اخبار صنعتی

نقش سیال حفاری در فرآیند حفاری چیست؟

2022-04-15

به‌عنوان یک محقق حفاری، باید تمام جنبه‌های حفاری را بدانید و تحقیقات عمیقی را روی شاخه‌های آن انجام دهید. امروز بیاموزیم که نقش سیال حفاری در فرآیند حفاری چیست.

نقش سیال حفاری چیست؟ در فرآیند حفاری

1. معرفی اولیه سیال حفاری

سیال حفاری اغلب به عنوان "گل" نامیده می شود. اگر مهندسی حفاری با بدن انسان مقایسه شود، سیال حفاری خون آن است. این یک اصطلاح کلی برای سیال در گردش است که در کل فرآیند بهره برداری نفت و گاز می گذرد و برای رفع نیازهای جنبه های مختلف مهندسی حفاری استفاده می شود. سیال حفاری یک جزء منفرد است که در طول کل فرآیند حفاری با چاه در تماس است. وظیفه اصلی آن طراحی فرمول سیال حفاری است به طوری که پروژه حفاری را بتوان با موفقیت در چاه تکمیل کرد تا به تشکیل نفت مورد انتظار برسد. پیشرفت‌ها در فناوری سیال حفاری، استفاده از سیستم‌های مقرون‌به‌صرفه و قابل انطباق را در هر بخش از فرآیند ساخت چاه ممکن کرده است.

سیستم سیال حفاری شامل حجم زیادی از سیال است که از گودال‌های سطحی توسط پمپ‌های گل طراحی شده مخصوص پمپ می‌شود، از طریق رشته حفاری از مته خارج می‌شود، تا حلقه چاه بالا می‌رود و برای حذف جامدات لازم به سطح بازمی‌گردد. و درمان های نگهدارنده قابلیت سیستم سطحی معمولاً با توجه به اندازه دکل و انتخاب دکل با توجه به طراحی چاه تعیین می شود. به عنوان مثال، یک چاه آب عمیق ممکن است چندین هزار بشکه مایع حفاری فعال داشته باشد. بخش بزرگی از این باید با رایزرهای حفاری بلند پر شود که کف دکل را به کف دریا متصل می کند. در مقابل، چاه های کم عمق در خشکی ممکن است برای رسیدن به اهداف خود به چند صد بشکه آب نیاز داشته باشند.

یک سیال حفاری که به درستی طراحی و نگهداری شده باشد، چندین عملکرد اساسی در حین ساخت چاه دارد:

· تمیز کردن سوراخ چاه با انتقال قلمه ها به سطح، جایی که قلمه ها را می توان به طور مکانیکی از سیال خارج کرد، قبل از اینکه سیال حفاری به داخل چاله بازگردانده شود.

· برای به حداقل رساندن خطرات کنترل چاه، فشار تشکیل را در چاه متعادل کنید یا بر آن غلبه کنید.

· دیواره چاه را تا زمانی که بدنه محکم و سیمان شود، یا تجهیزات تکمیل سوراخ باز نصب شود، حمایت و تثبیت کنید.

· از آسیب به لایه های تولید جلوگیری کنید یا آن را به حداقل برسانید.

· رشته مته و مته را خنک و روغن کاری کنید.

· اسب بخار هیدرولیک را به مته منتقل می کند.

· اطلاعات منطقه تولید را می توان از طریق تجزیه و تحلیل قلمه ها، داده های LWD و ثبت خطوط سیمی به دست آورد.

هزینه سیالات حفاری به طور متوسط ​​10٪ از کل هزینه فعلی حفاری است. با این حال، خواص سیال حفاری می تواند از طرق مختلفی بر هزینه های حفاری تأثیر بگذارد. یک سیستم حفاری با فرمول مناسب و به خوبی نگهداری می‌شود که می‌تواند به کنترل هزینه در طول عملیات حفاری، افزایش نرخ نفوذ (ROP)، محافظت از مخزن از آسیب‌های غیرضروری، به حداقل رساندن تلفات احتمالی گردش و تثبیت چاه در فواصل ثابت کمک کند. اپراتورها همچنان از مقررات زیست محیطی و ایمنی پیروی می کنند. بسیاری از سیستم‌های سیال حفاری را می‌توان از چاه به چاه مجدداً مورد استفاده قرار داد و حجم سیال زباله و هزینه ساخت گل جدید را کاهش داد. تا حد امکان، سیستم سیال حفاری باید به حفظ پتانسیل تولید منطقه حامل هیدروکربن کمک کند. به حداقل رساندن نفوذ سیالات و جامدات به منطقه مورد علاقه، کلید دستیابی به بازده مورد نظر است. سیالات حفاری همچنین باید الزامات بهداشتی، ایمنی و محیطی (HSE) را برآورده کنند تا اطمینان حاصل شود که پرسنل در معرض خطر نیستند و مناطق حساس به محیط زیست از آلودگی محافظت می شوند. شرکت‌های سیال حفاری برای دستیابی به این اهداف مشترک با شرکت‌های عامل نفت و گاز همکاری نزدیک دارند.

آزمایش سیالات حفاری

2. کارکردهای اساسی سیال حفاری

· قلمه ها را به سطح منتقل کنید.

انتقال قلمه ها به سطح اساسی ترین عملکرد سیالات حفاری است. برای دستیابی به این هدف، سیال باید دارای خواص تعلیق کافی باشد تا اطمینان حاصل شود که قلمه ها و فازهای جامد با هدف وزن دهی (به عنوان مثال، مواد توزین باریت) در طول بازه ایستا ته نشین نمی شوند. سیالات حفاری باید خواص شیمیایی خوبی داشته باشند تا به جلوگیری یا کاهش پراکندگی جامدات قلمه کمک کنند تا بتوان این مواد جامد را به طور موثر از سطح حذف کرد. در غیر این صورت، این ذرات جامد به ذرات بسیار ریز تجزیه می‌شوند و به شکل‌گیری تولید آسیب می‌رسانند و راندمان حفاری را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

· از مشکلات کنترل چاه جلوگیری کنید.

در شرایط معمولی حفاری، ستون سیال حفاری فشار هیدرواستاتیکی را روی سوراخ چاه وارد می‌کند، که باید فشار سازند را متعادل کرده یا از آن فراتر رود تا از جریان گاز یا سایر سیالات سازند به داخل چاه جلوگیری شود. با افزایش فشار سازند، چگالی سیال حفاری نیز افزایش می یابد تا به حفظ حاشیه ایمنی در برابر فوران کمک کند. اما اگر چگالی سیال خیلی زیاد باشد، سازند آسیب می بیند. هنگامی که سازند شکسته می شود، مقدار زیادی از مایع حفاری در امتداد شکستگی به لایه زیرین از بین می رود و در نتیجه فشار هیدرواستاتیک کاهش می یابد. این کاهش فشار همچنین ممکن است باعث ایجاد مایع در سازند شود. به داخل چاه جریان می یابد. بنابراین، حفظ چگالی مناسب سیال در شرایط فشار چاه برای ایمنی و پایداری چاه بسیار مهم است.

· پایداری چاه را حفظ کنید.

حفظ چگالی بهینه سیال حفاری نه تنها به کنترل فشار سازند کمک می کند، بلکه به جلوگیری از ریزش چاه و ناپایداری شیل کمک می کند. در حالت ایده آل، سوراخ چاه نسبتاً منظم و بدون انسداد است به طوری که رشته حفاری می تواند آزادانه در داخل و خارج از چاه حرکت کند (تحریک). پس از حفاری تا عمق برنامه ریزی شده، هنگامی که پوشش به پایین حفاری می شود و چاه سیمان می شود، چاه باید در شرایط استاتیک پایدار باشد و برنامه سیال حفاری در این زمان باید بتواند تعادل فشار چاه و مواد شیمیایی آن را تضمین کند. خواص تحت شرایط استاتیک چاه پایدار هستند.

· آسیب سازند را کاهش دهید.

عملیات حفاری سازند تولید را در معرض سیالات حفاری قرار می دهد. و جامدات و مواد شیمیایی موجود در سیالات حفاری. نفوذ فیلتر مایع و/یا مواد جامد ریز به سازند اجتناب ناپذیر است. با آزمایش نمونه های هسته از سازند مربوطه و با انتخاب و طراحی سیستم سیال حفاری می توان آسیب به سازند را به حداقل رساند. از طریق استفاده از نرم‌افزار مدل‌سازی دقیق برای محاسبه ویژگی‌های مخزن چاله و تطبیق ذرات، انتخاب طراحی سیالات ویژه "حفاری" برای کاهش آسیب به سازند توصیه می‌شود.

· رشته مته را خنک و روغن کاری کنید.

در طول عملیات حفاری واقعی، مته و رشته مته برای تمام یا بخشی از زمان با سرعت‌های چرخشی نسبتاً بالایی در دقیقه (rpm/min) می‌چرخند. سیال حفاری از طریق رشته حفاری و حلقۀ سوراخ چاه به گردش در می آید و به کاهش اصطکاک بین رشته حفاری و دیواره یا پوشش چاه و خنک شدن رشته حفاری کمک می کند. سیالات حفاری همچنین درجه ای از روانکاری را برای کمک به عبور لوله مته و مجموعه سوراخ پایین (BHA) از میان سازه ها فراهم می کنند که می تواند منجر به حوادث گیرکردن لوله شود. سیالات حفاری مبتنی بر نفت (OBF) و سیالات مبتنی بر مصنوعی (SBFs) بسیار روان کننده هستند و بنابراین اغلب انواع سیال انتخابی برای چاه های جهت دار با انحراف زیاد هستند. برخی از سیستم‌های پلیمری مبتنی بر آب نیز روان‌کنندگی نزدیک به سیستم‌های روغنی و مصنوعی را ارائه می‌کنند.

· اطلاعات چاه را ارائه دهید.

از آنجایی که سیال حفاری تماس دائمی با چاه حفظ می کند، سیال حفاری می تواند اطلاعات زیادی را در مورد سازند حفاری نشان دهد و به عنوان یک وسیله انتقال، مقدار زیادی اطلاعات را می توان توسط ابزارهای روی مته جمع آوری کرد. ریسمان و توسط عملیات چوب بری که در حین خروج رشته حفاری از چاه انجام می شود. داده های downhole توانایی سیال حفاری در نگه داشتن قلمه ها در حلقه به طور مستقیم بر کیفیت آنالیز قلمه ها تأثیر می گذارد. این قلمه ها شاخص های اولیه وضعیت فیزیکی و شیمیایی سیال حفاری هستند. یک سیستم سیال حفاری بهینه به تولید سوراخ‌های چاه پایدار و کاملاً مشخص کمک می‌کند و می‌تواند کیفیت داده‌های ارسال شده از ابزارهای بررسی چاه و گزارش‌گیری، و همچنین ابزارهای سیمی را بهبود بخشد.

· خطرات را برای پرسنل، محیط زیست و تجهیزات حفاری به حداقل برسانید.

سیال های حفاری نیاز به آزمایش معمول و نظارت مستمر توسط پرسنل آموزش دیده ویژه دارند. خطرات ایمنی مربوط به جابجایی هر نوع سیال به وضوح در مستندات سیال مشخص شده است. سیالات حفاری همچنین توسط تنظیم کننده های جهانی به دقت مورد بررسی قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که فرمول های مورد استفاده با مقررات تعیین شده برای محافظت از محیط زیست و جوامع انسانی مطابقت دارند. در سکوهای حفاری، تجهیزات مورد استفاده برای پمپاژ یا پردازش سیالات به طور مکرر برای علائم سایش ناشی از سایش یا حمله شیمیایی بازرسی می شوند. تجهیزات BOP به طور مرتب آزمایش می شوند تا اطمینان حاصل شود که ایمنی آن به خطر نمی افتد.

نقش سیال حفاری چیست؟ در فرآیند حفاری

سیالات مبتنی بر آب با چگالی کم (WBFs) معمولاً در بخش بالایی چاه استفاده می شود. بسته به نوع سازند، دمای چاله، طرح حفاری جهت دار و سایر عوامل، اپراتورها ممکن است در طول فرآیند حفاری در اعماق از پیش تعیین شده به OBF یا SBF تغییر مکان دهند. WBF های با کارایی بالا همچنین می توانند با انواع چالش های حفاری مواجه شوند.

بسته به محل چاه، سیستم‌های سیال حفاری ممکن است در معرض جریان آب نمک، جریان ورودی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن، تجمع جامد، جریان نفت یا گاز یا دماهای شدید قرار بگیرند. تماس با دوغاب سیمان مورد استفاده برای سیمان‌کاری نیز می‌تواند باعث آلودگی در حین جابجایی از یک سیستم سیال حفاری به سیستم دیگر شود.

یک متخصص سیال حفاری که یک طرح سیال حفاری را آماده می‌کند باید چالش‌های عملیاتی و زیست‌محیطی که هر چاهی با آن مواجه است را درک کند. کارشناسان (اغلب توسط کارشناسان فنی و محققان پشتیبانی می‌شوند) برای برنامه‌ریزی برای طیف وسیعی از شرایطی که ممکن است با آن مواجه شوند و برنامه‌های سیال حفاری که هم ایمن و هم مقرون‌به‌صرفه هستند، از نزدیک با اپراتورها همکاری می‌کنند. مرحله برنامه ریزی معمولاً شامل شناسایی اهداف عملکردی خاص و ابزارهای اندازه گیری موفقیت است.

در طول فرآیند حفاری، خدمه سیال حفاری مسئول ثبت دقیق نتایج آزمایش، حجم سیال حفاری، رویدادهای حفاری، موجودی محصول و اقدامات مربوط به انطباق با محیط زیست هستند. گزارش های استاندارد سیال حفاری منعکس کننده نوع اطلاعاتی است که پرسنل سیال حفاری (که اغلب به آنها "مهندسین سیالات" گفته می شود) به صورت روزانه در محل حفاری ارائه می کنند. این گزارش‌ها معمولاً توسط رایانه تولید می‌شوند و در یک پایگاه داده ذخیره می‌شوند، همچنین تجزیه و تحلیل پس از چاه زمانی که حفاری چاه نفت و گاز به پایان رسید برای نتیجه‌گیری انجام می‌شود، و همچنین می‌تواند به عنوان مرجعی برای چاه‌های آینده در همان بلوک باشد.