شیرآلات سر چاهی

• ✅ سرچاه نفت، (wellhead) قسمتی از چاه نفت یا گاز است، که امکاناتی برای نصب گیرنده‌های لوله‌های جداری، در فاز سخت چاه را فراهم می‌کند. ضمن اینکه در فاز تولید چاه نیز لوله جداری تولید، شیرهای سر چاهی و شیرهای کنترل سیال خروجی را بر آن نصب می‌کنند. تمام لوله‌های جداری با سایزهای مختلف باید در سر چاه نگهداری و مسدود شوند، به این تجهیزات اتصال سرچاهی گفته می‌شود.

این سیستم، فشار را کنترل کرده و دسترسی به حفره اصلی جداری، آستری و یا فضای آنالوس را فراهم می‌کند. این دسترسی کنترل فشار به عمیلیات حفاری و یا تکمیل چاه اجازه انجام عملیات ایمن با حداقل خطر محیط زیستی را فراهم می‌کند. در WellHead از موانع (شیرهای کنترلی) زیادی جهت کاهش ریسک خرابی تجهیزات، استفاده می‌شود.

با تسهیلات سرچاهی بیشتر اشنا شوید. تسهیلات سرچاهی چیست ؟
پس از حفاري و تكميل چاه به منظور كنترل آن و همچنين در جهت بهره برداري از چاه نسبت به موقعيت و احتياجات پيش بيني شده آن ، وسايلي بر روي چاه تعبيه مي گردند . قسمتي از اين وسايل مستقيماً بر روي خود چاه و بخشي از آن در مجاورت چاه و در اتصال با قسمت اول كار گذاشته مي شوند .وسايل مذكور با توجه به مورد استفاده چاه ، نحوه تكميل آن ، فشار و وجود گازهاي اسيدي ، طراحي مي گردند . مجموعه وسايلي كه مستقيماً بر روي خود چاه تعبيه مي شوند به نام تاج چاه X- Mas Tree معروف است كه مدلهاي مختلفي نيز دارد . (انواع مدلهاي تاج چاه و مورد استفاده هر يك در مجموعه اي به همين نام در شركت ملی نفت ايران به صورت استاندارد موجود است ، مذكور مي باشد.
با وجود اختلاف در بعضي قسمتهاي تاج چاههاي مختلف ، در بسياري از موارد نيز با هم مشابه هستند و فقط گاهي نوع وسيله به كار رفته متفاوت مي باشد در حالی كه عمل مشابه انجام مي دهد . لذا در اينجا به طور اختصار و عام وسايل مختلف موجود در تاج چاه ذكر مي گردند و در جزئيات مربوط به تاجهاي متفاوت كه خود چنانچه اشاره شد مجموعه كتابي است وارد نمي شويم ) .
۱- وسايل‌موجودبرروي‌تاج‌چاه‌ازسطح‌زمين‌به بالا به ترتيب به قرار زير تعبيه گرديده اند :
۱- سرلوله (فلنج) زيرين Base Flange : اين سرلوله بر روي بزرگترين جداره فلزي چاه كه از زمين بيرون آمده است نصب مي باشد و بقيه وسايل موجود در تاج چاه با اتكاء بر اين سرلوله نصب مي گردند . اين سرلوله حود در بعضي موارد مبداء‌ اندازه گيري عمق چاه مي باشد .
۲- شيرهاي جانبي بر روي جدارهاي مختلف چاه Side Valves : بررسي وضع بين ، جدارهاي چاه از نظر فشار و نوع سيال موجود در آنها ( اگر وجود دارد) از طريق اين شيرها انجام مي گيرد . بدون استثناء بر روي هر جداره شير وجود دارد و معمولاً به ا ندازه ۲ اينچ مي باشند . اگر طوري رو بروي چاه بايستيم كه قسمت منحني دار تاج چاه (Swept Bend) در مقابل رو باشد ، محل قرار گرفتن شيرهاي مذكور در سمت راست ما بر روي تاج چاه مي باشد .
۳- شيراصلي زيرين Bottom Main Valve : اين شير معمولاً از نوع دروازه اي (Gate Valve) و بندرت از نمونه توپي (Ball Valve) بوده و در اندازه معمولاً ۶ اينچ مي باشد . مهمترين نقطه دسترسي به چاه همين شير است و در صورت خراب شدن لازم است كه با حضور دكل حفاري (در صورتيكه نتوان چاه را به طور موقت مسدود كرد) بايستي تعمير و يا تعويض گردد. بازوبسته كردن اين شير قدغن است و عموماً در حالت باز مي باشد مگر اينكه اجازه عمليات با آن قبلاً صادر شده باشد.(علت اين امر اينست كه معمولاً بازوبسته كردن مداوم شيرها آنها را در معرض اشكالاتي قرار مي دهد و چون اين شير از موقعيت بخصوصي برخوردار است از اين نظر از زياد كار كردن با آن احتراز مي گردد) . محل قرار گرفتن آن درست در بالاي شيرهاي جانبي ذكر شده در بالا مي باشد.
۴- شيراصلي فوقاني Top Main Valve : مشخصات اين شيرچيزي شبيه شيراصلي زيرين است و محل قرار گرفتن آن در بالاي شيراصلي زيرين مي باشد . عموماً باز و بسته كردن چاه توسط اين شيرانجام مي گيرد .
۵- شيرايمني سرچاه Surface Safety Valve : اين شير بر روي شيراصلي بالائي قرار مي گيرد و اندازه آن معمولاً ۶ اينچ مي باشد . وضعيت بخصوصي دارد كه جهت بازوبسته شدن قابل تنظيم است و اين تنظيم در جهت كنترل فشارچاه صورت مي گيرد . بر روي نوع معمولي آن پيلوتهاي مخصوصي نصب مي گردند . يكي از اين پيلوتها روي حداقل و ديگري روي حداكثر فشار موردنظر بسته به موقعيت چاه تنظيم مي گردد .
مدلهاي جديد اين شير به كمك دستگاهي كه در مجاور چاه تعبيه مي گردد با Panel كار مي كند .
۶-قسمت منحني در حقيقت از يك سه راهه كه از يك طرف بر روي شيرايمني
سرچاه وصل است و از طرف بالا به قسمت فوقاني چاه مربوط مي شود دو راه سوم در مسير لوله از چاه مي باشد و به اندازه هاي متفاوت موجود است و نوع معمولي آن “۶ ×۶×۶(“۶) اينچ مي باشد كه به خاطر شكل ظاهري به خصوصي كم دارد به نام فوق خوانده مي شود .
۷-شيرفوقاني سرچاه Dip Valve : روي قسمت بالائي سه راهه فوق متصل مي شود و معمولاً در اندازه ۳ يا ۴ اينچ است . در حقيقت مجراي ورود ابزار مختلف به چاه نيز مي باشد و زماني كه قرار است عملي در داخل چاه صورت گيرد (مثلاً تهيه نمودار با اندازه گيري فشار داخلي چاه) با بازوبسته كردن اين شير عمليات كنترل مي گردد علاوه بر آن هنگاميكه اندازه گيري فشار سرچاه منظور باشد مورد استفاده است .
۸-قسمت فوقاني سرجداري معمولاً بر بالاي شيرفوقاني سرچاه محلي تعبيه مي شود كه از آن براي انجام اتصالات مختلف (براي كارهاي متفاوتي كه در داخل چاه مي باشد صورت گيرد ) استفاده مي گردد . در حقيقت شايد بتوان گفت كه محل سر بطري مي باشد و به همان صورت نيز به كمك درپوش مخصوصي بسته مي شود . مجراي ورود ابزار مختلف به داخل چاه نيز همين جا است . در حال حاضر دو مدل از آن مورد استفاده است يكي آنكه جهت اتصال با وسايل مختلف فقط با چفت شدن در آنها محكم مي شود .

يادآوري : همانطور كه در بالا اشاره شد قرار دادن وسايل فوق با توجه به وضع كلي چاه و نحوه پيش بيني بهره برداري از چاه مي باشد و لذا مطالب ذكر شده در بالا فقط به طور عام است و ممكن است با يك نمونه به خصوص تفاوتهاي ظاهري داشته باشد . مسئله مهم قابليت تحمل فشار مي باشد كه وسايل فوق بايستي متناوب با فشار چاه در نظر گرفته شوند . در حال حاضر در شركت ملي نفت ايران نمونه هاي استاندارد جهاني استفاده میشود كه در فشارهاي ۳۰۰۰، ۵۰۰۰ و ۱۰۰۰۰ پاوند براينچ مربع نسبت به موقعيت چاه مورد استفاده دارد (استثنائاً چاه شماره ۱۰۱ اهواز داراي تاجي است كه ۱۵۰۰۰ پاوندبراينچ مربع فشار را تحمل مي كند.)
بد نيست اشاره شود كه شكل ظاهري آنها نيز مي تواند مشخص كننده قدرت تحمل فشار نيز باشد در عين حال كم و بيش بارنگهاي بخصوصي مشخص مي گردند . (فشارها ۳۰۰۰، ۵۰۰۰ و ۱۰۰۰۰ پاوند بر اينچ مربع به ترتيب با رنگهاي نقره اي ، سبز و زيتوني رنگ بر روي تاج چاه مشخص شده اند . تذكر داده مي شود كه اين موضوع چندان عموميت ندارد.)
تمامي وسايل مذكور در بالا مانند درختي در داخل محفظه اي به نام (cellar) كه در حقيقت مبداء حفاري چاه بوده است قرار دارند . طول و عرض اين محفظه تقريباً ۲×۳ متراست و ارتفاع‌ آن بستگي‌ به بلندي‌ تاج چاه دارد و معمولاً درحدود۵/ متر مي باشد .
۲-وسايل ديگر موجود در سرچاه و در رابطه با توليد از چاه به قرار زير مي باشند :
۱- تله سنگ Stone Trap : اين وسيله در مسير توليد چاه قرار دارد و همانطور كه از اسم آن برمي آيد در حقيقت به صورت تله اي براي جلوگيري از عبور قطعات سنگ منحني دار ذكر شده در بالا و قطع لوله منحني شكل ديگري به طول تقريبي ۵ متر قرار مي گيرد و بدين صورت در مسير توليد چاه واقع مي شود (در بعضي موارد پيش از آن نيز يك شير دروازه اي قرار داده مي شود) .
قبل از آنكه لوله توليد بدان متصل شود و همچنين بعد از اينكه لوله نفتي چاه (flow line) بدان متصل شود محل هائي براي اندازه گيري فشار نيز در نظر گرفته مي شوند (مي توان محلهاي نمونه گيري نيز تعبيه نمود ).
تله سنگ خود ظاهراً به شكل لوله اي با ضخامت بيشتر از لوله هاي مجاور خود مي باشد و طول آن تا حدود ۱٫۵ متر و يا كمي بيشتر است . تله سنگ داراي دو محل خروجي سيال مي باشد كه يكي در انتهاي آن و به طرف گودآتش است و ديگري در سطح جانبي آن (بانتهاي آن نزديكتر) موجود است كه محل اتصال لوله نفتي‌چاه‌نيزهست.( چاههائي‌ كه‌ مورد بهره‌برداري‌ نيستند معمول‌‌ تله ‌سنگ‌ ندارند.)
۲- شيرتوليد Production Valve : لوله نفتي چاه به سطح جانبي تله سنگ اتصال دارد و درست مجاور محل اتصال شيري موجود است كه با نام شير توليد معروف است . معمولاً از نوع شيرهاي دروازه اي است ولي نمونه هاي ديگر شيرها نيز استفاده گرديده اند . اين شير ابتداي لوله توليد چاه قرار دارد و معمولاً مورد استفاده آن براي برگرداندن توليد چاه به گودآتش و يا به بهره برداري مي باشد . اندازه معمولي آن ۶ اينچ است (عموميت تام ندارد).
۳-لوله توليد Flow Line : بلافاصله بعد از شير توليد شروع مي شود و با توجه به موقعيت چاه به سمت نزديكترين واحد بهره برداري به چاه كشيده مي شود . قطر آن بستگي به قدرت توليد چاه و مشخصات منطقه دارد ، اندازه هاي ۶و۸ اينچ نمونه هاي معمولي هستند . (چاهي كه تفكيك كننده سرچاهي دارد لوله توليدش به سمت آن كشيده خواهد شد ) . طول لوله توليد بستگي به دوري و نزديكي چاه از واحد بهره برداري مورد نظر دارد.
۴- شير روي لوله آتش Burning Line Vale : از اين شير كه معمولاً شير دروازه اي ۴ اينچ مي باشد براي باز و بسته كردن جريان چاه به طرف گودآتش استفاده مي گردد . محل قرار گرفتن آن در انتهاي تله سنگ است .
۵-محل تعبيه كردن چوك Choke Flange : درست بعد از شيرموجود بر روي لوله آتش دو سرلوله (flange) تعبيه مي شوند كه مي توان در داخل آنها چوك (كم كننده دبي ) قرار داد و در مواردي كه چاه به طرف گود آتش در جريان است در كنترل مقدار دبي مورد استفاده قرار ميگيرد .
۶-لوله آتش Sample Line : بلافاصله بعد از چوك لوله اي (معمولاً ۴ اينچ ) كشيده مي شود كه تا گود آتش مجتور چاه امتداد مي يابد و در حقيقت مسير جريان چاه تاگودآتش خواهدبود .
۷-محل نمونه گيري Sample Point : حدود ۴ الي ۵ متر بعد از چوك فوق بر روي لوله آتش و در قسمت وسط آن (منظور اينست كه در قسمت فوقاني و تحتاني لوله نسبت به همين قرار نمي گيرد ) . محلي كه شامل يك لوله ۱ يا ۱/۲ اينچي با شيري دروازه اي بهمين اندازه ها باشد در تماس با لوله آتش به آن تعبيه مي گردد . از اين محل براي نمونه گيري از سيال جاري در لوله آتش استفاده مي گردد .
۸-محل اندازه گيري فشار در لوله آتش : در امتداد لوله آتش و محلي در حدود ۱۵۰ متري چاه بر روي لوله آتش محل اندازه گيري فشار تعبيه مي گردد . (فاصله اين مجل تا گودال آتش بايستي دقيقاً معلوم باشد . زيرا با توجه به فاصله آن تاگود آتش وفشاري‌كه‌ازآن خوانده مي شود ، مي توان دبي چاه را در حالات مختلف تخمين زد ).
۹-گودال آتش Burning Pit : گود يا گودال آتش در حقيقت محل سوزاندن سيال خروجي از چاه به منظور تميزكردن و يا بررسي وضع چاه مي باشد. در مجاور انتهاي لوله آتش گودالي در زمين حفر مي گردد و محل آن بستگي به موقعيت چاه دارد ليكن معمولاً در فاصله اي بيش از حدود ۴۰۰ متري قرار دارد . اندازه تقريبي آن گودالي با قطر ۴۰ متر است كه عمقي حدود ۵ متر دارد .
۱۰-حصار چاه Wellhead Fencing : معمولاً در اطراف وسايل موجود در سرچاه حصاري براي محافظت كشيده مي شود كه تمامي تاج چاه و شير توليد و شير ورودي لوله آتش و چوك بعد از آن در داخل آن قرار مي گيرند . دروازه ورودي آن داراي قفلهاي بخصوصي مي باشد كه كليدهاي استاندارد دارد . اين حصار ممكن است به صورت ورقه هاي آهن بهم چسبيده و يا به صورت ميله هاي آهني تعبيه گردد .