عملیات لایه شکافی هیدرولیکی-١

فاطمه یاس

کاربر ممتاز


امروزه در دنیا با استفاده از عملیات شکاف هیدرولیکی تولید نفت و گاز را افزایش می دهند اما استفاده از این روش در ایران هنوز در ابتدای راه است.


چکیده

بیشتر مخازن ایران از نوع کربناته شکافدار بوده و برخی از این مخازن با وجود فشار بالا، تراوایی کافی برای جریان یافتن سیال از مخزن به سمت چاه را ندارند. پایین بودن تراوایی سنگ مخزن یک محدودیت طبیعی است که در جریان یافتن سیال وجود دارد بدین معنا که سیال به خوبی نمی‌تواند در محیط متخلخل به سمت چاه حرکت کند. در چنین شرایطی انجام عملیات لایه شکافی می‌تواند با ایجاد کانالی با قابلیت انتقال و هدایت مناسب، سیال را از مخزن به سمت چاه هدایت کند.
در این عملیات، اسید یا سیال دیگر با فشاری بیش از فشار شکست سنگ مخزن به داخل چاه پمپ شده و سبب ایجاد شکاف مصنوعی در سنگ مخزن می‌شود. با ایجاد شکاف، ارتباط معابر جریان در اثر ایجاد مجراهای جدید افزایش می‌یابد. تشخیص و ارزیابی هندسه و ابعاد شکاف ایجاد شده در یک چاه شامل تحلیل داده‌های قبل، بعد و هنگام انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی برای تعیین شکل و ابعاد شکاف است.

روشهای تشخیص هندسه شکاف شامل دو دسته روشهای مستقیم و غیرمستقیم است که در این مقاله به تفصیل در مورد این روشها بحث خواهد شد.

مقدمه


انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی سهم قابل توجهی در افزایش تولید نفت و گاز در دنیا دارد. شکاف هیدرولیکی برای اولین بار در سال ١٩٤٧ در ایالت کانزاس و با هدف مقایسه بین عملکرد روش اسیدکاری و لایه شکافی هیدرولیکی انجام شد. پس از آن تا سال ١٩٨١ بیش ٨٠٠ هزار مورد لایه شکافی هیدرولیکی انجام شده و تا سال ١٩٨٨ این تعداد افزایش یافته و از یک میلیون مورد تجاوز کرده و در حال حاضر استفاده از این روش به شدت اوج گرفته است.

از زمان آغاز استفاده از این روش، عملیات لایه شکافی هیدرولیکی از یک شیوه ساده با حجم و دبی کم به یک روش مهندسی پیچیده و به منظور اهداف گوناگون تبدیل شده است. این روش می‌تواند برای بهبود سطح تولید چاهها به وسیله غلبه بر مشکلات حفاری و صدمه‌های ناشی از برداشت در حول محور چاه به کار رود و همچنین می‌تواند برای ایجاد شکافهایی با قابلیت هدایت بالا که در اعماق لایه نفوذ کرده‌اند در مخازن با نفوذپذیری کم استفاده شود. امروزه ایجاد شکاف در چاههای تزریقی و چاههای دفع مواد زائد برای افزایش تزریق پذیری امری معمول است.

در حال حاضر عملیات لایه شکافی هیدرولیکی یکی از روشهای متداول برای افزایش تولید نفت وگاز است، اما این روش در ایران به دلیل مشکلات عملیاتی و پیچیدگی خصوصیات مخزنی چاههایی که در آنها این عملیات انجام شده، هنوز در ابتدای راه بوده و بصورت یک عملیات رایج در نیامده است. بطور کلی در این روش پس از انجام بررسی‌های ضروری بر روی سازند مورد نظر، سیالی با گرانروی کم و فشار بالا به صورت سیال پیش تزریق برای ایجاد ترک و گسترش آن به داخل چاه پمپ می‌شود. پس از تزریق این سیال، سیال اصلی که گرانروی آن به مراتب از گرانروی سیال پیش تزریق بیشتر است به همراه مواد نگهدارنده به داخل چاه تزریق می‌شود. سیال اصلی سبب افزایش عرض ترک و گسترش آن می‌شود، علاوه بر این مواد نگهدارنده موجود در آن از بسته شدن ترک جلوگیری می‌کنند. پس از تزریق تمام سیالات و اتمام پمپاژ، ماده شکننده موجود در سیال اصلی سبب کاهش گرانروی می‌شود، به این ترتیب کانالی با قابلیت هدایت هیدرولیکی بالا برای جریان نفت باقی می‌ماند. ترکهای ایجاد شده معمولاً بصورت قائم بوده اما ترکهای افقی و مابین این دو حالت نیز می‌تواند وجود داشته باشد.

امروزه لایه شکافی هیدرولیکی نقش عمده‌ای در بهره‌برداری اقتصادی از لایه‌های کم تراوا که در حالتهای دیگر انگیزش چاه غیر اقتصادی هستند، داراست.
مشکلات طراحی و هزینه‌های بالای اجرای عملیات لایه شکافی هیدرولیکی نیاز به ارتقاء روشهای طراحی شکست و قابلیتهای اجرایی آن را آشکار ساخته است. برای انجام موفقیت آمیز عملیات لایه شکافی هیدرولیکی باید پیش از اجرای عملیات بررسی‌های لازم صورت گرفته و با مدل‌سازیهای مناسب، طراحی عملیات صورت گیرد.
برای آگاهی از کمیت و کیفیت شکاف ایجاد شده نیز لازم است آزمایشها و بررسی‌های ویژه‌ای پس از انجام عملیات صورت گیرد. روشهایی که لازم است برای ارزیابی هندسه و ابعاد شکاف ایجاد شده پس از انجام عملیات لایه شکافی به کار گرفته شوند در ادامه آورده شده است.

١- آزمایشهای لازم برای لایه شکافی
پس از این‌که داده‌های به دست آمده از نمودارهای چاه‌پیمایی، بررسی‌های زمین شناسی و مغزه‌های موجود بطور کامل مورد تحلیل قرار گرفت، مجموعه‌ای از آزمایشها قبل از عملیات لایه شکافی باید بر روی چاه انجام شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد تا این‌که اطلاعات موجود از شرایط مخزن به این وسیله تکمیل شود. مقصود اصلی از انجام این آزمایشها تعیین و تخمین نفوذپذیری مخزن، ضریب پوسته، فشار اولیه مخزن و موارد دیگر از قبیل تنشهای برجا و ضریب نشت سیال است و علاوه بر این یکی از اهداف انجام آزمایش قبل از لایه شکافی چاه، تعیین پتانسیل جریان مخزن از سازند موردنظر است.

اگرچه روشهای مختلفی برای تحلیل داده‌های اولیه تولید مخزن وجود دارد ولی بهترین روش برای برآورد جریان مخزن، انجام آزمایش رشد فشار است. تنشهای برجا یکی از مهمترین متغیرها برای اندازه‌گیری است که توسط آزمایش تعیین تنش برجا اندازه‌گیری می‌شود. در این آزمایش سیال با فشار لازم برای ایجاد شکاف به قسمت مورد نظر پمپ می‌شود. با ایجاد شکافهای ریز در ناحیه موردنظر، می‌توان پمپاژ سیال را قطع کرده و پس از آن تنشهای برجا را اندازه‌گیری کرد. آزمایش دیگری که از آن اطلاعات مفیدی برای شناخت سازندها برای لایه شکافی هیدرولیکی به دست می‌آید، آزمایش لایه شکافی محدود از طریق اندازه‌گیری تزریق و نشت سیال است. در این آزمایشها خصوصیات سیال به کار رفته باید مشابه سیالی باشد که برای فرآیند لایه شکافی هیدرولیکی استفاده می‌شود.




٢-روشهای تحلیل شکاف پس از عملیات لایه شکافی

روشهای تحلیل شکاف به طور کلی به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شوند. تقسیم‌بندی کلی این روشها نشان داده شده است.​






نمودار انواع روشهای تحلیل شکاف هیدرولیکی

٢-١-روشهای مستقیم

در این روشها بطور مستقیم و بدون نیاز به تحلیل داده‌ها می‌توان شکاف ایجاد شده را مورد ارزیابی قرار داد که به دو طریق انجام می‌شوند:

٢-١-١-روشهای مستقیم برون چاهی
این روشها خارج از چاه و در هنگام عملیات لایه شکافی انجام می‌شوند. دراین روشها نیاز به استفاده از ابزارآلات ظریف و حساس در اطراف چاه بوده و ممکن است توسط یکی از دو روش ترسیم شکاف بوسیله شیب‌سنج و یا روش ترسیم شکاف به وسیله میکرولرزه انجام شود.
شیب‌سنجها می‌توانند جهت و اندازه شکاف ایجاد شده را تخمین بزنند. شیب‌سنج برون چاهی در یک چاله کم عمق در نزدیکی چاه شکاف داده شده کار گذاشته می‌شود و شیب‌سنج درون چاهی نیز در یک چاه عمودی و نزدیک لایه مورد لایه شکافی کار گذاشته می‌شود و هر دو می‌توانند جهت و ابعاد شکاف ایجاد شده را تشخیص دهند.
یکی از محدودیتهای شیب‌سنج برون چاهی این است که اندازه‌گیری در عمق بیش از ٣٠٠٠ متر مشکل خواهد بود و بهتر است در این مورد از شیب‌سنج درون چاهی استفاده شود.




ساز و کار ترسیم شکاف بوسیله شیب‌سنج

میکرولرزه نیز با استفاده از یک سری دستگاههای مخصوص ایجاد شده و صوت ایجاد شده توسط یک سری از دستگاههای حساس ثبت شده و بررسی می‌شود. شمایی از ساز و کار روش میکرولرزه در شکل پایین مشاهده می‌شود.




اساس کار تشخیص شکاف با روش میکرولرزه
محدودیت این روشها در این است که یک تصویر کلی از شکاف به دست می‌دهند و اطلاعاتی در مورد قسمتهایی از شکاف را که حاوی پروپانت است، به دست نمی‌دهند.

ادامه دارد
 
بالا