آشنایی با مبانی حفاری زیر تعادلی (UBD)

● حفاری زیر تعادلی(Under Balance Drilling)

بیشتر چاه های نفت و گاز طبیعی با روش دورانی حفر می گردند که در آن مته حفاری سنگ های ته چاه را خرد می کند. سیال حفاری از درون لوله های حفاری به پایین پمپ شده و از فضای حلقوی میان لوله حفاری و دیواره ی چاه به سطح زمین باز می گردد. همراه با جریان این سیال در درون چاه، خرده های حاصل از عمل حفاری به سمت بالا حمل می شوند و بدین صورت درون چاه تمیز می شود.

میان لوله حفاری و دیواره ی چاه به سطح زمین باز می گردد همراه با جریان این سیال در درون چاه خرده های حاصل از عمل حفاری به سمت بالا حمل می شوند

حفاری زیر تعادلی (UBD)" src=" https://cdn.akairan.com/akairan/aka/images/a-da/da1/S-01.jpg" alt="آشنایی با مبانی حفاری زیر تعادلی (UBD)" data-xwidt="250" data-xheight="178" />

در عملیات حفاری، سیال حفاری وظایف دیگری نیز بر عهده دارد که شامل حفظ استحکام دیواره ی چاه، خنک کردن مته و مهم تر از همه کنترل سیالات درون سازندهای حفاری شده است. هنگامی گفته می شود چاه در حالت تعادل ( Balance) قرار دارد که فشار سازند و فشار ناشی از ستون سیال حفاری با هم برابر باشند. در این حالت هیچگونه انتقال سیالی بین چاه و سازند رخ نمی دهد.

ترکیب و خواص سیال حفاری اغلب طوری انتخاب می شود که فشار سیال از فشار روزنه ای سیالات سازندی که درمعرض حفاری قرار می گیرند بیشتر باشد. در این شرایط فراتعادلی (overbalance) فشار سیال حفاری از ورود سیالات سازند به درون چاه در حین عملیات حفاری جلوگیری می کند. اما در این وضعیت مقداری از سیال حفاری به درون سازند نفوذ می کند که معمولا سعی می شود با افزودن موادی به گل و ایجاد یک لایه با نفوذ پذیری کم بر روی دیواره چاه، میزان این نفوذ را کاهش دهند.

در حفاری زیر تعادلی ( UBD) فشار سیال حفاری عملا کمتر از فشار روزنه های سیالات سازند نگه داشته می شود، در نتیجه در مواجهه با سازندهای نفوذپذیر، سیال سازند اجازه نفوذ به درون چاه در حال حفاری را پیدا می کند. در این روش تجهیزات و روش های خاصی برای کنترل جریان سازند در حفاری زیر تعادلی مورد نیاز است. اما این روش مزیت های قابل ملاحظه ای نسبت به حفاری معمولی دارد.

● ضرورت استفاده از حفاری زیر تعادلی (UBD)

استفاده از این روش مزیت هایی به همراه دارد که می تواند باعث بهبود در بازگشت سرمایه در حفاری یک چاه شود که از آن قبیل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ـ افزاش سرعت حفاری و عمر مته

ـ کاهش احتمال گیر کردن رشته حفاری در درون چاه

ـ به حداقل رساندن هرز روی گل در حین حفاری

ـ بهبود بخشیدن به ارزیابی سازند

ـ افزایش تولید چاه

ـ کاهش و یا عدم نیاز به تحریک اولیه چاه

میزان موفقیت در رسیدن به اهداف بالا به شرایط هدف چاه در مخزن و لایه های حفاری شده و همچنین به شرایط خاص چاه بستگی دارد.

● افزایش سرعت حفاری

UBD می تواند موجب افزایش سرعت حفاری شود. منابع زیادی سرعت بالای حفاری های انجام شده توسط هوا و یا سیالات سبک شده را نسبت به حفاری فراتعادلی با سیالات حفاری معمولی گزارش داده اند، یک بررسی در سال ۱۹۹۳ نشان داد که سرعت حفاری با هوا(UBD) می تواند ۱۰ برابر بیشتر از حفاری با گل در یک سازند معین باشد.

● افزایش عمر مته

حفاری UBD فشارهای اعمال شده روی سنگ توسط سیال حفاری را برمی دارد. این مساله، میزان مقاومت ظاهری سنگ را کاهش می دهد به همین دلیل کار کمتری برای حفرمقدار معینی از سنگ مورد نیاز خواهد بود. منطقی است که این موضوع سبب افزایش عمر مته در عملیات حفاری می شود.

● کاهش هرز روی سیال حفاری

هرز روی سیال حفاری زمانی رخ می دهد که سیال در مواجهه با سازندهای باز و یا با نفوذپذیری بالا به جای جریان یافتن به سوی سطح زمین وارد سازند شود. بیشتر این هرز روی در هنگام برخورد به شکاف های طبیعی که در مجاورت چاه قرار دارند و یا شکاف هایی که توسط فشار بالای سیال حفاری القاء می شوند رخ می دهد. از آنجایی که در UBD هیچ نیرویی برای راندن سیال به درون سازند وجود ندارد این روش به میزان چشمگیری هرز روی سیال را کاهش می دهد.

● کاهش احتمال گیرکردن رشته حفاری

در حین حفاری فراتعادلی(OBD) هنگامی که سیال حفاری به درون سازند نفوذ می کند، لایه ای به اسم کیک گل (Mud cake) از رسوبات جامد بر روی دیواره چاه تشکیل می شود. اگر رشته حفاری وارد این کیک شود، اختلاف فشار سیال حفاری و سیال درون کیک بر سطح رشته حفاری وارد می شود و باعث می شود که میزان نیروی محوری برای بالا کشیدن رشته حفاری از مقاومت کششی لوله ها فراتر رود. در این حالت گفته می شود که رشته حفاری دچار گیر اختلافی ( differential sticking) شده است. درUBD نه کیک بر دیواره تشکیل می شود و نه نیرویی بر رشته حفاری وارد می آید که باعث گیر کردن آن شود.

● کاهش آسیب دیدگی سازند

آسیب سازند زمانی رخ می دهد که مایع و یا جامدات یا هر دوی آنها در حین حفاری از چاه وارد سازند شوند. اگر فشار سیال حفاری کمتر از فشار روزنه ای سازند باشد، نیروی محرکه ایجاد شده سبب می شود ورود جامدات و مایعات به درون سازند متوقف شود.

البته در بعضی مواقع اختلاف پتانسیل شیمیایی مواد سازنده سیال حفاری و سازند، سبب نفوذ سیال به سازند می شود که در UBD نمی توان جلوی آن را گرفت. جلوگیری از آسیب سازند به منزله داشتن تولید بهتر در آینده است.

● سریعتر به تولید رساندن چاه

هنگامی که چاه به صورت UBD حفاری می شود. تولید هیدروکربن از لحظه حفر سازند بهره ده آغاز می شود. با داشتن تجهیزات مناسب می توان، نفت تولیدی در حین حفاری را جمع آوری کرد.

● کاهش نیاز به تحریک چاه

تحریک چاه می تواند شامل اسیدکاری برای برطرف کردن آسیب دیدگی چاه باشد و یا شکاف هیدورلیکی که می تواند برای تضمین تولید مناسب در مخازن با نفوذپذیری پایین و یا جبران آسیب دیدگی سازند مورد استفاده قرار گیرد. کاهش آسیب دیدگی سازند به منزله کاهش هزینه های تحریک چاه می باشد.

● بهبود در ارزیابی سازند

هنگامی که یک چاه تحت حفاری UBD قرار می گیرد، سیال از هر سازند نفوذپذیر به محض حفر شدن وارد حفره چاه می شود. حفر هر سازند حامل هیدروکربن که نفوذپذیری و نیروی محرکه مناسبی داشته باشد، سبب افزایش درصد هیدروکربن در سیال حفاری می شود. با داشتن تجهیزات تشخیصی می توان سازندهای بهره ده مناسب را به محض حفاری مشخص ساخت.

● مزایای زیست محیطی

مزایای زیست محیطی زیادی در حفاری UBD می تواند نهفته باشد. با حفاری توسط سیال خشک گازی، دیگر مایعات حفاری مخزن که بعد از حفاری باید دور ریخته شوند، وجود ندارد. مواد شیمیایی مورد استفاده در سیالات مورد استفاده در روش UBD از قبیل میست (Mist) و کف ( foam) اغلب قابل تجزیه در طبیعت هستند و مشکلات چندانی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند.

از سوی دیگر، سیالات سازند که در حین حفاری UBD تولید می شوند، در سیستم های سطحی باز باید به دقت جابه جا شوند تا موجب آلودگی محیط زیست نگردد. در سیستم های سطحی بسته، کنده های حفاری و سیالات تولیدی در مسیر معینی قرار دارند که احتمال آلودگی محیط را به حداقل می رساند.
  
 
خبرگزاری ایسنا
ویرایش و تلخیص:آکاایران

گردآوری توسط بخش مقالات صنایع سایت آکاایران
تبلیغات