بخشی از مقاله
تکنيک مديريت فشارحفاري(MPD) کانديداي مناسب براي حفاري مخازن شکافدار کربناته ، مخازن تخليه شده و سازندهاي نامتراکم
چکيده
حفاري با تکنيک مديريت فشار حفاري، از جمله روش هاي نوين حفاري است که در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است ، از آنجا که کشور عزيزمان ايران داراي مخازن نفتي بسياري است و اين مخازن با بهره برداري تخليه خواهند شد، نياز به تکنيکي است تا بتوان عمليات حفاري را در اين مخازن و در زون هاي پايينتر با حداقل هرزروي سيال حفاري ادامه داد. تکنيک مديريت فشار حفاري از جمله روش هايي است که اين قابليت را در عمليات حفاري فراهم خواهد آورد. اين تکنيک جزو روش هاي حفاري در لوپ بسته اي است که ٤. ٣چاه هاي حفاري شده در کشورهاي صاحب تکنولوژي با اين روش انجام ميشود تا جايي که بسياري از کارشناسان معتقدند به زودي جايگرين تکنيک هاي سنتي فعلي خواهد شد. تکنيک MPD سعي در مديريت فشار حفاري و حفظ تعادل در چاه مي نمايد، اين مهم با تزريق در فضاي آنالوس يا اعمال پس فشار از طريق چوک صورت ميگيرد. و هدف نزديک نمودن فشار چاه به فشار سازند است تا از ورود سيال سازند به داخل چاه جلوگيري شود. با اين روش نه تنها آسيب وارده به مخزن کاهش مي يابد بلکه شرايط پايداري چاه ، که در حفاري زيرتعادلي(D U) فراهم نيست نيز تامين ميشود.
کليد واژه - مديريت فشارحفاري(MPD)، حفاريزيرفشارتعادل (UBD)،حفاري نزديک فشار تعادل (NBD ، پايداري چاه (HOLE STABILITY)، وزن معادل گردش (ECD)
١- مقدمه
هدرروي سيال حفاري از مهمترين موضوعاتي است که در عمليات حفاري هزينه قابل ملاحظه اي را به خود اختصاص ميدهد. از اينرو استفاده از تکنيک هاي مدرن حفاري که باعث محدود شدن اين موضوع شود امري لازم و ضروري است . اين تکنيک هاي مدرن ، که سيال حفاري در آنها در چرخه بسته گردش مينمايد شامل حفاري با تکنيک زيرفشارتعادلي و مديريت فشارحفاري است . در هر دو اين روش ها علاوه بر محدود شدن ميزان هرزري سيال حفاري، نرخ نفوذ مته نيز به ميزان قابل ملاحظه اي افزايش مييابد.[ ١ ] تخليه شدن مخازن باعث معطوف شدن توجه بسياري از کارشناسان به مخازن عميقتر شده است . که مسلماً اين موضوع نيازمند گذشتن از اين زون هاي تخليه شده ميباشد، اين درحالي است که مشکلات حفاري با عميقتر شدن چاه نيز به مراتب بيشتر ميشود. از اين رو بايد به دنبال تکنيک هايي بود تا بتوان در نهايت ، عملياتي ايمن با حداقل هزينه انجام داد. مديريت فشار حفاري از
جمله روش هايي است که بسياري از مشکلات حفاري و به طبع آن زمان غيربهره ده حفاري را کاهش ميدهد. اين تکنيک حفاري با بهره گيري از ابزارآلات مورد استفاده در حفاري فروتعادلي زمان توقف حفاري را ميکاهد و در مقايسه با حفاري فروتعادلي بسياري از محدوديت هاي روش مذکور را نخواهد داشت . از جمله اين محدوديت ها، مشکل پايداري چاه هاي فروتعادلي است که با بکارگيري روش مديريت فشارحفاري به مقدار قابل توجهي تعديل ميگردد. همين امر سبب شده است حفاري بسياري از سازندهايي که عملاً با روش هاي سنتي و تکنيک فروتعادلي قابل حفاري نيستند مقدور گردد.[٢] ايران داراي مخازن شکاف دار بسياري است که حفاري اين سازندهاي بدون هرزروي سيال حفاري امکان پذير نيست . زيرا که زون هاي متفاوت اين مخازن داراي گراديان فشار متفاوت ميباشند و گذشتن از اين زون ها با حداقل آسيب وارده به مخزن توسط روش هاي سنتي در بعضي مواقع امري مشکل و گاهي غير ممکن است . تکنيک مديريت فشار حفاري کانديدايي مناسب جهت گذشتن از اين زون هاي مشکل ساز است .[٣] از ديگر کاربردهاي استفاده از روش مدي يت فشار حفاري ، حفاري درّ اب هاي ع يق مي باشد.. در اين آب ه ، پنجره عملياتي بين فشار سازند و فشار شکست سازند آنچنان باريک است که تغييرات گراديان فشار سيال حفاري خارج از اين محدوده مي تواند منجر به هرزروي يال حفاري يا ناپايدار شدن چاه شود. مدي يت فشار حفاري با بهره گ ري از روش هاي ن ين حفاري و استفاده از تجهيزات مناسب عملياتي ، ين امکان را فراهم مي آورد که با کنترل فشار سيال حفاري در محدوده پنجره باريک ين فشار سازند و فشار شکست سازند، عملياتي کم هزينه و ايمن را انجام داد.[٤]
٢- بررسي فني اقتصادي تکنيک
MPD در اين روش فشار ايستايي ناشي از سيال حفاري معمولاً کمتر از فشار سازند انتخاب ميشود و با شرع گردش گل و اثر وزن معادل گردش سعي ميشود فشاري نزديک به فشار سازند به چاه اعمال نمود. از اينرو هيچ سيالي از سازند وارد چاه نميشود و عمليات به صورت نزديک تعادل انجام خواهد شد. در واقع مقدمات کنترل اوليه چاه در اين روش با استفاده از وزن سيال حفاري و فشار اصطکاکي ناشي از گردش گل در فضاي آنالوس فراهم ميشود. از آنجا که فشار اصطکاکي يک پارامتر قابل کنترل است ميتوان با توجه به پارامترهاي تاثير گذار بر کميت آن مانند ژئومتري چاه ، رئولوژي سيال حفاري، سرعت گردش گل ، اين پارامتر را کنترل کرد و بدين صورت فشار ته چاهي را مديريت نمود.
انجمن بين المللي پيمانکاران حفاري تکنيک مديريت فشار حفاري را اينگونه تعريف مينمايد: "اين تکنيک به کنترل فشار فضاي حلقوي با استفاده از کنترل ديناميکي فشار( تغييرات سرعت گردش گل ، ابزارآلات ، اعمال پس فشار، رئولوژي ، ساختار چاه ) مي پردازد. و اين امر سبب ميگردد در نواحي که محدوديت اعمال فشار و يا تغييرات فشار سازند را داريم ، عمليات حفاري به شکل قابل قبولي انجام شود".[٥] اين تکنيک با توجه به ابزارآلات مورد استفاده ، توانايي جريان دادن چاه در حين حفاري را نيز خواهد داشت و همين امر سبب شده است تکنيک مورد نظر به عنوان يک روش قابل انعطاف محسوب شود.
٢-١- کاهش آسيب مخزن در تکنيک MPD
نفوذ فيلتراي گل حفاري و ذرات ريز جامد گل به داخل حفرات مخزن باعث ايجاد اثر پوسته (S) خواهد شد. که اين مورد افت فشار در ديواره چاه را به دنبال خواهد داشت . چنين موردي در تکنيک هاي سنتي که به صورت فراتعادلي انجام ميشود کاملاً مشهود است . در تکنيک هاي مدرن حفاري، نفوذ فيلتراي گل حفاري به ميزان قابل توجهي کاهش مييابد از اينرو ميزان ضريب پوسته نيز کاهش خواهد يافت و اين باعث افزايش بازيابي هيدروکربن از مخزن ميشود. اهميت اين موضوع براي مخازني که داري نفوذ پذيري پاييني ميباشند بيشتر است . اين امر سبب مي - شود تا در مدت زمان کمتر، ميزان بيشتري هيدروکربن از مخزن بازيابي نمود که اين خود صرفه اقتصادي را به دنبال خواهد داشت . شکل ١ نشان دهنده اثر ضريب پوسته بر روي مدت زمان بهره برداري
ميباشد.[٦]
شکل ١ : اثر ضريب پوسته بر روي مدت زمان بهره برداري[٦]
٢-٢- پايداري چاه
سه نمودار پايداري چاه ، فشار سازند، و فشار شکست سازند از جمله مواردي هستند که تعيين کننده ميزان فشار ته چاهي مي - باشند. در واقع فشار اعمالي ناشي از سيال حفاري بايد به گونه اي باشد که پايداري چاه فراهم شود.
شکل ٢ نشان دهنده پنجره عملياتي است که همواره محدوده فشار ته چاهي را تعيين مينمايد. با توجه به اين نمودار نقش تکنيک مديريت فشارحفاري بيشتر مشخص خواهد شد. انتخاب سيال حفاري با وزني که فشاري بيش از فشار سازند اعمال کند با گردش گل مي تواند منجر به شکست سازند شود دليل اين مورد همان وزن معادل گردش است که به دليل افت فشار اصطکاکي در فضاي آنالوس ايجاد ميشود. از اينرو اگر در حالت ايستايي فشار هيدروستاتيک گل حفاري کمتر از ميزان فشار سازند انتخاب شود و با گردش گل شرايط چاه به حالت نزديک تعادل برسد پايداري چاه حفظ خواهد شد و هدرروي گل حفاري که ناشي از شکست سازند است نيز رخ نخواهد داد. اهميت تکنيک مديريت فشارحفاري در مواقعي آشکار خواهد شد که پنجره باريک عملياتي محدوديتي در اعمال فشار ته چاهي ايجاد مينمايد. در اين حالت اين تکنيک حفاري بهترين کانديداي ممکن خواهد بود. اين شرايط عملياتي در حفاري آب هاي عميق به چشم خواهد خورد که بدون استفاده از اين
روش در بعضي از سازندها عمليات حفاري غيرممکن خواهد بود[٥]
شکل ٢ :اثر فشار شکست ، فشار سازند و پايداري چاه برتعيين محدوده عملياتي[٥]
٢-٣- بررسي اقتصادي تکنيک MPD
در طول عمليات حفاري همواره مشکلات حفاري شامل هدرروي سيال حفاري، گيرکردن لوله هاي حفاري ناشي از فشارهاي تفاضلي، ريزش چاه ، هجوم سيالات نامطلوب به درون چاه ، مشکلاتي را در اجرا فراهم ميآورد که سهم زيادي را از NPT به خود اختصاص ميدهد. در اين زمينه شرکت دادسون به مطالعه اقتصادي استفاده از تکنيک مديريت فشارحفاري پرداخته است . در اين بررسي از داده هاي عملياتي مربوط به ١٠٢ چاه گازي که عمق آب تا کف دريا زير ٦٠٠ فوت و عمق حفاري بيشتر از ١٥٠٠٠ فوت است در طول مدت زمان ١٠ (٢٠٠٢_١٩٩٣) سال استفاده شده است . سهم مشکلات مختلف حفاري که به دليل عدم تعادل فشار در چاه بوجود ميآيند در جدول ١ ارائه شده است از آنجا که اين مشکلات مربوط به عدم تعادل فشار در چاه است ، مديريت فشارحفاري قابليت محدود کردن اين مشکلات را خواهد داشت .
در اين بررسي تعداد کل روزهاي عملياتي ٧٦٨٠ روز و سهم مدت زمان غيرسودمند (NPT) ١٧٠٣ روز گزارش شده است . هزينه حفاري و سود حاصل از حذف زمان غيرسودمند در جدول ٢ آورده شده است . با توجه به جدول ١، کاهش ٤٠% مشکلات ناشي از عدم تعادل فشار باعث خواهد شد مدت زمان غيرسودمند به ٦٨١ روز کاهش يابد و اين کاهش هزينه ها را به ميزان ft.$ ٣٩ به دنبال خواهدداشت . حتي اگر مديريت فشارحفاري نيمي از مشکلات حفاري را (به ميزان ٢٠%) کاهش دهد و کاهش هزينه ها ft.$ ١٩.٥ شود براي حفاري چاهي به عمق ١٥٠٠٠فوت ، سودي معادل ٢٩٣٠٠٠ دلار حاصل خواهد شد.[ ٧]
جدول ١: سهم مشکلات حفاري ناشي از عدم تعادل در چاه [٧]
جدول ٢: هزينه حفاري و سود حاصل از حذف زمان غيرسودمند [ ٧]
