من الثابت علميًا أن التحسينات التدريجية في الأداء الرياضي يمكن أن تُسهم في بناء فريق فائز. وعمليات حقول النفط ليست استثناءً، ومن المهم الاستفادة من هذه الإمكانية للتخلص من تكاليف التدخل غير الضرورية. وبغض النظر عن أسعار النفط، فإننا كقطاع نواجه ضغوطًا اقتصادية واجتماعية لنكون أكثر كفاءةً.
في ظل الظروف الراهنة، يُعدّ استخراج آخر برميل نفط من الأصول الحالية، عن طريق إعادة إدخال وحفر فروع في الآبار القائمة، استراتيجية ذكية وفعّالة من حيث التكلفة، شريطة أن يتم ذلك بكفاءة. يُعدّ الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة (CT) تقنيةً غير مستغلة، لكنها تُحسّن الكفاءة في العديد من المجالات مقارنةً بالحفر التقليدي. توضح هذه المقالة كيف يُمكن للمشغلين الاستفادة من مكاسب الكفاءة التي تُوفّرها تقنية الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة لخفض التكاليف.
دخول ناجح. حتى الآن، حققت تقنية الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة (CTD) نجاحين بارزين، وإن كانا متميزين، في ألاسكا والشرق الأوسط (الشكل 1). في أمريكا الشمالية، لا تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع بعد. تُعرف أيضًا باسم الحفر بدون حفر، وتصف كيفية استخدام تقنية CTD لاستخراج احتياطيات الالتفافية خلف خط أنابيب بتكلفة منخفضة؛ وفي بعض الحالات، يمكن قياس فترة استرداد رأس المال لفرع جديد بالأشهر. لا يقتصر استخدام تقنية CTD على التطبيقات منخفضة التكلفة فحسب، بل إن الميزة الكامنة لتقنية CTD في العمليات غير المتوازنة توفر مرونة تشغيلية تزيد بشكل كبير من معدل نجاح كل بئر في حقل مُستنزف.
استُخدمت تقنية CTD في الحفر غير المتوازن لزيادة الإنتاج في حقول النفط والغاز التقليدية المستنفدة. وقد طُبقت هذه التقنية بنجاح كبير في المكامن منخفضة النفاذية المتناقصة في الشرق الأوسط، حيث ازداد عدد منصات الحفر CTD تدريجيًا خلال السنوات القليلة الماضية. عند استخدام تقنية CTD غير المتوازنة، يمكن إعادة استخدامها من خلال آبار جديدة أو آبار قائمة. ومن التطبيقات الرئيسية الناجحة الأخرى التي استمرت لسنوات عديدة، تطبيق CTD في المنحدر الشمالي لألاسكا، حيث توفر طريقة منخفضة التكلفة لإعادة تشغيل الآبار القديمة وزيادة الإنتاج. تزيد هذه التقنية في هذا التطبيق بشكل كبير من عدد براميل هامش الربح المتاحة لمنتجي المنحدر الشمالي.
تؤدي زيادة الكفاءة إلى انخفاض التكاليف. يمكن أن يكون الحفر بتقنية CTD أكثر فعالية من حيث التكلفة من الحفر التقليدي لسببين. أولاً، يتضح ذلك في التكلفة الإجمالية للبرميل، حيث تقل إعادة الدخول عبر CTD مقارنةً بآبار التعبئة الجديدة. ثانياً، يتضح ذلك في تقليل تقلبات تكلفة البئر بفضل مرونة الأنابيب الملفوفة. فيما يلي الكفاءات والفوائد المختلفة:
تسلسل العمليات. يُمكن الحفر بدون منصة حفر، أو استخدام تقنية CTD لجميع العمليات، أو الجمع بين منصات الصيانة والأنابيب الملفوفة. يعتمد قرار بناء المشروع على توافر مقدمي الخدمات في المنطقة واقتصادهم. وحسب الحالة، يُمكن أن يُوفر استخدام منصات الصيانة والأنابيب السلكية والأنابيب الملفوفة العديد من المزايا من حيث وقت التشغيل والتكاليف. تشمل الخطوات العامة ما يلي:
يمكن تنفيذ الخطوات 3 و4 و5 باستخدام حزمة CTD. يجب أن يتولى فريق الصيانة الشاملة تنفيذ المراحل المتبقية. في الحالات التي تكون فيها منصات الصيانة أقل تكلفة، يمكن إجراء عمليات التغليف قبل تركيب حزمة CTD. هذا يضمن عدم دفع قيمة حزمة CTD إلا عند تحقيق أقصى قيمة.
الحل الأمثل في أمريكا الشمالية عادةً هو تنفيذ الخطوات 1 و2 و3 على عدة آبار باستخدام منصات الصيانة قبل تطبيق حزمة CTD. قد تستغرق عمليات CTD ما بين يومين وأربعة أيام فقط، حسب التكوين المستهدف. وبالتالي، يمكن أن تتبع عملية الإصلاح الشامل عملية CTD، ثم تُنفذ حزمة CTD وحزمة الإصلاح الشامل بالتزامن.
إن تحسين المعدات المستخدمة وتسلسل العمليات يمكن أن يُحدث تأثيرًا كبيرًا على التكلفة الإجمالية للعمليات. ويعتمد تحقيق وفورات في التكاليف على موقع العملية. يُنصح بإجراء أعمال صيانة الآبار دون حفر في أماكن العمل باستخدام وحدات إعادة التأهيل، وفي حالات أخرى، قد يكون استخدام وحدات الأنابيب الملفوفة لإنجاز جميع الأعمال هو الحل الأمثل.
في بعض المواقع، يكون تركيب نظامي إرجاع للسوائل وتركيب النظام الثاني عند حفر البئر الأولى أكثر فعالية من حيث التكلفة. ثم تُنقل حزمة السوائل من البئر الأولى إلى البئر الثانية، أي عن طريق حزمة الحفر. هذا يُقلل من وقت الحفر لكل بئر ويُخفض التكاليف. تسمح مرونة الأنابيب المرنة بتخطيط مُحسّن لزيادة وقت التشغيل وتقليل التكاليف.
قدرات لا مثيل لها للتحكم في الضغط. أبرز قدرات نظام CTD هي التحكم الدقيق في ضغط البئر. صُممت وحدات الأنابيب الملفوفة للعمل في ظروف غير متوازنة، ويمكن استخدام خانقات BHP كمعيار أساسي في كلٍّ من الحفر غير المتوازن وغير المتوازن.
كما ذُكر سابقًا، يُمكن أيضًا الانتقال بسرعة من عمليات الحفر إلى عمليات ضغط زائد مُتحكّم به إلى عمليات ضغط ناقص. في الماضي، كانت عمليات CTD تُعتبر محدودة من حيث الطول الجانبي الذي يُمكن حفره. حاليًا، ازدادت القيود بشكل ملحوظ، كما يتضح من المشروع الأخير على المنحدر الشمالي لألاسكا، والذي يزيد طوله عن 7000 قدم في الاتجاه العرضي. يُمكن تحقيق ذلك باستخدام أدلة دوارة باستمرار، وملفات ذات قطر أكبر، وأدوات ذات مدى أطول في منطقة BHA.
المعدات اللازمة لتغليف CTD. تعتمد المعدات اللازمة لتغليف CTD على الخزان وما إذا كان اختيار السحب مطلوبًا. تحدث التغييرات بشكل رئيسي في جانب الإرجاع للسائل. يمكن بسهولة وضع وصلة حقن نيتروجين بسيطة داخل المضخة، جاهزة للتحويل إلى حفر ثنائي المرحل عند الحاجة، الشكل 3. مضخات النيتروجين سهلة التركيب في معظم المواقع في الولايات المتحدة. إذا كانت هناك حاجة للتحويل إلى عمليات حفر غير متوازنة، يلزم إجراء هندسة أكثر دقة في الجانب الخلفي لتوفير مرونة تشغيلية وخفض التكاليف.
المكون الأول أسفل مدخنة مانع الانفجار هو مشعب الخانق. وهو المعيار المستخدم في جميع عمليات حفر CT للتحكم في ضغط قاع البئر. الجهاز التالي هو الفاصل. عند العمل على توازن زائد، وفي حال عدم توقع انخفاض الضغط، يمكن استخدام فاصل غاز حفر بسيط، والذي يمكن تجاوزه إذا لم يتم حل مشكلة التحكم في البئر. في حال توقع انخفاض الضغط، يمكن بناء فواصل ثلاثية أو رباعية الأطوار من البداية، أو إيقاف الحفر وتركيب فاصل كامل. يجب توصيل الفاصل بمشاعل إشارة موضوعة على مسافة آمنة.
بعد الفاصل، ستكون هناك خزانات تُستخدم كحُفر. إن أمكن، يمكن أن تكون هذه خزانات تكسير بسيطة مفتوحة من الأعلى أو مزارع خزانات إنتاج. نظرًا لصغر كمية الحمأة عند إعادة إدخال جهاز CTD، فلا حاجة إلى هزاز. ستستقر الحمأة في الفاصل أو في أحد خزانات التكسير الهيدروليكي. إذا لم يكن الفاصل قيد الاستخدام، فقم بتركيب حواجز في الخزان للمساعدة في فصل أخاديد حاجز الفاصل. الخطوة التالية هي تشغيل جهاز الطرد المركزي المتصل بالمرحلة الأخيرة لإزالة المواد الصلبة المتبقية قبل إعادة التدوير. إذا رغبت في ذلك، يمكن تضمين خزان خلط في نظام الخزان/الحفرة لخلط نظام سائل حفر بسيط خالٍ من المواد الصلبة، أو في بعض الحالات، يمكن شراء سائل حفر مخلوط مسبقًا. بعد البئر الأول، يجب أن يكون من الممكن نقل الطين المخلوط بين الآبار واستخدام نظام الطين لحفر آبار متعددة، لذلك يلزم تركيب خزان الخلط مرة واحدة فقط.
احتياطات خاصة بسوائل الحفر. تتوفر عدة خيارات لسوائل الحفر المناسبة لـ CTD. والخلاصة هي استخدام سوائل بسيطة لا تحتوي على جزيئات صلبة. المحاليل الملحية المثبطة مع البوليمرات هي المعيار لتطبيقات الضغط الموجب أو المتحكم به. يجب أن تكون تكلفة سائل الحفر هذا أقل بكثير من سائل الحفر المستخدم في منصات الحفر التقليدية. وهذا لا يقلل فقط من تكاليف التشغيل، بل يقلل أيضًا من أي تكاليف إضافية متعلقة بالخسارة في حالة حدوثها.
عند الحفر غير المتوازن، يمكن استخدام سائل حفر ثنائي الطور أو أحادي الطور. ويعتمد ذلك على ضغط المكمن وتصميم البئر. عادةً ما يكون السائل أحادي الطور المستخدم في الحفر غير المتوازن هو الماء، أو المحلول الملحي، أو النفط، أو الديزل. ويمكن تقليل وزن كل منها بشكل أكبر عن طريق حقن النيتروجين في نفس الوقت.
يمكن للحفر غير المتوازن أن يُحسّن اقتصاديات النظام بشكل ملحوظ من خلال تقليل تلف/تلوث الطبقة السطحية. غالبًا ما يبدو الحفر باستخدام سوائل حفر أحادية الطور أقل تكلفة في البداية، لكن يُمكن للمشغلين تحسين اقتصادياتهم بشكل كبير من خلال تقليل تلف السطح والتخلص من تكاليف التحفيز، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة الإنتاج.
ملاحظات حول BHA. عند اختيار مجموعة قاع الحفرة (BHA) لجهاز CTD، هناك عاملان مهمان يجب مراعاتهما. كما ذكرنا سابقًا، تُعد أوقات البناء والنشر بالغة الأهمية. لذلك، فإن العامل الأول الذي يجب مراعاته هو الطول الإجمالي لمجموعة قاع الحفرة (الشكل 4). يجب أن تكون مجموعة قاع الحفرة قصيرة بما يكفي للتأرجح بالكامل فوق الصمام الرئيسي مع تثبيت القاذف من الصمام.
تسلسل النشر هو وضع BHA في الفتحة، ووضع الحاقن والمُزيّت فوق الفتحة، وتجميع BHA على رأس كابل السطح، وإعادته إلى داخل المُزيّت، وإعادة الحاقن والمُزيّت إلى الفتحة، وبناء الاتصال مع مانع الانفجار (BOP). هذا النهج يعني عدم الحاجة إلى برج أو نشر ضغط، مما يجعل النشر سريعًا وآمنًا.
الاعتبار الثاني هو نوع التكوين المراد حفره. في CTD، يُحدد اتجاه سطح أداة الحفر الاتجاهي بواسطة وحدة التوجيه، وهي جزء من BHA للحفر. يجب أن يكون الموجه قادرًا على التنقل باستمرار، أي الدوران مع عقارب الساعة أو عكسها دون توقف، إلا إذا تطلبت ذلك منصة الحفر الاتجاهي. يسمح لك هذا بحفر حفرة مستقيمة تمامًا مع تعظيم WOB والمدى الجانبي. تُسهّل زيادة WOB حفر الجوانب الطويلة أو القصيرة عند معدل اختراق مرتفع.
مثال على ذلك جنوب تكساس. حُفر أكثر من 20 ألف بئر أفقي في حقول الصخر الزيتي في إيجل فورد. لقد كانت المسرحية نشطة لأكثر من عقد من الزمان، وعدد الآبار الهامشية التي ستتطلب P&A آخذ في الازدياد. لقد كانت المسرحية نشطة لأكثر من عقد من الزمان، وعدد الآبار الهامشية التي ستتطلب P&A آخذ في الازدياد. إن النشاط التجاري النشط يجذب الكثير من الناس, والكثير من المياه المالحة التي تحتاجها شركة P&A, يزدهر. لقد كان الحقل نشطًا لأكثر من عقد من الزمان وعدد الآبار الهامشية التي تتطلب P&A آخذ في الازدياد.هذا هو السبب وراء نجاح شركة P&A في تحقيق النجاح. لقد نجحت شركة P&A في تحقيق هذا الهدف. يستمتع الضيوف بنشاط كبير في التأجير، ويحصلون على مبلغ رائع من المال، مما يزيد من متعة P&A. لقد كان الحقل نشطًا لأكثر من عقد من الزمان وعدد الآبار الجانبية التي تتطلب P&A آخذ في الازدياد.جميع الآبار المخصصة لإنتاج صخر إيجل فورد الصخري ستمر عبر حقل أوستن تشوك، وهو مكمن معروف يُنتج كميات تجارية من الهيدروكربونات منذ سنوات عديدة. وقد وُضعت بنية تحتية للاستفادة من أي براميل إضافية تُطرح في السوق.
الحفر الطباشيري في أوستن مرتبطٌ بشكلٍ كبيرٍ بالهدر. فالتكوينات الكربونية متصدعة، ومن الممكن حدوث خسائر كبيرة عند عبور الشقوق الكبيرة. يُستخدم الطين النفطي عادةً في الحفر، لذا فإن تكلفة فقدان كميات الطين النفطي قد تُشكل جزءًا كبيرًا من تكلفة البئر. لا تقتصر المشكلة على تكلفة سائل الحفر المفقود فحسب، بل تشمل أيضًا التغيرات في تكاليف البئر، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند إعداد الميزانيات السنوية؛ فمن خلال تقليل التباين في تكاليف سائل الحفر، يُمكن للمشغلين استخدام رأس مالهم بكفاءة أكبر.
سائل الحفر المُستخدم هو محلول ملحي بسيط خالٍ من المواد الصلبة، يُمكنه التحكم في ضغط قاع البئر باستخدام الخانقات. على سبيل المثال، يُناسب استخدام محلول ملحي بتركيز 4% من كلوريد البوتاسيوم، يحتوي على صمغ الزانثان كمُثبّت، ونشا للتحكم في الترشيح. يتراوح وزن السائل بين 8.6 و9.0 أرطال للغالون، وسيتم تطبيق أي ضغط إضافي مطلوب لزيادة ضغط التكوين على صمام الخانق.
في حال حدوث أي نقص، يُمكن مواصلة الحفر. وإذا كان النقص مقبولاً، يُمكن فتح الخانق لتقريب ضغط الدوران من ضغط المكمن، أو حتى إغلاقه لفترة من الوقت حتى يتم تصحيح النقص. من حيث التحكم في الضغط، تتميز الأنابيب الملفوفة بمرونة وقابلية تكيف أفضل بكثير من منصات الحفر التقليدية.
من الاستراتيجيات الأخرى التي يمكن أخذها في الاعتبار عند الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة، التحول إلى الحفر غير المتوازن فور عبور كسر عالي النفاذية، مما يحل مشكلة التسرب ويحافظ على إنتاجية الكسر. هذا يعني أنه في حال عدم تقاطع الكسور، يُمكن إكمال البئر بشكل طبيعي وبتكلفة منخفضة. أما في حال عبور الكسور، فيتم حماية التكوين من التلف، ويمكن تعظيم الإنتاج من خلال الحفر غير المتوازن. باستخدام المعدات المناسبة وتصميم مسار الحفر، يُمكن قطع مسافة تزيد عن 7000 قدم في أوستن تشالكا.
التعميم. توضح هذه المقالة المفاهيم والاعتبارات عند تخطيط حملات إعادة الحفر منخفضة التكلفة باستخدام الحفر المقطعي المحوسب. يختلف كل تطبيق اختلافًا طفيفًا، وتغطي هذه المقالة الاعتبارات الرئيسية. لقد تطورت تقنية الحفر المقطعي المحوسب، ولكن اقتصرت تطبيقاتها على مجالين محددين دعما هذه التقنية في بداياتها. يمكن الآن استخدام تقنية الحفر المقطعي المحوسب دون الحاجة إلى التزام مالي طويل الأجل.
إمكانات القيمة. هناك مئات الآلاف من الآبار المنتجة التي ستُغلق في نهاية المطاف، ولكن لا تزال هناك كميات تجارية من النفط والغاز خلف خط الأنابيب. يوفر نظام CTD وسيلة لتأجيل عمليات الإطلاق وتأمين احتياطيات الالتفافية بأقل تكلفة رأسمالية. كما يمكن طرح البراميل في السوق في وقت قصير جدًا، مما يسمح للمشغلين بالاستفادة من الأسعار المرتفعة خلال أسابيع بدلًا من أشهر، ودون الحاجة إلى عقود طويلة الأجل.
تُفيد تحسينات الكفاءة القطاع بأكمله، سواءً أكان ذلك من خلال الرقمنة أم التحسينات البيئية أم التشغيلية. وقد لعبت الأنابيب الملفوفة دورًا في خفض التكاليف في بعض أنحاء العالم، والآن مع تغيّر القطاع، يُمكنها تحقيق الفوائد نفسها على نطاق أوسع.