جداره گذاری وسیمان کاری چاه های نفت وگاز

چاه نفت و گاز در واقع شبيه يك مخزن تحت فشار به همراه خط لوله اي مي باشد كه هيدروكربن ها را از مخزن به سطح مي كشاند. كاركرد مخزن تحت فشار بستگي به عملكرد لوله فولادي كه درون چاه قرار مي گيرد، دارد. اين لوله به نام لوله جداره گذاري مشهور است و تا پايان عمر چاه يكپارچگي چاه را تضمين مي كند. عمر متوسط يک چاه چهل سال يا بيشتر مي تواند باشد. به همين دليل، طراحي صحيح لوله جداره گذاري و در نظر گرفتن تمام نيروها و فاكتورهاي محيطي مربوطه اهميت حياتي دارد. جداره گذاري در زمان حفر چاه، تكميل و بهره برداري آن كاركردهاي مختلفي دارد. در يك چاه عميق، ممكن است دهها نوع جداره

سیمانه کردن چاهها

سیمانه کردن چاهها بالاخص چاههای عمیق مثل چاههای اکتشافی نفت ،گاز،آب تقریبا بدون استثنا به دلایل متعددی صورت می گیرد. لوله محافظ (casing) اولیه به منظور اجتناب از روان شدن گل حفاری به خارج از چاه نیاز به سیمانه شدن دارد. و همچنین به منظور جلوگیری از ورود آبهای خالص طبقات مشرف به سطح زمین به داخل چاه فضای بین دیواره لوله سطحی محافظ و چاه به سیمانه شدن نیاز دارد . دیواره خارجی لوله محافظ میانی چاه برای کاهش تاثیر فشار غیر نرمال طبقات و زونهای ضعیف مثل شیل و رس سیمانه می شود و بالاخره لوله نهایی محافظ چاه برای جلوگیری از ورود سیالات طبقات به داخل چاه و جلوگیری از باطلاق شدن ته چاه سیمانه می شوند. ضمنا سیمانه کردن لوله های محافظ (پوشش جداری )چاه کلا موجب دوام بیشتر لوله ها و مانع سایش آنها در اثر سیالات موجود در طبقات می شود که معمولا در طبقات زیرین زمین بالاخص سنگ های رسوبی موجودند.

ترکیب اصلی سیمانهایی

برآورد پارامتر استاتیک تغییر شکل توده سنگ (D) توسط روش لرزه شناسی Petit Seismic و بررسی نتایج با آزم

در اجرای پروژه های عمرانی بزرگ همچون سدها که نیروهای عظیمی به تکیه گاهها و پی محل احداث وارد می گردد، یا در حفر تونل که میزان بالایی از توده سنگ برداشته شده و توزیع نیرو از وضعیت اولیه خارج خواهد شد، با اطلاع از پارامترهای فیزیکی توده سنگ ، می توان به برخی از نیازها پاسخ داد. با روش های لرزه شناسی ژئوفیزیک می توان به مدول ها الاستیک و دینامیکی توده سنگ دست یافت.این مدول ها در شناخت ماهیت توده سنگ از اهمیت بالایی برخوردارند. یکی از این مدو لها،
مدول یانگ بوده که مقاومت در برابر تغییر شکل محوری تحت تنش های محوری را در گستره الاستیک سنگ نشان می دهد. در تنشهایی که در طولانی مدت به توده سنگ وارد می گردد، سنگ رفتاری غیرالاستیک از خود نشان می دهد که اطلاع از این رفتار اهمیت خاصی پیدا می کند. پارامتر استاتیک تغییر شکل توده سنگ (D) پارامتری است که هر دو رفتار الاستیک و غیرالاستیک را می تواند پوشش دهد. به منظور دستیابی به پارامتر استاتیک تغییر شکل، آزمایش های مکانیک سنگ مختلفی وجود دارد که می بایست با صرف زمان و هزینه بالایی انجام گیرند.یکی از روش هایی که می تواند تا حدی این میزان هزینه و زمان را کاهش دهد روش ژئوفیزیک لرزه ای است که به روش پتیت سایزمیک (Petit Seismic) معروف می باشد.این روش بر این اساس می باشد که فرکانس موج برشی که گیرنده ها دریافت کرده اندازه گیری و با کمک یک رابطه خطی که از ارتباط فرکانس های اندازه گیری شده و مدو لها استاتیک تغییر شکل، بدست آمده از آزمایش بارگذاری صفح های می توان مدول استاتیک تغییر شکل را در نقاط مختلف توده سنگ برآورد نمود.

نویسنده:
علی رضا فرازمند، کارشناس ژئوفیزیک و زمی نلرزه ، شرکت سهامی خدمات مهندسی برق (مشانیر)
شهرام یزدان پناه، کارشناس مکانیک سنگ ، شرکت سهامی خدمات مهندسی برق (مشانیر)

دانلود مقاله

بقیه در ادامه مطلب....

1
بررسی راههای موثر کمینه کردن طول پرتاب سنگ معدن فسفاتاسفوردی
عباس آقاجاني بزازي

2
بهینه سازی عملیات حفاری و انفجار معادن روباز بااستفاده از نرم افزار delpat

علي صالحي
حميد عابد زاده
احمد نصيري نصب

3
تاثیر سیستم های درزه ها بر نتایج چالزنی و آتشباری معدن مسسونگون آذربایجان
سيد هادي حسيني
حميد آقا بابايي

بقیه مقالات در ادامه مطلب....

نگهداری در معادن-نگهدارنده های قدرتی

نگهدارنده های قدرتی:

Powered supports

پیدایش نگهدارنده های قدرتی
نگهدارنده های قدرتی به دنبال توسعه و پیشرفت سیستم های نگهداری فولادی (پایه های اصطکاکی و هیدرولیکی) در کارگاه های جبهه کار طولانی به وجود آمد. اثرات ناشی از خطاهای نیروی انسانی در اعمال نیروی اصطکاکی و فرسودگی سطوح اصطکاکی ضرورت طراحی پایه های منطبق با اصول هیدرولیکی را به دنبال داشت. با به کار گیری پایه های هیدرولیکی همگرایی در کارگاه کاهش یافت ٬ اما مشکل فرو رفتن پایه ها در کف همچنان وجود داشت و حرکت پایه ها همزمان با پیشروی جبهه کار با ماشین زغال کن هماهنگ نبود. با پیشرفت ماشین های زغال کنی سرعت آن ها به حدی رسیده بود که در یک شیفت سه تا چهار برش را استخراج می کردند و جابجایی نگهدارنده ها با این پیشروی سریع هماهنگ نبود. جهت حل مشکلات یاد شده سیستم جدید هیدرولیکی دیگری توسعه یافت. در این سیستم ٬ پایه ها و کلاهک ها به صورت یک واحد درآمد و برای جلو رفتن همزمان با ماشین زغال کنی در جبهه کار به ناو زنجیری متصل شد. این چنین سیستم هایی را به دلیل پیشروی آنها از طریق کشیدن خود به سمت ناو زنجیری ٬ نگهدارنده های قدم زن نامیده اند.

1- تاثير شرايط زمين شناختي بر طراحي و احداث تونل ها

هدف مطالعه و بررسي ساختگاه، نشان دادن طبيعت زميني است كه قرار است تونلسازي در آن انجام شود. اين مطالعه و بررسيها مبنايي براي طراحي تونل و انتخاب روشها حفر و نگهداري به دست مي دهند كه اين دو راه حلهاي لازم براي مشكلات خاصي كه ممكن است در رابطه با مسائل و جايابيهاي زمين شناختي پيش بيايند را پيش بيني مي كنند. به هر حال، شكل ها و جنبه هاي خاص زمين شناسي متعددي وجود دارند كه در عمليات تونلسازي با آن مواجه مي شوند. اين جنبه هاي زمين شناسي مي تواند باعث بروز مشكلاتي بويژه از جهت تاخير انداختن در پيشرفت عمليات و يا افزايش خطرات عمليات شوند. آگاهي از تاثير شرايط زمين شناسي بر عمليات تونلسازي، نتيجه و گسترش طبيعي مطالعه و بررسي محل مي باشد.

تغيير در شرايط زمين شناسي كه از كاهش مقاومت و كيفيت سنگهاي فراگيري كه بايد حفر شوند، ناشي مي شود، اغلب علاوه بر تاثير بر جنبه هاي ايمني و عملياتي، موجب افزايش هزينه هاي تونلسازي مي گردد. در نتيجه ارزيابي دقيق و عميق شرايط زمين شناختي نقش مهمي در طراحي و برنامه ريزي، احداث و كارهاي احتمالي و عمليات تونل بازي مي كنند.

1- مقدمه

برای مقابله با نیروهای وارده به دیوارة چاه و جلوگیری از ریزش آن سیتم نگهداری به کار گرفته می شود . در این فصل ، ابتدا سیستم های پیشروی – نگهداری و سپس روشهای نگهداری و انواع آن بیان شده است.

2- سیستم های پیشروی – نگهداری

با توجه به زمان و مکان نصب نگهداری نسبت به زمان و مکان پیشروی سیستم هایی نام گذاری شده اند که عبارتند از : سیستم سری ، سیستم موازی و سیستم همزمان که در قسمت های زیر به شرح این موارد پرداخته شده است.

2-1- سیستم سری

در این روش ابتدا به اندازه 30 تا 50 متر ، پیشروی سطح انجام می گیرد. سپس (بعد از پیشروی) از روی سکوی معلق در چاه ، نگهداری نهایی ( از بالا به سمت پایین و یا بر عکس ) انجام می شود . این روش سرعت پایینی دارد و استهلاک سرمایه زیاد می باشد. از این روش برای چاههای کم قطر و در عمق های کم تا متوسط ، استفاده می شود .

علل ريزش درمعدن

ريزش سقف وديواره كارگاههاي معادن زيرزميني به دلايل مختلفي صورت مي گيردكه مبنابه وضعيت هاي مختلف ممكن است يك ياچندعامل دروقوع آنهادخالت داشته باشد.مهمترين علل ريزش به شرح زيراست:

فشارطبقات فوقاني؛ موادمعدني وكليه طبقات موجوددراعماق زمين درحالت طبيعي دروضعيت فشار متعادل قراردارندولي دراثرحفرتونل ها.كارگاه هاي زيرزميني تعادل مذكوربرهم ميخوردودرنتيجه تا قبل ازبرقراري مجدد تعادل سنگهاي اطراف متحمل نيروهاي اضافي گرديده كه درآنهابصورت تغيير شكل ظاهرميشود،پديده تغييرشكل دراجسام مختلف وازجمله سنگ هادردومرحله ارتجاعي وخميري صورت مي گيرد.اگرنيروهاي وارده برسنگهادرحدي باشدكه تغيير شكل فاصله ازحدارتجاعي تجاوزنكند قسمت هاي حفرشده بدون آنكه نيازي به وسيله نگهداري داشته باشندمدتهاهمچنان پايدارباقي خواهند ماند.مثلاًهرگاه يك تونل درداخل سنگ هاي محكم مانندماسه سنگ ياگرانيت حفرشوداحتياجي به وسيله نگهداري نخواهدداشت وريزشي بوقوع نخواهدپيوست،اماازآنجايي كه درحالت كلي سنگهاچندان مقاوم نبوده وابعادكارمعدني نيزبزرگ است لذاتغييرشكل خميري ازهم گسيخته شده وباعث ريزش سقف وديواره كارمعدني خواهدشد.مثلاًهنگامي كه رگه زغال سنگي استخراج مي شودسقف كارگاه تحت تاثيروزن طبقات بالايي شكم مي كندوسبب ايجادشكافهايي درخودمي شودكه اين امرممكن است سبب ريزش قسمتهايي ازسقف بشود.

جنس چينه هاوسنگها؛ يكي ازعوامل مهمي كه درچگونگي وسرعت نشست وريزش كمربالاي كارگاه

آشنایی

پس از آنکه تونل یا فضای زیرزمینی حفر شد اگر نتواند پابرجا بماند باید با حایلهایی مستحکم شود. حایلهایی که برای نگهداری فضای زیرزمینی بکار می‌روند به دو دسته موقت و دائمی تقسیم می‌شوند. سنگهای سالم ، از جمله سنگهای آذرین متبلور و برخی از سنگهای رسوبی سخت ، در طی اجرا و در زمان بهره برداری تونل حالت خودنگهدار دارند. درصورتی که بسیاری دیگر از سنگها و تقریبا همه خاکها باید در طول حفاری با حایلهایی نگهداری شوند و پس از آن نیز محتاج پوششهای محافظ دائمی اند.

پودرهاي منبسط شونده

پودرهاي منبسط شونده همانند هر ماده مصنوعي ديگر داراي مزايا و معايبي مي باشند. بنابراين با كنترل و بهسازي روش توليد مي توان از معايب اين پودرها كاست و بر مزاياي آن افزود.بعضی از آنها عبارتند از:

فركت ، دكسپن ، كتراك ، استامايت

که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم ...

نگهدارنده های قدرتی:

Powered supports

پیدایش نگهدارنده های قدرتی

نگهدارنده های قدرتی به دنبال توسعه و پیشرفت سیستم های نگهداری فولادی (پایه های اصطکاکی و هیدرولیکی) در کارگاه های جبهه کار طولانی به وجود آمد. اثرات ناشی از خطاهای نیروی انسانی در اعمال نیروی اصطکاکی و فرسودگی سطوح اصطکاکی ضرورت طراحی پایه های منطبق با اصول هیدرولیکی را به دنبال داشت. با به کار گیری پایه های هیدرولیکی همگرایی در کارگاه کاهش یافت ٬ اما مشکل فرو رفتن پایه ها در کف همچنان وجود داشت و حرکت پایه ها همزمان با پیشروی جبهه کار با ماشین زغال کن هماهنگ نبود. با پیشرفت ماشین های زغال کنی سرعت آن ها به حدی رسیده بود که در یک شیفت سه تا چهار برش را استخراج می کردند و جابجایی نگهدارنده ها با این پیشروی سریع هماهنگ نبود. جهت حل مشکلات یاد شده سیستم جدید هیدرولیکی دیگری توسعه یافت. در این سیستم ٬ پایه ها و کلاهک ها به صورت یک واحد درآمد و برای جلو رفتن همزمان با ماشین زغال کنی در جبهه کار به ناو زنجیری متصل شد. این چنین سیستم هایی را به دلیل پیشروی آنها از طریق کشیدن خود به سمت ناو زنجیری ٬ نگهدارنده های قدم زن نامیده اند.

فضاهاي زير زميني در برابر ارتعاشات ناشي از زلزله مي‌تواند به سه شکل تغيير شکلهاي محوري، انحنايي و حلقه‌اي (Hoop) باشد.  تغيير شکل محوري با کرنشهاي فشاري و کششي همراه مي‌باشد و همراه با عبور موج در طول محور تونل يا فضاي زير زميني جابجايي انجام مي‌گيرد. تغيير شکلهاي انحنايي باحث ايجاد انحناهاي مثبت و منفي در امتداد تونل مي‌گردند. در انحناي مثبت جدار فضاي زير زميني در قسمت فوقاني دچار فشردگي و در قسمت تحتاني دچار کشيدگي مي‌شود. تغيير شکلهاي حلقه‌اي نيز در اثر رخورد امواج به صورت عمودي يا تقريبا عمودي نسبت به محور تونل يا فضاي زير زميني ايجاد مي‌گردد. اين حالت تنها زماني که طول موج لرزه‌اي کمتر از شعاع فضاي زير زميني باشد ايجاد مي‌شود.

1-  تغيير شکلهاي محوري و انحنايي

تنشهاي ديناميکي حاصل از امواج لرزه‌اي به تنشهاي استاتيکي موجود در جدار تونل يا فضاي زير زميني و سنگهاي مجاور آن افزوده مي‌گردند. در اثر افزايش تنشهاي فشاري حاصل از بارگذاري ديناميکي امکان ايجاد خرد شدگي و حالت پوسته شدن (Buckling) در محيط فضاي زير زميني وجود دارد.

توضيح ضروري: همانطور که در قسمت منابع آمده است در تنظيم اين مقاله از مجله بلور که در دانشکده متالوژي و معدن دانشگاه تهران منتشر مي شود کمک ويژه گرفته شده است و نيز حاشيه هايي از دايره المعارف ويکي پديا بر آن افزوده شده است.

◄  مقدمه:
روش تونلسازي اتريشي (NATM)، در فاصله سالهاي 1957 تا 1965 در اتريش ابداع گرديد. نام اين روش در سال 1962 در سالزبورگ و جهت تميز از روش قديمي تونملسازي اتريشي اعطا گرديد. نخستين ارائه دهندگان اين روش Ladislaus von Rabcewicz, Leopold Müller و Franz Pacher بودند. ايده نخستين اين روش عبارت است از استفاده از فشارهاي زمين شناسي در برگيرنده توده سنگ جهت مقاوم سازي ونگهداري تونل.
بايد گفت که امروزه مطالعات گسترده اي از سوي متخصصين علم مكانيك سنگ در ارائه طرحي مطمئن براي نگهداري فضاهاي زيرزميني صورت مي گيرد كه بتواند سيستم نگهداري را به گونه اي طراحي كند كه علاوه بر ايمن بودن، از نظر اقتصادي نيز معقول باشد. نتايج اين مطالعات بر ضرورت بكارگيري روشهاي مشاهده اي همچون NATM در تونلسازي تاكيد دارد.

اگر عشق نبود، هنرهایمان هیچ وقت ماندگار نمی‌شد

برای اولین بار!مهندسی معدن به فیس بوک پیوست.