فشار سرچاهی معیاری برای تشخیص تولید آب یا گاز

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (23)

فشار سرچاهی از ملاک‌های مهم برای تشخیص مشکلات بوجود آمده برای چاه می‌باشد. زمانیکه تولید آب داشته باشیم سیال ستون چاه سنگین شده و اختلاف فشار زیادی ایجاد می‌کند. در این حالت فشار سرچاهی کاهش می‌یابد و کمتر از حالت نرمال یعنی بدون تولید آب می‌شود. زمانیکه گاز تولید می‌شود باعث سبک شدن سیال ستون چاه شده و در نتیجه فشار سرچاهی افزایش می‌یابد. پس همواره بایستی فشار سرچاهی را بررسی کرده و زمانیکه تغییرات غیرعادی داشت سریعاً علت را پیدا کرد.

کانال سایت نفت مارکت در تلگرام

بیشتر بخوانید: فایل آموزشی نمودارهای عملکرد مخزن و چاه

مسدود سازی چاه «Plugging»

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (22)

یک وسیله مکانیکی مثل قفل فرمان ماشین می‌باشد. پلاگ‌ها مثل آستری‌ها و Casing hanger ها به لوله جداری متصل می‌شوند. مکانیزم عملکردشان جوری است که دارای Anchor هایی‌اند که مثل انبردست دنده دنده می‌باشد و در دو جهت در جداری فرو می‌رود تا نه حرکت رو به بالا داشته باشد نه رو به پایین. یک قسمت لاستیکی دارند که بر اثر انبساط حجم، داخل لوله را پر می‌کنند. برخی از آنها مثل کاسه‌هایی می‌باشند که در هم می‌روند و برخی دیگر به حالت توده‌ای جمع می‌شوند. مطلوب ما در پلاگ کردن تحمل 1200 پام اختلاف فشار می‌باشد. دارای دو جنس سیمانی و فلزی می‌باشند. اگر قصد ادامه حفاری را داشته باشیم بعد از پلاگ کردن، از نوع سیمانی استفاده می‌کنیم. مهم‌ترین قسمت پلاگ setting tool می‌باشد و قطر، طول، عدم تغییر شکل، مکانیزم عملکرد و ... آنها برای ما مهم می‌باشد. 

یک نوع رایج setting tool ها PSP می‌باشد که توسط فرمانی از بالا شیر باز می‌شود و پیستون به سمت پایین جابجا می‌شود و باعث جابجایی میله آن می‌شود. نکته مهم اینکه سیال چاه بایستی تمیز و تراکم‌پذیر باشد تا بتواند نیروی هیدرولیکی ایجاد کند. معمولا طول آنها 13 متر و قطرشان 2 اینچ می‌باشد. بعدا از Plugging باید حداقل 10 فوت سیمان بریزیم.

PSP=Positive Setting Plug

کانال سایت نفت مارکت در تلگرام

انواع روش‌های مشبک‌کاری

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (21)

☑️ با استفاده از لوله جداری «Casing Gun»: این حالت زمانی است که دکل در سر چاه حضور دارد و هنوز رشته تکمیلی را در چاه نصب نکرده باشیم. در این روش معمولا فشار درون ستون چاه  بیشتر از فشار سازند می‌باشد «مشبک‌کاری فراتعادلی». همچنین به دلیل نبودن رشته تکمیلی درون‌چاه می‌توان از ابزارهای با قطر بزرگتر هم استفاده کرد. Gun مشبک‌کاری توسط ابزار وایرلاین به داخل چاه فرستاده می‌شود. تمام قطعات مشبک‌کاری داخل همان Carrier ابزار باقی می‌مانند و بالا آورده می‌شوند و از سیال مخزن دور هستند. نکته اینکه carrier دوباره قابل استفاده است. یکی از معایب این روش نفوذ گل و سیال حفاری داخل چاه به درون سازند می‌باشد. 

☑️ مشبک کاری از داخل لوله مغزی «Through tubing»: در این روش توسط وایرلاین ابزار مشبک‌کاری را از داخل لوله مغزی عبور داده و به محل مورد نظر می‌رسانند. در این حالت معمولا مشبک‌کاری فرو تعادلی انجام می‌شود و فشار چاه کمتر از فشار سازند می‌باشد. به دلیل حضور رشته تکمیلی از ابزارهای کوچک‌تر استفاده می‌شود. می‌توانیم گیج فشاری را نیز به همراه رشته تکمیلی به داخل چاه بفرستیم. در این روش invasion یا نفوذ گل و سیال حفاری از چاه به مخزن حذف می‌شود و پس از مشبک‌کاری سیال مخزن سریعا وارد چاه می‌شود.

☑️ مشبک‌کاری توسط لوله مغزی «Tubing conveyed perforation»: در این روش ابزار را به انتهای لوله مغزی وصل می‌کنیم. همچنین می‌توانیم از لوله‌های حفاری نیز استفاده کنیم. فروتعادلی یا فراتعادلی بودن مشبک‌کاری بستگی به شرایط مخصوص چاه دارد. می‌توانیم هر کدام را که لازم است اجرا کنیم. یک مزیت این روش این است که در یک run یعنی یکبار پایین رفتن ابزار برای شلیک، بازه زیادی را می‌توانیم مشبک کنیم. همچنین می‌توانیم همزمان با مشبک‌کاری با راندن گیج فشاری آنالیز چاه‌آزمایی هم انجام دهیم.

کانال سایت نفت مارکت در تلگرام

مشبک‌کاری «Perforation»

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (20)

☑️ بیشترین روش مورد استفاده در تکمیل یک چاه مشبک‌کاری می‌باشد. هدف، ایجاد یک مسیر برای جریان از سازند به چاه از طریق لوله جداری و سیمان می‌باشد. مهم‌ترین بخش مشبک‌کاری استفاده از Gun بهینه می‌باشد و مهم‌ترین قسمت Gun، نوع Shaped Charge است. یک Charge متداول در حدود 20 گرم ماده منفجره می‌باشد. در این حالت قطر و طول حفره ایجاد شده بترتیب 0.4 اینچ و 20 اینچ می‌باشد. طول و قطر شبکه‌های تشکیل شده تابع هندسه Shaped Charge است. هرچقدر قطر ایجاد شده بزرگتر باشد عمق نفوذ کمتر خواهد بود. 

☑️ دو روش متداول برای انجام مشبک‌کاری، مشبک فروتعادلی و مشبک فراتعادلی می‌باشد. در مشبک فرو تعادلی یا Underbalance مقدار فشار سازند بیشتر از فشار وارد بر دهانه چاه به واسطه سیال مشبک‌کاری درون ستون چاه می‌باشد. در حالت مشبک فراتعادلی یا Overbalance مقدار فشار وارد شده بر دهانه چاه به واسطه سیال مشبک‌کاری بیشتر از فشار سازندی است.

☑️ زمانی که مشبک‌کاری به صورت فروتعادلی باشد بعد از اتمام عملیات سریعاً سیال مخزن به داخل چاه می‌آید و شبکه‌ها را تمیز می‌کند و از تجمع خرده‌های سنگ و ابزار مشبک‌کاری جلوگیری می‌کند. در این حالت تجهیزات کنترل فشار مخصوصی لازم است. اما در حالت فراتعادلی چون فشار سازند کمتر می‌باشد بعد از عملیات سیال داخل ستون چاه به داخل سازند می‌رود و ممکن است آسیب‌هایی را ایجاد کند به دلیل invasion.

راندن رشته تکمیلی حومه شهری «Urban Completion»

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (17)

☑️ هدف از طراحی و تکمیل این رشته، بهره‌گیری از شیر ایمنی عمقی می‌باشد. در صورت بروز نشت یا فوران از شیرآلات یا خطوط جریانی سرچاه، جریان چاه را از 60 متری درون چاه قطع نموده و چاه ایمن می‌گردد. نحوه قرار گرفتن شیر ایمنی «3SV» به این صورت است که با راندن یک joint جدید که روی آن مکانی برای این شیر تعبیه شده است در صورت نیاز شیر را نصب می‌کنند. شیرهای اطمینان سر چاهی اگر فشار از یک مقدار حداکثر بیشتر شود و یا از یک مقدار حداقل کمتر شود بسته می‌شوند. برای نصب آن ابتدا چاه را می‌کشیم و ضمن تمیزسازی و بررسی حفره چاه تا عمق نهایی، رشته تکمیلی را می‌رانیم.

3SV= Subsurface Safety Valve

مراحل اسیدکاری با لوله مغزی سیار

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (8)

☑️ برای انجام اسیدکاری به صورت اسیدکاری ماتریکس (Matrix Acidizing) یا شستشو با اسید (Acid Washing) می‌توان از لوله مغزی سیار استفاده کرد. معمولاً از حجم‌های 4 و 8 هزار گالنی در صنعت استفاده می‌کنند. مراحل عملیات به صورت زیر می‌باشد:

1. ابتدا لوله مغزی را پایین می‌بریم تا به عمق مورد نظر برسد. معمولاً از 50 بشکه گازوییل استفاده می‌کنند برای اینکه لوله خالی نباشد.

2. انجام تست تزریق‌پذیری. حجم اسید برای این قسمت با توجه به اندازه بازه تولیدی مشبک‌ها یا حفره باز تعیین می‌شود. در صنعت معمولاً کمترین مقدار برای تست تزریق‌پذیری 5 بشکه می‌باشد.

3. تخلیه لوله بخاطر مرحله دوم. معمولاً از 30 بشکه گازوئیل استفاده می‌شود.

4. تزریق سیال جابجا کننده. معمولاً از آب به عنوان سیال جابجا کننده استفاده می‌کنند. معمولاً مقدار 70 بشکه آب را برای این مرحله در نظر می‌گیرند. در این مرحله سیال را بصورت Bullhead تزریق می‌کنیم؛ یعنی از سطح. 

5. باقیمانده حجم اسید را بعنوان Main Treatment تزریق می‌کنیم.

6. توسط حجم معینی از گازوئیل لوله مغزی را تخلیه می‌کنیم. مقدار متداول آن 30 بشکه می‌باشد.

7. راندن اسید به درون مخزن توسط سیال جابجا کننده. در این مرحله با توجه به مقدار اسید اصلی میزان آب را 1.2 برابر حجم اسید اصلی «مرحله 5» در نظر می‌گیرند.

تست خشک فشار «Dry Test»

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (7)

✅ این تست برای اطمینان از عدم ارتباط چاه با سازند در قسمت لبه آستری (Liner lap) انجام می‌گیرد. ابزار آزمایش شامل پکر، رشته حفاری، شیر نمونه‌گیر و فشارسنج می‌باشد. در داخل لوله‌های حفاری آب می‌ریزند تا در صورت مشاهده جریان سیال چاه ابتدا آب روی سطح مشاهده شود. قسمتی از ابزار که در سطح قرار دارد بصورت T شکل بوده که از یک طرف به گودال سوخت و از طرف دیگر متصل به شلنگی است که در یک ظرف پر از آب قرار دارد. دوبار چاه را باز می‌کنیم در حدود بیست دقیقه و دوبار می‌بندیم. اگر اختلاف فشار بستن اولیه و ثانویه زیاد باشد نشانه کیفیت بد سیمان است. در صورتیکه سیال جریان پیدا کند حباب‌هایی درون ظرف آب مشاهده می‌شوند که اگر زیاد و ادامه‌دار باشد نشانه نشتی لبه آستری و کیفیت بد سیمان‌بندی آن قسمت می‌باشد.

آشنایی با چند ابزار بهره‌برداری

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (5)

☑️ شیرهای یک طرفه «Check Valve»: این شیرها بین چاه و منیفلد (Manifold) نصب می‌شوند تا مانع برگشت سیال و جریان از آن به سمت چاه شوند. 

☑️ دستگاه‌های تفکیک موازی «Parallel Separator»: به‌جای استفاده از یک تفکیک‌گر بزرگ گاهی از دوتا استفاده می‌کنند که برای فرآورش جداگانه گروهی چاه‌ها مناسب است. مثلاً اگر چاهی نسبت آب به نفت بالایی داشت توسط یک تفکیک‌گر جدا و به سمت مسیر مطلوب هدایت می‌شود.

☑️ شیرهای اصلی «Main or Master Valve»: از شیرهای اصلی  برای باز و بسته کردن جریان استفاده می‌شود.

☑️ شیرهای جانبی «Wing or Side Valve»: در دو طرف تاج چاه قرار دارند و برای باز و بسته کردن جریان استفاده می‌شوند.

☑️ شیرهای دالیزی «Annulus Valve»: در چاه‌هایی که با مکانیزم برداشت مصنوعی تولید می‌کنند، از فضای دالیز و شیر آنالوس برای تزریق گاز و یا تخلیه فشار پشت لوله‌های جداری استفاده می‌شود.

☑️ کاهنده جریان «Choke»: دبی جریان را تنظیم می‌کند و فشار سرچاهی را به فشار کمتر از خط لوله جریانی کاهش می‌دهد. همچنین برای مستقل کردن فشار جریانی از فشارهای پایین دست چوک بکار می‌رود.  چوک یک نوع شیر می‌باشد. 

به جریان انداختن چاه، زنده‌سازی چاه، احیاء چاه «bring in»

سلسله مطالب کاربردی در مهندسی نفت (2)

👈 هر سه تای این تعاریف (به جریان انداختن چاه، زنده‌سازی چاه، احیاء چاه) یک مفهوم دارند.

پس از عملیات‌های مشبک‌کاری و اسیدکاری و برخی اوقات به دلیل تجمع سیالات سنگین در ستون چاه، برای به جریان انداختن چاه باید ستون سیال چاه را سبک کنیم که در صنعت معمولاً نیتروژن را تزریق می‌کنیم. انجام این عملیات به دو روش زیر صورت می‌گیرد:

۱) انتقال نیتروژن مایع به محل چاه و تبدیل آن به گاز با حرارت دادن و سپس تزریق آن به چاه توسط لوله مغزی سیار یا لوله مغزی‌های بلند نصب شده در چاه

۲) استفاده از بسته مولد سیار تولید و تزریق نیتروژن: در این حالت با استفاده از پکیج‌های مخصوصی، نیتروژن موجود در هوا را گرفته و به صورت پیوسته به چاه تزریق می‌کنند.

✅ مقایسه این دو روش:

در روش اول معمولاً به صورت ۷ هزار گالنی نیتروژن را استفاده می‌کنند و در مدت چند ساعت آن را به چاه تزریق می‌کنند. اما در روش دوم بدون محدودیت مقداری و با خلوص بالای ۹۷ درصد که مقدار قابل قبول می‌‌باشد در صنعت و در مدت زمان مورد نیاز با توجه به شرایط عملیاتی چاه نیتروژن را تزریق می‌کنند.

نکته: زمانیکه عملیات اسیدکاری انجام می‌دهیم پس از پایان عملیات برای زنده‌سازی و احیاء چاه معمولا با استفاده از لوله مغزی سیار و تزریق نیتروژن ستون سیال چاه را سبک کرده و باعث به جریان افتادن چاه می شوند. در چاه های گچساران اکثرا بدلیل داشتن لوله مغزی‌های بلند لازم نیست که لوله مغزی سیار را برای این کار استفاده کرد.