refinaryrig
افراد میهمان مجاز به دانلود فایل نمی باشند. اگر حساب کاربری دارید وارد شوید و مجدد تلاش کنید. در غیر این صورت ثبت نام کنید.
انصراف

روابط اندازه گیری چگالی گل حفاری


۰ ۴۰۶۲ ۱ ۱۳۹۴/۱۱/۰۶ ۰۲:۲۴
 
اضافه کردن مواد به ترکیب گل حفاری به منظور افزایش یا کاهش وزن مخصوص گل انجام می گیرد .افزایش وزن گل با اضافه کردن ذرات کلوئیدی یا جامد امکان پذیر است. در صورت افزایش وزن گل ، فشار گل نیز افزایش خواهد یافت و کاهش وزن مخصوص گل با افزودن روغن میسر می شود ، کاهش وزن گل ماشین باعث کاهش فشار گل می شود . برای محاسبه وزن گل اولیه وزن مواد افزودنی و وزن گل نهایی تعریف عوامل زیر ضروری است.
W0  = وزن اولیه گل (بر حسب پوند )قبل از آنکه مواد خاص به آن اضافه گردد
WA= وزن موادی (برحسب پوند ) که به گل حفاری موجوداضافه گردیده است.
WF=وزن نمایی گل حفاری (بر حسب پوند ) پس از آنکه مواد خاص (WA) به وزن اولیه گل حفاری اضافه شده است.
V0=حجم اولیه گل (بر حسب گالن ، قبل از آنکه مواد خاصی بدان اضافه شده باشد
VA= حجم (بر حسب گالن ) موادی که به سیستم افزوده شده است.
VF= حجم نهایی گل حفاری (بر حسب گالن )،پس از آنکه مواد (VA) بدان اضافه شده است.
D0= وزن مخصوص اولیه گل حفاری بر حسب پوند بر گالن (PPG)
DA=وزن مخصوص پوند بر گالن موادی که به سیستم اضافه شده است.
DF=وزن مخصوص نهایی گل حفاری ، پس از اضافه شدن مواد به سیستم
W=وزن موادی است (بر حسب پوند بر بشکه )که به حجم اولیه گل حفاری باید اضافه گردد.
W= وزن (بر حسب پوند بشکه ) موادی است که حجم نهایی گل حفاری باید اضافه گردد.
از آنجایی که طبق تعریف مخصوص مترادف است با وزن تقسیم برحجم بنابراین می توان برای وزن مخصوص های اولیه، نهایی گل حفاری و همچنین در مورد که به سیستم اضافه می شود روابط ذیل را نوشت:
D0=W0/V0        (1-3)
DA=WA/VA               (2-3)
DF=WF/VF                (3-3)
با توجه به تعاریف ارائه شده در مورد W,Wو تبدیل واحد گالن به بشکه در مورد آنها ، این روابط می توان نوشت:
W=42 WA/V0     (4-3)
W=42WA/VF    (5-3)
اساس محاسبات اجزای تشکیل دهنده گل حفاری تابعی است از قانون بالانس مواد که بیان می دارد وزن نهایی مواد بعد از مخلوط معادل است با مجموعه وزن اجزای تشکیل دهنده مواد قبل از مخلوط، لذا وزن نهایی گل حفاری را می توان با این رابطه نشان داد:
WF=W0+WA  (6-3)
و حجم نهایی گل برابر است با:
VF=V0+VA    (7-3)
بیان این توضیح لازم است که از خطای جمع جبری حجم اولیه و حجم مواد افزودنی (روغن) و تاثیر در حجم نهایی به دلیل ناچیز بودن خطای آن اغماض می شود، بنابراین رابطه (3-7) می تواند صادق باشد. با توجه به توضیحات داده شده و تراز روابط را بر دو حالت کلی توسعه داد.
الف). به افزایش وزن مخصوص گل نیاز است.
وقتی نیاز به افزایش وزن گل وجود دارد که فشار آن برای حفاری کافی نباشد ، در این حالت باید وزن مخصوص گل اولیه را افزایش داد برای افزایش وزن مخصوص گل باید از ترکیباتی که چگالی آنها بیش از یک است مثل رس و باریت استفاده کرد . این مواد را باید به حجم اولیه گل اضافه کرد. برای محاسبه ی مخصوص نهایی گل خواهیم داشت:
DF=WF/VF
WF=W0+WA
VF=V0+VA
و لذا DF برابر است با :
DF=W0+WA/V0+VA        (8-3)
با توجه به روابط موجود بین وزن و وزن مخصوص می توان در رابطه ی (3-8) به جای W0,VA روابطWA/DA را قرار داد. بنابراین :
DF=V0D0+WA /  (V0)+(WA/DA)     (9-3)
چنانچه صورت و مخرج رابطه (3-9) را بر V0 تقسیم نماییم . خواهیم داشت:
DF=D0+(WA/V0)  /   1+ (WA)/(V0DA)         (10-3)
با توجه به رابطه ی (3-4) می توان در رابطه ی (3-10) به جای WA/V0مقدارW/42 را قرار داد لذا فرمول (3-10) به شکل زیر در می آید.
DF=(D0)+(W/42)  / (1)+(W/42DA)    (11-3)
اگر موادی که به حجم اولیه گل حفاری اضافه می شود رس باشد که وزن مخصوص آن (DA) برابر است با 20 پوند بر گالن (20PPC) (چگالی متوسط رس 5.2 منظور شده است ) فرمول (3-11) به صورت زیر خلاصه می شود.
DF=D0+W/42   / 1+000012W        (12-3)
و اگر موادی که به حجم اولیه گل حفاری اضافه می شود باریت باشد که وزن مخصوص آن DA برابر است با 35 پوند بر گالن 35PPG و چگالی آن 4.3 می باشد فرمول (3-12) به صورت زیر تفسیر می کند.
DF=D0+W/42  / 1+0.00068W         (13-3)
مثال 1 : اگر 12 تن باریت به 600 بشکه گل حفاری که وزن مخصوص آن 9.5 پوند بر گالن (9.5 PPG) است اضافه شود وزن مخصوص و حجم نهایی گل حفاری چقدر خواهدشد؟
(پوند در بشکه )  W=(12TON  ) ( 2000lb/ton )  /   600bbl=40lb.bbl       
با توجه به رابطه ی (3-13)
DF=9.5+40/42  / 1+0.00068 (40) = 10.18 PPG
حجم باریتی که به سیستم اضافه شده است برابر است با :
VA=(12TON)( 2000lb/ton)  /(35lb /9x) ( 429al/bbl)=16.32 bbl
و حجم نهایی گل حفاری طبق تعریف VF=V0+VA برابر است با :
VF=600+16.32=616.32BBL           
مثال 2-اگر 15 تن رس به 700 بشکه گل حفاری با وزن مخصوص 10 پوند بر گالن اضافه شود وزن مخصوص نهایی و حجم رس (بنتونایت) اضافه شده چقدر است؟
W=(15) (200 0)  /700=42.8 lb .bbl             
با توجه به رابطه ی (3-12)
DF=10+42.8/42  / 1+0.0012(42.8)=10.48(PPG)
حجم بنتو نایتی که اضافه گردیده برابر است با :
VA=15*2000 /20*42=35bbl
و حجم نهایی گل برابر است با :
VF=700+35=735bbl    
ب). به کاهش وزن مخصوص گل نیاز است
جهت کاهش دادن وزن مخصوص گل حفاری باید از ترکیباتی که خود دارای چگالی کاهش کمتر از یک هستند مانند ترکیبات نفتی استفاده نمود . برای محاسبه وزن نهایی گل داریم :
WF=W0+WA                           
VFDF=V0D0+VADA    (14-3)
با توجه به آنکه VF=V0+VAمی باشد بنابراین فرمول (3-11) را می توان با حذف V0 به نحو ذیل بیان کرد:
VFDF=(VF-VA)D0+VADA   (15-3)
که از رابطه ی فوق DF  برابر است با :
DF=VFD0-VAD0+VADA  / VF      (16-3)
که پس از تفسیر بر VF رابطه ی (3-16) به صورت ذیل خلاصه می شود .
DF=D0-VA/VF(D0-DA)        (17-3)
مثال 3 : اگر 120 بشکه نفت با API=40 به 600 بشکه گل حفاری به وزن مخصوص 12PPGاضافه شود وزن مخصوص نهایی گلحفاری چقدر است؟
برای محاسبه چگالی روغن اضافه شده از رابطه ذیل استفاده می شود:
SCA=141.5 /131.5 +API       (18-3)
چگالی نفت به طور متداول از رابطه فوق محاسبه می شود .از آنجایی که چگالی نفت از چگالی آب کمتر است در صنعت نفت از واحد دیگری استفاده می شود که انستیتوی نفت امریکا پیشنهاد کرده است و به همین نام شهرت دارد و در شرایطی که حرارت اتاق 60 درجه فارنهایت و فشار اتمسفر برقرار است باید هیدرو متر اندازه گیری شود . بدین جهت چگالی نفت را با API نشان می دهند و از رابطه مذکور نیز قابل محاسبه است.
بنابراین با توجه به API=42 می توان چگالی نفت مزبور را محاسبه کرد .
SGA=141.5/131.5 +42=0.6816                   
لذا DA یا نفت اضافه شده برابر است با :
DA=8.33*0.816=6.8PPG                
و VF برابر است با :
DF=12-120/720(12-608)=11.3PPG
به عبارت دیگر با افزودن 120 بشکه نفت با API=40 به 600 بشکه گل وزن آن از 12PPG به 11.3PPG کاهش یافت .
ج) ذراتجامد مورد نیاز به ازای هر بشکه از حجم نهایی گل حفاری (وزن مخصوص نهایی معلوم است).
برای رسیدن به وزن مخصوص نهایی گل حفاری مقدار ذرات جامدی که به ازای هر بشکه از حجم نهایی گل حفاری به آن  اضافه می شود باید محاسبه گردد در این صورت غیر از وزن مخصوص نهایی وزن مخصوص اولیه گل حفاری نیز معلوم می باشد طبق تعریف داریم :
WF=W0+WA                             
یا
VFDF=V0D0+WA         (19-3)
که V0=VF-VA لذا اگر در رابطه فوق V0 را بخواهیم حذف کنیم خواهیم داشت:
VFDF=(VF-VA)D0+WA   (20-3
به عبارت دیگر
VFDF=(VF-WA/DA) D0+WA    (21-3)  
پس از ضرب D0 در داخل پرانتز خواهیم داشت :
VFDF=VFD0-WAD0-WAD0/DA+WA
که اگر طرفین معادله را بر VF تقسیم کنیم رابطه ذیل به دست می آید:
DF-D0=WAD0/DAVF+WA/VF      (23-3)
به عبارت دیگر :
DF-D0=WA/VF(1-D0/DA)                       (24-3)
بنابراین
WA/VF=DF-D0/1-D0/DA           (25-3)
 
از آنجایی که طبق تعریف W/42 برابر است با WA/VF می باشد بنابراین فرمول برای مواردی که مواد به حجم نهایی گل اضافه شود (پوند به ازای هربشکه گل حفاری نهایی ) به قرار ذیل خواهد بود :
W=42(DF-D0)/1-D0/DA           (26-3)
 
مثال 4 – به 800 بشکه گل حفاری با وزن مخصوص 12.5 پوند بر گالننیاز است چقدر باریت به سیستم حفاری که 5 درصدآن را رس (بنتونایت) و 95 درصد آن راآب تشکیل می دهد باید اضافه کرد؟
طبق روابط توسعه داده شده :
D0=5+95/5/20+95/8.33=8.59PPG
و طبق فرمول (3-26)
پوند به ازای هر بشکه W=42(12.5-8.59)/1-8.59/35=218
مقدار کل باریت مورد نیاز برابر خواهد بود با :
800*218/2000=87.2TON=مقدار کل باریت مورد نیاز
د). ذرات جامد مورد نیاز به ازای هر بشکه از حجم اولیه گل حفاری قابل ذکر است که غیر از فرمولهایی که جهت تعیین وزن مخصوص نهایی گل حفاری (پس از اضافه کردن ذرات کلوئیدی یا جامد) توسعه داده شده و از آن طریق نیز می توان مقدار مواد جامد مورد نیاز جهت رسیدن به DF را محاسبه کرد، رابطه ی دیگری نیز توسعه داده شده که با استفاده از آن می توان مقدار رس یا باریت مورد نیازی را که باید به حجم اولیه ی گل حفاری اضافه کرد تا وزن گل دلخواه را به وجود آورد، محاسبه نمود. در این شرایط وزن گل نهایی حفاری معلوم است تنها مقدار موادی که بایدبه سیستم افزوده شود تا موجب افزایش وزن مخصوص اولیه گل حفاری شود باید محاسبه گردد. قبلا گفته شد که می توانیم از رابطه ذیل جهت توسعه فرمولهای مورد نیاز استفاده کنیم:
WF=W0+WA                                   
که به جای WF رابطه ی VFDF و به جای W0 رابطه ی V0D0 را قرار دهیم:
VFDF=V0D0+WA                         
اگر به جای VFمعادل آن V0+VAرا در فرمول قرار دهیم VFاز رابطه حذف خواهد شد
(V0+VA)DF=V0D0+WA                 (27-3)
با قرار دادن معادل VAدر رابطه فوق خواهیم داشت:
(V0+WA/DA)DF=V0D0+WA       (28-3)
چنانچه طرفین معادله را به V0تقسیم کنیم خواهیم داشت :
(1+WA/DAV0) DF=D0+WA/V0      (29-3)
که با ضرب DF به رابطه داخل پرانتز خواهیم داشت:
DF+WADF/DAV0=D0+WA/V0      (30-3)
و از رابطه فوق خواهیم داشت:
DF-D0=WA/V0(1-DF/DA)    (31-3)
بنابراین
WA/V0=DF-D0/1-DF/DA                         (32-3)
چنانچه قبلا تعریف گردید :W/42برابر است با WA/V0 بنابراین :
W=42(DF-D0)/1-DF/DA      (33-3)    
 
مثال 5- سیستم حفاری دارای 650 بشکه گل حفاری با وزن مخصوص 10.5 پوند بر گالن (DM=10.5PPG)  است چه مقدار باریت باید به سیستم اضافه گردد تا وزن نهایی گل حفاری به 12.5PPG برسد؟
با استفاده از رابطه (3-33) خواهیم داشت:
پوند به ازای هر بشکه از حجم گل اولیه  W=42(12.5-10.5) /1-12.5/35=131
لذا مقدار کل باریت مورد نیاز برابر خواهد بود با:
W=650*131/2000=42.5TON             
مثال 6- 120 بشکه نفت دارای APT=40 به 700 بشکه گل حفاری که دارای وزن مخصوص 11.5 پوند بر گالن است اضافه گردیده اگر وزن نهایی گل حفاری در همین حد 11.5PPGباقی بماند چقدر باریت باید به سیستم اضافه شود؟
SGA=141.5/131.5+40=0.825
DA=0.825*8.33=6.87
DF=11.5-120/820(11.5-6.87)=10.82PPG
با توجه به آنکه حفار مایل است (خواسته شده در مسئله) که وزن نهایی گل حفاری همان 11.5پوند بر گالن باقی بماند بنابراین D0=10.82 پوند بر گالن خواهد بود. لذا مقدار باریت مورد نیاز برای آنکه وزن گل حفاری علی رغم اضافه شده 120 بشکه نفت همان وزن مخصوص 11.5 پوند بر گالن را داشته برابر خواهد بود با:
پوند در بشکه W=42(11.5-10.85)/1-11.5/35=42.6
مقدار کل باریت مورد نیاز برابر است با :
W=42.8*820/2000=17.5TON         
 
روابط بین حجم و وزن مخصوص گل حفاری
با توجه به وزن مخصوص اولیه گل حفاری حجم اولیه و نهایی گل حفاری و وزن مخصوص موادی که به سیستم اضافه می شود، روابط متعددی توسعه داده شده اند که در موارد بسیاری موجب آسان نمودن محاسبات می گردد.
1). تعیین رابطه ای بین حجم اولیه به حجم نهایی گل با وزن مخصوص گل
برای تعیین رابطه بین حجم اولیه (V0) و حجم نهایی گل (VF) می توان از روابط ذیل استفاده کرد تا رابطه ی مورد نظر به دست آید:
VFDF=V0D0+(VF-V0)DA     (34-3)  
به عبارت دیگر :
VFDF=V0D0+VFDA-V0DA    (35-3)
یا
V0DA-V0D0=VFDF-VFDF  (36-3)
که
V0(DA-D0)=VF(DA-DF)     (37-3)
با توجه به رابطه فوق V0/VFبرابر است با :
V0/VF=DA-DF/DA-D0         (38-3)
2). رابطه بین حجم مواد اضافه شده VAبه حجم نهایی گل حفاری VF به وسیله وزن مخصوص گل
با توجه به آنکه
VFDF=V0D0+VADA     
یا
VFDF=(VF-VA)D0+VADA       (39-3)
به عبارت دیگر :
VFDF=VFD0-VAD0+VADA   (40-3)   
همچنین رابطه ی فوق را می توان به شکل دیگری نیز ارائه نمود :
VAD0-VADA=VFD0-VFDF      (41-3)
که پس از فاکتور گیری خواهیم داشت.
VA(D0-DA)=VF(D0-DF)     (42-3)
بنابراین :
VA/VF=D0-DF/D0-DA      (43-3)
3-رابطه بین حجم مواد اضافه شده (VA) به حجم اولیه گل V0 با وزن مخصوص گل   :VFDF=V0D0+VADA
(V0+VA)DF=V0D0+VADA    (44-3)  
به عبارت دیگر :
VADF-VADA=V0D0-V0DF    (45-3)
که با فاکتور گیری از حجم خواهیم داشت :
VA(DF-DA)=V0(D0-DF)     (46-3)
بنابراین :
VA/V0=D0-DF/DF-DA       (47-3)
 
مثال 7- چنانچه شرایط حفاری ایجاب نماید تا وزن مخصوص گل حفاری از 10PPGبه9.5PPG کاهش یابد و این کاهش به کمک نفت خام دارای API=40 انجام گیرد .اگر حجم گل حفاری موجود در مخزن 800bbl باشد چه مقدار نفت خام (روغن ) لازم است و در ضمن چه درصد از گل حفاری را نفت اضافه شده تشکیل می دهد؟
DA=141.5/131.5+40 * 8.33=6.87 PPG                 
با استفاده از رابطه (3-47) خواهیم داشت :
VA/V0=10-9.5/9.5-6.87=6.19                
به عبارت دیگر :
VA=V0(0.19)                                          
تعداد بشکه از نفت VA=800*0.19=152         
152/800+152 *100=15.9%=درصد نفت خام
 
مثال 8- چقدر باریت به 600 بشکه گل حفاری که 5 درصد آن را رس (بنتونایت) و 95 درصد آن راآب تشکیل داده است باید  اضافه کرد تا وزن مخصوص گل حفاری 9.5PPG گردد؟
D0=W0+WW/W0/D0+WW/DW=WW+WC/WW/DW+WC/DC
D0=5+95/5/20+95/8.33=8.5PPG                                           
با استفاده از فرمول (3-38) :
V0/VF=DA-DF/DA-D0
600/VF=35-9.5/9.5-8.58=0.9.5
حجم نهایی گل حفاری بشکه :
VF=600/0.965=622                                          
بشکه باریت VA=VF-V0=622-600=22W            
پوند W=35*22*42=3234lb                                 
تن W=32340/2000=16.17                                    
 
-تعداد بشکه گل حفاری حاصل از تعلیق رس در آب قبلا توضیح داده شده است که واژه گل زایی (yieldofclay ) رس عبارت است از تعداد بشکه گل حفاری است که گرانروی 15cp دارند و از تعلیق یک تن رس (2000lb )در آب به دست می آیند . لذا با توجه به تعریف فوق اگر X درصد رس موجود در گل حفاری (تعلیق درآب ) باشد می توان آن رابطه ذیل رانوشت:
X/100WF=TON=2000lb                                            (48-3)
اگر وزن کل مواد را یک پوند فرض کنیم DF برابر خواهد بود با :
DF=Wt/ Wc/Dc+Ww/Dw=1/X/ (100)(8.33)SG+100-X/(100)(8.33) (50-3)
بنابراین :
DF=(100)(8.33) /100-X(1-1/SG)      (51-3)
که SGچگالی رس می باشد .
حال چنانچه در فرمول (3-50) به جای DF رابطه ی (3-51) را قرار دهیم خواهین داشت :
X/100VF [(100)(8.33)/100-X(1-1/SG)] =2000    (52-3) حال اگر با استفاده از معادله 3-52 VFرا بدست آوریم رابطه ذیل را می توان نوشت:
VF=(2000)(100)/8.33X- 2000(1-1/SG)/8.33                (53-3)
با توجه به آنکه VF برحسب گالن بیان شده است لذا برای محاسبه حجم گل حفاری به ازای هر یک تن رس می توان در فرمول 3-53 به جای VF ،42Y  را قرار داد (Y=VF/42) بنابراین فرمول 3-53 به شکل زیر اصلاح می گردد.
Y=(2000)(100)/(42)(8.33)X  -   2000 (1-1/SG)/ (42)(8.33)      (54-3)
پس از ساده شدن داریم :
Y=572/X -5.72(1-(1/SG)                             (55-3)
اگر فزض شود چگالی رس معادل 2.5 باشد تعداد بشکه گل حفاری حاصل از تعلیق یک تن رس در آب از این رابطه حاصل خواهد شد.
Y=572/X -3.4                                                      (56-3)
مثال 9- از نتایج آزمایشگاه چنین بر می آید که 7 درصد رس نیاز است تا در مخلوط آب و رس (رس به حالت تعلیق در آب ) گرانروی 15CPحاصل می شود Y یا تعداد بشکه گل حفاری حاصل از یک تن رس چقدر است؟
Y=572/X -3.4
Y=572/7 -3.4=78bbl


گردآوری شده توسط : شروین زواره ای 

dizifizi
عضو عادی
مدیرعامل زرین نفت، نخبه و مخترع

به اشتراک بگذارید
برای ارسال نظر باید ثبت نام کنید یا به حساب خود وارد شوید.

m-m-j-sh-m
m-m-j-sh-m
عضو عادی
در سازندهایی مثل سازند بختیاری و اغاجاری کاربرد داره این فرمول ها؟
۱۴۰۰/۱۰/۱۴ ۲۰:۰۹

22353
0