بخشی از مقاله
مقایسه روش هاي سنتی مشبک کاري و تکنیک لیزر درمشبک کاري در راستاي افزایش بهره دهی چاه
چکیده
در انجام عملیات تکمیل چاه، که منجر به عملیات بهره برداري از چاه هاي نفت و گاز می شود ، مرحله آخر کار، عملیات مشبک کاري بوده که با انجام این عملیات حفره اي و یا تونلی یا ارتباطی مابین چاه و مخزن را براي تولید نفت ایجاد می کنیم.
عملیات مشبک کاري که با استفاده از گلوله مشبک کاري انجام می گیرد بایستی پارامترهاي مختلفی را ازجمله : تراکم گلوله ها، زاویه شلیک گلوله ها، عمق نفوذ گلوله ها، اندازه حفره هاي ایجاد شده توسط گلوله ها را در نظر گرفت که هر یک از این پارامترها می توانند بر عملکرد مشبک کاري تأثیر بسزایی را داشته باشند. بنابراین قبل از عملیات مشبک کاري باید
مطالعات میدانی و آزمایشگاهی انجام گرفته تا بتوانیم بالاترین راندمان تولید را داشته باشیم و همچنین از آسیب هاي وارده به چاه تولیدي جلوگیري به عمل آید. امروزه در صنعت نفت و گاز براي عملیات مشبک کاري از نرم افزاري به نام span استفاده می کنند که با استفاده از این نرم افزار بوسیله داده هایی که به آن داده می شود از قبیل :مشخصات سنگ مخزن ، نوع و اندازه گلوله ، مقدار باروت گلوله انفجاري ، شکل گلوله ، و ...بتوانیم بهترین زاویه شلیک گلوله را جهت عملیات مشبک کاري استفاده نماییم. ما در این مقاله بررسی خواهیم کرد بهترین زاویه شلیک گلوله جهت افزایش بهره دهی چاه چه زاویه اي خواهد بود که با مقایسه انواع گلوله ها و حالت هاي مختلف شلیک با زاویه 60 درجه در فوت و تراکم شلیک بهترین شاخص بهره دهی چاه را خواهد داشت. که البته زاویه شلیک گلوله ها رابطه مستقیم با اندازه گلوله ها داشته که هرچه اندازه گلوله ها بیشتر شود زاویه شلیک بیشتر خواهد شد که با توجه به محدوده عملیاتی گلوله 1,5 اینچی با زاویه شلیک صفر درجه و تراکم 60 درجه شلیک در فوت بهترین عملکرد را از لحاظ شلیک گلوله مشبک کاري را نشان می دهد. امروزه جهت عملیات مشبک کاري از روش جدید لیزر استفاده می شود که استفاده از لیزر میتواند به کاهش خطرات ناشی از مشبک کاري انجامیده و نیز باعث افزایش تراوایی، عدم نیاز به تحریک چاه، افزایش نفوذ کنترل شده، عدم وارد شدن آسیب به سازند، چاه و لوله جداري می شود.
استفاده از روش مشبک کاري سنتی علاوه بر اینکه آسیب هاي جدي به چاه وارد می کند باعث هدررفتن هزینه در عملیات مشبک کاري میشود. ما در این مقاله ضمن توضیح در مورد روش هاي سنتی مشبک کاري و امروزي مانند لیزر،و به مزایا معایب هر دو روش پرداخته می شود.
-1 مقدمه
مشبک کاري عملی است که در صنعت حفاري استفاده میشود. این عمل جهت سوراخ کردن لوله جداري براي عبور جریان سیال از مخزن به درون ستون چاه میباشد. این عملمعمولاً به وسیله تفنگهاي مخصوص انجام میگیرد. روش کار به این صورت است که گلولههایی روي این تفنگها قرار گرفته و پس از راندن تفنگ به درون چاه و قرار گیري در محل مورد نظر با شوك الکتریکی که از سر چاه اعمال میشود گلوله شلیک شده و باعث ایجاد سوراخ در کیسینگ شده و جریان به درون چاه وارد میشود. براي سالیان متمادي است که صنعت نفت در جستجوي جایگزینی مناسب براي مواد انفجاري مورد استفاده معمول در مشبک کاري که در ابتدا به عنوان سلاح ضد تانک در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار می گرفت، می باشد.
انجام عملیات مشبک کاري با رو شهاي فعلی، علاوه بر خطرات نگهداري، حمل و استفاده از مواد انفجاري بالستیک، آسیب هاي زیادي را به چاه و سازند وارد کرده و براي جبران کاهش تراوایی در اثر فشار بسیار زیاد وارد شده درونحدود 15 میلی psiدر دهانه تونل، خرد شدن ماتریکس سنگ و باقی ماندن اجسام زاید در محل، انجام دادن عملیات تحریک ضروري می نماید.
هزینه هاي بسیار بالاي عملیات مشبک کاري با روش هاي فعلی، ریسک هاي مربوط، انتشار گاز هاي سمی حاصل از احتراق ناقص مواد انفجاري و نیاز به عملیات تحریک با صرف هزینه هاي زیاد، لزوم یافتن راهی جایگزین براي روش هاي فعلی را بیشتر مشخص می سازد. مشبک کاري با لیزرکاملاً جدید بوده و شرکتهاي کمی در دنیا فناوري آن را در اختیار دارند. طرز کار کلی آن استفاده از امواج قدرتمند لیزر جهت سوراخ کردن لوله جداري چاه بوده. این عملیات بسیار پر هزینه است اما راندمان بالاتري دارد.که در ادامه این روش جایگزین که همان لیزر می باشد توضیح داده خواهد شد.
-2 انواع مشبکها
. 2-1 گلوله مشبک کننده
.2-2 جت مشبک کننده
.2-3 تفنگ BEAR GUN با قابلیت حمل یک گلوله
.2-4 مشبک کاري با لیزر
-3 گلوله مشبک کننده
به این صورت عمل میکند که چندین گلوله روي یک تفنگ مخصوص که شبیه به لوله است بسته شده و با رسیدن به عمق مورد نظر با شوك الکتریکی که از روي چاه اعمال میشود یک یا دو یا همه آنها شلیک میشوند
-4 جت مشبک کننده
شامل بستهاي پر از باروت است که پس از انفجار باغث پارگی دیواره فلزي چاه شده و عبور جریان را میسر میسازد
-5 تفنگ BEAR GUN
این وسیله جهت سازندهاي خیلی محکم و آهکی مورد استفاده قرار میگیرد. طرز کار آن مشابه گلوله مشبک کننده است با این تفاوت که قادر به حمل یک گلوله و مقدار زیادي مواد منفجره میباشد و قدرت بسیار بیشتري نسبت به همتاي اول خود دارد
-6 طرز عمل
بدیهیست که عمل بایستی درون چاه و در مجاورت لایه مورد نظر صورت گیرد؛ لذا مشبک کننده را با وسایل مخصوص به داخل چاه میفرستند. فشنگها در محفظههاي مخصوصی که در روي میله حامل آنها موجود است تعبیه شده و به انتهاي آن ها سیمی محتوي نوعی باروت نیز متصل میشود. معمولیترین نوع مشبک این است که گلولهها یک در میان و با زاویه 180 درجه نسبت به هم قرار گیرند. تعداد شبکهها در واحد طول به موقعیت لایهها و سیال مورد نظر بستگی دارد؛شبکه و معمولا 4 در فوت مورد استفاده قرار میگید. این مقدار در چاههاي گازيبه ممکن است 2 شبکه در فوت نیزپسبرسد. پس از مشبک کاري میبایستی مواد زائدي که در لوله ایجاد شده از چاه خارج شوند. به این صورت که موادي را که قابل بازیافت بوده با سیمهاي مخصوصی بالا کشیده و آنهایی را که قابل بازیافت نیستند را با استفاده از مته حفاري خرد کرده حفاري میکنند. قسمت عمده تکمیل یک چاه مشبکلایه کردن تولیدي آن می باشد. با این عمل ارتباط بین لایه تولیدي و چاه انجام میپذیرد. براي بر قراري این ارتباط نیاز است که جداري پوششی چاه توسط گلولههاي مشبککاري سوراخ گردد. پس از مشبککاري و ارتباط چاه با سنگ مخزن سیال بدرون چاه جریان یافته و امکان تولید از چاه مهیا میگردد. میزان تولید از چاه با انتخاب فواصل مناسب جهت مشبککاري، بهینه سازي طول شبکه ها، تراکم و زاویه گلوله ها ارتباط مستقیم داردقبل. تا از ظهور نرم افزارهاي شبیه سازي مشبک کاري، بهینهسازي عملیات مشبککاري با استفاده از نمودارها و جداول تدوین شده اي که اغلب دقت بالایی نداشته و بسیار وقت گیر بود انجام می شد. نرم افزاري که شرکت شلمبرژه براي مشبککاري طراحی کرده SPAN نام دارد و با در نظر گرفتن شرایط سنگ و سیال مخزن و همچنین انتخاب سیستمهاي مختلف گلوله مطابق استانداردهاي متداول، بهترین گلوله مشبککاري را ارایه می نماید. در این مقاله با استفاده از نرم افزار SPAN به بررسی و مطالعه انواع گلولههاي مشبککاري، زاویه شلیک و میزان تراکم گلوله شلیک شده در واحد طول پرداخته شده است.
-7 عملیات مشبک کاري
.1-7 فاکتورهاي مؤثر در مشبککاري
فاکتورهایی که در عمق مشبککردن و به خصوص در راندمان آن بسیار مؤثر هستند، به شرح زیر میباشند:
الف) مشخصات و موقعیت سنگ مخزن
ب) فاصله قرار گرفتن گلوله نسبت به دیواره فلزي که قرار است در آن شبکه ایجاد شود، نیز از عوامل مهم میباشد. این امر در قطر ورودي به سوراخ و عمق نفوذ آن در داخل سنگ مخزن بسیار مؤثر میباشد (شکل.( 1
ج) شکل داخل چاه و جنس دیواره فلزي پوششی
د)نوع و اندازه گلوله
و) مقدار باروت و فتیله
ه) شکل گلوله
-8 گلوله هاي مورد بررسی
امروزهمعمولاً جداره پوششی چاهها را بهوسیله شهاب فلزي و توسط جت انفجاري که توسط باروت بهوجود میآید مشبک کاري می کنند
سرعت جت هنگام خروج از پوسته به میزان 1500تا 3000 فوت در ثانیه است و در زمانی که بهصورت جت به خارج از تفنگ راه پیدا میکند، سرعت جت به بیش از 20000 فوت در ثانیه میرسد (شکل .(2
-9 تاثیر فشار بر عملیات مشبک کاري
عملیات مشبککاري در سه حالت تعادلی، زیر حالت تعادل و بالاي حالت تعادل صورت میگیرد. در حالت تعادلی، مواد زائد حاصل از پوسته گلولههاي مشبککاري و سایر مواد موجود در ناحیه آسیب دیده در چاه باقی میمانند که باعث کاهش تولید میگردند. مزیت مشبک کاري در فشار زیر حالت تعادل این است که پس از عملیات، مواد زائد حاصل از پوسته گلولههاي مشبککاري و سایر مواد موجود در ناحیه آسیب دیده به راحتی از چاه خارج میگردند. لازم به ذکر است که مسدود شدن شکافها توسط میله حامل و باقیمانده گلولهها یا خردههاي لوله جداري، میتواند اثرات نامطلوبی بر نتایج مشبککاري داشته باشد.
