casing design

[harping]

casing(لوله جداری)


لوله هایی فلزی هستند که برای جلو گیری ازریزش دیواره چاه،جداسازی مناطق دارای فشارهای مختلف،ادامه حفاری ونصب وسایل کنترل چاه،درچاه رانده می شوند.

انواع لوله های جداری:


1)لوله های جداری سطحی(surface casing)
2)لوله های جداری میانی(intermediate casing)
3)لوله های آستری(liner)
4)لوله های جداری تولیدی( production casing)
5) لوله مغزی(tubing)


لوله های جداری سطحی


لوله هاي مذكوردرعمقي حدود200-50 متري وبدلايل زيررانده مي شود:
ازريزش ديواره چاه وشسته شدن لايه هاي بي ثبات و نرم (آغاجاري) و نفوذ گل درلايه هاي سطحي كه داراي نفوذپذيري بالايي هستند، جلوگيري مي كند.

امكان استفاده ازلوله ناوداني راكه براي انتقال گل برگشتي ازدهانه چاه به طرف الك لرزان ضروري است را فراهم مي كند.

امكان سوارنمودن فورانگيرها (BOP)را فراهم مي كند.


لوله جداری میانی

راندن اين لوله جداري بستگي به عمق چاه وشرايط زمين شناسي منطقه دارد. معمولاً درچاههاي عميق ازيك لوله جداري مياني يا بيشتر استفاده مي شود.

علل استفاده:

1)تغييردرفشارطبقات و وجود لايه هاي كم فشاروپرفشاركه درنتيجه آن يا سيال سازند وارد چاه مي شود و يا هرزروي گل روی می دهد.

2)بروزمشكلات حفاري از قبيل گشاد شدن بيش ازحد چاه ، گيركردن لوله ها دراثرريزش ديواره چاه

3)دربرخي موارد بدليل مشكلات درحين كار، راندن لوله جداري امكان تسهيل درادامه كار و كاهش زمان حفاري را فراهم مي سازد و هزينه تكميل را كاهش مي دهد.

4)لوله جداري مياني ، ايمني بيشتري رابراي كنترل وجلوگيري از فوران چاه ايجاد نموده وامكان بالا بردن فشارسرچاه را مي دهد.



لوله جداری تولید PRODUCTION CASING


لوله جداري توليد، معمولاً آخرين وطولاني ترين رشته جداري است كه درچاه رانده مي شود و مي تواند تمامي لوله هاي جداري قبلي را پوشانده و مسيرلازم را

براي عبور وتوليد نفت و گاز ايجاد نمايد و بسته به روش تكميل چاه مي تواند درپائين ترين لاية نفت ده و يا گازي نصب شود



لوله آستري LINER

گاهي اوقات به جاي راندن لوله جداري سرتاسري ، لوله جداري را ازته چاه تا بالاي كفشك لوله جداري قبلي رانده ، سپس به آن آويزان مي نمايند . فاصله نقطه

آويزه آستري تا كفشك لوله جداري بنابه روش تكميل و نوع توليد بين 120-60 متراست.

60 متربراي چاههاي نفتي، 120 متربراي چاههاي گازي، البته دربعضي ازمواقع بدليل مشكوك بودن به CASING قبلي ممكن است اين فاصله بيشترشود.

هدف استفاده ازلوله هاي آستري كاهش هزينه مي باشد برحسب ضرورت مي تواند لوله آستري را تاسرچاه ادامه داد. پس آويزكردن ياTIE BACK مي تواند بر مبناي

برخورد با فشارغيرعادي وياازبين رفتن لوله جداري قبلي باشد.




لوله مغزیَ TUBING


براي توليد چاه، گاهي نيازبه لوله ای با قطركم مي باشد كه لوله مغزي ناميده مي شود و بوسيله آويزه مغزي درجايگاه خود درسرچاه آويزان مي شود .TUBING HUNGER

 

[harping]

casing design(قسمت دوم)

casing design(قسمت دوم)

خواص ومشخصات لوله هاي جداری


لوله هاي جداري طبق مقررات واستانداردهايAPI ساخته مي شود و به خواص زيرتوجه مي گردد :

1)روش ساخت MANUFACTURING PROCESS
2)دسته بندي طولي لوله ها LENGTH RANGE
3)قطرخارجي لوله هاي جداري OUT SIDE DIAMETER
4)درجه فولاد STEEL GRADE
5)تقسیم بندی با توجه به وزن آنها
6)قطرمجاز DRIFT DIAMETER
7)مقاومت درمقابل هيدروژن سولفوره H2S RESISTANCE
8)تقسیم بندی بر اساس نوع رزوه(Tread)

1) روش ساخت MANUFACTURING PROCESS

معمولاً لوله هاي جداري به 3روش ساخته مي شود: الف – Electric-Resistance process ب – بدون درز(seamless process) ج-Electric-Flash welding

2) دسته بندي طولي لوله ها LENGTH RANYE

لوله هاي جداري با طولهاي مختلف ساخته مي شوند، طبق استاندارد، طول لوله ها دسته بندي شده و حدود طولي هردسته طبق زيرمي باشد.

1)لوله هایی که طول آنها بین16-25فوت می باشدR[SUB]1[/SUB]
2)لوله هایی که طول آنها بین25-35فوت می باشدR[SUB]2[/SUB](از این دسته بیشتر در مناطق نفت خیز ایران استفاده می شود)
3)لوله هایی که طول آنها بین35-48فوت می باشدR[SUB]3[/SUB]


از لحاظ API نودوپنج درصد ازطول لوله ها باید در نوع اول از 18 فوت ،نوع دوم از28 فوت نوع سوم از 36 فوت بیشتر باشند.بخاطر همین موضوع با توجه به کمتر

بودنTool jointلوله هایR[SUB]3[/SUB]این نوع از لوله ها خصوصا در جداری ها نسبت به بقیه ترجیح داده می شود.


قطرخارجي لوله هاي جداري OUT SIDE DIAMETER

لوله های جداری هميشه با قطر خارجي اسمي خودبرحسب اينچ مشخص مي شوندومعمولاً در ابعاد استاندارد ساخته مي شوند و داراي يك خطاي مجازهستند.





درجه فولادSTEEL GRADE


مقدارعددي هردرجه فولاد عبارت است ازمقاومت واروي(Yield stress) حداقل آن برحسب PSI 1000 . نقطه واروي نقطه اي است كه تغييرطول زياد وغيرقابل
برگشتي درحجم ايجاد مي شود و واكنش جسم در مقابل نيروازمرحله الاستيك به مرحله پلاستيك وارد مي شود. ازنظرمقداري نيرويي است كه باعث %0.5 اضافه طول درنمونه شود.



تقسیم بندی با توجه به وزن آنها

1)وزن متوسط تقریبی لوله ها به ازائ یک فوت از آن(Nominal Weight)

2)وزن بدنه لوله بدون Tool jointآنplain end weight

3)وزن یک لوله با Tool joint,couplingآن به ازای یک فوت از متوسط مجموع آن average weight


قطرمجاز DRIFT DIAMETER

قطر مجاز لوله هاي جداري ، حداقل قطرداخلی تضمين شده هرشاخه مي باشد، قطرمجازلوله بزرگترينقطروسايل حفاری« مته، توپك و… » راكه بااطمينان ازداخل لوله هاعبورمي كند مشخص مي نمايد.

مقاومت درمقابل هيدروژن سولفوره H2S RESISTANCE

اثرگازهيدروژن سولفوره كه باعث خوردگي ، شكستگي وترك خوردگي فولاد مي شود، بستگي به دماي محيط داشته واگردماي محيط از F ْ 175 تجاوزكند بي اثر

می شود ولي دركمتراز F ْ 175 تنها بعضي ازانواع فولاد درمقابل اين گاز مقاوم مي باشند

هر چه میزان H2Sبیشتر باشد از کروم بیشتری برای ساخت لوله استفاده می شود به همین نسبت قیمت آن نیز بالا می رود.


تقسیم بندی بر اساس نوع رزوه(Tread)

1)short round tread &coupling or round

2)long round tread&coupling or LCSG

3)Buttres

4)Externe line tread XCSG

 

[harping]

casing design(قسمت سوم)

casing design(قسمت سوم)

در قسمتهای قبلی فکر کنم در مورد گرید لوله ها صحبتی نکردم ولی به هر حال گرید لوله ها معمولا با حرف لاتین که بترتیب حروف الفبا قویتر می شوند بهمراه عدد

که مضربی از هزار بوده و معرف کمترین مقدار(YAield stress)لوله می باسد معرفی می گردد مثلN-80

خواص مكانيكي لوله هاي جداري:

خاصيت الاستيك يك جسم به اين معني است كه اگر دراثر اعمال يك نيرو بر جسم تغيير حالت يا اندازه درآن ايجاد شود ، پس از قطع نيرو، جسم به حالت واندازه

اوليه خود بازگردد. خاصيت الاستيك داراي حدودي است، اگرنيروي وارد به تدريج افزايش يابد در يك نقطه افزايش طول زيادي مشاهده شده واگرنيرو قطع شود، جسم

به حالت اوليه خود باز نمي گردد. اگرنيروبازهم افزايش يايد، تغيير طول بيشترمي شود و به همان حال مي ماند. نقطه افزايش طول ناگهاني لوله را نقطه واروي مي

گويند كه خود اين نقطه، نقطه اي است كه تغييرطول زياد و غير قابل برگشت در جسم ايجاد مي شود و واكنش جسم درمقابل نيرو از مرحله الاستيك به مرحلة

پلاستيك وارد مي شود. نيروي واروي مقدارنيرويي است كه در نمونه 0.5 درصد اضافه طول ايجاد نمايد.

درجات فولاد استاندارد، مجموعه اي ازيك حرف و يك عدد مي باشد كه عدد آن نشان دهنده مقاومت واروي حداقل است كه درحقيقت 80 درصد مقاومت واروي هرنوع

فولاد مي باشد.
H.J ,K ,N ,C ,L 0.5%
P 0.6%

تقسیم بندی لوله ها از نظر گرید آنها در APIبه4گروه زیر تقسیم می شود

(این گروه هم به صورت درزه دار وهم بدون درزه موجود می باشند) Grop1:H-40,J-55.,K-55,N-80

(این گروه فقط به صورت بدون درزه وجود دارند) Group2:M-60,L-80,L-80-9Cr,L-80-13Cr,C-90,C-95,T-95

(این گروه به صورت بدون درزه با مقاومت زیاد هستند) Group3-110

(بدون درزه و خاص) Group4:Q-125

لوله های با گرید های زیر مقاوم در برابر SOUR SERVICEمی باشند

L-80,L-80-9Cr,L-80-13Cr,C-90,T-95
لازم به توضیح است که لوله های C-75دیگر تولید نمی شوند ولوله های C-95نیز مناسب برای sour serviceنمی باشد






وسايلي كه همراه با لوله آستري در چاه رانده مي شود:

1-كفشك وطوقة سيماني پرشونده
2- تمركزكننده CENTRALIZER
3- سرلوله جداري پايه CASING HEAD HOUSING
4- ماسوره سرلوله جداري CASING HEAD SPOOL
5- رشته جداري BUSHING
6- نگهدارنده لوله جداري CASING SLIPS



1) كفشك وطوقه سيماني پرشونده

استفاده از اين نوع به دلايل زير مي باشد :

الف) اين تجهيزات امكان اينكه رشته جداري درزمان پائين رفتن وبراساس اختلاف فشار بيرون وداخل لوله جداري پر گردد را فراهم مي سازد كه براي لوله جداري

معمولا“ 90 درصد رشتــه جداري پر مي شود و اگر طوقه سيماني هم DIFFERENTIAL باشد تا 81 درصد حجم لوله پر مي شود.

ب) جلوگيري از SURGE PRESSURE مي كند كه خود عاملي براي جلوگيري از هرزروي گل است.


2 )تمركزدهنده CENTRALIZER

اين تجهيزات به دور رشته جداري بسته مي شوند و باتمركز آن در وسط چاه باعث ميشود كه :

الف) بين سازند و لوله جداري ، لايه اي ازسيمان باضخامت كافي ايجاد شود و سيمان دراطراف جداري بطور كامل و يكنواخت پخش شود.

ب) با دور نمودن لوله جداري از ديواره، مانع ازچسبيدن آن به ديواره شود.

پ) درزمان پائين رفتن لوله جداري، باعث كندن اندود گل و تميز شدن ديواره براي سيمانكاري شود.

3 )سرلوله جداري پايه CASING HEAD HOUSING
سرلوله جداري پايه به لوله جداري سطحي بسته مي شود و وزن تمام لوله هاي جداري يك چاه را تحمل نموده ( نيروي وارد بر آن ازطريق لوله جداري سطحي به

زمين منتقل مي شود) و پايه اصلي سوار نمودن وسايل فورانگيرها و سرجداري هاي بعدي وسري تكميل وبهره برداري ميباشد . سرجداري پايه معمولا“ به نرينه

آخرين شاخه رشته جداري سطحي پيچ ميشود. در دوطرف اين سرجداره دو مجرابند وجود دارد كه محل سوار نمودن شيرهاي خروجي و ارتباط با داليز لوله جداري

سطحي و لوله جداري مياني مي باشد، در قسمت بالاي سرجداري پايه، محلي تعبيه شده كه نگهدارنده رشته جداري بعدي درآن قرارمي گيرد.

4 )ماسوره سرلوله جداري CASING HEAD SPOOL
معمولاً پس ازراندن رشته جداري 8/3 13 وآويزان نمودن آن درسرجداري پايه ، ازاين ماسوره استفاده مي شود كه در بالا و پائين اين وسيله فلنج تعبيه شده . پائين

ماسوره سرلوله جداري مكاني براي قرارگرفتن BUSHING مسدودكننده دور جداري و در بالاجهت قرارگرفتن، آويزان كننده لوله جداري بعدي مكاني تعبيه شده است.

دردوطرف ماسوره سرلوله جداري، فضاي خروجي با اتصال فلنجي جهت شيرهاي دروازه اي تعبيه شده است.



5) BUSHING رشته جداري

اين وسيله وظيفه قطع ارتباط بين داخل لوله جداري و فضاي بين فلنج ها وآويزان كننده لوله جداري را داشته و در واقع مسدود كننده ثانوي است. يك فضاي حلقوي

توخالي است كه درآن ماده پلاستيكي خميرمانندي تزريق مي شود وازطريق يك سوراخ مخصوص به اسم TEST PORT مي توان فشارمجازرا اعمال وتست كرد.

6)نگهدارنده لوله جداري: CASING SLIPS

هررشته جداري پس ازسيمانكاري بوسيله نگهدارنده خودروي سرلوله جداري قبلي آويزان مي شود كه برحسب چگونگي عمليات مي تواند ازانواع زيرباشد :

الف ) نگهدارنده خودكار: اين نوع نگهدارنده قادربه تحمل وزن لوله هاي خيلي سنگين است ودرروي سكوي حفاري به دورلوله جداري بسته وبا دو رشته طناب از

درون فورانگير پائين برده ودرمحل مخصوص قرارمي گيرد. سپس باشل كردن وزن رشته جداري نگهدارنده عمل كرده ونصب ميشود.

ب ) نگهدارنده معمولي : اين نوع نگهدارنده شبيه نگهدارنده خودكار رانده مي شود ولي براثر وزن رشته جداري عمل نمي كند بلكه با پيچ مخصوص دور لوله جداري

قرار مي گيرد.