لوله جداری چیست؟

ه لوله‌ هایی که با به کار گیری آن اساس و ستون چاه از محیط بیرونی تفکیک و جدا می‌شود، لوله جداری یا لوله های جدار چاه می گویند.

لوله­‌گذاری چاه‌ها بالاخص چاههای نفت، گاز، آب و اکتشافاتی قسمتی از عملیات حفاری می­باشد که به هنگام پیشرفت عملیات حفاری یا پس از حفر چاه ها لازم است. عمل قرار دادن لوله ­های فولادی سنگینی در داخل چاه ها را که به منظور حفاظت آنها انجام می­ گیرد لوله گذاری چاه‌ها می­ نامند که مجموعه طول لوله­‌ها که به صورت یک تیوب پیوسته و برای یک منظور خاص در عمق معینی از چاه گذاشته می­شود رشته لوله­ های محافظ (casing string) چاه گفته می­شود.

هر رشته لوله جداری از یک یا چند لوله متصل به هم تشکیل شده است. لوله­ های هر رشته معمولا قطر خارجی و قطر داخلی یکسان دارند. 

اطراف لوله جداری را سیمان می­پوشاند. سیمان، لوله جداری را در برابر نیروهای وارده محافظت می­کند و از زوال آن در طولانی مدت جلوگیری می­کند. سیمان از خوردگی لوله جداری بر اثر وجود آب نمکدار در طبقات مختلف خاکی نیز جلوگیری می­کند. همچنین سیمان وظیفه دارد از نفوذ آب و گازهای مختلف موجود در طبقات زمین به فضای حلقوی لوله جداری ممانعت به عمل آورد. از وظایف دیگر سیمان، آب­ بندی کردن بخش‌هایی از چاه می­ باشد که گل حفاری از آنجا نشت کرده و وارد طبقات خاکی می­شود. می­توان با استفاده از سیمان چاه را بست و از خروج گاز و سایر سیالات از آن جلوگیری نمود. در نهایت با سیمانکاری می­توان بخش انتهای چاه را آب­ بندی کرده و چاه دیگری را با فاصله از چاه قدیمی حفر نمود.ویدیوی زیر کلیت عملیات رانش لوله جداری و سیمانکاری را نمایش می دهد.https://www.aparat.com/video/video/embed/videohash/k7ExN/vt/frame

انواع لوله های جداری

Typical well Casing diagram

الف) لوله جداری راهنما (Drive Pipe or Conductor Casing)

اولین لوله جداری است که تا عمق ۱۰۰ تا ۲۰۰ فوتی رانده می شود و هدف از راندن آن در مرحله اول به وجود آوردن مجرایی برای حرکت سیال برگشتی از چاه و هدایت آن روی اکک لرزان است . این جداری از شسته شدن و ریزش سازندهای سطحی که معمولا سست هستند جلوگیری می کند. همچنین از نفوذ و هرز روی گل به داخل سازندهای سطحی نفوذپذیر جلوگیری می کند. در اکثر مناطق ایران به دلیل اینکه ضخامت لایه های سست و هوا زده در  حد چند متر است لوله راهنما توسط اداره مهندسی و ساختمان قبل از انتقال دکل به محل چاه نصب و دور آن سیمان می گردد.

ب) لوله جداری سطحی (Surface Casing)

اهداف راندن این جداری عبارتند از:

• پوشاندن سازندهای ماسه ای و کم استحکام
• جلوگیری از ریزش سازند به درون چاه
• جلوگیری از هرزروی گل در زون های کم عمق با نفوذپذیری زیاد
• پوشاندن زون های کم عمق با فشار بالا و جلوگیری از فوران چاه
• فراهم آوردن محلی برای سوار کردن شیرهای فورانگیر (bop stack)

ج ) لوله های جداری میانی (Intermediate Casing)

راندن این لوله جداری بستگی به عمق چاه و شرایط زمین شناسی منطقه دارد و در حقیقت نقش محافظ و پوشاندن طبقات و لایه های مشکل ساز را بر عهده دارد. در چاه های عمیق ممکن است چند جداری میانی رانده شود . وظایف مهم این جداری عبارتند از:‌

• جداسازی طبقات پر فشار و کم فشار از یکدیگر، در صورت عدم جداسازی این طبقات توسط راندن جداری میانی طراحی وزن گل حفاری مشکل است . انتخاب گل با وزن مناسب برای یک سازند، هرز روی یا فوران چاه را در سازند دیگر در پی خواهد داشت . مثل سازند گچساران و آسماری در مناطق جنوب ایران.
• جلوگیری از ریزش دیواره چاه و در نتیجه گیر کردن لوله ها به خصوص در لایه های شیلی
• کاهش مدت زمان حفاری چاه چرا که سرعت حفاری با استفاده از مته های کوچکتر افزایش می یابد.
• کنترل فوران چاه بهتر صورت می گیرد زیرا با پوشاندن طبقات بالاتر توسط جداری میانی امکان افزایش وزن گل جهت کشتن چاه به دون ایجاد مشکلی از قبیل هرز روی در سازندهای بالایی ممکن می گردد.

د ) لوله جداری تولید (Production Casing)

معمولا آخرین و طولانی ترین لوله جداری است که به درون چاه رانده می شود. تمامی لوله های جداری قبلی را پوشانده ، مسیر لازم جهت عبور و تولید نفت و یا گاز را فراهم می سازد . بستگی به نوع تکمیل چاه ممکن است تا بالا ، میان یا پایینترین نقطه زون هیدروکربوری رانده شود. اگر تا ابتدای زون مولد ادامه یابد نوع تکمیل چاه حفر باز (open hole) می باشد. در صورتی که تا پایین زون مولد امتداد یابد باید در محلهای تولید نفت یا گاز مشبک کاری شود.

د) لوله آستری (liner)

هدف از راندن لوله آستری همان اهداف راندن لوله جداری است . با این تفاوت که آستری تا سطح ادامه پیدا نمی کند بلکه درون آخرین لوله جداری توسط liner hanger آویزان (hang) می شود.

liner hanger عمدتا در دو نوع مکانیکی و یا هیدرولیکی وجود دارد. مقدار overlab (متراژی از آستری که درون آخرین جداری امتداد می یابد) در چاه های نفتی ۶۰ متر و در چاه های گازی ۱۲۰ متر می باشد . هدف از راندن آستری به جای جداری کاهش هزینه ها است . گاهی به واسطه بروز مشکلاتی از قبیل نشتی لبه آستری یا سوراخ شدن جداری در نقطه ای بالاتر از لبه آستری liner lap می توان آستری را تا نقاط بالاتر یا حتی تا سطح ادامه داد این عمل را پس آویزان یا tie back گویند.

مشخصات لوله های جداری

بخش بهره برداری انستیتوی نفت آمریکا، ویژگی های لوله جداری، مغزی و حفاری را تدوین و منتشر کرده است. این ویژگی ها طراحی شده اند تا راهنمایی برای خریداران در تهیه تجهیزات و اجناس استاندارد شده، باشند. برای خرید لوله خای جداری مطابق با API5CT بایستی اطلاعات زیر بعنوان درخواست خرید در مناقصه ذکر شود :

معمولاً برای ساخت طراحی و استفاده از لوله های جداری به خواص زیر اشاره می شود.

۱-      روش ساخت (Manufacturing Process)

۲-      حدود طولی لوله (Length Range)

۳-      اندازه قطر خارجی(Size Casing)

۴-      درجه فولاد (Steel Grade)

۵-      وزن اسمی (Nominal Weight)

۶-      نوع اتصال (Casing Coupling & Thread)

۷-      قطر مجاز (Drift Diameter)

۸-   مقاومت درمقابل محیطهای خورنده وگوگردی (sulfide &sour environment resistance)

۱- روش ساخت (Manufacturing Process)

الف- بدون درز (Seamless): به این ترتیب ساخته می شوند که ابتدا یک شمش فولادی چهاربر و توپر را در کوره حرارت داده تا به شکل یک شمش استوانه ای، که شمشال (Billet) نام دارد، در آورده شود. سپس با سنبه کاری طولی، شمش مذکور سوراخ و به صورت لوله در می آید. شکل گرفتن لوله توسط یک سری از غلتکها و سنبه ها انجام می گیرد تا لوله کاملا تاب گیری و گرد شده و قطر خارجی آن دقیقا به مقدار تعیین شده در آید. در حفاری، طبق استانداردها، لوله های حفاری و جداری از نوع بدون درز ساخته می شوند.

Seamless Casing

ب- درزدار (ERW): این لوله ها با جوش مقاومت الکتریکی ساخته می شوند. لوله های جوشی، با شکل دادن به یک ورقه فلزی و به صورت لوله توخالی تولید می گردند (باید توجه داشت که در این فرآیند ضخامت ورقه ثابت باقی می ماند. لبه های لوله با موتورهای الکتریکی از بالا و پایین به هم دیگر جوش داده شده و از غلتک ها برای تاب گیری و مستقیم کردن لوله و تنظیم قطر خارجی آن به اندازه مناسب، استفاده می گردد.

هر لوله جداری با قطر خارجی، وزن واحد طول (فوت)، درجه فولاد، ضخامت دیواره ها و نوع رزوه ها مشخص و معرفی می شود. کم ترین ضخامت قابل قبول برای دیواره لوله های جداری، ۸۷/۸% مقدار ضخامت اسمی (Nominal Wall Thickness) آن است.

۲- حدود طولی لوله (Length Range)

یکی از مشخصه های لوله های جداری API، حدود یا رسته طولى (Length range) آنها می باشد .

رسته طولى API لوله های جداری

۳- اندازه قطر خارجی(Outside diameter)

لوله های جداری همیشه با قطر خارجی اسمی خود بر حسب اینچ معمولاً در ابعاد استاندارد ساخته می شوند.  جدول زیر خطای مجاز در ساخت لوله های جداری نشان می دهد.

البته مواردی مشاهده شده است که قطر خارجی لوله بیش از حد مجاز تغییر کرده است.

۴- درجه فولاد (Steel Grade)

فولاد مورد استفاده در ساخت لوله های جداری API دارای ویژگی های API است که خواص شیمیایی و فیزیکی آنها را شامل می گردد. فولاد، یک ماده کشسان (الاستیک) است که در اثر تنش طولی کشیده شده و اضافه طول می یابد. تا قبل از رسیدن مقدار تنش به مقاومت واروی، اگر تنش از روی ماده الاستیک برداشته شود، ماده، طول اولیه خود را باز می یابد. مقاومت کششی (Tension Strength) بزرگترین تنش طولی است که یک ماده می تواند تحمل کند، بدون آن که پاره یا گسیخته شود. هر لوله جداری در کارخانه سازنده، از لحاظ مقاومت کششی و مقاومت واروی آزمایش می شود. مقاومت واروی برابر با مقدار تنش طولی است که در فلز، افزایش طولی معادل با ۰/۵ درصد طول اولیه آن به وجود آورد. آزمایش ممکن است روی یک قطعه کامل از لوله یا نوار بریده شده ای از آن انجام شود. نمونه های نواری (Strip Specimen) دارای اندازه مشخصی هستند که بستگی به اندازه لوله دارد. نمونه مورد آزمایش باید از قسمتی بریده شود که نشان دهنده ضخامت کامل دیواره لوله باشد و بدون آن که تخت کاری و صاف گردد، مورد آزمایش قرار گیرد. در جدول ذیل، ویژگی های API مورد نیاز برای مقاومت کششی لوله های جداری آمده است.

 درجه (Grade):  بیانگر قدرت و استحکام لوله های جداری، اسم و مشخصات آنهاست. شامل یک حرف الفبا , C, B , A ….. و یک عدد دو یا سه رقمی است. با کمک درجه لوله می توان جنس آلیاژ فولاد و حداقل مقاومت کششش آن را تعیین نمود .

 Specify Minimum Yield Strength  : مقدار کشش نیرو که به یک لوله وارد می کنیم به طوری که تغییر طولی معادل ۵/۰ درصد افزایش حاصل گردد و اگر کشش را برداریم به حالت اول برگردد، چون در ناحیه الاستیک هستیم.

 به طور کلی برای لوله ها سه نوع کشش وجود دارد

1. Specify Minimum Yield Strength (SMYS)
2. Average Yield Strength (AYS)
3. Pipe Body Yield Strength (BYS)
4. Average Yield Strength = AYS = SMYS = +10000

در جدول زیر ویژگی های API مورد نیاز برای مقاومت کششی برخی لوله های جداری نمایش داده شده است.

 ویژگیهای API مورد نیاز برای مقاومت کششی لوله جداری

ویژگیهای درجه های مختلف فولاد در تخت کاری (Flattening Test) :

این تست ، در هر بار حرارت دهی (Heat treatment) روی فولاد مورد استفاده در ساخت لوله های جداری جوشی انجام می شود. نحوه انجام آزمایش تخت کاری به این ترتیب است که نمونه لوله بین دو صفحه موازی قرار داده می شود به طوری که جوش آن در نقطه حداکثر خمش قرار گیرد. اعمال نیروی تخت کننده بر لوله باید آنقدر ادامه یابد تا دیواره های متقابل لوله به همدیگر برسند. آزمایش های تخت کاری باید روی حلقه هایی از لوله انجام شود که از دو سر لوله مورد آزمایش بریده شده باشند و طول آنها نباید از  اینچ کمتر باشد. ویژگی های API برای آزمایش تخت کاری در جدول زیر آمده است.

 ویژگی های API برای آزمایش تخت کاری

D: قطر خارجی لوله بر حسب اینچ

t: ضخامت دیواره لوله بر حسب اینچ

۵- وزن اسمی (Nominal Weight)

وزن اسمی لوله ها عبارت از وزن واحد طول لوله است (پوند بر فوت)، وزن های اسمی استاندارد معمولاً متوسط وزن بدنه لوله وطوقه اتصال ورزوه های آن است.  قطر داخلی و ضخامت      دیواره های لوله های تابع قطر خارجی و وزن واحد طول لوله هاست، اما قابل محاسبه بوسیله وزن اسمی نیستند و معمولاً باید از کمپانی سازنده کسب شود.  خطای مجاز وزن طولی لوله ها (tolerance) برای هر شاخه ۵/۶+ و تا ۵/۳- درصد وزنی است.

۶- طوقه ها/تبدیل های لوله جداری

لوله های جداری چاه های نفتی را که با استاندارد API ساخته شده اند، می توان با سرهای ساده (Plain End) سفارش داد، همچنین ممکن است سرهای آنها رزوه خورده و مجهز به طوقه شوند.

در کارخانه، طوقه های لوله جداری معمولا تا حدود زیادی روی آن پیچ و سفت می شوند. به هر حال در صورتی که خریدار معین کند، طوقه ممکن است در حد دست – سفت پیچ شود. طوقه به این دلیل در حد دست به سفت به لوله پیچ می شود تا باز کردن آن، که قبل از راندن لوله ها به چاه به منظور تمیز کردن و بازرسی رزوه ها و زدن روان کار رزوه تازه انجام می شود، آسان گردد. انجام این روش نشان داده است که می تواند منجر به کاهش احتمال نشتی رزوه شود، زیرا، طوقه های بسته شده در کارخانه که تا حد توان – سفت (Power Tight) پیچ شده اند، علی رغم آن که در کارخانه در زمان بستن بدون نشت می باشند، معلوم نیست که بعد از حمل و نقل همان طور باقی بمانند. تعریف در حد دست سفت پیچ کردن، آن است که طوقه روی لوله فقط تا آن جا باید سفت شود که بعدا بتوان با نیروی دست و به کمک یک آچار معمولی آن را باز کرد.

۷- قطر مجاز (Drift Diameter)

بر مفهوم قطر مجاز باید کاملاً دقت شود.  قطر مجاز لوله های جداری، حداقل قطر داخلی تضمین شده هر شاخه لوله است.  کارخانه سازنده مقدار عددی قطر مجاز هر اندازه لوله و هر وزن اسمی را طبق استاندارد مشخص می کند.  لوله های جداری توسط عملیات نورد و piercing فولاد ساخته می شودو مقدار واقعی قطر داخلی آن ممکن است تا حدود چند هزارم اینچ تغییر کند که ناشی از تغییر جزیی در ضخامت دیواره چاه و یا تمایل جزیی به بیضی بودن لوله است.  قطر مجاز لوله بزرگ ترین قطروسایل حفاری (مته، توپک و غیره) را که با خاطر جمعی از داخل رشته جداری عبور می کند.  برای محاسبات مختلف از جمله ظرفیت لوله جداری باید از قطر داخلی واقعی استفاده شود.

قطر مجاز و قطر داخلی لوله ها را می توان از جدول لوله های جداری استخراج کرد.

گاهی اوقات اشاره به قطر مجاز ویژه (special drift) می شود.  باین معنی که برای بعضی از لوله های جداری قطر مجازویژه داده می شود.  قطر مجاز چنین لوله ها با پرداخت قیمتی بیشتر توسط کارخانه سازنده بطور کامل امتحان شده است.

کارگذاری لوله جداری

آماده سازی

همه لوله های جداری چه نو، چه کار کرده و چه بازسازی شده، باید در حالی که رزوه پوشها (Thread Protected) به دو سر آنها بسته شده اند، جابه جا شوند و آنها را هنگامی باید باز کرد که لوله ها به سر چاه رسیده اند و روی خرکها آماده راندن به درون چاه هستند. رزوه پوش ها باید هنگام جابه جایی، همیشه روی لوله ها باشند. کاری را که حتما باید به عنوان یک حداقل انجام داد، غلتاندن لوله ها روی خرک و بازدید نظری هر شاخه از آنها می باشد. لوله هایی که آثار ضربه و خط افتادگی دارند، باید کنار گذاشته شوند. استفاده از قلاب در انتهای لوله های رزوه دار حتی اگر رزوه پوش ها بسته باشند، معمولا می تواند به رزوه ها آسیب برساند. برای بلند کردن لوله ها معمولا از دلوهای مخصوص (Fabricated Bucket) استفاده می شود که روی دو سر لوله قرار می گیرند. نباید لوله ها را زمین زد یا با غلتاندن از روی تریلی به پایین انداخت، زیرا باعث وارد شدن بارهای شوکی بر آنها می شود. برای کنترل یک لوله هنگامی که باید از روی تیر پایه (یا هر بلندی کوتاه) به پایین انداخته شود، استفاده کردن از یک قلاب (Sling) و طناب خیلی بهتر از آن است که با دست انجام گیرد. فاصله های مناسب یا لاییها (Stringers)، باید بین ردیف های لوله طوری قرار داده شوند که شاخه های ردیف بالاتر را بتوان به آسانی به سمت راهرو غلتاند. هنگام غلتاندن لوله ها در امتداد لایی ها، باید دقت کرد که مبادا محل اتصال لوله ها با لوله های مجاور تماس پیدا کنند. در صورتی که شاخه های لوله ها با یکدیگر موازی نباشند، محل اتصال آنها می تواند آسیب ببیند حتی اگر رزوه پوش ها در جای خود بسته شده باشند.

لابی ها باید به طور افقی در یک خط قرار داده شوند تا از خم شدن لوله ها یا متراکم شدن لایی های پایینی جلوگیری گردد. برای پیشگیری از غلتیدن لوله ها، در ابتدای هر ردیف از لوله ها باید یک مانع قرار داد. خرکهای زیر لوله های جداری، باید حداقل ۱۸ اینچ از سطح زمین ارتفاع داشته باشند. به ویژه با بالارفتن درجه فولاد، آسیب پذیری لوله های جداری در برابر بارهای شوکی و ضربه ای ناشی از برخورد، بیشتر می شود و به طور جدی باید از زمین خوردن و برخورد آنها به یکدیگر پرهیز و جلوگیری نمود.

اگر از یک رشته جداری چند درجه یا مختلط (یعنی، تشکیل شده از لوله های جداری دارای درجه های مختلف استفاده شود، لوله ها باید برعکس ترتیب رانده شدنشان در چاه روی خرکها چیده شوند. آخرین شاخه لوله که روی خرکها چیده می شود اولین لوله ای خواهد بود که در چاه رانده خواهد شد. اگر رشته حفاری شامل لوله هایی با رزوه های با شکل های مختلف باشد، تبدیل های لازم برای جور کردن و اتصال آنها، باید روی خرکها آماده باشند.

لوله های جداری باید با یک ترتیب درست و منظم در چاه رانده شوند. جابه جاشدن یک شاخه لوله ممکن است سبب ناویدگی کامل رشته جداری و از دست رفتن چاه شود. هر یک از شاخه های لوله ها که مشخصات آن معلوم نباشد باید کنار گذاشته شود تا درجه، وزن و نوع آن تعیین و قطعی گردد.

جز در مواردی که بازرسی و آزمایش لوله ترتیب داده می شود که این کار به وسیله کارشناسان ویژه آن انجام می گیرد، رزوه پوشها (Thread Protection) باید هم از سر رزوه دار و هم از سر طوقه دار لوله های ردیف اول باز شده و رزوه ها تمیز و بازرسی گردند. این بازرسی نهایی ممکن است آسیب هایی را آشکار نماید که در طول ترابری و چیدن لوله ها روی خرک­های سر چاه و رزوه های لوله ها پیدا شده است. اگر لوله های جداری با طوقه های دست سفت، به سر چاه تحویل شده اند، طوقه ها را باید باز نمود تا بتوان رزوه های زیر آنها را تمیز و بازرسی کرد. روان کار رزوه (Thread Compound) را که کارخانه سازنده برای مدت حمل و نقل روی رزوه ها زده، باید به کمک یک حلال و یک برس نرم پاک نمود. به عنوان حلال و به ویژه در شرایط جوی زیر صفر، باید از الکل ایزوپروپیلیک، متانول یا ۱-۱-۱ تری کلرو اتان استفاده کرد. گازوئیل و نفت سفید را نباید به عنوان حلال به کار برد، زیرا اگر روی شیارهای رزوه ها باقی بمانند می توانند روان کار رزوه اصلی را رقیق نمایند. به این منظور می توان از هوای فشرده (در صورت موجود بودن)، برای زدودن حلال از سطح رزوه ها استفاده کرد. اتصال ها باید در طول تمیز کردن بازرسی شوند. اتصال های آسیب دیده را باید علامت زده و کناری گذاشت تا مبادا درون چاه رانده شوند. پس از آن باید با استفاده از روان کار رزوه تازه، رزوه پوش های تمیز و خشک را روی رزوه های تمیز و خشک لوله ها بست.

در محیطی که مساعد زنگ زدگی است، تمام سطوح تراش خورده لوله باید پس از تکمیل بازرسی با یک لایه نازک روغن پوشانیده شوند. در موقع غلتاندن لوله ها روی خرک و بالا کشیدن آنها به درون دکل باید از یک رزوه پوش استفاده کرد. اگر طوقه لوله ها روی خرک باز شده اند یا اگر رزوه های بیرون مانده (Stand Off) از زیر طوقه لوله ای که در کارخانه سفت شده است به نحوی غیرعادی زیاد به نظر برسد، ابتدا طوقه را باید به دقت سفت کرده و سپس لوله را به درون دکل کشید.

ضروری است که هر یک از شاخه های رشته های جداری به ترتیبی که باید به درون چاه روند، شماره گذاری شوند. وزن و درجه های مختلف لوله ها باید به طور روشن علامت زده شوند، طول هر شاخه از لوله های جداری باید دقیق اندازه گیری شود و به این منظور ترجیحا باید یک نوار فولادی (فوت نواری) به کار رود که دارای تقسیمات طولی فوت، دهم و صدم فوت است. اندازه هر یک از لوله ها را باید روی برگه اندازه گیری (Tally Sheet) ثبت و در گروه های ده تایی دسته بندی کرد. ستونهای ده تایی با هم جمع می شوند. به این ترتیب اگر موقع جمع کردن اشتباهی پیش آید، با دوباره جمع کردن هر یک از این جمعها می توان تصحیحات را انجام داد، در هر ستون مجموع طول ده لوله تقریبا ده برابر طول متوسط هر شاخه از لوله های جداری می باشد.

با آن که تعیین عمق سازند بهره ده و فواصل مشبک کاری به طور عمده با اندازه گیری به وسیله نمودارهای الکتریکی انجام می شود، با این وجود، اندازه گیری طول لوله، یک قسمت مهم از عملیات جداره رانی است. طبق برگه اندازه گیری می توان طول متوسط لوله های جداری را محاسبه کرد و با ضرب آن در تعداد لوله هایی که به درون چاه رانده شده، عمق نصب رشته جداری را مشخص نمود. بنابراین، نگاه داشتن حساب لوله های جداری که در چاه رانده شده اند، اهمیت بسیاری دارد. از اشتباهاتی که به طور معمول رخ می دهد آن است که یک لوله رانده شده ثبت نمی شود یا برعکس یک لوله رانده شده بیش از دو بار ثبت می گردد. گاهی اوقات ممکن است تا صد فوت (معمولا در موقع جمع کردن اشتباه رخ دهد. اگر به اندازه گیری طول لوله ها توجه اکید شود، با رعایت ثبت دقیق همه موارد، بروز این قبیل اشتباه ها را می توان به حداقل رساند.

مهم ترین نکته مرتبط با کار اندازه گیری لوله ها، دانستن این مسأله است که دقیقا چند شاخه لوله سر چاه وجود دارد. این کار از هنگام ترابری لوله ها به سر چاه آغاز و اولین بار در موقع بارگیری شمرده می شوند و دومین شمارش به هنگام تخلیه لوله ها در سر چاه به طور دقیق انجام می گیرد. شمارش نهایی در پایان کار و پس از آن که لوله ها در چاه رانده شدند، انجام می شود. تعداد لوله های درون چاه باید برابر باشد با اختلاف بین مجموع کل لوله هایی که به سر چاه رسیده اند منهای آنهایی که در محل چاه باقیمانده و پایین فرستاده شده اند.

راندن

اولین موضوع (ولی نه لزوما اولین مرحله) برای تدارک کار راندن لوله جداری، حصول اطمینان از این امر است که شکل چاه خوب بوده و کنده ها و اندود (Filter Cake) اضافی روی دیواره های قبل از سیمان کاری پاک شده باشند. معمولا لوله های حفاری برای ۱۲ تا ۲۴ ساعت از چاه بیرون می مانند و این امر به دلیل انجام عملیات نمودارگیری و گردآوری اطلاعاتی است که برای اتخاذ تصمیم در مورد گذاشتن رشته جداری، لازم است. در این مدت اندود گل بر بخش های تراوای چاه شکل می گیرد و شاید ضخامت آنقدر زیاد شود که برای هم آوردن فضای بین چاه و رشته های جداری و ایجاد سد، کافی باشد و این مسأله ای است که بعد می تواند به گیر کردن رشته جداری یا غیر ممکن شدن گردش سیال در چاه منجر شود. کنده ها یا پلمه سنگ های ریزش کرده چاه ممکن است ته نشین و به قدری در ته چاه انباشته شده باشند که نتوان رشته جداری را بدون گردش گل به ته چاه رساند. شیوه معمول به این ترتیب است که یک سه شاخه لوله (Stands) از لوله های وزنه و یک مته کارکرده در چاه پایین می روند فقط به این خاطر که موانع انسداد چاه (Obstruction) از بین برده شوند. عدم موفقیت و ناکامی در بهسازی کامل چاه یا در پالایش درست گل، در بسیاری موارد موجب گیر کردن لوله های سیمان کاری ضعیف، تقبل هزینه اضافی برای کارهای تزریق سیمان یا حتی حفاری مجدد چاه شده است.

هنگام بهسازی چاه، طول لوله های حفاری باید اندازه گیری و دوباره به دقت بررسی و با جمع زدن دوباره طول آنها، اشتباهها و خطاها برطرف شوند. در ته چاه، عمق نهایی مجددا بررسی شده و گردش گل آغاز می شود. گل باید حداقل دو بار به طور کامل در چاه گردش داده شود و در خلال این کار، وزن، گرانروی و صافی آن آزمایش و رسیدگی گردد. اگر پالایش گل لازم باشد، در حالی که لوله ها با سرعت کم دوران یافته و روی آنها کار می شود، گردش گل باید آنقدر ادامه یابد تا وقتی که گل شناس رضایت خود را از مناسب بودن شرایط گل برای راندن لوله های جداری اعلام نماید.

روش معمول برای راندن لوله های جداری آن است که همزمان با پایین رفتن در چاه، به طور منظم با گل حفاری پر شوند، مگر این که از تجهیزات شناور خودکار پر کننده استفاده شده باشد. لوله های جداری به دو دلیل باید هم زمان با رانده شدن در چاه پر شوند:

الف) اگر لوله ها شاخه به شاخه با گل پر شوند، بی حرکتی رشته جداری در چاه خیلی کمتر خواهد بود تا وقتی که این عمل در ته چاه یک باره و به طور کامل انجام گیرد. رشته های جداری در بسیاری از موارد در موقع پر شدن گیر افتاده اند.

ب) لوله های جداری بزرگ (دارای قطر زیاد)، اگر پیش از پرشدن، خیلی در چاه پایین برده شوند، در اثر فشار هیدروستاتیک فزاینده گل (وارد بر خارج لوله)، دچار فروپاشیدگی خواهند شد. روش معمول برای پرکردن لوله های جداری هنگام راندن، استفاده از خط پرکننده (Fill Up Line) و یک شیر باز شونده سریع (Quick Opening Valve) است. شیوه کار به این ترتیب است که در فاصله ای که شاخه بعدی لوله جداری بالا کشیده و آماده سوار کردن می شود با گذاشتن سر خط پرکننده، لوله تازه بسته شده از گل پر می شود. از آنجا که معمولا پر کردن کامل هر شاخه لوله در این فاصله غیر ممکن است در بیشتر موارد حدودا پس از هر ده شاخه، کار راندن لوله های جداری متوقف شده و رشته داخل چاه کاملا” پر می شود.

موقعی که کفشک و طوقه سیمان، شناور از نوع معمولی هستند (از نوع خودکار پرکننده نیستند)، مقدار گلی که با افزودن هر شاخه لوله و پایین بردن آن در چاه جابه جا و از چاه بیرون ریخته می شود، باید با حجم لوله معادل با حجم ستون گل، برابر باشد. برای موفقیت آمیز بودن کار، بسیار اهمیت دارد که با پایین بردن هر شاخه لوله، گل جابه جا شده و بیرون ریخته از چاه به مخازن گل بازگردانده شده و اندازه گیری گردد. در جدول زیر، مقدار گل جابه جا شده توسط قطر خارجی اندازه های معمولی لوله های جداری که با راندن هر شاخه از چاه بیرون ریخته می شود نشان داده است.

با راندن و پایین بردن هر شاخه لوله جداری مقدار گل برگشتی باید به دقت بررسی گردد تا اطمینان حاصل شود که وقتی رشته جداری به ته چاه می رسد گردش گل بدون مشکل امکان پذیر خواهد بود. کل افزایش گل در مخازن باید برابر باشد با حجم فولاد بدنه رشته جداری که در چاه پایین برده شده است.

مقادیر جدول زیر می تواند ایده های خوبی در مورد حجم افزوده شده گل را در مخازن، وقتی که رشته جداری به ته چاه رسیده و کاملا با گل پر شده است، به دست دهد.

 افزایش کل مخازن در اثر حجم جابه جایی لوله های جداری

در بعضی از مناطق و به خصوص هنگامی که کیفیت گل ممکن است خوب نباشد، مطلوب آن است که راندن لوله های جداری را متوقف و با آغاز گردش گل، ژل گل درون چاه شکسته شود. گاهی اوقات این کار را باید به طور منظم و پس از افزودن هر ۱۰۰۰ فوت به رشته جداری انجام داد. به هر حال بیشتر کارفرمایان، این شیوه را ضروری نمی دانند یا به تصور این که برگشت گل خوب است معمولا بدون انجام گردش گل، راندن لوله ها را تا ته چاه ادامه می دهند. یک عمل عاقلانه و احتیاطی برای جلوگیری از هرزروی گل آن است که لوله های جداری به آهستگی در چاه پایین برده شوند تا فشارهای کویشی موجی (Surge Pressure) به حداقل مقدار خود کاهش یابند.

تحت شرایط عادی، در مناطق سخت سازند، هر ساعت ۱۲۰۰ تا ۲۰۰۰ فوت و در مناطق نرم سازند، در هر ساعت حدود ۱۰۰۰ فوت لوله جداری باید در چاه پایین فرستاده شود. اگر احتمال از دست دادن گردش (هرزروی) گل وجود دارد، از این سرعتها باید به میزان ۳۰ تا ۵۰ درصد کاسته شود که این بستگی به تجربه و ارزیابی کیفیت گل و شرایط چاه دارد. طراحی اتصال بسیاری از لوله های جداری طوری است که در موقع پایین رفتن نمی توانند به اندازه اتصال لوله های حفاری، اصطکاک ناشی از حرکت روی دیواره چاه را تحمل نمایند و به این خاطر باید با سرعت کمتری از لوله های حفاری در چاه رانده شوند. رشته های جداری مجهز به خراشنده معمولا خیلی آهسته تر از رشته های جداری لخت در چاه پایین برده می شوند زیرا، با وجود آنها احتمال شکستن سازند و به دنبال آن هرزروی گل بیش تر است.

از ایجاد فشارهای موجی باید پرهیز شود. رشته های جداری در درون چاه مثل یک پیستون در یک سیلندر است. هرچه پیستون سریع تر در سیلندر حرکت کند، فشار، بیش تر بالا می رود. اگر یکی از سازندها ضعیف و به آسانی قابل شکستن باشد، فشار موجی می تواند آن را شکسته و باعث هرزرفتن گل شود، لذا قبل از آن که عملیات ادامه یابد زمان پر ارزش و گران قیمت دستگاه حفاری را باید صرف حل مسائل به وجود آمده نمود.

هنگامی که گردش گل در چاه برقرار می شود، باید دقت کرد که پمپها با سرعت زیاد کار نکنند، چون همانند عمل پایین بردن لوله های آهسته پمپ کردن نیز فشارهای موجی را کاهش می دهد. اگر کوچکترین علامتی از کم شدن مقدار برگشتی گل و هرزروی دیده شود، باید بی درنگ سرعت گردش در چاه را کم نمود.

بر اهمیت گردش گل در رشته جداری پس از رسیدن به ته چاه تأکید زیادی می شود و به همین دلیل همه کارفرمایان، این روش را با درجات مختلف رعایت می کنند. آزمایش سیستم لوله کشی سطحی، یکی از مهم ترین کارهایی است که در هنگام گردش گل انجام می شود.  مسأله مهم دیگر پیش از سیمان کاری، بهسازی گل درون چاه، تمیز کردن چاه از کنده های ته و زدودن اندود گل از دیواره های آن می باشد. اگرچه گردش گل قبل از سیمان کاری همه وقت انجام می شود، اما طول زمان آن کاملا فرق می کند. زمان گردش ممکن است گاه خیلی کم (به فرض ۵ دقیقه) و گاه خیلی زیاد (مثلا، ۴ ساعت) باشد. پس از راندن همه لوله های جداری، حرکت رشته جداری در چاه بی درنگ شروع می شود که این کار با بالا و پایین کردن (Reciprocating) یا دوران انجام می گردد

چه از دیوار تراش ها استفاده شده یا نشده باشد و در مدت گردش گل ادامه می یابد. بعضی از کارفرمایان از سیستمی استفاده می کنند که در آن بالا و پایین کردن و دوران لوله به طور همزمان انجام می گیرد. حرکت رشته جداری معمولا تا وقتی که تمام سیمان به پشت آن فرستاده شود، ادامه می یابد. اگر از خراشنده ها و هم مرکز کننده ها استفاده شده، روش معمول آن است که گردش گل و کار کردن روی لوله، آن قدر ادامه می یابد که بیرون آمدن کنده ها و اندود گل از چاه کاملا متوقف شده باشد. نظر برخی این است که برای خوب شدن سیمان کاری چاه، نیازی به گردش طولانی گل نمی باشد. گردش گل، با حداقل مقدار و به اندازه ای که حجم معادل با گل درون رشته جداری به پشت آن فرستاده شود، را قبل از آغاز سیمان زدن به چاه انجام می دهند. با این روش، اطمینان حاصل می شود که هیچ جسمی که هنگام سیمان کاری موجب مسدود کردن رشته جداری می شود، در آن نیفتاده است. یکی از زیان های ناشی از دوران رشته جداری آن است که لوله های جداری ممکن است نتوانند تنش های پیچشی را تحمل کنند و اگر لوله ها با نیروی زیاد دوران داده شوند، ممکن است خم شده یا پیچیده و به دور خود تابیده شوند.

سوار کردن، بستن و پایین بردن

وقتی که یک شاخه لوله، تمیز، بازرسی، روانکاری و آماده بستن به رشته حفاری شد، لازم است به دقت جابه جا و با آن کار شود. لوله نباید به دکل یا هر وسیله دیگری برخورد کند. اتصالات نری دارای شکل مخروطی هستند که این به امر سوار کردن و فرو کردن آنها در مادگی کمک می کند و در اثر کار ناشیانه و بی مبالاتی، ممکن است مخروط خراش برداشته و تخت شود.

ترتیب معمول برای بلند کردن (Pick Up) لوله های جداری این است که با پیچاندن طناب قرقره زنجیر (Cat Line) به دور آن، هر شاخه از لوله ها روی راهرو بالا آورده شده و روی سکوی دکل قرار می گیرد. Pick Up Line به قلاب دکل متصل می شود تا هر یک از لوله های جداری را درون دکل آورده و آماده فرو کردن یا سوار کردن (Stabbing) نمایند. این کابل داری یک حلقه لوله گیر (Slip Loop) برای اتصال به زیر طوقه لوله جداری است. گیره بالابر (Elevator) لوله جداری، تا وقتی شاخه لوله سفت نشده روی آن چفت و بسته نمی شود.

هنگام بالا کشیدن هر شاخه لوله به روی سکوی حفاری باید کار جابه جایی و بالا و پایین کردن لوله با دقت زیادی انجام شود. طناب پس نگهدار (Hold Back Rope) باید آماده باشد تا به کمک آن از برخورد لوله به دکل و میز دوار جلوگیری گردد. موقع بلند کردن لوله جداری از روی راهرو، یک رزوه پوش تمیز باید به رزوه های آن بسته شده باشد. رزوه پوش باید از نوع تند رهاشونده (Quick Release) باشد تا با کمترین نیرو، از لوله خارج شده و رزوه ها را چرب و کثیف نکند. سوار کردن یا فرو کردن لوله، عمل هدایت سر آن در یک طوقه یا پیوند است، هنگامی که اتصال دو لوله به یکدیگر انجام می گیرد، در صورت لزوم قبل از سوار کردن لوله، روان کار رزوه باید به طور کامل بر سطح رزوه ها زده شود. لزوم کاربرد روان کار رزوه این است که اتصال لوله بدون کچل شدن، بسته و تا آخر سفت گردد (کچل شدن یعنی، گدازیدن فلز در اثر اصطکاک بیش از حد)، حتی اگر مشکل کچل شدن رزوه ها مطرح نباشد، در صورت عدم استفاده از روان کار رزوه ممکن است بین سر رزوه ها و ته شیارهایی که رزوه ها در آن جفت شده اند، درزها و رگه های کوچک ریز باقی بماند. اگر این درزها یا رگه ها در تمام طول اتصال امتداد داشته باشند، هر سیالی ممکن است قادر باشد از آن عبور کند. با استفاده از یک روان کار رزوه این درز یا رگه کوچک مسدود شده، یک درزگیر به وجود آمده و درزگیری کامل می شود. روان کار رزوه محتوی ذرات ریز مس، روی یا گرافیت می باشد که در یک روانکار پایه، پراکنده و معلق است. روان کار رزوه از کچل شدن رزوه ها جلوگیری می کند. ذرات ریز جامد کمک می کنند که هر نوع درز یا رگه در اتصال، درزگیری شده و از نشتی جلوگیری گردد. ترکیب دیگری که به کار می رود، چسب رزوه است که روی سکوی حفاری و درست قبل از راندن رشته جداری، ترکیبات آن با یکدیگر آمیخته شده و یک مخلوط خمیری شکل به وجود می آورد. این مخلوط در زمان بسیار کوتاهی گرفته و سخت خواهد شد. پس از آن که این چسب روی رزوه های  ابتدای نرینه زده و پخش شد، پیوند به میزان تعیین شده سفت می شود؛ به طوری که گشتاور لازم برای شل کردن آن چهار برابر مقداری خواهد بود که برای سفت کردن آن استفاده شده است. مهندسین حفاری توصیه می کنند که طوقه های ۴ تا ۶ لوله ای نصب شده در کارخانه را که در پایین رشته جداری قرار می گیرند، باید باز کرد و پس از زدن یک چسب رزوه خوب، دوباره بست. به کار بردن درست ترکیبات رزوه، از پس گردی (Back Off) شاخه های لوله جداری جلوگیری می کند. برس مورد استفاده برای زدن ترکیبات رزوه، باید از هر نوع ماده خارجی پاک باشد.

پس از فرو بردن، لوله جداری را باید با دقت پایین آورد به طوری که از آسیب دیدن رزوه ها جلوگیری شود. لوله جداری را باید عمودی سوار کرد، هنگام انجام این کار ترجیح داده می شود که دکل بان از روی سکوی جداره زنی (Stabbing Board) به این امر کمک کند. اگر لوله در طوقه یا پیوند نرفت باید آن را بالا برده و دوباره سوار کرد. اگر برای تکمیل فرو بردن، سعی در غلتاندن لوله در مادینه یا طوقه شود، ممکن است منجر به آسیب دیدگی رزوه ها یا درزگیرها شده و به کارایی اتصال زیان وارد کند. پس از سوار کردن لوله، ابتدا باید به آهستگی پیچ و بسته شود تا اطمینان حاصل گردد که رزوه ها به خوبی درگیر شده اند و دنده روی دنده نیفتاده است. اعمال گشتاور صحیح بر اتصال، یکی از مهم ترین عوامل در موفقیت عملیات راندن یک رشته جداری است. هر شاخه لوله جداری پس از آن که در طوقه لوله آویزان در میز دوار پیچانده شد (اصطلاحا با دست سفت شد)، باید حداقل ۳ دور برای لوله های دارای اندازه   تا ۷ اینچ و حداقل  دور برای اندازه های  اینچ و بیش تر، چرخانده شود تا کاملا سفت گردد.

آچارهای خودکار (Power Tong) مخصوص لوله های جداری برای راندن رشته های طولانی جداری مطلوب می باشد، نه فقط به دلیل صرفه جویی در کارگر، بلکه برای از بین بردن خطرات ناشی از کار با طناب چرخان (Spining Rope)، کابل آچار (Jerk Line) و قرقره زنجیر (Cat Head) گشتاور سفت کردن رزوه ها را می توان با استفاده از یک آچار خودکار که خوب کار می کند، کنترل کرد. بیشتر آچارهای خودکار لوله های جداری، هیدرولیکی هستند اما، بعضی از آنها با هوای فشرده کار می کنند. آنها را اکثرا می توان از دور لوله باز کرده و در آورد.

برای رشته های طولانی جداری گیره های عنکبوتی (Slip Elevator) توصیه می شوند. لوله گیر باید تمیز و برای لوله های جداری سنگین، بسیار بلند باشد. هنگام راندن اولین شاخه لوله جداری باید از بست ایمنی (Safety Clamp) استفاده شود. ناکافی بودن وزن روی لوله گیر ممکن است مانع آن شود که اجزای گیرنده لوله گیر به لوله، گیر کرده و آن را نگاه دارند. آرواره های آچارهای خودکار باید تمیز و تیز باشند تا از لیز خوردن و آسیب دیدن بدنه لوله جلوگیری شود؛ در طول عملیات نیز باید به طور منظم تمیز و بازرسی گردند. لوله های جداری را باید شاخه به شاخه در چاه راند. بلند کردن بیش از یک شاخه در هر زمان، خطر آسیب دیدگی را افزایش می دهد. وقتی که شاخه لوله روی سرسره دکل قرار گرفت، اگر دارای اتصال طوقه ای باشد می توان رزوه پوش طوقه را در آورد. اگر از یک تبدیل گیره بالابر (Elevator Plug) مثل طوق بلند کننده لوله های وزنی، در مادینه استفاده می شود، تا وقتی که لوله سفت و در چاه پایین نرفته، نباید آن را شل و باز کرد. تبدیل گیره بالابر را باید وقتی که لوله در میز دوار آویزان شد، از مادینه باز کرد. مادینه باید با روان کار رزوه مناسب پوشانده شود.

وقتی که از یک کفشک پرکننده خودکار استفاده می شود، باید طرز کار آن را بررسی و از خوب کار کردن آن اطمینان حاصل گردد. رشته جداری را نباید به طور ناگهانی متوقف نمود. بار دینامیکی ناشی از ترمز ناگهانی، به سرعت بار کل رشته را زیاد می کند. همچنین استفاده از لوله گیر برای کند کردن و توقف لوله می تواند هم به لوله و هم به لوله گیر آسیب برساند.

نشاندن

نشاندن (Landing) رشته جداری، عبارت است از انتقال و واگذاری وزن رشته به وسایل سر چاه، که این کار معمولا به وسیله یک آویز چداری (Casing Hanger) انجام می گیرد که در سرجداره (Casing Head) مستقر شده و بین رشته داخلی و رشته بیرونی آن را، درزگیری می کند.

در این جا یک موضوع مهم مطرح است و آن این که اگر وزن رشته جداری، روی سر چاه گذاشته شود، چه تنشی در رشته های جداری دیگر به وجود می آید و از طرف دیگر اگر وزن رشته لوله در چاه رها شود (لوله Slack Off Weight شود)، چه رخ خواهد داد. وزن آویزان، یعنی مقدار وزنی از رشته جداری که به سر جداره منتقل می شود باید متناسب با مقاومت رشته جداری بیرونی و ظرفیت تحمل بار سر جداره و آویز جداری باشد. مقدار Slack Off رشته جداری در چاه باید با در نظر گرفتن امکان کمانش آن حساب شود و برعکس، اگر لوله باید به سمت بالا کشانده شود (یعنی، در آن کشش بیش تری ایجاد گردد)، نیاز است که مقاومت کششی رشته جداری بررسی شود. در موقع نشاندن رشته جداری، باید اثر رها کردن وزن بر مقاومت فروپاشی یا ترکشی آن مورد بررسی قرار گیرد.

سر چاه، رشته جداری پس از سیمان کاری در حالت کشش است و در اثر وزن خود دارای کشیدگی (اضافه طول می باشد، یکی از کمیته های API RP 5 CI در مورد روش نشاندن رشته جداری به طور کلی توصیه می کند که رشته جداری باید با همان وزنی که به گیره بالابر اعمال می کرده است، بر آویز جداری نشانده شود، یعنی این که هیچ وزنی نباید Slack Off یا Pick Up شود. این توصیه در مورد تمام چاههایی قابل اجرا است که در آنها وزن گل از ۵/۱۲ پوند بر گالن کمتر است؛ برای رشته جداری، درجه اطمینان استاندارد کشش و تراکم در نظر گرفته شده؛ جایی که تجهیزات سر چاه بتوانند تمام بار را بدون آسیب رساندن به لوله های جداری، نگاه دارند؛ در مواردی که رشته جداری سطحی می تواند بدون ناویدگی در برابر بارهای تراکمی مقاومت کند و بالاخره این که نیروهایی که در عملیات آتی ممکن است وارد آیند، بررسی شده باشند. این تجزیه و تحلیل نیاز به تخمین هایی در مورد شرایط آتی تولید از چاه دارد. کمیته، تشخیص داده که در موارد خاص، نیاز به تجزیه و تحلیل مهندسی خاص و روش های اصلاحی ویژه ای دارد که به شرایط معین چاه وابسته اند.

بررسی مقدار Slack Off یا Pick Up برای نشاندن یک رشته جداری در یک چاه عمیق، حائز بیشترین اهمیت است و دلیل این امر آن است که به خاطر بار آویزان بیشتر، افزایش طول یا کشیدگی بیشتری در لوله وجود دارد و حدود تغییرات دما نیز می تواند بسیار زیاد باشد. با تغییر هر یک درجه فارنهایت در دمای یک رشته جداری یا مغزی آویزان شده در یک چاه، تنش های هر مقطعی از رشته به اندازه ۲۰۷ پام تغییر خواهد کرد؛ البته این برای حالتی است که هر دو سر رشته گیر کرده و ثابت شده باشد و امکان تغییر طول نداشته باشد.