تکنولوژی حفاری با فشار کمتر – Underbalanced Drilling
تکنولوژی حفاری با فشار کمتر (Underbalanced Drilling) یا حفاری زیر فشار تعادلی (به‌اختصار: UBD) روشی در حفاری چاه‌های نفت و گاز است، که در آن فرایند، فشار هیدرواستاتیک اعمال شده به انتهای چاه، عمداً زیر فشار سازند نگه داشته می‌شود و در نتیجه تولید مایعات و گازهای موجود در سازند، به عبارت ساده‌تر یعنی حفاری و اغلب تکمیل کردن چاه با فشاری کمتر از فشار سازند که در طی فاز عملیات حفاری، همواره وجود خواهد داشت. انتخاب چاه کاندید، کلید موفقیت در پروژه حفاری زیر تعادلی است.
حفاری با فشار کمتر چیست؟
در روش‌های قدیمی حفاری با هدف مهار کردن نفت و گاز درون مخزن از طریق پر کردن چاه با مایعی سنگین که گل نامیده می‌شود، انجام می‌گرفت. این مایع سنگین (گل) از فشاری بیش از فشار مخزن در ته چاه استفاده می‌کند. از آنجایی که فشار چاه بیش از فشار مخزن است، گل حفاری با فشار به سنگ‌های مخزن خورده و روزنه‌های سازند را می‌بندد یا از بین می‌برد. بسته شدن روزنه‌ها معمولاَ دائمی است و به کاهش تولید می‌انجامد. در حفاری با فشار کمتر معمولاَ از مایع حفاری سبک‌تر استفاده می‌شود. در این روش تولید از مخزن حین حفاری صورت می‌گیرد که از بسته شدن روزنه‌های سازند جلوگیری می‌شود.
پس از استخراج با وسایلی که در سطح زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند، نفت، گاز، گل و تراشه‌ها جدا می‌شوند. تولید نفت و گاز در جریان حفاری، به سادگی عملیات معمول نیست و به برنامه ریزی مناسب، آموزش کارکنان، و آمادگی نیازمند است. به همین دلیل، و بسته به میزان پیچیدگی فنی کار، ممکن است آمادگی برای انجام حفاری با فشار کم تا یک سال به طول بیانجامد. اما در تمامی موارد استفاده UBD لازم نیست که جریان تولید هم زمان با حفاری انجام شود از جمله زمانی که هدف، افزایش میزان نفوذ در لایه‌های فوقانی باشد.
چرا بهتر است از UBD استفاده کرد؟
UBD به سه دلیل عمده زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
- برای کاهش مشکلات حفاری از UBD برای بالا بردن میزان نفوذ، کاهش هدر رفتن گل و مشکلات متفاوت چسبندگی استفاده می‌شود. مثلا در مواردی، از UBD برای حفاری چاه‌های افقی بزرگ‌تر در میدان‌هایی که قبلا این کار به دلیل هدر رفتن گل میسر نبود، استفاده می‌شود.
- برای بهبود عملکرد تولید چاه. یکی از موارد فنی دیگر در استفاده از UBD جلوگیری از آسیب دیدن سازند است. در حفاری با فشار کم، مخزن با فشار کم حفاری و تکمیل می‌شود. شرکت شل در چندین نقطه جهان از این روش استفاده می کند و شاهد افزایش چند برابر تولید چاه در مقایسه با روش‌های قدیمی‌تر بوده است.
در برخی موارد، افزایش ذخایر قابل استخراج به اثبات رسیده است. استفاده از UBD برای بهبود تولید در ذخایری که آسیب‌پذیرتر هستند، صورت می‌گیرد. حفاری به روش‌های قدیمی ممکن است هنگامی که گل حفاری روزنه‌ها را پر می‌کند، آسیب جبران ناپذیری به سنگ‌های کم نفوذ پذیرتر مخازن وارد کند. صدماتی که به ذخایر قابل نفوذتر وارد می‌شود، معمولا در جریان تولید رفع می‌شود. - برای دستیابی به اطلاعات اولیه در مورد مناطق بهره ده. از آنجایی که در استفاده از UBD مایعات سازند در زمان حفاری امکان می‌یابند که به سطح برگردند، فرصت خوبی به وجود می‌آید تا به اطلاعات اولیه ارزشمندی درباره مخزن و وضعیت تولید دست یافت.
UBD چگونه انجام می‌شود؟
مهمترین مسئله در UBD کنترل فشار داخل چاه در زمان حفاری است. بسته به فشار مخزن و عمق آن، از سیستم‌های خاصی در مایعات حفاری استفاده می‌شود. در بخشی که فشار کم است، حفاری با هوا با استفاده از چکش بادی انجام می‌شود، در حالیکه در بخش پر فشار حفاری با استفاده از مایعات سبک و با استفاده از آب یا آب زیر نفت انجام می‌گیرد.
یکی از تکنیک‌های اولیه متداول UBD استفاده از حفاری دو مرحله‌ای است که در آن مایع حفاری سبکی است که با گاز بالا بر تزریقی مخلوط شده باشد. با تغییر میزان گاز تزریق شده، می‌توان چگالی مایع حفاری را نیز کنترل کرد. معمولاَ از نیتروژن یا هیدرو‌کربن خود میدان به عنوان گاز بالابر استفاده می‌شود و از بیرون و از سطح، با استفاده از وسایل لازم، فشار را کنترل و گل و سنگ را از مایعاتی که تولید شده، جدا می‌کنند.
سیالات حفاری برای حفاری با فشار کمتر
در عملیات UBD، سه نوع مختلف از سیال حفاری دیده می‌شود. تراکم ناپذیر (مایع)، تراکم پذیر (گاز) و دو فاز. برای انتخاب سیال حفاری، کاملا بستگی به شرایط فشار شکست سازند، فشار جریان ته چال، فشار منفذ سازند و فشار فروریختن گمانه دارد.
سیال حفاری گازی) از زمان معرفی این تکنیک، ما شاهد «حفاری هوای خشک» بوده‌ایم که هوا را به سمت پایین رشته مته پمپ می‌کند. به عنوان یک سیال حفاری، نیتروژن رایج است و بسیاری از گازهای بی‌اثر دیگر که استفاده از آنها بسیار گران است. قبل از اینکه جریان هوا به داخل چاه پمپ شود، فیلترهای غشایی اجازه می‌دهند که نیتروژن با سرعت خوبی استخراج شود. علاوه بر این، گزینه دیگر گاز طبیعی است زیرا می‌توان آن را از خطوط لوله تامین کرد. در واقع هنگام استفاده از گاز طبیعی حتی نیازی به کمپرسور نیست.
در نهایت، باید توجه داشته باشیم که پاکسازی چال و فشار گردشی به یکدیگر وابسته هستند. هنگامی که رادهای بیشتری در چال وجود داشته باشد، این منجر به فشار بیشتر در پایین چال می‌شود.
سیال حفاری دو فازی) گاهی اوقات مایع سیال حفاری، دارای گل حفاری هوادهی یا مایع کف آلود است. برای دستیابی به چگالی بالا در سیال مورد نیاز در گردش، مایعات با گاز ترکیب می‌شوند و خواص سیال را می‌توان در شرایط چاله با استفاده از روش معادله حالت پیش‌بینی کرد.
سیال حفاری مایع) در نهایت، ما سومین نوع سیال حفاری خود را داریم که از مایعات می‌آید. همانطور که قبلا دیدیم، حتی سیالات حفاری سنتی نیز می‌توانند منجر به شرایط نامتعادل شوند و این به این دلیل است که فشار هیدرواستاتیک آب شور و آب شیرین هر دو کمتر از فشار سازند است. گاهی اوقات، شیب منافذ سازند بر چگالی سیال حفاری غلبه می‌کند، اما حتی در این صورت فشار در چال کاهش می‌یابد و این منجر به جریان سیالات سازند می‌شود.
در چه مواردی از UBD استفاده می‌شود؟
شرکت شل در استفاده از UBD در مناطق متفاوت، هم در دریا و هم خشکی موفق بوده است. در تمام موارد دقت شده است تا در مناطق حساس زیست محیطی با به حداقل رساندن میزان اشتعال گاز و استفاده از مشعل‌های محصور و بی صدا میزان صدمات زیست محیطی را به حداقل ممکن کاهش داد. در صورت امکان، هیدروکربنی که در زمان حفاری تولید می‌شود مستقیما به تاسیسات تولیدی و لوله‌های صادرات فرستاده می شود.
صنعت نفت و گاز به دلیل تقاضای روز افزون برای هیدروکربن‌ها به دنبال راه جدیدی برای تامین این نیازهاست. UBD تاثیر مثبتی بر توسعه پایدار دارد و با استخراج هر چه بیشتر منابع هیدرو‌کربن هر میدان نفت، استفاده از منابع موجود بهینه شده و صدمات به محیط زیست کاهش می‌یابد.
UBD کارآیی تخلیه را بهبود بخشیده و با استفاده از آن تعداد چاه‌های مورد نیاز کاهش می‌یابد. با وجود مزیت‌های فوق، این روش در مواردی نیز توصیه نمی‌شود از جمله زمانی که چاه از ثبات لازم برخوردار نیست، یا مخزن ضعیف است و یا مشکلات فنی وجود دارد.
با بالا رفتن تجربه در این زمینه، هزینه‌ها پایین می‌آید و نتایج بهتر حاصل می‌شود. در حال حاضر شرکت شل در بیش از ۲۰ کشور جهان از این روش استفاده می‌کند و هر روز بر تعداد این کشورها افزوده می‌شود این فناوری قدیمی، به نحو بارز، به میدان‌های قدیمی ، زندگی تازه می‌بخشد.
عوامل اصلی موفقیت در استفاده از UBD
- وجود برنامه تجاری مشخص با در نظر گرفتن هزینه و درآمد
- استفاده از نیروهای متخصص و با تجربه
- زمان کافی برای برنامه‌ریزی و آمادگی درک مقررات سلامتی، ایمنی و محیط زیست، پروسه‌ها و طرح‌های حمایت کارکنان و مدیران محلی و پیمانکاران
- آموزش تمام کارکنان، به ویژه کارکنانی که در میدان‌ها و تاسیسات مشغول به کارند
- کار با سازمان‌های ناظر و دریافت نظرات این سازمان‌ها پیش از اجرای پروژه
- استفاده از وسایلی که به ویژه برای این کار طراحی شده‌اند و مورد آزمایش و بازرسی قرار گرفته‌اند.
قبل از پایان دادن به این مطلب نظر شما را جلب می‌کنیم به یک مقاله بسیار عالی در رابطه با استفاده از UBD که از اینجا می‌توانید دانلود کنید!
