خوش آمدید

جستجو

تبلیغات





شكست هيدروليكي

    مقدمه: پايين بودن نفوذپذيري سنگ مخزن محدوديت طبيعي است كه در جريان سيال وجود دارد به اين معني كه سيال به سرعت نمي‌تواند در داخل مخازن به سمت چاه حركت كند در اين حالت هدف فرآيند تحريك تا آنجايي كه ممكن است بهبودي نفوذپذيري مخازن در اطراف چاه مي‌باشد از جمله محدوديت‌هاي غيرطبيعي صدمه‌هاي وارد شده به سازند در طي عمليات حفاري و يا سيمان كاري است. معمولاً در عمليات حفاري، لايه‌اي از گل حفاري تشكيل شده از ذرات بسيار ريز رس و عناصر سيليكوني در ديواره چاه ايجاد مي شود. اين ذرات به دليل كوچك بودن ابعادشان وارد خلل و فرج سنگ مخزن شده و جلوي جريان سيال را گرفته و باعث كاهش شديد نفوذپذيري سنگ مخزن مي شوند. بطور مشابه ذرات سيمان در طي عمليات سيمان كاري نيز همانند گل حفاري باعث كاهش نفوذپذيري مي‌شوند. علاوه بر اين سيالاتي كه وارد سازند مي‌شوند بدليل اختلاف تركيب شيميايي آنها با آب موجود در سازند واكنش شيميايي داده و باعث رسوب ذرات جامد در خلل و فرج سنگ مخزن مي‌شوند. جهت رفع مشكلات ذكر شده مي توان از روش تحريك در چاه استفاده نمود چون فاصله نفوذ سيالات و ذرات حاصل از حفاري و سيمان كاري چندان زياد نيست لذا دليلي جهت نفوذ زياد فرآيند تحريك به داخل مخزن وجود نداشته و فقط كافي است كه از منطقه صدمه ديده عبور كند. بطور كلي دو روش اسيدكاري و شكست هيدروليكي وجود دارد كه روش انتخابي مورد استفاده به هدف نهايي فرآيند تحريك بستگي دارد. مروري بر روشهاي تحريك مخزن: بطور كلي دو روش اسيد كاري و شكست هيدوليكي جهت تحريك وجود دارند كه روش انتخابي مورد استفاده به هدف نهايي فرآيند تحريك بستگي دارد. 1- اسيدكاري: هدف از تزريق اسيد به چاه ايجاد ارتباط بهتر بين سازند و چاه از طريق حل كردن قسمتهايي از محيط كربناته اطراف است كه در نتيجه بهره‌وري چاه بهبود يافته و با افت فشار ثابت مخزن ميزان توليد افزايش يافته و يا با ميزان توليد ثابت افت و يا به تعبيري گوياتر افت انرژي كاهش مي يابد. تسهيل و افزايش جريان سيال از سازند به داخل چاه توسط اسيد ممكن است به يكي از حالات زير انجام گيرد: 1- مجرايي كه هيدروكربور از آنها عبور مي‌كند تا به داخل چاه برسد ممكن است در اثر مواد مسدود كننده‌اي مانند مواد رسوبي گل حفاري مسدود گردند در اين حالت اسيد با حل كردن انها اين منفذها را باز نموده و عبور هيدروكربورها را آسان مي‌نمايد. 2- اسيد مجراهاي تنگ سازند را تعريض نموده و عبور سيالات را آسان‌تر مي‌نمايد. 1-1: اسيد كاري پوسته چاه: متداولترين و آسانترين حالت اسيدكاري پوسته چاه است. هدف از تزريق اسيد در اين حالت بر طرف نمودن مواد رسوبي است كه گل حفاري در پوسته نزديك حفر چاه باقي مي‌گذارد. اين مواد ممكن است تا cm15 اطراف چاه نفود نموده و نفوذپذيري طبيعي همين ناحيه را تا مقدار زيادي كاهش دهد در چنين شرايطي تزريق اسيد مي‌تواند بهره‌ي چاه را تا چندين برابر افزايش دهد. اگر افت فشار پوسته تعيين شده باشد مي‌توان اثر تزريق اسيد را از قبل پيش بيني نموده و به نتيجه تزريق اسيد مطمئن بود. 1-2: تزريق اسيد جهت تعريض نمودن مجراهاي ريز سازند: در اين حالت مقدار افزايش بهره‌وري چاه به مقدار اسيد مصرف شده بستگي دارد و مقدار اسيد مصرف شده به صرفه اقتصادي و امكان تزريق آن مربوط مي‌شود. اين روش اسيدكاري معمولاً جهت چاههاي استفاده مي‌شود كه اندازه‌گيري افت فشار نشان دهد كه ميزان افت فشار در فواصل نزديك به دسوار چاه زياد بوده و چاه داراي مقدار توليد اقتصادي مناسب در سازندهاي آهكي تكميل گرديده باشد. 2. شكست هيدروليكي: روش شكست هيدروليكي سهم قابل توجهي در افزايش توليد ميزان نفت و گاز و منبع قابل بازيافت داشته است. از سال 1947 (اولين شكست هيدروليكي) تا سال 1981 بيش از 800000 مورد شكست هيدروليكي انجام شده است و تا سال 1988 اين تعداد افزايش يافته و از يك ميليون تجاوز نموده است و در حال حاضر استفاده از اين روش به شدت اوج گرفته است. حدود 35 تا 40 درصد چاههايي كه فعلاً حفر شده‌اند بصورت هيدروليكي شكاف دار شدند و حدود 25 تا 30 درصد كل ذخائر نفتي ايالات متحده توسط اين روش بصورت اقتصادي قابل توليد گشته‌اند. شكست هيدروليكي عامل افزايش ذخائر نفتي آمريكاي شمالي به ميزان 8 ميليارد شبكه m310×1/3 مي باشد. از زمان آغاز، شكست هيدروليكي از يك روش ساده با حجم كم و دبي كم براي براي تحريك شكاف به يك روش مهندسي بسيار سطح بالا و پيچيده كه براي منظورهاي گوناگون استفاده مي‌شود تبديل شده است. اين روش مي تواند براي بهبود سطح توليد چاهها بوسيلة غلبه بر مشكلات حفاري و صدمات ناشي از برداشت در حوالي محور چاه بكار رود و نيز مي تواند براي ايجاد شكاف‌هاي با قابليت انتقال بالا كه در اعماق لايه نفوذ كرده‌اند در مخازن با نفوذپذيري كم استفاده شود. ايجاد شكاف در چاه‌هاي تزريق و چاههاي مواد زائد براي افزايش قابليت تزريق معمول است. ايجاد شكاف در فرآيندهاي بازيافت دو مرحله‌اي و سه مرحله‌اي از قبيل عمليات با آب، آتش و جريان بخار براي بهبود قابليت تزريق و افزايش تأثير پاك كنندگي به كار رفته است. در حال حاضر شكست هيدروليكي متداول ترين فرآيندي است كه براي تحريك چاههاي نفت و گاز در سراسر دنيا استفاده مي شود. بطور خلاصه در اين روش پس انجام بررسي‌هاي ضروري بر روي سازند موردنظر، سيالي با ويسكوزيته كم و بصورت پيش تزريق جهت ايجاد ترك و گسترش آن به داخل چاه با فشار پمپاژ مي‌شود پس از تزريق اين سيال، سيال اصلي كه ويسكوزيتة آن به مراتب از ويسكوزيته سيال پيش تزريق بيشتر است به همراه عناصر نگهدارنده به داخل چاه تزريق مي‌شود. سيال اصلي باعث افزايش عرض ترك و گسترش آن مي‌شود علاوه بر اين عناصر نگهدارنده موجود در آن از بسته شدن ترك جلوگيري مي‌كند. پس از تزريق تمام سيالات و اتمام پمپاژ، ماده شكننده موجود در سيال اصلي باعث كاهش ويسكوزيته مي‌شود به اين وسيال كانالي با قابليت هدايت هيدروليكي بالا جهت جريان نفت باقي مي‌ماند. تركهاي ايجاد شده معمولاً بصورت قائم بوده اما تركهاي افقي و مابين اين دو حالت نيز مي‌تواند وجود داشته باشد. در طي ساليان، فناوري مرتبط با ايجاد شكاف به نحو چشمگيري بهبود يافته است. يك حامل (ميزبان) سيال شكست براي مخازن گوناگون از سازندهاي كم عمق، با درجه حرارت كم تا لايه‌هاي عميق در نواحي گرم تشكيل شده است. انواع گوناگون نگهدارنده‌ها از ماسه سيليكائي موسوم به «استاندارد» تا مصالح با مقاومت بالا از قبيل بوكسيت سينتر شده (باز پخت شده) براي استفاده در سازندهاي عميق كه تنش هاي بستن شكاف از محدودهاي قابل تحمل ماسه‌ها فراتر مي رود تكميل شده اند. بطور كلي، ايجاد شكاف از نظر اندازه بين شكست هيدروليكي كوچك (حدود m31/9) براي طولهاي شكست كوتاه تا شكست هيدروليكي حجيم كه تا عمق زياد نفوذ مي‌نمايد (MHF) و در حال حاضر از m3103×3/8 سيال شكست همراه با kg106×1/4 عامل نگهدارنده تجاوز مي نمايد متغيير است. امروزه شكست هيدروليكي حجيم نقش عمده‌اي در بهره‌برداري اقتصادي از لايه‌هاي كم تراوش كه در حالات ديگر تحريك، غيراقتصادي هستند بازي مي‌نمايد. مشكلات طراحي و هزينه‌هاي بالاي اجراي شكست هيدروليكي حجيم نياز به ارتقاء روش‌هاي طراحي شكست و قابليت‌هاي اجرائي آنرا آشكار ساخته است. براي انجام يك پروسه شكست هيدروليكي بايد بررسيهايي انجام شود كه در ذيل به انها اشاره كامل مي‌شود. 2-1: بررسي سازند قبل از انجام فرآيند: نوع سازند و شناخت هر چه بهتر آن عامل مهمي در موفقيت فرآيند شكست هيدروليكي است و بوسيلة اين بررسي ها مي‌توان لايه‌هاي موجود در مخزن را به خوبي شناخت و ارتفاع شكاف را به نحو مطلوبي تخمين زد. علاوه بر اين جهت تعيين پارامترهاي مكانيكي سنگ كه تأثير مهمي بر روي شكل هندسي ترك دارند نيز مي توان از اين بررسيها استفاده نمود بطور كلي هر چه محيط مورد نظر جهت انجام فرآيند شكست هيدروليكي مشخص تر باشد بهتر مي توان اين فرآيند را طراحي كرده و با مسائل غيرمنتظره به خوبي برخورد نموده و آنها را رفع كرده نكته مهم در ارزيابي سازند، استفاده از همه روشها و تكنيكهاي موجود جهت بدست آوردن تصويري درست و واقعي از سازند و شرايط آن است و جهت دستيابي به اين هدف بايد بررسي‌هاي ذيل را انجام داد. 1. بررسي‌هاي زمين شناسي 2. بررسي مغزه‌ها 3. بررسي گمانه‌ها 4. آزمايشهاي چاه 1. بررسي‌هاي زمين شناسي: از جمله ويژگيهاي زمين شناسي كه براي مهندس طراح اهميت بسيار دارد مشخصات ليتولوژي، مخزن مورد مطالعه است و در اين مورد آنچه در درجه اول از اهميت قرار دارد دانستن جنس سازند جهت انتخاب نوع سيال لازم براي شكست است ليتولوژي مخزن علاوه بر انتخاب نوع سيال به عامل مهمي در تحليل لاگهاي ژئوفيزيكي است و در اين امر داشتن نوع كاني هاي تشكيل دهنده سازند مورد نظر، پايه و مبناي تغيير لاگهاي چاه است. مطالعه زمين شناسي در مناطق با نفوذپذيري پايين بدون مطالعه الگوهاي تنش منطقه‌اي و محلي در آن مناطق كامل نخواهد بود و دانستن تنشهاي بر جا در طراحي فرآيند شكست بسيار داراي اهميت است بطوريكه الگوهاي تنش محلي و منطقه اي در ناحيه موردنظر مانند ضرايبي، كنترل كننده راستاي تركهاي ايجاد شده از فرآيند شكست هيدروليكي هستند. 2. بررسي لاگها: قسمت مهمي از برآورد دقيق مخزن، آناليز دقيق لاگهاي ژئوفيزيكي بدست آورد، از چاه مورد نظر است كه در نتيجه آنها غالباً پارامتراي ذيل را مي‌توان بدست آورد: 1. تخلخل 2. درصد اشباع آب 3. ضخامت قسمت توليد كننده. در مخازن با نفوذپذيري پايين بدليل نياز به انجام فرآيند شكست هيدروليكي برآورد مخزن بايد شامل تمامي لايه‌هاي مخزن كه در برگيرنده قسمت توليد كننده نيز است، باشد. زيرا براي مهندس طراح مشخصات مكانيكي لايه‌هاي دربرگيرنده به همان اندازه مشخصات جريان قسمت توليد كننده داراي اهميت است بنابراين علاوه بر دانستن درصد اشباع آب و تخلخل قسمت توليده كننده بايد از مشخصات مكانيكي (مدول يانگ، مدول برشي، نسبت پواسون، تراكم پذيري حجمي) تمام لايه هاي نزديك قسمت توليد كننده نيز آگاهي داشته باشيم. از مشخصات مكانيكي هم مي‌توان جهت پيش بيني شكل و ابعاد ترك ايجاد شده و هم جهت تعيين پروفيل تنش ها بر ؟؟ مخازن تشكيل شده از چندين لايه استفاده نمود. همچنين مي‌توان در مواردي از ماگماي حرارتي و اشعه گاما هم جهت تعيين ارتفاع ترك و هم تعيين مكانهايي كه سيال به داخل لوله جداري وارد شده و يا از ‌آن خارج مي شود استفاده نمود. از لاگها براي آشكارسازي شكستگي‌ها استفاده مي‌شود براي آشكارسازي شكستگي‌ها، قبل از هر چيز اين شكستگيها بايد برداشت شوند. دو روش عمده براي برداشت شكستگي ها وجود دارد. الف) برداشت شكستگي‌ها از طريق مغزه‌گيري (مغزه‌گيري معمولي و جهت دار): ب) برداشت شكستگي‌ها با استفاده از تصوير برداري از چاه بوسيله لاگهاي FMS و FMI. 3. بررسي مغزها: همانطور كه گفته شده در طراحي عمليات شكست هيدروليكي براي تمام لايه‌هاي مختلف در داخل مخزن داراي اهميت است لذا زمانيكه از چاه در منطقه‌اي با نفوذپذيري پايين مغزه‌گيري مي شود بايد از بدست آوردن مغزه كليه لايه‌ها در بالا و پايين قسمت توليد كننده اطمينان داشت بطوريكه در اكثر موارد مغزه‌گيري از اين موارد به مراتب با اهميت تر از مغزه‌گيري از قسمت توليد كننده است. علاوه بر اندازه‌گيري مشخصات مخزن، اغلب بررسي امكان وجود اندركنش بين سيال شكست و پروپانتها با سنگ مخزن مفيد خواهد بود. در صورت انجام اين آزمايشات، اطلاعات مفيدي در مورد امكان واكنش مخالف بين سيالات مورد استفاده در طول فرآيند تحريك و مواد تشكيل دهنده، مغزه بدست مي‌آيد. در مواردي كه سازند بطور غيرعادي نرم يا بطور غيرعادي سخت است در آن صورت اثرات نفوذ يا خرد شدن پروپانت بايد در آزمايشگاه مطالعه شود. تعيين اتباهاي الاستيك ديناميكي مخزن را هم مي‌توان از طريق مغزه‌ها بدست آورد قبل از تعيين ثابت‌هاي الاستيك بايد سرعت موج برشي را بدست آورد تا بدست آوردن آن ثابت ها عملي شود در كل بعنوان تعيين پارامترهاي ژئومكانيكي مخزن اشاره مي‌كنيم. 4. آزمايشهاي چاه: پس از اينكه داده‌هاي بدست آمده از لاگها، بررسي‌هاي زمين شناسي و مغزه‌هاي موجود بطور كامل مورد تحليل قرار گرفت و اطمينان از وجود نفت يا گاز به مقدار قابل قبول از لحاظ اقتصادي در مخزن حاصل شد، مجموعه اي از آزمايشهاي قبل از شكست بايد بر روي چاه انجام شده و مورد تحليل قرار گيرد تا اينكه اطلاعات موجود از شرايط مخزن به اين وسيله تكميل شود. مقصود اصلي از انجام اين آزمايشها تعيين و تخمين نفوذپذيري بر جاي مخزن، مقدار پوسته، فشار اوليه مخزن و موارد ديگر از قبيل تنش‌هاي درجا و ضريب نشست سيال است و علاوه بر اين يكي از مقاصد انجام آزمايش قبل از شكست چاه، تعيين پتانسيل جريان مخزن از سازند موردنظر است. اگرچه تكنيكهاي مختلفي جهت تحليل داده‌هاي اوليه توليد مخزن وجود دارد ولي بهترين روش جهت براورد جريان مخزن، انجام دادن آزمايش فشار افزايشي است. تنش‌هاي بر جا يكي از مهمترين متغيرها براي اندازه‌گيري مي‌باشد كه توسط آزمايش تعيين تنش بر جا اندازه‌گيري مي‌شوند. در اين آزمايش سيال با فشار لازم جهت ايجاد ترك به قسمت موردنظر پمپاژ مي‌شود. با ايجاد تركهاي ريز در زون موردنظر، مي‌توان پمپاژ سيال را قطع كرده و پس از آن تنش‌هاي بر جا را اندازه‌گيري نمود. آزمايش ديگري كه از آن اطلاعات مفيدي جهت شناخت سازندها براي شكست هيدروليكي بدست مي‌آيد، آزمايش Microfrac يا ترك محدود از طريق اندازه‌گيري تزريق و نشت سيال است. در اين آزمايشات خصوصيات سيال به كار رفته بايد شبيه سيالي باشد كه جهت فرآيند شكست هيدروليكي استفاده شود. مراحل انجام اين عمليات به اين صورت است كه سيال با نرخهاي لازم جهت شكست سنگ مخزن به داخل چاه تزريق مي‌شود، سپس پمپ‌ها خاموش شده و كاهش فشار نسبت به زمان اندازه‌گيري مي‌شود از لحاظ تئوري مي‌توان ضريب نشست سيال را با تخمين ارتفاع ترك محاسبه كرد. References: 1-Micheal J.Economides, Kenneth G.Notle, (1989), “Rreservoir Stimulation”, Schlumberger Education Service. 2- Micheal J.Economides, A.D.Hill, (1997),”Petroleum Solution System”, SPEJ, july 1997. 3- Gringarten, A.C. and A.J Ramey, (1973) “unsteady State Pressure Distribution Created by a wall with a Singel Infinit Conductivity Vertical Fractre”. SPEJ (AUG), pp. 347-360. 4- Cinoco-Ley.h & F.Sama Neigo,(1981) “Transient Pressure Analysis for Fracture well”, JPT, pp. 1476-1479
    این مطلب تا کنون 23 بار بازدید شده است.
    منبع
    برچسب ها : شكست ,مخزن ,هيدروليكي ,سيال ,استفاده ,تزريق ,شكست هيدروليكي ,فرآيند شكست ,قسمت توليد ,توليد كننده ,تزريق اسيد ,قسمت توليد كننده ,فرآيند تحريك بستگي ,نهايي فرآيند تحريك ,
    شكست هيدروليكي

تبلیغات


    محل نمایش تبلیغات شما

پربازدیدترین مطالب

آمار

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

آخرین کلمات جستجو شده