مقدمه‌ای بر چاه‌های هوشمند نفت و گاز

فناوری استخوان ماهی به اتصال مستقیم نقاط دور دست فورمیشن به حفره‌ی چاه و ایجاد ناحیه‌ی زهکشی بزرگ‌تر کمک می‌کند. انشعاب‌ها موجب فراهم شدن دسترسی به مناطق وسیع‌تر و در نتیجه تولید بیشتر از یک چاه واحد می‌شوند و از سوی دیگر NPV چاه‌های نفت و گاز افقی را از طریق افزایش بهره‌وری چاه به‌ویژه در مخازن با نفوذپذیری پایین و فرمیشن‌های سخت، افزایش می‌دهند. علاوه بر این تعداد چاه‌های حفاری شده در فناوری حفاری استخوان ماهی کمتر است زیرا در یک چاه با فرم استخوان ماهی ناحیه‌ی زهکشی بزرگ‌تری برای بهره‌برداری در دسترس است. یکی دیگر از مزایای اصلی این روش، تضمین قرارگیری شکاف[8] در محل صحیح است که این موضوع، برخلاف روش‌های چندشکافی و هیدرولیک، به اثربخشی انتقال سیال از مخزن به حفره چاه کمک می کند. این مهم در نهایت به تعویق افت بهره‌وری چاه منجر خواهد شد ]3[. به علاوه عملیات استخوان ماهی در مقایسه با شکاف هیدرولیک و چندشکافی اثربخشی بیشتری دارد چراکه به بعد اقتصادی پروژه کمک شایانی می‌کند ]4[. اما باید به این نکته توجه کرد که بکارگیری اصولی روش استخوان ماهی نیازمند طراحی دقیق و محاسبه تعداد، طول و زاویه‌ی انشعاب‌هاست در غیر این صورت تولید بهینه از مخزن میسر نخواهد شد و ممکن است فرمیشن‌ها یا ویژگی‌های ناخواسته و نامطلوب ایجاد شود. این طراحی فقط با آگاهی دقیق از مشخصات ویژه‌ی مخزن و بهره‌گیری از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی برای پیش بینی طراحی بهینه‌ی استخوان ماهی امکانپذیر است ]5[.  استخوان ماهی در حقیقت نوعی از تولید مخلوط[9] است زیرا می‌تواند امکان دسترسی به نواحی مختلف، به ویژه در مخازن بخش‌بندی شده، را فراهم نماید.

از سوی دیگر، اگرچه این نوع روش‌های حفاری امکان دسترسی بالا به نواحی مختلف مخزن را فراهم می‌کنند اما باید و لازم است جنبه‌های منفی آنها نیز در نظر گرفته شود. تقاطع جریان بین نواحی مختلف، خروج زودهنگام و بیش از حد آب و گاز از جمله اتفاقات منفی است که ممکن است در هنگام استفاده از روش حفاری استخوان ماهی رخ دهد. به منظور حذر از بروز این اشکالات باید از روش‌های جداسازی ناحیه‌ای[10] استفاده شود و یا از این روش در چاهایی استفاده شود که اساساً مشکلات پیش اشاره در آنها بروز نمی‌کند.

جداسازی ناحیه‌ای (تکمیل)

در زمان تکمیل یک چاه تازه حفر شده چالش‌های بسیاری بروز می‌کنند. این چالش‌ها در مخازن غیرمتعارف بیشتر به چشم می‌خورند. یکی از پرتکرارترین این چالش‌ها تلاش برای ممانعت از خروج زودهنگام آب و گاز، به‌ویژه در بخش پاشنه چاه‌های افقی است. چالش مشهور دیگر خروج بیش از حد مطلوب و ناخواسته آب یا گاز از نواحی ناخواسته است که برای متخصصان صنعت نفت و گاز امری شناخته شده است. چالش‌های دیگری جریان متقاطع بین نواحی، جریان غیریکنواخت از نواحی مختلف تولیدی و موضوعات مرتبط با کنترل ماسه مواردی هستند که به کرات در میدان‌های نفت و گاز مشاهده می‌شوند. یک راه هوشمندانه برای غلبه بر این چالش‌ها استفاده از فناوری‌های جداسازی ناحیه‌ای است. فناوری‌های مذکور بهره‌وری چاه را افزایش می‌دهند و این امر در نهایت به افزایش فاکتور بازیابی میدان منتهی می‌شوند. فناوری‌های جداسازی با ایجاد تأخیر در آثار مسدود شدن و بیرون زدن آب و گاز عملکرد چاه را در وضعیت مناسبی حفظ می‌کنند. فناوری‌های مذکور در چاه‌های تزریقی نیز به منظور تضمین دستیابی به سطح قابل قبولی از انطباق قابل استفاده هستند. این امر از طریق هدایت سیال تزریق شده به نواحی مطلوب به جای تلف کردن تزریق در نواحی نامناسب محقق می‌شود. بنابراین جداسازی ناحیه‌ای در چاه‌های تزریقی نیز می‌تواند بسیار مفید واقع شود.

جداسازی ناحیه‌ای به صورت کلی دارای دو  نوع جداسازی حلقوی و جداسازی مخرن است. جداسازی حلقوی موجب جدا شدن فواصل مشخص درون حفره‌ی چاه و بهینه‌سازی بهره‌وری چاه از طریق قطع ارتباط حفره چاه با نواحی ناخواسته می‌شود. هدف از جداسازی مخرن، آب بندی نواحی یا فواصل ناخواسته درون مخزن و حصول اطمینان از محدود شدن تولید به نواحی از پیش تعیین شده می‌شود. هر دو نوع جداسازی از طریق ابزارها و روش‌های هوشمند قابل پیاده‌سازی هستند. برای مثال برای این کار می‌توان از پلاگ‌ها[11] و پکرها[12] به عنوان موانع فیزیکی استفاده کرد.  شیرهای کنترل جریان ورودی[13] (ICV)، وسیله‌های کنترل جریان ورودی[14] (ICD) و شیرهای خودمختار کنترل سیال ورودی[15] (AICD) سامانه‌های هستند که می‌توان از آنها برای کنترل سیال درون حفره چاه استفاده کرد. روش‌های جداسازی مخزن یا فرمیشن از طریق تزریق پلیمر، ژل یا سیمان به منظور آب بندی نواحی ناخواسته اجرا می‌شوند. این روش‌ها به طور کلی هزینه و ریسک بالاتری دارند اما به صورت بالقوه نتایج بهتری را به دست می‌دهند. روش‌های جداسازی حلقوی سریع‌تر و ارزان‌تر هستند و امکان کنترل شدن به روش‌های هوشمند از سطح زمین را دارند. این مقاله بر ابزارها و روش‌های هوشمند جداسازی حلقوی تمرکز دارد.

منابع

1. Orlov D, Enikeev R, Nazipov D, et al. Well Placement Application to Drill Fishbone Well on Russkoe Field. Moscow, MC; Society of Petroleum Engineers; 2007.
2. Chan KS, Masoudi R, Karkooti H, Shaedin R, Othman MB. Production Integrated Smart Completion Benchmark for Field Re-Development. Qatar QT: International Petroleum Technology Conference; 2014.
3. Xiance Y, Guo B. A Comparison between Multi-Fractured Horizontal and Fishbone Wells for Development of Low-Permeability Fields. Indonesia, IN: Society of Petroleum Engineers; 2009.
4. Hassan A, Abdulraheem A, Elkatatny S, Ahmed M. New Approach to Quantify Productivity of Fishbone Multilateral Well. Texas, TX: Society of Petroleum Engineers; 2017.
5. Xing G, Guo F, Song C, Sun Y, Yu J, Wang G. Fishbone Well Drilling and Completion Technology in Ultra-thin Reservoir. Tianjin, TJ: Society of Petroleum Engineers; 2012.

عنوان مقاله اصلی:

Introduction to Smart Oil and Gas Wells: Drilling, Completion and Monitoring Solutions

International Journal of Petrochemistry and Research; Published by Madridge Publishers