close
تبلیغات در اینترنت
خرید دامنه

فناوری حفاری زیر فشار تعادل مخزن ( UBD )


موضوعات

آمار سایت

  • تعداد مطالب : 338
  • تعداد کاربران : 15722
  • تعداد دیدگاه ها : 311
  • بازدید امروز : 78
  • بازدید دیروز : 837
  • بازدید کل : 1,359,585

برچسب ها

  • مزایا و کاربردهای حفاری زیر فشار تعادل (UBD),بررسي امكان استفاده از حفاري زير فشار تعادلي (UBD),فناوری حفاری زیر فشار تعادل مخزن ( UBD ),فناوری حفاری زیر فشار تعادل مخزن مبانی فناوری حفاری فرو تعادلی مزایای حفاری فرو تعادلی - كاهش آسیب دیدگی سازند - افزایش سرعت حفاری - كاهش هرزروی سیال حفاری - افزایش عمر مته - به حداقل رساندن گیر اختلاف فشاری - بهبود ارزیابی سازند - نیاز كمتر به انگیزش چاه - تولید زود هنگام نفت - مزایای زیست محیطی چاههای كاندید حفاری فروتعادلی در ایران چاههای نامناسب برای حفاری فروتعادلی انتخاب سیال حفاری دو فازی محاسبه دبی بهینه برای سیال حفاری دو فازی - ناپایداری دیواره چاه - فرایند خودآشام لحظه ای - توان بالا آوردن کنده ها و تمیز نمودن چاه - شسته شدن دیواره چاه,

کاربران

کانال ما در آپارات

کاربر عزیز به سایت ما خوش امدی
برای استفاده از تمامی بخش ها در سایت عضو شوید.

تبلیغات

اپلیکیشن پترو پارسی

اپلیکیشن پترو پارسی ویزه دانشجویان و مهندسان صنعت نفت / مشاهده جدیدترین خبرها و استخدامی های نفتی/ مشاهده و دانلود رایگان مقاله های مهندسی نفت / جزوات و کتاب های جدید نفتی / تصاویر و کلیپ های آموزشی مهندسی نفت و …

فناوری حفاری زیر فشار تعادل مخزن ( UBD )

فناوری حفاری زیر فشار تعادل مخزن ( UBD )

تاریخ : یکشنبه 01 دي 1392
بازدید : 1404
دیدگاه :
نوشته : هادی گلستانی

تکنولوژی حفاری در طول سال های متمادی توسعه یافته. از دلایل اصلی برای پیش رفت در این تکنولوژی افزایش دایمی درخواست انرژی بوده است، به عنوان مثال نفت ، گاز و همچنین افزایش قیمت انرژی. این دلایل پیش برنده صنعت نفت برای حفاری در مناطقی هستند که در گذشته محدودیت های تکنولوژیکی و اقتصادی داشتند.
حفاری فرو تعادلی یکی از این روش ها می باشد که در حال کمک به صنعت نیاز مند به افق های جدید در زمینه اکتشاف و تولید نفت و گاز است. حفاری فروتعادلی به عنوان یک مفهوم جدید در صنعت نیست بلکه به قدمت حفاری است. در واقع این تکنولوژی به عنوان یک روش خطرناک برای سلامتی و امنیت پرسنل شاغل در محوطه در نظر گرفته می شد. این روش در بخش های امنیت و تکنولوژي کم و بیش در صد سال گذشته رشد کرده و صنعت مدت نه چندان طولانی این روش را غیر ایمن برای عملیات خشکی و دریایی در نظر گرفت. اما برای شکوفا نگه داشتن این تکنولوژی، نیاز مداوم به نوآوری و گسترش تکنولوژی موجود می باشد که باعث بالا رفتن اعتبار و ارزش افزوده صنعت خواهد بود.
تکنولوژی حفاری در طول سال های متمادی توسعه یافته. از دلایل اصلی برای پیش رفت در این تکنولوژی افزایش دایمی درخواست انرژی بوده است، به عنوان مثال نفت ، گاز و همچنین افزایش قیمت انرژی. این دلایل پیش برنده صنعت نفت برای حفاری در مناطقی هستند که در گذشته محدودیت های تکنولوژیکی و اقتصادی داشتند.
حفاری فرو تعادلی یکی از این روش ها می باشد که در حال کمک به صنعت نیاز مند به افق های جدید در زمینه اکتشاف و تولید نفت و گاز است. حفاری فروتعادلی به عنوان یک مفهوم جدید در صنعت نیست بلکه به قدمت حفاری است. در واقع این تکنولوژی به عنوان یک روش خطرناک برای سلامتی و امنیت پرسنل شاغل در محوطه در نظر گرفته می شد. این روش در بخش های امنیت و تکنولوژي کم و بیش در صد سال گذشته رشد کرده و صنعت مدت نه چندان طولانی این روش را غیر ایمن برای عملیات خشکی و دریایی در نظر گرفت. اما برای شکوفا نگه داشتن این تکنولوژی، نیاز مداوم به نوآوری و گسترش تکنولوژی موجود می باشد که باعث بالا رفتن اعتبار و ارزش افزوده صنعت خواهد بود.
با این ذهنیت مفهوم «مفهوم حفاری فروتعادلی» گسترش یافته و با موفقیت در عملیات حفاری چه در قسمت های ساحلی و چه در قسمت های دریایی عملی شد. این پیش بینی می شود که این تکنولوژی با افزایش نرخ بازیافت نفت در یک چهار چوب زمانی کوتاه تر ، میلیون ها دلار صرفه جویی اقتصادی برای صنعت در بر خواهد داشت. تقریبا هر عملیات حفاری یک منبع بالقوه برای آسیب زدن به تولید چاه، هرز روی گل، گیر لوله ها در اثر اختلاف فشار و مشکلات عمومی مرتبط با حفاری می باشد. در حفاری فرو تعادلی ایده بنیادی نگه داشتن فشار ستون سیال حفاری در چاه، زیر فشار سازند در طول حفاری به جهت جلوگیری از اسیب دیدگی سازند است که نهایتا باعث کاهش بسیار زیادی در تولید از مخازن نفتی و گازی می شود.
در ادامه، این روش به کاسته شدن تجهیزات شبیه سازی و صرفه جویی های قابل توجهی منجر خواهد شد. حفاری فروتعادلی وقتی به طور حیح طراحی و عملی شود مشکلات ناشی از نفوذ بخشی از سیال حفاری در سازند را همچون مشکلات دیگر از قبیل واکنش های مخرب خاک رس، تله فازی و موارد دیگر را مرتفع می نماید. همان طور که قبلا نیز گفته شد در بسیاری از عملیات حفاری فروتعادلی صرفه اقتصادی مشاهده می شود که به علت کاهش زمان حفاری، افزایش میزان نفوذ، افزایش عمر مته، سرعت در زمینه کشف زون های تولیدی مخزن و قدرت تست دینامیک جریان در حین حفاری است. به همین جهت امروزه گفته می شود که حفاری فروتعادلی به جهت علاقه خاص به مخزن انجام می شود. بنابراین حفاری فروتعادلی به این دلیل انجام می شود که هم به نفع مخزن است و هم در جهت منافع حفاری می باشد.
باتوجه به این نکته که هیدروکربن هایی که امروزه یافت می شوند در مخازن با فشار رو به افت و مخازن با کیفیت پایین تر هستند و با  مشکلات حفاری مرسوم، اینجاست که حفاری فروتعادلی می تواند ارزشمند باشد. بزودی حفاری فروتعادلی یک تکنیک استاندارد و گسترده هم در میادین ساحلی و هم در میادین دریایی جایی که دانش زمین شناسی و مخزن در کنار هم هستند، خواهد شد.
2-طرح ریزی حفاری فروتعادلی
تکنولوژی حفاری فروتعادلی یک تکنیک بسیار مفید برای حفاری چاه ها به جهت به حداقل رساندن آسیب دیدگی سازند می باشد کدر عملیات حفاری فراتعادلی عمومیت دارد است. حفاری فروتعادلی وقتی اتفاق می افتد که فشار ته چاه که به وسیله حداکثر فشار هیدروستاتیکی ناشی از ستون سیال حفاری، اعمال شده کمتر از فشار سازند حفاری شده باشد. به طئر ساده تر می توان فرض کرد که حفاری فروتعادلی فشار چاه را در طول حفاری زیر فشار سازند نگه می دارد. این با حفاری مرسوم در جایی که فشار ته چاه حاصل از سیال در گردش کمتر از فشار سازند است که نتیجه آن فوران چاه در حین پیش رفتن حفاری است، تفاوت دارد. همان طور که در شکل های (1) و (2) نشان داده شده است حفاری فروتعادلی یک روش ارزشمند برای به حداقل رساندن هجوم مشکلات مربوطه است. به این علت که بیشتر هیدروکربن هایی که امروزه یافت می شوند در میادین با فشار رو به کاهش یا در مخازن با کیفیت پایین تری هستند استفاده از حفاری فروتعادلی مقرون به صرفه تر و اقتصادی تر خواهد بود.
 3-معیار(های) طراحی حفاری فروتعادلی
شریط حفاری فروتعادلی ممکن است از این روش ها بدست آید یا با به کار بردن سیالات حفاری تراکم ناپذیر یا با اضافه کردن گاز برای کاهش دادن چگالی سیال حفاری. انتخاب براساس عمق و فشار مخزن می باشد. شرایط حفاری فروتعادلی وقتی فراهم خواهد شد که تراکم گردش معادل که بوسیله سیال حفاری ایجاد می شود کمتر از فشار مخزن است. براساس فشار مخزن درجه وادار کنندگی حالت فرو تعادلی تضمین خواهد کرد که هیدرو کربن ها به طور مداوم به سمت فضای چاه جریان می یابند (هیدروکربن های فرض شده در مخزن موجود می باشند).
هنگام طراحی سیستم گردش حفاری، برای برآورده کردن تمام اهداف مناسب یک منطقه حفاری شده فروتعادلی بایستی معیارهای خاصی مدنظر قرار گیرند. این موضوع بارز است که مورد توجه قرار دادن این معیار ها برای سیستم فروتعادلی انتخاب شده راحت تر از بدست آوردن تمام اهداف لازم است. برای طراحی یک سیستم گردش حفاری فروتعادلی معیارهای زیر مورد توجه قرار می گیرند :
1.        فشار ته چاه
فشار ته چاه ناشی از گردش سیال بایستی در طول عملیات به دلیل ادامه کار، حفظ پایداری چاه و حفظ شرایط فروتعادلی و در زمان تکمیل چاه کنترل شود.
2.       تمیزی چاه
سیستم سیال حفاری بایستی تمیز بودن چاه در هر عمق یا شیبی را تضمین کند.
3.      تجهیزات جدا سازی سطحی
جریان مخزن به سمت چاه برای ایمن نگه داشتن تجهیزات سطحی جریانی با ظرفست عملیاتی محدود، فشار قابل تحمل این دستگاه ها و محدودیت های کاری لوله ها از لحاظ خوردگی بایستی کنترل شود.
4-انتخاب سیال های حفاری
یک پهنه گوناگون از سیستم های سیال در عملیات UBD مورد استفاده واقع می شوند
 
که شامل هوای مستقیم، بخار آب (Mist)، فوم، سیالات گازی شده و سیالات مایع مستقیم
 جمی باشند. بر اساس فشار (فضاهای خالی) سازند و عمق، یک انتخاب اولیه از سیستم های سیال حفاری بایستس صورت گیرد.
سیالات حفاری فرو تعادلی در 3 گروه کلاس بندی می شوند :
1.        یک فازی (Gas)
2.       دو فازی   Liquid + Gas / Gas + Liquid
3.       تک فازی (Liquid)
انتخاب یک سیستم سیال حفاری مناسب، برای استفاده جهت یک عملیات UBD موفق، همچنین انتخاب هرکدام از فاز ها هنگامی که سیستم سیال حفاری دو فازی مورد نیاز است کاری بسیار مشکل است. هر سیالی که اتنخاب شد بایستی بر پایه آثارش بر سازند، توانایی تمیز کاری چاه ، هیدرولیک عادی و تجهیزات جداسازی در سطح مورد ارزیابی واقع شود .انواع چگالی های سیال از عدد 0 تا 7 ( 12lbmgal'> ) تغییر می کنند بازه تغییرات سیالات حفاری گوناگون در شکل (3) موجود می باشد.
5-مفهوم آسیب دیدگی سازند
آسیب دیدگی سازند کاهش تراوایی یک زون / سازند تولیدی در نزدیکی فضای چاه و بنابراین کاهش بهره وری چاه             می باشد.بخش تاثیر پوسته اغلب به عنوان تعریف ضمنی، لایه یا سیلندری چسبیده به اطراف دیواره چاه است که باعث کاهش تراوایی می شود. دو پدیده می توانند تراوایی یک سنگ را کاهش دهند. یکی تغییرات تخلخل مربوط به باد کردن مواد معدنی خاک رس یا رسوب روی دیواره فضاهای خالی و مورد دیگر پلاگ شدن دهانه فضا های خالی است که مواد آلی یا غیر آلی باعث آن هستند. خرابی که بوسیله مواد آلی ایجاد می شود بدلیل ساختار هیدروکربن در زمانی است که فشار و دمای موجود در مخزن تغییر کرده باشند. آسیب دیدگی ناشی از مواد غیر آلی در اثر آزاد شدن یا به دام افتادن مواد ریز شامل دانه های طبیعی درجا و با سرعت پرتاب شدن مواد حاصل از واکنش های شیمیایی است.
6-دلایل آسیب دیدگی سازند
آسیب دیدگی سازند در اثر نفوذ سیالات خارجی و یا مواد جامد به قسمتی از دیواره چاه که بی حفاظ
می باشد ایجاد می گردد. عموما گل حفاری منبع اصلی این گونه اجسام آلوده کننده است. سیالاتی که به علت عملکرد برانگیزاننده مورد استفاده هستند ممکن است برخی تاثیرات نامطلوب داشته باشند که در عمل سودمندی عملکرد آنها را بی اعتبار میکند. اما درهرصورت بحث حاضر با آسیب دیدگی سازند ناشی از گل خفاری در طول عملیات حفاری مرتبط می باشد. در بسیاری از مناطق حفاری کار اصلی گل حفاری، کنترل فشار زیر سطحی است. برای دست یافتن به این قابلیت بایستی فشار ستون گل متجاوز از فشار سازند باشد. اکنون امکان تاثیرات مضری که مایعات گوناگون روی زون های تحت نفوذ واقع شده دارند را بررسی می نماییم.
7-هجوم مایع
آمادگی یا استعداد یک سازند خاص برای آسیب دیدن بوسیله سیالات خارجی، شدیدا به حجم کلی آن دارد. سنگ های کثیف (سنگ هایی با حجم کلی بالا) معمولا به فیلتراسیون گل پایه آبی که باعث هیدراته شدن و باد کردن اجزای درون دانه ای کلی می شود بسیار حساس هستندکه این مسااله در شکل (4) نشان داده شده است.
جا گرفتن آب در ماتریکس (دانه بندی) رس باعث یک انبساط فیزیکی در رس شده و نتیجه این انبساط در بعضی موارد بزرگ شدن رس تا 500 % اندازه اولیه آن است.این انبساط به طور واضح تاثیر مهمی در کاهش تراوایی دارد. فیلتراسیون نمکی گل باعث کاهش این نوع تراوایی شده و در حقیقت ممکن است باعث کاهش حجم رس و در بعضی موارد افزایش تراوایی نفت شود. بنابراین مشکلات ناشی از باد کردن رس به واکنش بین رس مورد نظر و فیلتراسیون گل موجود دارد.
پس همان طور که فیلتراسیون آبی گل در سنگ های کثیف نفوذ می کند بخش های درونی Clay همان گونه ای تغییر موقعیت می دهند که آب اشباع اضافه شده به آنها آزادی حرکت می دهد. حرکت این قسمت ها آنها را قادر می سازد تا در شبکه فضاهای خالی جابجا شوند بنابراین در مقابل جریان مانع ایجاد کرده و باعث کاهش تراوایی می  شوند. شکل (6) پدیده مهاجرت دانه ها در موقعیت خودشان که در نهایت باعث کاهش تراوایی سازند خواهد شد را به تصویر می کشد.
دیگر تاثیرات امکان پذیر ناشی از نفوذ سیالات خارجی :
(aساختن امولسیون با سیالات سازند
در مخلوط های با ویسکوزیته بالا نتیجه می شود و منافذ باریک بوسیله حباب های جداگانه ای پر می شوند.
(bسرعت یافتن مواد جامد
هنگامی که یک گروه مواد مختلف با نفت خام برخورد می کنند نتیجه آن می تواند سرعت یافتن مواد جامد باشد.
(cکاهش تراوایی نسبی گاز
این امر با حضور سیال سومی که مخلوط نشدنی است امکان دارد. به عنوان مثال سنگ گازی را در نظر بگیرید که از آغاز فقط شامل گاز و آب بوده است. اگر این مقطع بوسیله یک سیال پایه روغنی حفاری شده باشد نفوذ بعضی از مواد فیلتراسیون گل اتفاق خواهد افتاد. اگر گاز در حال تولید باشد ، مقداری از این روغن بداخل سنگ رفته و بنابراین مقداری از آن به عنوان اشباع کاهش نیافتنی بی حرکت باقی خواهد ماند. این امر تراوایی گاز در زون تحت تاثیر را کاهش داده و بنابراین تولید چاه را کم می کند. شکل (7) و شکل (8) پدیده تله فازی را به کمک تراوایی نسبی نشان می دهند.
 (dکاهش تراوایی نسبی نفت
این موضوع بدلیل افزایش تدریجی آب اشباع افزایش یافته، است. شکل (9) نشان می دهد که چگونه بعد از اینکه یک سیال پایه آبی با نفوذ خود باعث کاهش زیادی در پتانسیل تراوایی نفت شد، نیروهای فشار مویینگی که آب با درجه اشباع بیشتر را به دام می اندازند، مکانیسم تله فازی را سبب می شوند.                                                                    
(eبرآمدگی رس
یک رس معدنی وقتی در شرایط برآمدگی قرار دارد که بخش های مختلف رس تمایل به جمع شدن در کنار یکدیگر برای تشکیل دادن یک گروه یا مجموعه داشته و همچنین هنگامی که این برآمدگی ها یا گروه ها بالا آمده اند.این بخش های پراکنده که ممکن است در جایی که تراوایی کاهش یافته مجرای فضاهای خالی را پلاگ کرده باشند در شکل (10) نشان داده شده اند.
7-هجوم مواد جامد
این مطلب قابل فهم است که هجوم بخش های جامد اغلب ممکن است دلیل اصلی آسیب دیدگی سازند باشد. قسمت های جامد برای اینکه بتوانند به سنگ وارد شوند بایستی به طور طبیعی از دهانه فضاهای خالی کوچک تر باشند. بیشترین حالت نفوذ گل در چاه، هرز روی گل می باشد.
بدلیل نفوذ این گونه مواد خاص به درون سازند، تراوایی سازند کاهش می یابد. کاهش تراوایی براساس دو دلیل اصلی تقسیم بندی می شود :
1-پلاگ شدن فضاهای داخلی بوسیله بخش های جامد
2-کاهش شعاع موثر فضاهای خالی بدلیل افزایش برآیند آب درون شبکه فضاهای خالی و در نتیجه کاهش در تراوایی موثر برای نفت و گاز.
البته عمق نفوذ بخش جامد کمتر از قسمت مایع است. همچنین شدت آسب دیدگی با فاصله گرفتن از دیواره چاه کاهش می یابد. شکل های (11)، (12) و (13) مکانیسم نفوذ جامدات در مخزن با توجه به سایز قسمت های جامد را نشان می دهند. عکس شماره (11) نشان می دهد که نفوذ مواد جامد تا جایی که اندازه آنها خیلی کوچک است مشکلی ایجاد نمی کند. شکل های شماره (12) و (13) اندود گل ها (فاز جامد گل حفاری) را در بیرون و درون سازند هنگامی که سایز قسمت های جامد افزایش یافته اند نشان می دهند. همین طور که سرعت سیال با نفوذ در عمق بیشتری از سازند کاهش می یابد، قسمت های جامد راسب می شوند. رسوب یا ته نشست داخلی (تشکیل کیک) تراوایی را کاهش خوهاد داد که نامطلوب بودن این رسوبات را مشخص می کند.
آسیب دیدگی سازند می تواند تاثیر قابل توجهی در کاهش تولید داشته باشد و کاهش تولید جهانی بدلیل آسیب دیدگی سازند معادل با هزاران میلیارد دلار کاهش صرفه اقتصادی است.شناسایی و کاهش مشکلات ناشی از آسیب دیدگی سازند می تواند بازگشت سریع به صورت افزایش تولید و طول عمر میدان را در پی داشته باشد. یک پیش نهاد موثر برای این مشکل مرشوم حفاری فراتعادلی تکنیک حفاری فروتعادلی است که هیچگونه آسیب دیدگی سازند یا هرز روی گل در پی ندارد.
8-هرزروی گل
مشکلی که اغلب اوقات در حفاری چاه پیش روی ماست هرزروی غیر قابل قبول مقادیر قابل توجه سیال حفاری در               سازند های زیر زمینی است که تحت نفوذ چاه هستند. این مشکل اغلب تحت عنوان هرز روی گل و سازندی سیال حفاری به آن وارد می شود تحت عنوان زون هرز روی یا زون سارق نامیده می شود. دلایل متفاوتی می توانند در هرزروی گل که در حفاری چاه با آن روبرو هستیم دخیل باشند. به عنوان مثال سازندی که تحت نفوذ چاه است ممکن است به طور غیر عادی تراوایی بالا نشان داده یا ممکن است شامل شکستگی ها یا شکاف هایی در خود باشد.در کل، بطور ساده یک سازند ممکن است به اندازه کافی در مقابل فشار اعمال شده از طرف سیال مقاومت نشان نداده و تحت این فشار فرو ریخته و سیال حفاری مجال ورود بدرون سازند را پیدا کند. در ادامه هرز روی گل، اندود گل گسترش یافته و به سبب ته نشست مواد ریز در دیواره چاه، در مقابل
زون هرز روی، لوله های حفاری گیر خواهند کرد و بقیه مشکلات حفاری. شکل (14) پدیده هرزروی گل را شرح می دهد.
هنگامی که هرزروی گل اتفاق می افتد شما به یک عامل بازدارنده سریع احتیاج دارید تا کل برنامه حفاری و هزینه آن را تحت کنترل بگیرید. هرز روی گل می تواند تمام عملیات چاه را مختل کرده یا به تاخیر بیاندازد که هزینه اضافه زیادی در حفاری و تکمیل چاه در بر دارد. بعضی اوقات هرزروی می تواند یک موقعیت سخت کنترل چاه را در بر داشته و حتی می تواند گاهی اوقات به سمت از دست رفتن چاه حرکت کند.
9-گیر اختلاف فشاری
مشکل عمومی دیگر که در حفاری مرسوم است گیر اختلاف فشاری است، یک موقعیت که در آن رشته حفاری نمی تواند حجول محور چاه حرکت داشته باشد. گیر اختلاف فشاری زمانی اتفاق می افتد