بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر و در پی موفقیتهای روزافروزن سیستم تکمیل تک- حفرهای، استفاده از آن در صنعت نفت و گاز، به یک استاندارد تبدیل شده است. در سیستم تک- حفره ای، تمامی ابعاد داخلی رشتهی تکم یلی، از جمله شیر ایمنی، جهت -1 افزایش انعطاف در طراحی، -2 کاهش در مقدار افت فشار، -3 ایجاد حداکثر فشار تولیدی سرچاهی و -4 حفظ بیشینگی نرخ تولید، اصلاح و بهینهسازی شدهاند. طراحی-های اولیهی سیستم تکمیل تک- حفرهای چاه؛ که هر یک برای رقابت با نوع قبلی خود مورد استفاده قرار گرفتند، نوع 7 اینچی و انواع مترقی بزرگ حفرهی 9 5/8 اینچی را شامل میشد؛ که برای اولینبار در میدان آرون اندونزی، با موفقیت مورد اجرا قرار گرفتند.
اگرچه یک چاه بزرگ - حفره، با مجرای تولیدی 9 5/8 اینچی، کاهش قابل توجهی در هزینههای کلی پروژه را به دنبال خواهد داشت؛ ولی خود، آبستن ریسکها و محدودیتها ی متعددی میباشد . مقالهی حاضر، با بررسی امکان جایگزینی روشتکمیلِ بهینهسازی شده ی چاههای بزرگ- حفره؛ که مشکلات حفاری آن بسیار کمتر از تکمیل 9 5/8 اینچی بوده و تنها اندکی بیشتر از نوع تکمیل 7 اینچی میباشد، این پیکربندی را به عنوان کاندیدایی برای سناریو تکمیل چاه در میدان پارس جنوبی معرفی میکند . نتایج نشان میدهد که این پیکربندی، علاوه بر افزایش تولید به ازای هر چاه، تا حد زیادی موجب جلوگیری از اتلاف انرژی سیال در مجرای تولیدی نسبت به سیستم تک-حفرهای 7 اینچی میگردد.
واژههای کلیدی: نفت و گاز، تکمیل چاه، چاههای بزرگ- حفره، مشکلات حفاری، چاههای بزرگ- حفرهی بهینهسازی شده
.1 مقدمه
سادهترین شکل یک چاه تک- حفرهای، شامل یک رشته لولهی مغزی با اندازهی یکنواخت بوده، که با یک لولهی آستری هم اندازه با خود، در ارتباط است. آن چه که بیشترین توجه را در این شیوهی تکمیلی، معطوف خود ساخته است، کاهش هزینههای مربوط به ساختمان چاه و هزینههای پایینِ حفظ و نگهداری میباشد. همچنین، سطح مقطع یکنواخت چاه و عدم وجود مانع در مسیر سیال به سطح، موجب کاهش تولید جریان آشفته و در نتیجه، عمر بیشتر رشته میگردد .[1] تا کنون، انواع 5 1/2، 7 و 9 5/8 اینچیِ آن، بیشترین استفاده را در میادین مختلف جهان، داشتهاند؛ که طوربه مسلَم، هدف اولیهی بهرهگیری از سیستم تکمیل بزرگ- حفره، با لولههای مغزی 9 5/8 اینچی، بیشینهسازی تولید میباشد.
این گزارههای مثبت، درحالی هدفگذاری میگردند کهاین طرح، بهطور بالقوهای، با ریسکهایی همراه میباشد. عنوانبه مثال، هر چه قُطر چاه بزرگتر باشد، میبایستی قطر لولهی جداری نیز بیشتر باشد؛ که بهطور طبیعی،برای حفر و جدارهگذاری چنین چاهی، به دکل بزرگتری نیز احتیاج است. از طرفی، استفاده از دکل بزرگتر در این سیستم تکمیلی، علاوه بر کاهش قابلیتهای حفاری جهت دار و مقاومت در برابر ایجاد پنجرههای انحرافی بیشتر، به نیروی گشتاورد،رگ و پمپاژ بیشتری نیز، نیازمند است.مهندسان، جهت حل این معضلات، مدل بهینهسازی شدهی چاههای بزرگ- حفره را پیشنهاد کرده اند، که در این نوشتار، مورد بحث است.
.2 تکمیل چاه، بهصورت بزرگ- حفرهیِا بهینه سازی شده
بهطور طبیعی، شرکتهای پیمانکار، جهت کاهش هزینههای ناشی از زمانِ حفاری و برپایی چاه، به دنبال بهترین گزینهی روی میز هستند؛ تا ضمن کاهش تعداد چاه های مورد نیاز، تولید بیشتری را به ارمغان بیاورند. از این رو، پس از استفاده از چاههای 7 و 9 5/8 اینچی، جهت بیشینهسازی نرخ تولید، کاهش محدودیتها، افزایش ایمنی و قابلیتهای حفاری جهتدار، برای اولین بار درجهان، در سال 2002 به سراغ طراحی تکمیل چاه، بهصورت بزرگ- حفرهی بهینهسازی شده رفتند.بررسی مجدد طراحی قیفی رشتههای تکمیل چاه - Tapered-string Design - ، نشان داد که میتوان، همانند شکل 1، آن رابهگونهای با سیستم تک- حفره ای تلفیق کرد، که با حفر حفرههای هم اندازه با همان چاههایقبلیِ رشتهی تکمیل 7 اینچی و نصب جداریهایتقریباً مشابه در عمقهای مشابه با همان طراحی، از مزایای بیشتری، نسبت به طراحی 7 اینچی، بهره مند شد.
آرایش 7×9 5/ 8×13 3/8 اینچی، از لوله های جداری و آستری، قابلیت ایجاد مجرای تولیدی، با ابعاد 7×7 5/8×9 5/8 اینچ را دارا است. نکتهی مهم و قابل ذکر، نرخ تولید بسیار بیشتر از طراحی تک- حفره ای 7 اینچی بوده و این درحالی است که محدودیتهای حفاری جهت دار و ایجاد پنجرههای جدید جهت انحراف مسیر چاه ، تنها اندکی بیشتر از نوع 7 اینچی بوده و البته بسیار کمتر از تکمیل بزرگ- حفرهی 9 5/8 اینچی میباشد. لوله مغزیتولیدیِ قیفی و ترکیبی پیشنهادی 9 5/8 ×7 5/8 اینچی، در کنار لوله آستری تولیدیِ 7اینچی - شکل - 2 ، از جنبه های مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است. این نوع طراحی، قادر به تولید گاز، با نرخ متوسط بیش از 150 تا 200 میلیون فوت مکعب استاندارد در روز میباشد.
دیگر مشخصهی طراحی قیفی شکلِ لولهی مغزی، ایناست که با بالارفتن گاز در مسیر تولیدی، سطح مقطع موثر جریان - Effective Flow Area - افزایش مییابد. این بدان معنی است که، طی مسیر انتقال سیال به سطح، انبساط مولکولهای گاز در اثر کاهش فشار، با افزایش قطر لولهی مغزی، جبران شده و درنتیجه، میزان فرسایش لوله- ناشی از سرعت های فرساینده گاز - - Erosional Gas Velocities - نیز کمتر می شود .[2] از طرفی با حرکت سیال به سمت سطح و افزایش سطح مقطع لوله و متعاقب آن کاهش اصطکاک، بین مولکولهای گاز و نیز مولکولهای گاز و دیواره ی داخلی لوله مغزی، افت فشار اصکاکی نیز کاهش خواهد یافت که این امر، خود به معنی حفظ انرژی سیال و تحویل آن با فشار بیشتر در سر چاه میباشد.جدول 1، به مقایسه سیستمهای سنتی و نوین تکمیل چاه، در میادین مشترک پارس جنوبی و گنبد شمالی میپردازد.
.3 شبیهسازی روشهای مختلف تکمیل چاه با استفاده از نرمافزار
در این مرحله از تحقیق، با انتخاب یک چاه از میدان پارس جنوبی و به کمک نرمافزار PIPESIM، به مدلسازی هر دو سناریو پرداختهایم. لازم به ذکر است که چاه مورد نظر، در حال حاضر، با پیکربندی تک- حفرهای 7 اینچی، در میدان پارس جنوبی مشغول به تولید میباشد. جدول2 به ارائه نتایج حاصل از این فرایند شبیهسازی میپردازد.
