بخشی از مقاله
چکیده
حفاري فروتعادلی به دلیل مزیت هاي آن نسبت به حفاري فراتعادلی، از جمله افزایش بهره وري از طریق کاهش آسیب به سازند، کاهش هرزروي گل، افزایش عمر مته، افزایش سرعت حفاري و کاهش هزینه هاي بهره برداري و . . .اهمیت ویژه اي در صنعت حفاري پیدا کرده است. انجام یک حفاري فروتعادلی موفق زمانی محقق می شود که فشار ناشی از سیال حفاري همواره در زیر فشار سازند باشد در غیر اینصورت، حتی براي زمانی اندك افزایش فشار درون دالیز چاه و تبدیل شدن حفاري فروتعادلی به حفاري فراتعادلی باعث عدم کارآیی حفاري فروتعادلی خواهد شد و ضررهاي جبران ناپذیري به سازند وارد خواهد شد.در این تحقیق ابتدا عواملی که سبب تغییرات فشار در حفاري فروتعادلی و دالیز چاه می شوند را بررسی می کنیم و سپس روشهاي مؤثر در حفظ فشار به صورت یکنواخت در حفاري فروتعادلی را بیان می کنیم.
-1مقدمه
در حفاري فروتعادلی فشار سیال بکار گرفته شده در محل تماس با سازند کمتر از فشار مؤثر سیال سازند است. در این روش اجازه داده می شود در قسمتهایی که به عنوان پی زونهاي تولیدي مخزن شناخته می شوند جریان نفت، آب یا گاز که ممکن است در توده سنگ با هم ترکیب شده باشند به درون چاه راه یابد. این سیالات به همراه گردش سیال حفاري به سطح منتقل می شوند.[1]این نوع حفاري به عنوان یک روش که صدمات جدي وارده به سازند را در چاههاي افقی و عمودي به منظور بهبود مقدار تولید نفت و گاز کاهش می دهد، بکار گرفته می شود. این روش همچنین تزریق پذیري آب و گاز در سازند را به منظور افزایش برداشت افزایش می دهد.[2] حفاري فروتعادلی هنگامی قابل اجراست که فشار مخزن از فشار مؤثر سیال حفاري در ته چاه - که مساوي است با فشار هیدرواستاتیک ستون سیال حفاري درون چاه به علوه فشار پمپ در سطح منهاي فشار اصطکاك سیال با لوله - بیشتر باشد. این رابطه بهشرح زیر تعریف می شود.
[3] Pres > Phs + Ppump -∆Pfp - 1 -
در رابطه فوق Presفشار مخزن، Phs فشار هیدرواستاتیک سیال حفاري، Ppump فشار پمپ و ∆Pfp ترکیب افت فشار به دلیل اصطکاك باشد.[3] حفاري فروتعادلی به طور معمول در مناطقی از دنیا که در آنها فشار مخازن بواسطه تولید تا حدي کاهش یافته است، استفاده می شودمعمولاًً. براي کاهش بیشتر فشار وزن سیال حفاري از یک گاز چگال ناپذیرمعمولاً - نیتروژن - که وزن معادل سیال حفاري را کاهش می دهد، استفاده می شود. در این حالت جریان سیال از سازند به سمت چاه برقرار می شود. نگهداري و حفظ فشار به طور ثابت در حفاري فروتعادلی بسیار مشکل می باشد، زیرا در این روش ضرورت تزریق پیوسته گاز براي ایجاد یک حالت تعادلینسبتاً پایدار که ممکن است در حین حفاري به هم بریزد، وجود دارد.[2]
-2 عوامل مؤثر بر تغییرات فشار ته چاه در حفاري فروتعادلی
-1-2 کاربرد ابزار اندازه گیري - Measurement While Drilling - MWD
در عملیات حفاري افقی انتقال اطلاعات مربوط به سازندبراي هدایت صحیح مته و مطمئن شدن از پیشفت صحیح حفاري در پی زونها ضروري می باشد. اغلب در فن آوري هاي حفاري به لحاظ اقتصادي از سیالات حفاري تراکم ناپذیر و یک دستگاه ته چاهی به منظور انتقال اطلاعات مربوط به عمق و جهت چاه به سطح استفاده می شود. در حفاري فروتعادلی با توجه به تزریق همزمان گاز و سیال به درون چاه امکان استفاده از ابزار خحق به علت وجود فاز گازي با خاصیت تراکم پذیري بالا در سیال حفاري وجود ندارد. در بعضی مواقع ابزار خحق که در شرایط حفاري فراتعادلی مورد استفاده قرار می گیرند، در حفاري فروتعادلی بکار می روند.
در این صورت باید یک سیال تراکم ناپذیر خالص در چاه به منظور انتقال اطلاعات ربوط به عمق و جهت چاه به سطح در دوره هاي زمانی کوتاه مدت گردش داده شود. البته استفاده از سیال حفاري با فشار هیدرواستاتیک بالا در این دوره هاي زمانی باعث ایجاد فشار بیشتر از فشار سازند در ته چاه شده در نتیجه بسیاري از نتایج حفاري فروتعادلی با هدف کاهش صدمات وارده به سازند را به مخاطره می اندازد .[1]
- 2-2 اتصالات لوله اي
اغلب عملیاتهاي حفاري فروتعادلی با استفاده از اتصالات لوله اي متداول صورت می گیرد. هنگامی که حفاري فروتعادلی باید بوسیله تزریق یک گاز چگال ناپذیر انجام شود این گاز - نیتروژن - اغلبمستقیماً به لوله ایستا تزریق می شود. در این حالت تزریق نیتروژن باید در هر اتصال که در آن امکان نوسان فشار مؤثر ته چاه و تغییر در انتقال خرده هاي حفاري سیستم گردش گل وجود دارد، متوقف شود .[1]
-3-2 اثرات ناشی از تخلیه شدن یک زون به صورت محلی
فرآیندتخلیه شدن یک زون به صورت محلی به ویژه می تواند در حفاري چاههاي افقی به علت طولانی شدن مدت زمانی که جهت حفاري تمام طول بخش هاي افقی چاه مورد نیاز است، دیده شود. بخش هایی از سازند کهقبلاً توسط حفاري فروتعادلی حفاري شده اند به مرور زمان در معرض یک رژیم توسعه یافته جریان از سازند به طرف چاه قرار می گیرند. نتیجه این می شود که قسمتهایی از سازند کهمستقیماً مجاور دیواره چاه قرار دارند به طور محلی در معرض اثرات غwپخ wهطخ قرار گیرند و پس از گذشت مدت زمانی از جریان یافتن سیال به سمت دیواره چاه فشار در این نواحی ممکن است به فشار متوسط جریان سیال حفاري نزدیک گردد.
در نواحی نزدیک مته هنوز یک فشار کمتر - در مقایسه با فشار سازند در بخش هاي حفاري شده قبلی از چاه - بواسطه اثرات تخلیه شدن محلی وجود دارد. لذا این مسأله در یک زون داراي فشار بسیار بالا که در مجاور قسمتاي تخلیه شده چاه قرار دارد، باعث می شود که سیال مخزن وارد چاه شود و یا اینکه هرزروي سیال حفاري در قسمتهاي تخلیه شده رخ دهد. این مسأله خود داراي اثرات مخربی بر روي سازند می باشد.[1]
-4-2 زونهاي داراي فشار متفاوت
حفاري فروتعادلی در واقع هنگامیکه در یک چاه زونهاي با فشار متفاوت وجود دارد، عملیاتی چالش برانگیز می باشد. این حالت می تواند در چاههاي عمودي یا انحرافی و یا در عدسی هاي ماسه اي که در وضعیت هاي متفاوتی از نظر تخلیه قرار دارند، اتفاق بیفتد. براي بهینه نمودن حفظ بیشترین مقدار تولید مخزن، حفاري فروتعادلی باید براي زونهاي داراي کمترین پتانسیل فشار به طور مناسب طراحی و اجراء شود. اگرچه پتانسیل جریان بین قسمتهاي تولیدي پرفشار و قسمتهاي کم فشار ممکن است در حفظ شرایط فشار فروتعادلی در تمام بخش هاي چاه در صورت امکان کمک کند.[1]
- 5-2 اثرات جریان اصطکاکی
فشار برگشتی اصطکاکی قابل ملاحظه ممکن است با نسبت بالاي جابجایی فاز گاز و مایع در عملیات حفاري فروتعادلی اعمال شود. این مسأله ممکن است این مسأله ممکن است باعث ایجاد یک پروفایل فشار ته چاهی همانند آنچه در شکل 11-2 نشان داده شده گردد. همانطور که ملاحظه می شود توقف جریان باعث کاهش اثرات فشار برگشتی اصطکاکی می گردد در نتیجه این مسأله باعث افت فشار ته چاه و ایجاد بعضی نوسانات در فشار که با اتصالات لوله اي مرتبط است، می شود.
