بخشی از مقاله
مشبک کاري در سنگ مخزن نفت وگازتوسط ليزر Nd:YAG، جايگزيني مناسب براي روشهاي انفجاري
چکيده :
براي تکميل چاهاي نفت و گاز عمليات مشبک کاري لوله جداري در محل مخزن انجام مي گيرد . با اين کار امکان ورود نفت و گاز به چاه و بهره برداري از آن فراهم مي شود. به نظر مي رسد کـه ليزرپالـسي Nd:YAG قادر به انجام عمليات مشبک کاري با کيفيت مطلوب باشد . عمل انتقال اين نوع اشعه ليزري به اعماق چـاه مي تواند توسط کابل هاي فيبر نوري انجام پذيرد . با بکارگيري پالسهاي ليزر مـذکور بـا پارامترهـاي مناسـب و نيزبکار گيري گاز تحت فشار جهت زدودن تراشه هامي توان چال هايي با کيفيت مناسـب ايجـاد نمـود . بـر خـلاف روشهاي انفجار معمول جهت مشبک کاري ، که باعث کاهش نفوذ پذير ي سنگ مي شوند ، استفاده از ليزر مي تواند تراوايي سنگ را بسيار افزايش داده و بدين طريق ميزان بهره دهي چاهها را افزايش دهد .
واژه هاي کليدي: مشبک کاري لوله جداري ، ليزر Nd:YAG، نفوذپذيري ، مخازن نفت وگاز.
مقدمه :
عمليات حفاري چاههاي نفت وطي سالهاي اخير عمدتاً توسط روش حفاري دوراني (rotary drilling) صورت گرفته است . اين عمليات علاوه بر پر هزينه بودن ، بسياروقت گير نيز مي باشد، بطوري که مثلا حدود ۵۰ درصد زمان حفر چاه عملاً صرف کنده کاري و ايجاد حفره يا سوراخ ( hole) مي شود . بقيه زمان نيز صرف عمليات ديگر مانند نصب لوله جداري ، سيمان کاري و مانند آن مي شود [٣]. متوسط هزينه حفر چاه نفت در امريکا در سال ۱۹۹۹ برابر ۱۲۸ دلار برفوت بوده بطوريکه عملاً براي يک چا ه ۵ هزار متري بيش از دو ميليون دلار هزينه شده است .کوتاه کردن زمان حفاري و حذف بعضي فعالييت ها عملا مي تواند باعث کاهش هزينه ها و افزايش سرعت حفاري شود. بطور مثال درصورتي که بتوان مثلا با افزايش سرعت حفر ، حذف يا کاهش زمان انجام بعضي عمليات مانند بالا کشيدن رشته حفاري ( drill string) ، تعويض سرمته ( bit replacement) يانصب لوله جداري ( setting casing ) يا امثال آن به حفاري سرعت بخشيد، عملاً هزينه ها نيز به شدت کاهش پيدا مي کند [٣]. در اواخر قرن بيستم فعاليت جهت جايگزيني روشهاي مناسب تري بجاي حفاري دوراني شدت گرفت . يکي از بهترين جايگزيني ها که هنوز دردست مطالعه است استفاده از ليزر در حفاري است .
فعاليتهاي تحقيقاتي زيادي در اين زمينه انجام شده که از جمله آنها ميتوان تحقيقات جدي و موثر تيم تحقيقاتي متشکل از محققان چند شرکت خصوصي و نيز سازمان هاي دولتي ومدرسه معدن کلرادوي امريکا نام برد . اين تيم نتيجه تحقيقات خود را طي مقالات متعددي منتشر نموده است [٥,٤,٣,٢,١]. اين تيم کاربري انواع ليزر روي سنگهاي مختلف را آزموده اند. بر اساس يافته هاي تيم نامبرده حفاري چاههاي نفت و گاز عملي بوده و با افزايش سرعت حفر ، حذف بعضي عمليات مانند تعويض سرمته و حتي نصب لوله جداري عملاً سرعت حفر به بيش از ۱۰ تا ۱۰۰ برابر مي رسد[٣] . فعاليت جهت به اجرا در آوردن عملي اين تکنيک هنوز ادامه دارد .
دراين ميان تلاش زيادي نيز توسط اين تيم و افراد ديگر جهت کاربري ليزر در مشبک کاري (preforating) انجام گرفته [٤,٥]که انتظار مي رود هر چه زودتر جنبه عملي و کاربردي پيدا کند. اين مقاله عمدتاً به کاربرد ليزر براي عمليات مشبک کاري چاه مي پردازد .
مشبک کاري وعمليات تکميلي چاههاي نفت و گاز :
عمليات تکميلي چاه (well completationبه مجموعه عملياتي گفته مي شود که پس از اتمام حفر چاه و لوله گذاري انجام مي گيرد که مي تواند شامل شستشوي چاه و عمليات مشبک کاري (preforating) لوله جداري در محل سنگ مخزن باشد تا نفت و گاز به راحتي به داخل چاه جريان يافته يا امکان تزريق آب و گاز به داخل سنگ مخزن فراهم گردد [٤] .روشهاي مورد استفاده کنوني براي مشبک کاري استفاده از عمليات انفجاري مي باشد. اين عمليات معمولاً توسط استوانه هاي مخصوص (perforation gun) حاوي تعدادي گلوله وجاشني انفجاري در جهت هاي مختلف صورت مي گيرد. با فرستادن اين استوانه به داخل چاه پس از رسيدن به محل مناسب چاشني ها منفجر شده و توسط پرتاب گلوله سوراخ هاي لازم در لوله جداري ،سيمان کاري پشت لوله ها و نيز سنگ مخزن ايجاد مي گردد . اين سوراخ ها معمولاً داراي قطري حدود ۰.۲۵ تا ۰.۴ اينچ و طولي بين ۶تا ۱۲ اينچ مي باشند.
استفاده از روش انفجاري داراي معايب زيادي مي باشد که از جمله آنها مي توان به عدم امکان کنترل دقيق قطر و شکل سوراخ ها، کاهش تراوايي سنگ مخزن ( گاه تا ۸۰درصد) اشاره کرد.در اطراف بعضي سوراخ ها به علت ايجاد تراکم در سنگ مخزن و درنتيجه مشکل شدن عبور سيالات و پايين آمدن بازدهي چاه اشاره نمود[٤] .از اين رو کار شناسان صنعت نفت به دنبال روشهاي جايگزيني به جاي سوراخ کاري انفجاري بوده اند که علاوه بر امکان ايجاد سوراخ با قطر ، شکل و طول دلخواه کمترين صدمه را به سنگ مخزن وارد نمايد .تحقيقات نشان داده است که استفاده از ليزر مي تواندجايگزين مناسبي براي روشهاي فعلي باشد [٤,٥]( شکل ۱).
استفاده از ليزر براي مشبک کاري در چاههاي نفت و گاز : تجربيات آزمايشگاهي نشان داده است که با کاربرد انواع مختلف ليزر مي توان سوراخهايي به شکل دلخواه در سنگ هاي مختلف ايجاد نمود. همچنين امکان ايجاد سوراخ با قطرحدود ۲۵ ميلي متر و
