بخشی از مقاله
چکیده
تعریف کلی و اصلی عملیات شکاف هیدرولیکی به مراحل ایجاد راه های هادی در دل مخزن تا چاه گفته می شود که این رمجرا های ایجاد شده باعث بالا بردن بهره دهی چاه تولیدی می شود. شانس موفقیت در انجام این عملیات وایسته به انتخاب صحیح و کاندید مناسب برای اعمال روش انگیزشی شکاف هیدرولیگی بر روی آن است. در این کار به بررسی مهمترین شرایط لازم برای انتخاب یک چاه برای اعمال عملیات شکاف هیدرولیکی می پردازیم. عملکرد جریانی و تغییرات ضریب تولیدی بعد از عملیات شکست هیدرولیکی و اسیدکاری ماتریسی در دو چاه واقع در خاور میانه به صورت مطالعات موردی با جزئیات کامل بررسی شده است.
نتایج این کار برای ساخت یم دستور العمل مشخص برای بررسی کاندید های مناسب عملیات شکاف هیدرولیکی قابل استفاده است. ساخت همچنین دستور العملی نهایتا شانس موفق بودن عملیات های انگیزشی را بالا می برد. مهمترین پارامتر های پیشنهاد شده برای بررسی یک چاه کاندید عملیات به ترتیب عبارتند از: استرس در جای چاه،جهت و مقدار استرس درجای چاه و تراویی سنگ مخزن. در این کار مراحل ابتدایی ساخت مدل اجرایی جریانی اولیه برای یک چاه کاندید ارائه شده است. این مدل ارائه شده نهایتا به انتخاب نوع عملیات اجرایی در واقعیت کمک شایانی می کند. در کار های مشابه قبلی برای انتخاب چاه کاندید مناسب از پارامترهای دقیق و کلیدی استفاده نشده است. در حالیکه در این کار سعی بر آن شده است تا پارامترهای فیلتر انتخاب کاندید عملیات با دقت بهتری اعمال شوند.
مقدمه
موضوع انتحاب یک چاه کاندید مناسب برای عملیات شکاف هیدرولیکی از آن جهت اهمیت پیدا میکند که انتخاب نادرست چاه باعث شکست خوردن عملیات شده و علاوه بر از دست رفتن هزینه و زمان باعث وارد کردن آسیب های جبران ناپذیری به چاه و مخزن می شود. در حلیکه در عملیات های صنعتی همیشه نتایج مشابه با شبیه سازی ها و مدل های ریاضی مد نظر می باشند. بنابراین صرف وقت برای انتخاب صحیح یک چاه کاندید به رسیدن به نتیج مطلوب اهمیت ویژه ای دارد.
به طور طبیعی هر چاه دارای آسیب و مشکل تولیدی کاندید مناسبی برای اعمال عملیات شکاف هیدرولیکی نیست. همینطور انتخاب ضعیف یک چاه نه تنها کمکی به مشکلات چاه تولیدی نمی کند بلکه می تواند مشکلات موجود را وخیم تز و یا به آن ها بیافزاید. این مشکلات میتوانند شامل گسترس نامطلوب سیال انگیزشی به لایه ای مجاور، فشار شروع شکست بالا، از دست رفتن سیال شکاف و یا از دست رفتن شکاف ها با هدایت پزیری بالا می باشند. در حالیکه در پژوهش های قبل این شرایط بحرانی برای انتخاب یک چاه کاندید در نظر گرفته نشده اند. در بخش های بعدی مهمترین شرایطی که باید برای انتخاب یه چاه مناسب برای عملیات موفق شکاف هیدرولیکی در نظر گرفته شوند با جزئیات بحث شده اند.
شرایط لازم برای انتخاب یک کاندید تراوایی مخزن
در متون های نوشته شده هیچ دامنه ی دقیق و مطلوبی از تراوایی مخزن لازم و مناسب برای اعمال عملیات شکاف هیدرولیکی گزارش نشده است. این دامنه از میدان تا به میدان متفاوت است. و وابسته به شرایط و فاکتور های متفاوت میدان و مخزن مورد بررسی است. اسن فاکتور ها عبارتند از: لیتولوژی سنگ مخزن، طراحی عملیات و ابزارهای در دسترس عملیات و غیره.
به طورکلی معمولاً برای مخازن نفتی چاه هایی با تراوایی 1 میلی دارسی و یا کمتر کاندیدای مناسبی برای عملیات شکاف هیدرولیکی می باشند.
در حالی که چاه های دارای مشکل تولید با تراوایی 10 میلی دارسی یا بیشتر بیشتر مناسب اجرای عملیات اسیدکاری ماتریسی هستند. چاه های نفتی با تراوایی بین 1 تا 10 میلی دارسی برای انتخاب عملیات مناسب انگیزشی باید مورد تحقیقات و بررسی بیشتر واقع شوند. این مقادیر در چاه های گازی متفاوت است و معمولاً تراوایی کمتر از 0,1 میلی دارسی کاندیدا هایی مناسب تر برای عملیات شکاف هیدرولیکی معرفی می شوند. بر اساس طبقه بندی دیگر، مخازن دارای تراوایی کم مناسب برای اعمال عملیات شکاف هیدرولیکی آن دسته از مخازنی هستند که دارای تراوایی کمنر از 5 میلی دارسی برای مخازن نفتی و 0,5 میلی دارسی برای مخازن گازی باشند.[1]
ضریب پوسته مخزن
زمانیکه پوسته یک چاه دارای مقادیر بالای مثبت می باشد این چاه می تواند انتخاب مناسبی برای عملیات های انگیزشی باشد در حالی که پوسته ی منفی بیانگر ضروری نبودن عملیات انگیزشی است. پوسته مثبت بدان معنی است که تراوایی اطراف نواحی چاه به دلیل یا دلایلی کاهش داشته است و برای حل این مشکلات باد به روش انگیزشی اتکا کرد. همینطور پوسته ی منفی بیان کننده ای این واقعیت است که تراوایی مخزن از تراوایی نواحی اطراف چاه کمتر است. این پدیده ینی این چاه در گذشته مورد عملیات انگیزشی واقع شده است و یا شکاف های طبیعی در سنگ مخزن نواحی اطراف چاه وجود دارد.
تاریخچه تولیدی چاه
همان طور که قبلاً بحث شد، یکی از کاربرد های شکاف هیدرولیکی گدر کردن و عبور از ناحیه آسیب دیده اطرتف چاه است. ناحیه ای که به علت آسیب های موجود نواحی اطراف چاه را با پوسته ی بالا مواجه کرده است. تاثیر مستقیم پوسته بالای یک چاه در کاهش تولید آن قابل مشاهده خواهد بود . کاهش جدی و قایل احساس در تولید یک چاه در گذر زمان نیاز به اجرای عملیات شکاف هیدرولیکی را تصدیق می کند.
در صورتی که بقیه شرایط اجرای عملیات شکاف فراهم باشد ای پارامتر می تواند تایید نهایی بر اثر بخشی آن باشد. همچنین برای مطمئن شدن از نتایج این بررسی می توان از ضریب تولیدی چاه های مجاور چاه مدنظر استفاده نمود تا راهنمای موثری برای بررسی تاریحچه چاه مدنظر باشند. پس از مقایسه تاریخچه تولید چاه مدنظر با تاریخچه تولیدی بقیه چاه های مجاور، نتیجه ی بهتری از علت افت ضریب تولیدی چاه مدنظر بدست خواهد آمد و میتواند به اثر بخشی عملیات شکاف هیدرولیکی کمک کند.
حجم نفت و گاز درجای، اشباع هیدروکربن و فشار مخزن
هدف اصلی انگیزش چاه این است که با انجام عملیات سریع و کوتاه مدت افزایشی ناگهانی در ضریب تولید چاه ایجاد شود که نهایتا این تولید باعث بالا رفتن ضریب بازیابی مخزن و صرفه جویی در هزینه های تولید می شود. به همین علت هزینه های ناشی از عملیات انگیزشی باید با صرفه جویی و درآمد از چاه و محزن هیدروکربنی متاسب و به صرفه باشد. به همین علت حجم در جای هیدروکربن موجود در مخزن باید از لحاظ اقتصادی انجام عملیات انگیزشی را توجیه پذیر نشان دهد.
به علت اینکه عملیات شکاف هیدرولیکی بسیار عملیات پر هزینه ای هست این مساله از اهمیت بسیاری دارد. مخزن مورد بررسی بایذ دارای حجم مناسبی از نفت و گاز درجا باشد و علاوه بر آن باید دارای فشار مخزنی بالایی باشد. این دو فاکتور مذکور با هم انجام عملیات شکاف هیدرولیکی را منطقی و توجیه پذیر می کنند. نمودار دقیق برای اعلام حجم درجای هیدروکرین، اشباع هیدروکربن و فشار مخزن مناسبی در متون نوشته شده وجود ندارد ولی این مقادیر باید به اندازه ای باشند که از لحاظ اقتصادی انجام عملیات شکاف هیدرولیکی مناسب جلوه دهند. جدول 1 اطلاعات تقریبی و کاربردی را برای این پرامترهای مورد بررسی ارائه می دهد.
محدوده ی شکاف هیدرولیکی
مهمترین سوال تکنیکی که قبل از انجام هر شکاف هیدرولیکی باید پرسیده شود این است که آیا بستر عملیاتی توانایی تحمل شکاف های ایجاد شده را دارا می باشد یا خیر. گشترس کنترل نشده شکاف های ایجاد شده اثر منفیی بر رو ی نتیجه نهایی عملیات و نهایتاً کاهش تولید چاه خواهد داشت. بدترین اتفاق ممنکن گشترس بی رویه شکاف و رسیدن آن ها به بستر های آّب مخزن است که باعث بالا برئت تولید آب از چاه می شود که در آینده ی نزدیک شانس ازدست رفتن چاه بالا می رود - شکل [3] . - 1 یک شکاف همیشه در جهت عمودی کوچکترین استرس نرمال گسترش خواهد یافت.
به همین خاطر در صورتی که گرادیان استرس به صورت خطب با عمق افزایش میابد - در صورت وجود گرادیان استرس - شکاف ایجاد شده در چاه - شکل - 2 مرحله - a در جهت بالا ینی کوچکترین استرس گسترش خواهد یافت. در صورت رسیدن شکاف به سقف مخزن هیچ بستری نمیتواند گسترش عمودی شکاف را متوقف کند. به هر حال در صورت شکستن سقف مخزن آسیب جبران ناپذیری به مخزن وارد می شود. گسترش رو به پایین و بالا زمانی متوقف می شود که شکاف به صورت افقی خود را گسترش دهد. - در صورتیکه استرس با عمق افزایش یابد. - - شکل - 2 مرحله
- b این دو مثال پروفایل استرس نقش اصلی رو در گسترش شکاف ایفا می کند. شکاف همیشه از وارد شدن به مناطق پر استرس دوری میکند.[4]
پروفایل استرس درجا
دانستن وضعیت پروفایل استرس در جای میدان ویا مخصوصاً استرس افق حداقل در جا به صورت فزاینده ای در طراحی عملیات شکاف هیدرولیکی مفید و کمک کننده است. سه روش کاربردی برای مشخص کردن استرس افقی حداقلی شامل آنالیز مغزه تست میکروشکاف و نمدار گیری صوتی دوگانه می باشند. بررسی مغزه و تست میکروشکاف نقطه محور هستند در حالیکه نموار گیری صوتی دوگانه نتایجی پیوسته و کامل مطابق با طول سازند را به ما می دهد.
از دیگر معایب بررسی مغره این است که این بررسی خواص استاتیک را مشخص می کند و نمی نواند شرایط واقعی و درجای مخزن را نشان دهد. تست میکروشکاف به عنوان بهترین روش برای بدست آوردن پروفایل استرس افقی حداقلی شناخته می شود. از طرفی دیگر این تست بسیار هزینه بر است و ممکن است با شرایط تکمیل چاه امکان انجام آن نباشد در این صورت اندازه گیری ها در بالای بخش مورد نظر گرفته خواهند شد.[5-7] برای جمع بندی مباحث بالا و دانش به معایب هر روش از دو روش مذکور، دقیق ترین روش برای بدست آوردن استرس افقی حداقلی استفاده از روش نمودار های صوتی دو گانه و تصحیح آن به کمک نتایج بدست آمده از آنالیز مغزه و تست میکروشکاف است.
دستور العمل آنالیز نمودار مکانیک سنگ معمولی یه مدل استرس ایزوتروپیک، همگن و خطی و فیلتری برای بررسی میدان استرس در اطراف دهانه چاه در شرایط محور های برداری، شعاعی و شیب استرس ارائه میکند. روش استاندار صنعتی برای محاسبه استرس افقی حداقلی درجا بر اساس معادلات زیر استوار شده است.[8-10] باید به این نکته توجه شود که معدله ی 1 برای مناطقی کاربرد دارد که از لحاظ تکتوتیکی آرام باشند. یه عبارت ثابت به سمت راست معادله اضافه شده است که برای مناطقی که از لحاظ تکنوتیکی فعال هستند تاثر عمل داده می شود و به حساب می آید.
مدل شکاف اولیه برای چاه
یک عملیات شکاف هیدرولیکی موفق باید ضریب تولیدی یه چاه را افزایش دهند. به عبارتی دیگر سرعت تولیدی چاه باید بهبود شود.اگر مدل اولیه و مدل ثانویه شکاف در چاه ساخته شود، یک شکاف هیدرلیکی باید عملکرئ جریانی را به شریاط بهبود یافته ای تبدیل کند. در این حالت گسترش آن قابل احساس در نتایج نهایی تولیدی چاه است. این می تواند در مراحل انتخاب یک چاه کاندید مناسب کمک کننده باشد و شکافی که تولید چاه را به صورت محسوسی افزایش نمی دهد برای دیگر چاه ها با شرایط مشابه پیشنهاد نمی شود.[11]
مطالعات موردی
در این بخش دو چاه که مورد عملیات اسید کاری ماترسی و شکاف هیدرولیکی واقع شده اند را آورده ایم. هر دو چاه به صورت لوله جداری نکمیل شده اند و در یک شازند کربناته مشابه برای تولید نفت قرار دارند. تلاش ده است که تا شرایط این دو چاه برای انتخاب عملیات انگیزشی مناسب باز بررسی شود و هر یک از پارامترهای مطرح شده دوباره به بحث گذاشته شود که آیا این دو چاه به صورت مناسب کاندید شده اند یا خیر.
چاه A
چاه A قبل از عملیات اسیدکاری شکاف ماتریسی در حال تولید نفت بوده است. ضریب تولید آن برابر با 2,9 بشکه در روز بر پام بوده است. در ادامه خلاصه ای از شرایط آنالیز شده که آن را برای انجام عملیات اسیدکاری شکاف ماتریسی مناسب کرده است گزارش شده است.
· آنالیز داده های چاه آزمایی ساخت فشار بر روی این چاه بعد از انجام شکاف با سیال اسیدی بیان کرده است که خزن مورد نظر دارای تراوایی 10,63 میلی دارسی است که بیان کننده خارج بودن از دامنه ی مناسب برای انجام عملیات شکاف است.
· بر اساس آنالیز چاه آزمایی، چاه A دارای ضریب پوسته ی منفی می باشد که ناشی از عملیات اسیدکاری صورت گرفته قبل از عملیات شکاف باشد. همان طور که بحث شد این مقدار ضریب پوسته پارامتر مطلوبی برای گرفتن تصمیم به انجام عملیات شکاف نیست.
· تاریخچه تولیدی و ضریب تولیدی بالای این چاه نشان دهنده ی ظرفیت تولیدی مناسب این چاه می باشد.
· محدوده ی تولیدی این چاه چیزی در حدود 100 متر می باشد. تخلخل میانگین و اشباع آب این چاه به ترتیب برابر است با %14,1 و .%16,1 فشار مخزن برابر با 5000 پام می باشد که تقریبا 900 پام از فشار اولیه سازند کنتر است.برش آب بسیار اندک و ناچیز است. همه ی این پارامتر ها نشان دهنده ی حجم مطلوب و کافی از هیدروکربن نفتی برای تولید جهت جبران هزینه های شکاف است.
· نمودار های صوتی این چاه برای ساخت پروفایل استرس در جا موجود نمی باشند و متعاقباً نمی توان نظری در رابطه با محدوده ی گسترش شکاف در لایه های درگیر ارائه کرد.
· شکل 3 عملکرد تولیدی این چاه را در حالت بدون شکاف با حالت شکاف در شرایز مختلف گسترش آن به خوبی نشان داده است. همچنین نمودار عملکرد بالابر عمودی برای نشان دادن قابلیت تحویل رسانی نفت ترسیم شده است. همچنین وجود شکاف باعث بالا رفتن نمودار عملکرد تولیدی چاه نشده است. این مدل سازی نشان می دهد شکاف هیدرولیکی در چاه A باعث بهبود عملکرد تولیدی نمی شود.
