیالات، تعیین پوروزیته (porosity) و نفوذپذیری (permeability) سنگ مخزن، تعقیر لایه‌بندی سنگ و تشخیص آب شور استفاده میشود.
- لاگ چگالی (Density log): لاگ چگالی با استفاده از پرتوهای گاما، چگالی بالک (bulk density) سنگ را اندازه‌گیری می‌کند. این روش به منظور تعیین پوروزیته، تعیین نوع سیالات، تعقیر لایه‌بندی سنگ و تشخیص آب شور استفاده میشود.
- لاگ پرتوزای (Gamma ray log): لاگ پرتوزای با استفاده از شمارش پرتوهای گاما، فعالیت پرتوزای سنگ را اندازه‌گیری می‌کند. این روش به منظور تعقیر لایه‌بندی سنگ، تشخیص خاکستری (shale) و غیر خاکستری (non-shale)، تعیین نسبت خاکستر به غیر خاکستر (shale volume) و تعیین پوروزیته استفاده میشود.
نحوه استفاده از راد حفاری
راد حفاری یک قطعه تجهیزات است که برای حفاری چاه‌های عمیق و نمونه‌برداری از خاک یا سنگ استفاده میشود. این قطعه از چندین قسمت تشکیل شده است که به طور خلاصه عبارتند از:
- سرمته: قسمتی که با خاک یا سنگ تماس دارد و آن‌ها را شکسته و خرد می‌کند. سرمته معمولاً از فولاد ضدسایش یا کاربید سخت ساخته شده است و می‌تواند دارای الگوهای مختلف برای حفاری در شرایط مختلف باشد.
- راد: قسمتی که سرمته را به دستگاه حفار متصل می‌کند و برای انتقال حرکت دورانی، فشار و سیال حفاری به سرمته استفاده میشود. راد معمولاً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته شده است و می‌تواند به صورت توخالی یا پر باشد. راد توخالی برای حفاری وایرلاین و راد پر برای حفاری متریک به کار می‌روند.
- اسپیندل: قسمتی که راد حفاری را به دستگاه حفار متصل می‌کند و برای اعمال گشتاور، فشار و جریان سیال حفاری به راد استفاده میشود. اسپیندل معمولاً از فولاد ضدسایش یا فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته شده است و دارای رزوه‌های مناسب برای اتصال به راد و دستگاه حفار است.
- دستگاه حفار: قسمت اصلی تجهیزات حفاری که برای اعمال نیرو، حرکت و کنترل بر روی رشته حفاری استفاده میشود.
برای استفاده از راد حفاری ، باید مراحل زیر را طی کنید
ابتدا باید نوع و اندازه راد حفاری را بر اساس شرایط خاک، عمق و قطر حفاری و نوع نمونه‌برداری مورد نظر انتخاب کنید. همچنین باید نوع و خصوصیات سرمته، اسپیندل و دستگیره مناسب را تعیین کنید.
سپس باید دستگاه حفار را در محل مناسب قرار داده و تنظیمات لازم را بر روی موتور، پمپ، جک و دستگیره انجام دهید. همچنین باید سطح آب و سیال حفاری در مخزن دستگاه حفار را چک کنید.
بعد از تنظیمات دستگاه حفار، باید اسپیندل را به دستگیره متصل کنید و سپس سرمته را به راد اول متصل کنید. بعد از آن، باید راد اول را به دستگیره ببرید و دستگیره را محکم ببندید. سپس باید جک را فعال کنید و رشته حفاری را به سمت پایین فشار دهید تا سرمته وارد خاک شود.
در حین حفاری، باید موتور را روشن کنید و گشتاور مناسب را به اسپیندل اعمال کنید تا رشته حفاری به صورت دورانی حرکت کند. همچنین باید پمپ را فعال کنید و جریان سیال حفاری را به سطح مناسب تنظیم کنید. اینگونه خاک یا سنگ خرد شده توسط سرمته با سیال حفاری به بالا منتقل میشود.
هر چند متر یک بار، باید حفاری را متوقف کنید و نمونه‌برداری از خاک یا سنگ انجام دهید. برای نمونه‌برداری، باید جک را خاموش کنید و فشار رشته حفاری را کم کنید. خاک یا سنگ خرد شده درون راد قرار گیرد. سپس باید دستگیره را باز کنید و راد را از اسپیندل جدا کنید. بعد، باید خاک یا سنگ خرد شده را از درون راد خارج کرده و در یک ظرف مناسب قرار دهید. سپس باید نمونه‌برداری را با استفاده از دستگاه‌های آزمایشگاهی مورد نظر ارزیابی کنید.
بعد از نمونه‌برداری، باید مرحله قبلی را تکرار کنید و یک راد جدید به رشته حفاری اضافه کنید. همینطور ادامه دهید تا به عمق مورد نظر برسید. در پایان حفاری، باید تمام راد‌ها را به ترتیب از خاک خارج کرده و قطعات دستگاه حفاری را تمیز کنید.
خلاصه
راد حفاری یک قطعه تجهیزات است که برای حفاری چاه‌های عمیق و نمونه‌برداری از خاک یا سنگ استفاده میشود. استفاده از این روش از قرن بیستم رواج پیدا کرد. این روش دارای دو دسته لاگ حفاری و لاگ وایرلاین است که در زمان‌های مختلف حفاری اجرا می‌شوند. همچنین، دارای روش‌های مختلفی نظیر لاگ الکتریک، لاگ چگالی، لاگ پرتوزای و … است که بر اساس نوع اندازه‌گیری و خصوصیات فیزیکی مورد بررسی تعیین می‌شوند. برای استفاده از راد حفاری، باید نوع و اندازه آن را بر اساس شرایط خاک، عمق و قطر حفاری و نوع نمونه‌برداری مورد نظر انتخاب کرده و سپس با استفاده از قطعات مختلف آن نظیر سرمته، راد، اسپیندل و دستگاه حفار، فرآیند حفاری و نمونه‌برداری را انجام دهید.
برای دریافت مشاوره یا خرید این قطعه یا تمامی ابزار های حفاری شما میتوانید با کارشناسان ما در شویا صنعت در ارتباط باشید.
ثبت ديدگاه