به خوبی مستند شده است که بهبودهای تدریجی در عملکرد ورزشی می‌تواند برای ایجاد یک تیم برنده انباشته شود. عملیات میدان نفتی نیز از این قاعده مستثنی نیست و مهم است که از این پتانسیل برای حذف هزینه‌های مداخله غیرضروری استفاده شود. صرف نظر از قیمت نفت، به عنوان یک صنعت، ما با فشارهای اقتصادی و اجتماعی برای هرچه کارآمدتر بودن مواجه هستیم.
در شرایط فعلی، استخراج آخرین بشکه نفت از دارایی‌های موجود با معرفی مجدد و حفاری شاخه‌ها در چاه‌های موجود، یک استراتژی هوشمندانه و مقرون به صرفه است - البته به شرطی که بتوان آن را به صورت مقرون به صرفه انجام داد. حفاری با لوله مغزی سیار (CT) یک فناوری کمتر استفاده شده است که در مقایسه با حفاری معمولی، کارایی را در بسیاری از زمینه‌ها بهبود می‌بخشد. این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه اپراتورها می‌توانند از مزایای افزایش کارایی که CTD می‌تواند برای کاهش هزینه‌ها فراهم کند، بهره‌مند شوند.
ورود موفق. تا به امروز، فناوری حفاری لوله مارپیچی (CTD) دو جایگاه موفق اما متمایز در آلاسکا و خاورمیانه پیدا کرده است، شکل 1. در آمریکای شمالی، این فناوری هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است. همچنین به عنوان حفاری بدون مته شناخته می‌شود، توضیح می‌دهد که چگونه می‌توان از فناوری CTD برای استخراج ذخایر کنارگذر پشت خط لوله با هزینه کم استفاده کرد. در برخی موارد، دوره بازگشت سرمایه یک شاخه جدید را می‌توان بر حسب ماه اندازه‌گیری کرد. CTD نه تنها می‌تواند در کاربردهای کم‌هزینه مورد استفاده قرار گیرد، بلکه مزیت ذاتی CT برای عملیات زیرتعادلی می‌تواند انعطاف‌پذیری عملیاتی را فراهم کند که می‌تواند میزان موفقیت هر چاه را در یک میدان تخلیه شده تا حد زیادی افزایش دهد.
CTD در حفاری زیرتعادلی برای افزایش تولید در میادین نفت و گاز متعارف تخلیه شده استفاده شده است. این کاربرد فناوری با موفقیت بسیار زیادی در مخازن با نفوذپذیری کم و رو به کاهش در خاورمیانه، جایی که تعداد دکل‌های CTD در چند سال گذشته به آرامی افزایش یافته است، به کار گرفته شده است. هنگامی که از CTD زیرتعادلی استفاده می‌شود، می‌توان آن را از طریق چاه‌های جدید یا چاه‌های موجود دوباره به کار گرفت. یکی دیگر از کاربردهای مهم و موفق چند ساله CTD در دامنه شمالی آلاسکا است، جایی که CTD روشی کم‌هزینه برای راه‌اندازی مجدد چاه‌های قدیمی و افزایش تولید ارائه می‌دهد. فناوری موجود در این کاربرد، تعداد بشکه‌های حاشیه‌ای موجود برای تولیدکنندگان دامنه شمالی را به میزان زیادی افزایش می‌دهد.
افزایش راندمان منجر به کاهش هزینه‌ها می‌شود. CTD به دو دلیل می‌تواند از حفاری معمولی مقرون به صرفه‌تر باشد. اول، ما این را در هزینه کل هر بشکه می‌بینیم، ورود مجدد کمتر از طریق CTD نسبت به چاه‌های پرکننده جدید. دوم، ما آن را در کاهش تغییرپذیری هزینه چاه به دلیل سازگاری لوله‌های مارپیچ می‌بینیم. در اینجا راندمان‌ها و مزایای مختلف آمده است:
توالی عملیات. حفاری بدون دکل، CTD برای تمام عملیات، یا ترکیبی از دکل‌های تعمیر و لوله‌های مغزی مارپیچی امکان‌پذیر است. تصمیم در مورد نحوه ساخت پروژه به در دسترس بودن و اقتصاد ارائه دهندگان خدمات در منطقه بستگی دارد. بسته به شرایط، استفاده از دکل‌های تعمیر و نگهداری، دکل‌های سیمی و لوله‌های مغزی مارپیچی می‌تواند مزایای زیادی از نظر زمان آماده به کار و هزینه‌ها داشته باشد. مراحل کلی عبارتند از:
مراحل ۳، ۴ و ۵ را می‌توان با استفاده از بسته CTD انجام داد. مراحل باقی‌مانده باید توسط تیم تعمیرات اساسی انجام شود. در مواردی که تعمیر دکل‌ها ارزان‌تر است، می‌توان قبل از نصب بسته CTD، خروج از لوله‌های جداری را انجام داد. این امر تضمین می‌کند که بسته CTD فقط زمانی پرداخت می‌شود که حداکثر ارزش ارائه شود.
بهترین راه حل در آمریکای شمالی معمولاً انجام مراحل ۱، ۲ و ۳ روی چندین چاه با دکل‌های تعمیر و نگهداری قبل از اجرای بسته CTD است. عملیات CTD بسته به شکل‌گیری هدف می‌تواند تنها دو تا چهار روز طول بکشد. بنابراین، بلوک تعمیرات اساسی می‌تواند پس از عملیات CTD انجام شود و سپس بسته CTD و بسته تعمیرات اساسی به طور کامل و پشت سر هم اجرا شوند.
بهینه‌سازی تجهیزات مورد استفاده و توالی عملیات می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر هزینه کلی عملیات داشته باشد. محل صرفه‌جویی در هزینه‌ها به محل عملیات بستگی دارد. در جایی کار بدون حفاری با واحدهای تعمیر و نگهداری توصیه می‌شود، در موارد دیگر استفاده از واحدهای لوله مغزی سیار برای انجام تمام کارها ممکن است بهترین راه حل باشد.
در برخی مکان‌ها، داشتن دو سیستم بازگشت سیال و نصب سیستم دوم هنگام حفاری چاه اول مقرون به صرفه خواهد بود. سپس بسته سیال از چاه اول به چاه دوم منتقل می‌شود، یعنی از طریق بسته حفاری. این کار زمان حفاری در هر چاه را به حداقل می‌رساند و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. انعطاف‌پذیری لوله‌های انعطاف‌پذیر امکان برنامه‌ریزی بهینه را برای به حداکثر رساندن زمان بهره‌برداری و به حداقل رساندن هزینه‌ها فراهم می‌کند.
قابلیت‌های بی‌نظیر کنترل فشار. بارزترین قابلیت CTD کنترل دقیق فشار چاه است. واحدهای لوله مغزی سیار برای عملکرد زیر تعادلی طراحی شده‌اند و هم حفاری زیر تعادلی و هم حفاری زیر تعادلی می‌توانند به صورت استاندارد از چوک‌های BHP استفاده کنند.
همانطور که قبلاً ذکر شد، همچنین می‌توان به سرعت از عملیات حفاری به عملیات فراتعادلی با فشار کنترل‌شده و عملیات زیرتعادلی تغییر وضعیت داد. در گذشته، CTDها از نظر طول جانبی که می‌توانستند حفاری کنند، محدود در نظر گرفته می‌شدند. در حال حاضر، محدودیت‌ها به طور قابل توجهی افزایش یافته است، همانطور که در پروژه اخیر در شیب شمالی آلاسکا، که بیش از 7000 فوت در جهت عرضی است، مشهود است. این امر را می‌توان با استفاده از راهنماهای چرخان مداوم، کویل‌های با قطر بزرگتر و ابزارهای با دسترسی طولانی‌تر در BHA به دست آورد.
تجهیزات مورد نیاز برای بسته‌بندی CTD. تجهیزات مورد نیاز برای بسته‌بندی CTD به مخزن و اینکه آیا انتخاب میزان افت لازم است یا خیر، بستگی دارد. تغییرات عمدتاً در سمت برگشت سیال رخ می‌دهد. یک اتصال تزریق نیتروژن ساده را می‌توان به راحتی در داخل پمپ قرار داد و در صورت لزوم، آماده تغییر به حفاری دو مرحله‌ای بود، شکل ۳. پمپ‌های نیتروژن در اکثر نقاط ایالات متحده به راحتی قابل تجهیز هستند. در صورت نیاز به تغییر به عملیات حفاری زیرتعادلی، مهندسی متفکرانه‌تری در سمت عقب مورد نیاز است تا انعطاف‌پذیری عملیاتی فراهم شود و هزینه‌ها کاهش یابد.
اولین جزء در پایین‌دست دودکش جلوگیری از فوران، منیفولد گاز است. این استاندارد برای تمام عملیات حفاری CT است که برای کنترل فشار ته چاه استفاده می‌شود. دستگاه بعدی یک جداکننده است. هنگام کار بر روی تعادل بیش از حد، اگر افت فشار پیش‌بینی نشده باشد، می‌توان از یک جداکننده گاز حفاری ساده استفاده کرد که در صورت عدم حل مشکل کنترل چاه، می‌توان از آن صرف نظر کرد. اگر افت فشار پیش‌بینی شود، می‌توان جداکننده‌های ۳ فاز یا ۴ فاز را از ابتدا ساخت، یا می‌توان حفاری را متوقف کرد و یک جداکننده کامل نصب کرد. جداکننده باید به شعله‌های سیگنال واقع در فاصله ایمن متصل شود.
بعد از جداکننده، مخازنی به عنوان گودال استفاده می‌شوند. در صورت امکان، این مخازن می‌توانند مخازن شکست هیدرولیکی روباز ساده یا مزارع مخزن تولید باشند. به دلیل مقدار کم لجن هنگام قرار دادن مجدد CTD، نیازی به لرزاننده نیست. لجن در جداکننده یا در یکی از مخازن شکست هیدرولیکی ته‌نشین می‌شود. اگر از جداکننده استفاده نمی‌شود، موانعی را در مخزن نصب کنید تا به جداسازی شیارهای سرریز جداکننده کمک کند. مرحله بعدی روشن کردن سانتریفیوژ متصل به آخرین مرحله برای حذف جامدات باقی مانده قبل از چرخش مجدد است. در صورت تمایل، می‌توان یک مخزن مخلوط‌کن را در سیستم مخزن/گودال قرار داد تا یک سیستم سیال حفاری ساده بدون جامدات را مخلوط کند، یا در برخی موارد، سیال حفاری از پیش مخلوط‌شده را می‌توان خریداری کرد. پس از اولین چاه، باید بتوان گل مخلوط را بین چاه‌ها جابجا کرد و از سیستم گل برای حفاری چندین چاه استفاده کرد، بنابراین مخزن مخلوط‌کن فقط باید یک بار نصب شود.
اقدامات احتیاطی برای سیالات حفاری. گزینه‌های مختلفی برای سیالات حفاری مناسب برای CTD وجود دارد. نکته اصلی استفاده از مایعات ساده‌ای است که حاوی ذرات جامد نباشند. آب نمک‌های مهار شده با پلیمرها برای کاربردهای فشار مثبت یا کنترل شده استاندارد هستند. این سیال حفاری باید به طور قابل توجهی کمتر از سیال حفاری مورد استفاده در دکل‌های حفاری معمولی هزینه داشته باشد. این امر نه تنها هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد، بلکه هرگونه هزینه اضافی مربوط به تلفات را در صورت بروز تلفات به حداقل می‌رساند.
هنگام حفاری زیرتعادلی، این سیال می‌تواند یک سیال حفاری دو فازی یا یک سیال حفاری تک فازی باشد. این امر با توجه به فشار مخزن و طراحی چاه تعیین می‌شود. سیال تک فازی مورد استفاده برای حفاری زیرتعادلی معمولاً آب، آب نمک، نفت یا گازوئیل است. وزن هر یک از آنها را می‌توان با تزریق همزمان نیتروژن بیشتر کاهش داد.
حفاری زیرتعادلی می‌تواند با به حداقل رساندن آسیب/رسوب لایه سطحی، اقتصاد سیستم را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. حفاری با سیالات حفاری تک فاز اغلب در ابتدا کم‌هزینه‌تر به نظر می‌رسد، اما اپراتورها می‌توانند با به حداقل رساندن آسیب سطحی و حذف تحریک پرهزینه، اقتصاد خود را تا حد زیادی بهبود بخشند، که در نهایت منجر به افزایش تولید خواهد شد.
نکاتی در مورد BHA. هنگام انتخاب مجموعه سوراخ ته چاه (BHA) برای CTD، دو عامل مهم باید در نظر گرفته شود. همانطور که قبلاً ذکر شد، زمان ساخت و استقرار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بنابراین، اولین عاملی که باید در نظر گرفته شود طول کلی BHA است، شکل ۴. BHA باید به اندازه کافی کوتاه باشد تا به طور کامل روی شیر اصلی بچرخد و همچنان اجکتور را از شیر محکم کند.
مراحل کار به این صورت است که BHA را در سوراخ قرار دهید، انژکتور و روان‌کننده را روی سوراخ قرار دهید، BHA را روی سر کابل سطحی مونتاژ کنید، BHA را به داخل روان‌کننده جمع کنید، انژکتور و روان‌کننده را دوباره به داخل سوراخ منتقل کنید و اتصال را به BOP برقرار کنید. این روش به این معنی است که نیازی به برجک یا فشار نیست و کار را سریع و ایمن می‌کند.
دومین نکته، نوع سازندی است که حفاری می‌شود. در CTD، جهت‌گیری جبهه ابزار حفاری جهت‌دار توسط ماژول هدایت‌کننده تعیین می‌شود که بخشی از BHA حفاری است. جهت‌یاب باید بتواند به طور مداوم حرکت کند، یعنی بدون توقف در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخد، مگر اینکه دستگاه حفاری جهت‌دار لازم بداند. این به شما امکان می‌دهد تا یک سوراخ کاملاً مستقیم حفر کنید و در عین حال WOB و دسترسی جانبی را به حداکثر برسانید. افزایش WOB، حفاری دیواره‌های بلند یا کوتاه را در ROP بالا آسان‌تر می‌کند.
مثال جنوب تگزاس. بیش از 20،000 چاه افقی در میادین شیل ایگل فورد حفر شده است. این میدان بیش از یک دهه فعال بوده است و تعداد چاه‌های حاشیه‌ای که نیاز به P&A دارند، رو به افزایش است. این میدان بیش از یک دهه فعال بوده است و تعداد چاه‌های حاشیه‌ای که نیاز به P&A دارند، رو به افزایش است. Месторождение активно действует уже более десяти лет, и количество малорентабельных скважин, требующих P&A, увеличивается. این میدان بیش از یک دهه فعال بوده و تعداد چاه‌های حاشیه‌ای که نیاز به P&A دارند، رو به افزایش است.该戏剧已经活跃了十多年，需要P&A 的边缘井数量正在增加。 P&A 的边缘井数量正在增加. Месторождение активно действует уже более десяти лет, и количество краевых скважин, требующих P&A, увеличивается. این میدان بیش از یک دهه فعال بوده و تعداد چاه‌های جانبی که نیاز به P&A دارند، رو به افزایش است.تمام چاه‌هایی که قرار است میدان شیل ایگل فورد را تولید کنند، از آستین چاک، مخزنی شناخته‌شده که سال‌هاست مقادیر تجاری هیدروکربن تولید می‌کند، عبور خواهند کرد. زیرساختی برای بهره‌برداری از هرگونه بشکه اضافی که می‌تواند به بازار عرضه شود، ایجاد شده است.
حفاری با گچ در آستین ارتباط زیادی با هدررفت دارد. سازندهای کربنیفر دارای شکستگی هستند و هنگام عبور از شکستگی‌های بزرگ، تلفات قابل توجهی ممکن است. گل نفتی معمولاً برای حفاری استفاده می‌شود، بنابراین هزینه از دست دادن سطل‌های گل نفتی می‌تواند بخش قابل توجهی از هزینه یک چاه باشد. مشکل نه تنها هزینه سیال حفاری از دست رفته، بلکه تغییرات در هزینه‌های چاه نیز هست که باید هنگام تهیه بودجه‌های سالانه در نظر گرفته شوند. با کاهش تغییرپذیری در هزینه‌های سیال حفاری، اپراتورها می‌توانند از سرمایه خود به طور کارآمدتری استفاده کنند.
سیال حفاری که می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، یک آب نمک ساده بدون مواد جامد است که می‌تواند فشار ته چاه را با چوک‌ها کنترل کند. به عنوان مثال، محلول آب نمک KCL 4% حاوی صمغ زانتان به عنوان چسبنده و نشاسته برای کنترل فیلتراسیون مناسب خواهد بود. وزن سیال حدود 8.6-9.0 پوند در هر گالن است و هرگونه فشار اضافی مورد نیاز برای افزایش بیش از حد فشار سازند، به شیر چوک اعمال می‌شود.
اگر افت فشار رخ دهد، حفاری می‌تواند ادامه یابد، اگر افت فشار قابل قبول باشد، می‌توان چوک را باز کرد تا فشار در گردش به فشار مخزن نزدیک‌تر شود، یا حتی می‌توان چوک را برای مدتی بسته نگه داشت تا افت فشار اصلاح شود. از نظر کنترل فشار، انعطاف‌پذیری و سازگاری لوله‌های مارپیچی بسیار بهتر از دکل‌های حفاری معمولی است.
استراتژی دیگری که می‌توان هنگام حفاری با لوله‌های مارپیچ در نظر گرفت، تغییر به حفاری زیرتعادلی به محض عبور از یک شکستگی با نفوذپذیری بالا است که مشکل نشت را حل کرده و بهره‌وری شکستگی را حفظ می‌کند. این بدان معناست که اگر شکستگی‌ها با هم تلاقی نکنند، چاه می‌تواند به طور عادی و با هزینه کم تکمیل شود. با این حال، اگر شکستگی‌ها با هم تلاقی کنند، سازند از آسیب محافظت می‌شود و می‌توان با حفاری زیرتعادلی، تولید را به حداکثر رساند. با تجهیزات و طراحی مسیر مناسب، می‌توان بیش از ۷۰۰۰ فوت در آستین چالکا طی کرد.
تعمیم دهید. این مقاله مفاهیم و ملاحظات هنگام برنامه‌ریزی عملیات حفاری مجدد کم‌هزینه با استفاده از حفاری CT را شرح می‌دهد. هر کاربرد کمی متفاوت خواهد بود و این مقاله ملاحظات اصلی را پوشش می‌دهد. فناوری CTD به بلوغ رسیده است، اما کاربردها برای دو حوزه خاص که در سال‌های اولیه از این فناوری پشتیبانی می‌کردند، رزرو شده‌اند. اکنون می‌توان از فناوری CTD بدون تعهد مالی یک فعالیت بلندمدت استفاده کرد.
پتانسیل ارزش. صدها هزار چاه تولیدی وجود دارد که در نهایت مجبور به تعطیلی خواهند شد، اما هنوز حجم تجاری نفت و گاز در پشت خط لوله وجود دارد. CTD راهی برای به تعویق انداختن آزادسازی و تضمین ذخایر بای‌پس با حداقل هزینه سرمایه فراهم می‌کند. بشکه‌ها همچنین می‌توانند در مدت زمان بسیار کوتاهی به بازار عرضه شوند و به اپراتورها اجازه می‌دهند بدون نیاز به قراردادهای بلندمدت، در عرض چند هفته از قیمت‌های بالا بهره‌مند شوند.
بهبود بهره‌وری به نفع کل صنعت است، چه دیجیتالی شدن، چه بهبود محیط زیست یا بهبود عملیات. لوله‌های مارپیچی نقش خود را در کاهش هزینه‌ها در برخی از نقاط جهان ایفا کرده‌اند و اکنون که صنعت در حال تغییر است، می‌تواند همان مزایا را در مقیاس بزرگتری ارائه دهد.