آشنايي با حفاري جهت دار (Directional Drilling) ـ روش ها و کابردها چاپ
نوشته شده توسط Administrator   
دوشنبه ، 8 ارديبهشت 1393 ، 09:59

● تعريف:

حفاري جهت دار نوعي از حفاري است که در آن مسير چاه بر اساس نقشه اي معين و از پيش طراحي شده، براي رسيدن به ناحيه هدف (Target Area) از حالت عمودي منحرف مي شود. اين نوع حفاري زماني انجام مي شود که بنابه دلايلي هدف نهايي از محلي که بر روي زمين شروع به حفاري مي کنيم به صورت جانبي داراي فاصله باشد.

● واژگان:

▪ ناحيه هدف(Target Area):

ناحيه اي معين در عمق از پيش تعيين شده که بر اساس طراحي انجام گرفته، چاه بايد آن ناحيه را قطع کند.

▪ (MWD"(Measured While Drilling" :

نوعي از دستگاه هاي موقعيت ياب و اندازه گيري که در انتهاي رشته حفاري و بالاي مته قرار مي گيرند و اين امکان را فراهم مي آورند که درحين عمليات حفاري بتوان موقعيت دقيق چاه را تعيين کرد.

▪ kick:

به شرايطي گفته مي شود که به علت زيادبودن فشار سازندهاي حفاري شده نسبت به فشار هيدرواستاتيک ستون گل، سيال سازند وارد چاه شود.

▪ فوران(Blow out):

در صورتي که پس از پيدايي kick، اين شرايط کنترل نشود و سيال پر فشار به سطح زمين برسد، باعث ايجاد فوران و در برخي مواقع آتش سوزي مي شود.

▪ کشتن چاه (Well Killing):

روش هاي جلوگيري از راه يافتن سيال سازند به سطح زمين و فوران را روش هاي کشتن چاه (Well Killing) مي گويند.

▪ (Measured depth):

طول واقعي چاه از نقطه شروع حفاري تا هر نقطه دلخواه درمسير آن.

▪ (Build up):

قسمتي از چاه که زاويه شيب (inclination) افزايش مي يابد.

▪ (Build up Rate):

سرعت تغيير زاويه چاه (Build up Rate) را معمولاً به ازاي هر ۱۰۰فوت عمق اندازه گيري شده (Measured depth)، بر حسب درجه بيان مي کنند.

▪ مانده (Fish):

قطعاتي نظير تکه هاي لوله حفاري، تکه هاي مته و يا ابزارهاي ديگر که بنابه هر دليل درون چاه سقوط کرده و يا در ميانه چاه گير کرده اند و ادامه عمليات حفاري را مختل مي نمايند.

▪ موتور گل(Mud Motor):

موتورهايي که نيروي محرکه خود را از گلي که با فشار به درون لوله ها پمپ مي شود به دست مي آورند.

▪ انحراف از مسير اوليه(Side Track):

عملياتي که به منظور جهت دهي دوباره به مسير چاه انجام مي گيرد، اين کار با حفاري مجدد از نقطه اي بالاتر از انتهاي چاه آغاز مي شود.

● تاريخچه:

حفاري جهت دار براي اولين بار در سال "۱۹۲۹" با ساخت دستگاه هاي دقيق اندازه گيري زاويه چاه (inclination) مورد توجه قرار گرفت. در اوائل دهه "۱۹۳۰" اولين چاه جهت دار در خليج هانتينگتون کاليفرنيا حفاري شد. به تدريج با توسعه ميدان نفتي خليج هانتينگتون و حفر دو حلقه چاه جهت دار ديگر، چاه هايي به دست آمد که ميزان توليد بيشتري داشتند.

حفاري جهت دار تا سال "۱۹۳۴" طرفداران چنداني نداشت، تا اين که در اين سال يک چاه در کنرو (Conroe) تگزاس دچار فوران (Blow out) شد. در اين هنگام پيشنهاد شد با حفر يک چاه جهت دار، براي برخورد با چاه اول و پمپ گل به درون آن، مانع از ادامه فوران شوند (well killing). با انجام موفقيت آميز اين پروژه، حفاري جهت دار به عنوان راه حلي براي مسائل دشوار و دستيابي به مخازن پيچيده از سوي شرکت هاي حفاري و نيز مشتري ها مورد استقبال قرار گرفت.

امروزه ، باتوجه به بالا بودن هزينه هاي جاري براي توليد و استخراج نفت و گاز ، حفاري جهت دار به عنوان يک ضرورت جلوه مي کند. مي توان گفت مهم ترين خصوصيت اين روش آن است که توليد کنندگان را در سراسر جهان قادر مي سازد از مخازني برداشت نمايند که برداشت از آن ها از نظر اقتصادي با هيچ روش ديگري امکان پذير نيست.

توسعه و پيشرفت در موتورهاي گل (Mud Motor) را مي توان از مهم ترين عوامل در پيشرفت صنعت حفاري جهت دار دانست. هم چنين ساخت دستگاه هاي موقعيت سنج بادقت بالا به توسعه اين صنعت کمک شاياني نموده است. هم اکنون، دستگاه هاي هدايت گر (Steering tools) پيشرفته به عنوان وسايلي براي جهت دهي به موتورهاي گل جايگزين وسايل موقعيت سنج قديمي شده اند. اين دستگاه ها به وسيله کابل به درون لوله حفاري رانده شده و پس از قرارگرفتن در جاي مناسب و گذشتن از فواصل معين، اطلاعات را به سطح زمين مي فرستند. اين اطلاعات به وسيله کامپيوتر پردازش شده و موقعيت دقيق چاه و شرايط دما و فشار ته چاه از آن ها استخراج مي گردد.

در دهه "۱۹۸۰"، يک نمونه جديد از اين دستگاه ها به عنوان وسيله اي با دقت و صرفه اقتصادي قابل قبول ساخته و معرفي گرديد. امروزه دستگاه هاي "MWD" با موتورهاي گل قابل هدايت، رانده مي شوند. نمونه جديد اين دستگاه ها به همراه دستگاه هاي لاگ (logg) اشعه گاما و مقاومت، ساخته شده است که همزمان با عمليات حفاري، امکان بررسي و شناسايي سازند را فراهم مي آورد.

● کاربردها:

▪ انحراف از مسير اوليه (Side Track):

انحراف از مسير اوليه، اولين روش براي حفاري جهت دار بود. هدف از اين کار دورزدن و يا گذشتن از روي مانده هاي درون چاهي (fish) بود. امروزه انحراف مايل بسيار متداول است و به عنوان مثال هنگامي که تغييرات پيش بيني نشده درساختار زمين شناسي مشاهده مي شود از اين روش استفاده مي شود.

▪ مکان هاي غيرقابل دسترسي:

هنگامي که مخزن و يا هدف حفاري (target) زير يک شهر، رودخانه و يا يک مسير محيط زيست حساس واقع شده باشد، لازم است که دستگاه حفاري را در مکاني دورتر از آن قرار داد. در اين مواقع با حفر يک چاه جهت دار مي توان به هدف دسترسي پيدا کرد.

▪ حفاري گنبدهاي نمکي (Salt Dome):

گاهي مخازن نفتي زير گنبدهاي نمکي که پوش سنگ هاي سختي هستند، مشاهده مي شوند. حفاري از درون لايه هاي نمکي مشکلات بسياري به همراه دارد. يک راه حل براي گريز از اين مشکلات استفاده از حفاري جهت دار و اجتناب از ورود به لايه هاي نمکي است.

▪ گسل (Fault):

گاهي اوقات چاه هايي که به صورت عمودي حفاري شده اند، کج مي شوند. اين پديده معمولاً به دليل وجود گسل در لايه هاي زير سطحي است. معمولاً بهتر است که يک چاه جهت دار حفر شود و از برخورد با گسل پرهيز کنيم.

▪ چاه اکتشافي چندگانه (Multiplex Well) از يک دهانه چاه:

مي توان با مسدود کردن يک چاه در عمق معين و ايجاد انحراف، يک چاه جديد حفر کرد. دهنه يک چاه مي تواند به عنوان نقطه اي براي انشعاب چاه هاي ديگر مورد استفاده قرارگيرد. اين عمل اکتشاف و بررسي لايه هاي زير سطحي را بدون نياز به حفر چندين چاه کامل، ميسر مي سازد.

▪ حفاري از خشکي به درون دريا (onshore):

با نصب دکل در خشکي و حفر چاه جهت دار مي توان به مخازني که در زير سطح آب قراردارند، دسترسي پيدا کرد. با اين کار مي توان ضمن نصب شيرهاي سرچاهي در خشکي ، از هزينه هاي بالاي حفاري در دريا نيز اجتناب کرد.

▪ حفاري چاه هاي چندشاخه (Multiwell) در دريا (offshore):

حفاري جهت دار از يک سکوي دريايي به صورت چاه هاي چندشاخه اقتصادي ترين راه براي توسعه يک ميدان دريايي است. در خشکي نيز، زماني که محدوديت مکاني داريم مانند نواحي باتلاقي و يا جنگل ها از روش حفاري چاه هاي چندشاخه استفاده مي شود.

▪ تقاطع با چند لايه بهره ده با استفاده از يک حلقه چاه:

در اين روش، يک چاه جهت دار به گونه اي حفر مي شود که چندين لايه مخزني شيب دار را با هم قطع کند. اين روش، اين امکان را فراهم مي آورد که با استفاده از تکميل چندگانه چاه همزمان از چند مخزن مجزا بهره برداري شود.

▪ چاه هاي فرونشاني (Relief Well):

هدف از اين نوع چاه ها ايجاد ارتباط با چاه هاي درحال فوران در زير سطح زمين است تا با پمپ کردن سيال به درون آن چاه بتوان عمليات کشتن چاه (Well Killing) را انجام داد. مشکلي که وجود دارد اندازه کوچک هدفي است که چاه انحرافي بايد به آن برسد. بنابراين، اين کار نياز به يک طراحي دقيق و استفاده از دستگاه هاي موقعيت ياب حساس دارد.

▪ چا ه هاي افقي (Horizontal Well):

کاهش توليد از يک مخزن به عوامل زيادي بستگي دارد. اين عوامل مي تواند شامل مخروطي شدن آب و گاز و يا نفوذپذيري عمودي سنگ مخزن باشد. در اين هنگام مهندسين مي توانند با طراحي و حفر چاه هاي افقي بر اين مشکلات غلبه کنند. چاه افقي نوع خاصي از چاه هاي جهت دار است که خود به انواع شعاع کوتاه، متوسط و بلند تقسيم مي شود. اين تقسيم بندي بر اساس سرعت افزايش زاويه چاه (Build up Rate) انجام مي گيرد.