هر روشی که در جهت تهیه روند تولید بکار رود، به نتایجی برای استفاده در طراحی های اقتصادی و تکنیکی توسعه میدان نیاز خواهد داشت.
بررسی روند تولید همچنین برون یابی شرایط تولید یک چاه تا زمانی که تولید طبیعی آن متوقف می شود و مشخص کردن آن که رفتار چاه در اثر اعمال روش های فرازآوری مصنوعی چگونه خواهد بود، اهمیت دارد. زمانیکه فشار مخزن جهت انتقال نفت تا سطح با دبی مناسب کافی نباشد، تولید طبیعی باید با روش های فرازآوری مصنوعی تقویت گردد.
در واقع روش های فرازآوری مصنوعی مکمل انرژی برداشت طبیعی از مخزن هستندکه با کاهش فشار ستون سیال چاه، باعث کاهش فشار ته چاهی می شوندو دبی تولیدی را افزایش می دهند. پمپ های درون چاهی با سرعت بخشیدن در جابه جایی سیال از ته چاه به سرچاه، باعث کاهش فشار سیال درون لوله مغزی می شوند و تولید در فشارهای ته چاهی پایین تر را ممکن می کنند.
با توجه به کاهش فشار سیال درون چاهی، دبی تولیدی افزایش پیدا میکند. دُرست مانند زمانیکه در چاه های با تولید طبیعی، فشار سرچاهی کاهش یا اندازه لوله مغزی افزایش یابد. تولید پایدار زمانی میسر می شود که Pwf و Pin با هم برابر باشند. در چاه های مجهز به سیستم پمپ درون چاهی، پمپ اختلاف فشار Pin-Pwf لازم برای غلبه بر فشار بازگشتی لوله مغزی و دستیابی به دبی پایدار فراهم می کند.
در نتیجه با استفاده از سیستم پمپ درون چاهی در فرازآوری مصنوعی با افزایش دبی تولیدی، افزایش Drawdown و کاهش فشار تولیدی مواجه هستیم.
چرا فشار سرچاهی مهم است؟ فشارها جهت انجام فرآورش بصورت 3 استیج تعریف می شوند و استیج 4 همان تانک ذخیره می باشد. بنابراین فشار سرچاهی باید طوری تنظیم گردد که بعد از رسیدن به سطح، مسیری را طی کرده و وارد سیستم فرآورش شود تا اینکه به تانک ذخیره برسد.
در زیر در مورد 2 مبحث: 1) آنالیز کاهش دبی و 2) به جریان انداختن چاه، پرداخته خواهد شد تا درک بهتری از شریط چاه قبل و بعد از استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی داشته باشیم.
1. مروری بر آنالیز کاهش دبی
فشار ثابت و دبی ثابت. تولید با فشار ثابت بیانگر یک اُفت مداوم در روند تولید است. شرایط تولید با دبی ثابت نیز یک کاهش مداوم را در دو فشار جریانی ته چاهی و سرچاهی به همراه خواهد داشت. تولید با دبی ثابت در میادینی معمول است که سطح تولید به یکی از حالات محدود شده باشد:
1) ظرفیت محدود تجهیزات سرچاهی 2) مشکلات مخزنی منطقه 3) قراردادهای فروش و تحویل 4) محدودیت های اعمالی بر مقدار مجاز تولید.
اگر محدودیتی وجود نداشته باشد: تنها عامل محدود کننده فشار ثابت جریانی تحت تاثیر ظرف تفکیک گر و فشار بازگشتی خطوط جریانی است.
تولید با فشار ثابت همچنین در چاه های که در ابتدا با حداکثر دبی مجاز تولید می کرده اند و به دلیل شرایط سرچاهی قادر به ادامه تولید با این دبی نیستند، نیز صادق خواهد بود.
دو مرحله مختلف جریان در چاه ها: 1) حالت گذرا: مشخصات آن شامل، تغییرات سریع در شرایط جریانی داخل چاه. 2) حالت شبه پایدار: با فرآیند تخلیه و دو حالتی که به صورت جایگزین تعریف میشود قابل استفاده است.
آنالیز اُفت دبی در شرایط فشار ثابت برای چاه های تحریک شده اهمیت خاصی دارد.* تاثیر عملیات تحریک چاه بر روند تولید معادل افزایش شعاع دهانه چاه است.* در حالت تولید با دبی ثابت، عملیات تحریک چاه باعث جابه جا شدن روند تغییرات فشار سرچاهی به سمت بالا و در نتیجه طولانی تر شدن زمان تولید با حداکثر بستن مجاز خواهد شد. روند عملکرد تولید را همچنین می توان با تلفیق روش هایی که خصوصیات مخزن را با معادلات تغییرات عملکرد درون چاهی و عملکرد جریان عمودی مربوط می کند، محاسبه کرد. با توجه به ساده بودن این روش نیاز به اطلاعات دقیقی همچون موازنه مواد و محاسبات جریان عمودی نیاز دارد که اغلب به شکل کامل در دسترس نمی باشد.((بر گرفته از کتاب دکتر عادل زاده، مهندسی بهره برداری پیشرفته))
2. به جریان انداختن و یا زنده کردن چاه
از یک چاه تولیدی زمانی می توان بهره برداری نمود که دارای قدرت تولید باشد.( فشار کافی نداشته باشد قابلیت جریان پیدا کردن ندارد) نداشتن فشار در سرچاه با توجه به اینکه هیچ مانعی و مسدود کننده ای در امتداد لوله تولیدی چاه تا لایه تولید کننده نداشته باشد:
1) فشار مخزن به علت مسدود بودن لایه تولیدی چاه قابلیت انتقال به داخل چاه و در نتیجه به جریان در آوردن سیال را ندارد. *الف) شبکه های ایجاد شده بر روی دیواره چاه ارتباط بین مخزن و داخل چاه را برقرار نمی نماید، یا بایستی 1) شبکه های جدیدی ایجاد نمود یا 2) همان قسمت را مجدداً مشبک کاری نمود.*ب) حفره های موجود بر روی دیواره چاه از هر لحاظ مناسب هستند، باید با اسید تمیزکاری گردد.*ج) سنگ مخزن در محل تولیدی چاه قابلیت عبور دادن سیال را ندارد(نفوذ پذیری آن کم است) این نقص با ایجاد شکاف و ترکهای مصنوعی در داخل سنگ مخزن زیر زمینی بر طرف خواهد شد.
2) ستون سیالی که در داخل چاه وجود دارد در مقابل فشار مخزن مقاومت می کند. ستون سیال Hydrostatic Head در محل لایه تولیدی چاه، فشاری بیش از فشار مخزن وجود دارد:1) ممکن است که چاه جهت برنامه ای کشته شده باشد، یا اینکه 2) اصولاً در شرایط عادی فشار مخزن در اثر تولید به حدی پایین رفته باشد که حتی ستون مایع در سرچاه مقدار قابل توجهی نداشته باشد(Pwh پایین).
*الف) به چاه فرصت کافی داده شود تا در اثر مرور زمان سیالهای داخل آن از نظر فشار به حالت تعادل درآیند و عمل جابه حایی آنها صورت گیرد، در نتیجه؛ در داخل چاه، سیال سبکتر، بعداز تعادل در قسمت بالاتر خواهد ایستاد. فشار گاز مخزن باعث میشود، که ستون مایع سنگین داخل چاه به مرور به درون مخزن نفوذ کند و جای خود را به گاز خارج شده از مخزن بدهد. بدیهی است در این حالت فشار ستون سیال(که اکنون عمدتاً گاز است) به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می یابد. در این حالت فشار مخزن بیشتر از فشار ستون سیال می شود و راحتر به سرچاه منتقل می گردد.
*ب) به طریق مصنوعی سیال در درون چاه را با سیالی سبکتر جایگزین کرد:
1) در صورت وجود لوله مغزي (Tubing) در داخل چاه و داشتن ارتباط از داخل این لوله با لوله جداری آن از طریق به گردش در آوردن سیالات داخل چاه(Circuiation) عمل فوق صورت میگیرد و این بدین صورت است که معمولاً سیال سبکتر، مانند: گازوئیل، گاز مایع LPG،ازت و یا مواد کف مانند(Foam) در بعضی موارد نفت خارج شده از همان مخزن یا مخزن نفتی دیگر باشد، از داخل لوله مغزی به داخل چاه پمپ می گردد در حالیکه با فشاری که ایجاد می شود مایع اولیه داخل آن از طریقی مجرائی که با جداره مجاورش دارد به بیرون رانده می شود. بدین ترتیب ستون مایع سبکتر می شود و از فشار مقاوم در مقابل فشار مخزن کاسته می گردد.
2) زمانی که لوله مغزي در چاه تعبیه نگردیده است، در صورت بالا بودن قابلیت نفوذپذیري سنگ مخزن همان سیال سبک را مستقیماً به داخل چاه پمپ میکنند و درنتیجه ستونی از سیالی سبکتر ایجاد می شود (Rocking in).
*ج) به کمک دستگاه های مکننده مخصوصی (Swabbing unit) چاه را زنده می کنند. به عبارت دیگر سیال درون چاه به خارج از آن مکش می شود. این عملیات تا حدودی خطرناک است، زیرا بطور ناگهانی و غیرقابل کنترل فشار سرچاه زیاد می شود(فشار مخزن چاه به راحتی به سطح زمین منتقل می گردد).
*د) راه اندازی با گاز Kick off با سبک کردن نفت چاه فشار مضاعف و مصنوعی ایجاد می کنند. در این روش حتماً چاه با لوله مغزی تکمیل شده است. و از طریق همین لوله و یا جداره مجاور آن(از یک کدام)گاز با فشار حساب شده ای وارد چاه می کنند و از طریق مسیر دوم نفت داخل چاه به همراه گاز از چاه خارج میگردد.
*هـ) روش های فرازآوری مصنوعی
1: GAS LIFT
2: SRP
3: ESP، پمپ های درون چاهی و 4) Booster Pump در این روش نفت هدایت شده به سطح، توسط پمپ تقویت می گردد.
*و) فشار مخزن نفتی در اثر تولید زیاد به حدي پائین است که به هیچ وجه قابلیت هدایت سیال را به سر چاه ندارد. در این صورت روش هاي مختلفی جهت بالا بردن فشار مخزن به کار می رود که خود بحث مفصلی است. عمده این عمل وظیفه مهندسی مخازن است.
با تزریق گاز ، یا آب یا کاربرد سیستم هاي عملی دیگر درمحل هاي حساب شده اي از مخزن، در حقیقت نفت موجود در لایه ها را به طرف چاههاي تولید می رانند که به کمک یکی از روشهاي ذکر شده در بالا به سر چاه آورده می شود.((مهندسی بهره برداری، مهندس لیاقت))
بطورکلی سناریوهای متفاوت در شرایط بهبود تولید و ازدیاد برداشت برای یک چاه در نظر گرفته می شود. در شرایط بهبود تولید و استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی دلایل مختلفی حاکم است، در یکی از این سناریوها اگر شرایط چاه، تولید پایدار هم باشد جهت افزایش دبی چاه یا یک میدان خاص نیز از روش های فرازآوری یاد شده استفاده می گردد. به عنوان مثال: مشاهدات متفاوتی موجود است که در یک میدان با توجه به اینکه با دبی 2تا 3هزار در حال تولید بوده با به کارگیری پمپ ESP دبی خروجی آن تا 2الی 3 برابر افزایش پیدا می کند و در یک میدان و چاه دیگر با استفاده از یک پمپ SRP به جهت حفظ همان ریت قبلی، قبل از کاهش دبی طبیعی، بکار گرفته می شود.
البته بکارگیری روش های فرازآوری مصنوعی همانطور که اشاره شد مستلزم شرایط زیادی است از جمله می توان به 1) نوع سیاست گذاری میدان و حتی فراتر 2) زمان نمودارگیری چاه و بررسی شرایط چاه 3) تجربه تیم طراح و موارد دیگر اشاره کرد.
به شخصه در خصوص موارد 2 و 3 در طی این سالهای کاری، موارد زیادی را مشاهده کرده ام. مثال: توسط کارفرما به هر دلیلی اطلاعات دقیق چاه در اختیار شرکت پیمانکار برای طراحی پمپ قرار نگرفته، نمودار گیری و اطلاعات داده شده قدیمی بوده و انتخاب چاه دُرست نبوده و تمام گُمانه ها در نتیجه اشتباه در آمده، که در 2 مورد بعداز نصب پمپ به دلیل درصد بالای آب، پمپ به ناچار از مدار خارج شده و در اصطلاح پمپ SRP را Pulling Up نموده. حال شما متصور شوید اطلاعات چاه قدیمی باشد و گُمانه های زده شده دُرست و کارساز نباشد.
اطلاعات دقیق + تجربه علمی و عملیاتی بالا = یک نتیجه موثر و کارآمد.
با تشکر از همراهی شما عزیزان، خوشحال میشم انتقادات و پیشنهادهای شما عزیزان را در این خصوص با من به اشتراک بگذارید.
مطالب و محصولات مربوطه در همین وب سایت:(کافیست که بر روی آیتم مورد نظر کلیک کنید)
