حفاری چاه های نفتی
حفاری چاه های نفتی
آشنایی با چاههای نفت و گاز، مبانی حفاری و تجهیزات سرچاهی
پس از مطالعات مختلف زمین شناسی و انجام آزمایشهای متفاوت بر روی نمونه های سنگهای رسوبی و اعمالی نظیر لزره نگاری ، زمین شناسان به وجود نفت و یا گاز در یک محل پی می برند (امروزه تقریباً ثابت شده است که نفت از بقایای جاندارانی که میلیونها سال قبل بر روی زمین میزیسته اند به وجود آمده است ) . سپس با توجه به موقعیت محل و بررسی تمام جوانب حفاری در آن منطقه شروع می گردد . بدیهی است در حوزه های شناخته شده با در نظر گرفتن برنامه توسعه ای و حدود مخزن نفتی (یا گاز) زیرزمینی و اینکه بهرحال بایستی نفت وگاز زیرزمین را استخراج نمود ، اقدام به حفر چاههای جدید می گردد .
بحث راجع به حفاری به هیچ وجه در این اندک نمی گنجد و احتیاج به تبحر کامل و اطلاعات وسیع و فرصت لازم دارد ، لذا در چند جمله آینده فقط اشاره ای به مختصری از کلیات می گردد . خوشبختانه کتب و جزوه های بسیار و افراد مطلع وجود دارند که جهت آشنائی با تکنیک حفاری بایستی بدانها مراجعه نمود .
معمولاً چاههائیکه قبل از تثبیت وجود نفت یا گاز حفر می گردند به نام چاههای اکتشافی معروفند (Exploration well) (در مناطق شناخته شده نیز چاه اکتشافی به دنبال هدف به خصوصی نیز ممکن است نظیر چاه شماره ۱۰۱ در میدان نفتی اهواز که جهت بررسی وضع مخزن نفتی جدیدی که در زیر مخزن مورد استفاده فعلی موجود است حفرگردید ). حفاری چاههای اکتشافی معمولاً با دقت بیشتری نسبت به حفر یک چاه در محل شناخته شده صورت میگیرد و خود دلایل بسیار دارد که مهمترین آن ناشناس بودن وضع لایه های زیرزمینی در حوزه جدید می باشد . در حین حفر این نمونه چاهها و حتی پس از اتمام حفاری سعی می گردد که حتی الامکان اطلاعات بیشتری (وبادقت بیشتر) کسب گردد چرا که اعمال بعدی که در این چنین حوزه هائی صورت می گردد این اطلاعات را به عنوان مبنا در پیش خود دارد .
پس از کسب اطلاعات و به نتیجه رسیدن حفاری های اولیه و در جهت مشخص کردن محدوده مخزن نفتی و بررسی بیشتر بر روی لایه های زیرزمینی حوزه جدید ، چاههای توصیفی(Deleneation well) در محلهای محاسبه شده ای حفر می گردند .
سپس با توجه به وسعت میدان نفتی و پیش بینی حجم مورد بهره برداری طی محاسبات دقیق وسایل لازم برای تولیداز منطقه تأسیس گردیده و با برنامه ریزی حساب شده ای در حفر چاههای توسعه ای (Development well) اقدام می گردد .
لازم به یادآوری است که تمامی چاههائی که حفر می گردند در جهت استخراج نفت و یا گاز نمی باشد . بلکه با هداف متفاوت دیگری نیز چاه حفر میگردد . (چاههای دفعی Disposal well چاههای تزریقی آب و یا گاز Injection well ، و حتی در بعضی موارد چاههای مشاهده ای Observation well و غیره ) .
حفاری خود تاریخچه مفصلی دارد و همانطور که در بالا اشاره شد هیچ جای بحثی در این مقوله ندارد . آنچه مسلم است اعمال حفاری از ابتدا به یک صورت نبوده و این تکنیک مانند سایر علوم توسعه یافته و همچنان رو به توسعه است .
در حال حاضر اکثراً عمل حفاری بامته Drilling Bit صورت می گیرد و قطعات جدا شده از لایه های در تماس با مته توسط سیالی که در چاه به دوران آورده می شود از چاه خارج می گردند . (بدیهی است طرز عمل به هیچ وجه باین سادگی که در یک جمله خلاصه شود نیست .) سیستم های جدیدتر حفاری نیز ابداع گردیده است لیکن هنوز چندان عمومیت ندارند و اکثراً در مراحل آزمایشی می باشند .
با مشخص کردن محل برای حفاری ، دکل حفاری (Drilling Rig) با تمامی تجهیزات اعم از پمپها ، لوله های حفاری و غیره به آن مکان انتقال داده می شود . دکل و کلیه وسایل بطریقی که جهت حفاری لازم است در محل تعبیه می گردند و سپس حفاری آغاز می گردد .
در شروع حفاری از مته های بزرگتر (با توجه به موقعیت محل در نظر گرفته می شود معمولاً با قطر بیش از ۱۸ اینچ) استفاده می گردد و به مرور که عمق چاه افزوده می گردد با در نظر گرفتن وضع لایه ها و موقعیت چاه از مته های با اندازه کوچکتر نیز استفاده می گردد . (به کوچکی حتی ۲/۱ ۳ اینچ) جهت انجام عمل مته به انتهای لوله حفاری (Drill pipe) بسته شده و تحت فشار بدوران آورده می شود . این فشار و دوران باعث می شود که سنگهای موجود در زیر مته خرد و کنده شوند . (لازم به ذکر است که مته ها خود نیز انواع متفاوت دارند که با توجه به جنس سنگ و موقعیت محل حفاری مورد نظر و اینکه کدامیک بهتر جوابگو خواهد بود مورد استفاده قرار می گیرند ) . ذرات کنده شده توسط گل حفار (Drilling mud) که در حین عمل دائماً در چاه در حال دوران و گردش است Circulstion به خارج از چاه آورده می شود . این گل حفاری از بالای چاه وازدرون لوله حفاری به داخل چاه به طور مدام پمپ می گردد و از مجرای موجود درمته عبور کرده و از مسیر پشت لوله حفار و دیواره چاه مجدداً به بالای چاه برمی گردد که در این بالا آمدن ذرات کنده شده را نیزبه همراه خودمی آورد . (گل حفاری فقط این مصرف را ندارد ، بلکه در سرد کردن خود مته ونیز کنترل فشار چاه نقش عمده ای را دارد .) به مرورکه چاه عمیق می شود به طول لوله حفاری افزوده می گردد و عمل ادامه می یابد . (گل حفاری همچنین در ثابت نگهداشتن دیواره چاه بی تأثیر نیست ).
همزمان با ادامه حفاری بر روی دیواره چاه نیز پوشش فلزی (Casing) تعبیه می گردد . این عمل با توجه به موقعیت لایه در حین حفاری وضع چاه نیز صورت می گیرد و برای انجام آن لازم است که موقتاً عمل حفاری قطع گردیده و پوشش مورد نظر کار گذاشته شده و سپس حفاری ادامه یابد . به پشت این لوله پوششی نیز سیمان پمپ می گردد و جنس و اندازه آن بستگی به موقعیت چاه و قطر آن در همان شرایط به خصوص دارد . (این لوله برای جلوگیری از ریزش دیواره چاه ، قطع ارتباط بین لایه ها از داخل چاه و همچنین بهتر به کنترل در آوردن چاه تعبیه می شود .)
درحینحفاریاز سنگ لایه ها برای مشخص کردن جنس و موقعیتهای دیگر آنها نیز نمونه برداری می گردد ، ممکن است که از ذرات بالا آورده شده توسط گل حفاری (Cuttings) نمونه بردای شود و یا ممکن است که نمونه گیری به صورت درآوردن مغزه Core باشد .
وزن و جنس گل حفاری با توجه به عمق چاه و فشار داخلی آن و موقعیت مخصوص حین عمل ، نیز تعویض می گردد که خود یکی از موضوعات بسیار مهم عمل حفاری می باشد .
سکوی حفاری
اجزای سکوی حفاری
به هر حال و بدین صورت حفاری تا عمق نهائی موردنظر ادامه می یابد و باکارگزاردن لوله گم (Liner) (در حقیقت جداره پوششی که تمام دیواره چاه را فرا نمی گیرد و فقط فاصله محدودی را با توجه به موقعیت چاه می پوشاند و تاسرچاه ادامه ندارد ) . و یا لوله مغزی tubing (ازسرچاه تا عمق بخصوصی ادامه دارد و کاربرد آن بستگی به شرایط چاه و نحوه بهره برداری بعدی از آن دارد.)کار رو به اتمام می رود . لازم به تذکر است که انجام عمل حفاری با دقت و احتیاط و در حضور شیرهای ایمنی به خصوص B . O . P صورت میپذیرد. بعضی مواقع قسمت تولیدیچاهبادر نظرگرفتن موقعیت محل بدون پوشش فلزی (open hole) تکمیل می گردد .
در حین حفاری هرگاه به لایه ای که دارای نفت و یا گاز باشد برسند ، نسبت به ضرورت آزمایش مقدماتی روی آن نفت و یا گاز همراه با اندازه گیری فشار انجام می گیرد (DST) پس از آن می بایست انجام هر عمل دیگری با نظارت مهندسی بهره برداری صورت گیرد . احیاناً اگر چاه به جهاتی احتیاج به مرمت داشته باشد مجدداً می بایست از دکل حفاری استفاده نمود که این مورد نیز برنامه ریزی خاص خود را دارد .
بدیهی است یک مهندس بهره برداری خوب از ابتدای عمل حفاری و برای کسب اطلاع از چکونگی وضع چاه و موضوعاتی که در حین حفاری آن پیش می آید و در آینده بهره برداری از چاه دخالت خواهد داشت ، خود را در جریان قرار می دهد و حتی الامکان ازکم و کیف حفاری چاه اطلاعاتی بدست می آورد .
چاه نفت عبارت است از حفره ای استوانه ای که در زمین برای اکتشاف، بهره برداری و … از منابع نفتی ایجاد می شود و ممکن است عمود و یا مایل بر سطح زمین باشد.
چاه عمیق
چاههایی که عمق آنها از ۴۵۰۰ متر بیشتر باشد چاه عمیق نامیده می شود. در ایالت متحده آمریکا به چاههایی که عمق آنها تا ۶۰۰۰ متر باشد، چاه خیلی عمیق و چاههایی را که عمق آنها تا ۷۵۰۰ متر برسد چاه بسیار عمیق گویند.
پروژه های چاههای عمیق به منظور پژوهشهای نفتی و در سنگهای آذرین به منظور اکتشاف انرژی گرمایی آبهای
زیرزمینی حفر می گردد.
عمیق ترین چاه اکتشافی حفر شده
(Archean-Proterzoic) دکل حفاری “کلا” تا عمق ۱۱۶۰۰ متری پوسته قدیمی قاره ای آرکئن- پروترزوئیک
در بالتیک نفوذ کرده و از جمله عمیق ترین چاههای اکتشافی محسوب می شود. چاه مذکور به اس- جی- ۳ موسوم
می باشد.
عمر چاهها و مخازن
عمر یک چاه و یا مخزن از زمان رسیدن نفت یا گاز به سطح زمین در شرایطی که دارای قابلیت اقتصادی باشد شروع
شده و تا زمانی که استخراج از چاه و یا مخزن مقرون به صرفه باشد، ادامه می یابد. هرگاه هزینه تولید نفت از میزان
فروش آن بیشتر باشد، چاه را می بندند و عمر چاه و همچنین عمر مخزن آن را بطور موقت یا دائم خاتمه یافته تلقی
می نمایند.
انواع چاههای نفت
(Exploration Well) چاه اکتشافی
چاه اکتشافی اولین چاهی است که جهت کسب اطلاعات زمین شناسی و آگاهی از وضعیت نفت و گاز در ناحیه مورد
نظر حفر می شود. حفر چاه اکتشافی پس از انجام مراحل اکتشاف و تعیین نواحی دارای پتانسیل ذخیره نفت و گاز
صورت می گیرد. اگر اکتشاف در یک میدان نفتی متشکل از دو یا چند مخزن به عمل آید، اولین چاه منتهی به هر
مخزن در واقع ، چاه اکتشافی آن مخزن محسوب می شود.
(Delineation Well) چاه توصیفی
برای آگاهی از مرزهای جانبی مخزن ، تعیین حجم ذخیره و چگونگی گسترش ذخیره مخزن با حفر چاه توصیفی حفر
میشود. قبل از شروع حفاری اکتشافى با بررسى اطلاعات زمین شناسى ولرزه نگاری احتمال وجود نفت بررسى میشود.
(Observation Well) چاه مشاهده ای
چاههایی که به منظور مشاهده وضعیت مخزن حفاری شود چاه مشاهده ای نامیده می شود. فشار مخزن، سطح آب و
نفت، نسبت آب و نفت و … از جمله مواردی است که با استفاده از چاههای مشاهده ای قابل بررسی و اندازه گیری
است.
(Succession Well) چاه جایگزین
چاه جانشینی در مواقعی که امکان بهره برداری از چاه قبلی وجود نداشته باشد حفاری می شود. برای مثال، حفاری چاه جانشینی در مجاورت چاهی که به دلیل جاماندگی ابزار حفاری در آن متوقف شده باشد انجام میشود.
(Development Well) چاه توسعه ای
پس از حفاری چاههای اکتشافی و توصیفی و ضمن تایید ذخیره دارای قابلیت اقتصادی مخزن ذخیره، اقدام به حفر
چاههای توسعه ای می شود. استخراج نفت و گاز از مخزن بطور عمده از طریق چاه های توسعه ای صورت می گیرد.
امروزه در صنعت نفت، صنعت حفاری از بالاترین درجه اهمیت برخوردار است و ملاک قدرت شرکت های نفتی
محسوب می شود. حفاری به ۲ روش انجام می شود :
(Rotational drilling) 1_ حفاری دورانی
(Cable tool drilling) 2_ حفاری ضربه ای
(Rotational drilling) امروزه حفاری ضربه ای کاربرد زیادی ندارد و تقریبا تمامی چاه ها به روش حفاری دورانی
حفر می شوند.
حفاری دورانی
در این روش حفاری، از مته های متنوعی استفاده می شود. مته ها با حرکت چرخشی روی سنگ باعث خرد شدن و
ساییده شدن آن می شوند و انرژی لازم برای به چرخش در آوردن مته و لوله با کمک سیستم دورانی تامین می گردد.
از مهمترین عواملی که موجب افزایش سرعت حفاری می شود گل حفاری است که در عملیات حفاری همانند خون در
بدن انسان عمل میکند بدین صورت که به هنگام چرخش مته از نازل های(سوراخ) موجود بر روی مته خارج شده و
را با بهره مندی از خاصیت حمل به سطح زمین انتقال میدهد که این عمل باعث (Cutting) کنده های حفاری
افزایش سرعت حفاری شده و از قفل شدن مته در چاه جلوگیری می کند. امروزه تقریبا در همه جای دنیا برای حفر چاه
های نفتی یا گازی از سیستم حفاری دورانی استفاده می شود.
حفاری ضربه ای
دستگاه های حفاری ضربه ای و یا سیستم های ضربه ای، دستگاههای ساده ای هستند که برای پژوهشهای آب یابی
بسیار مناسب هستند. از این دستگاهها بیشتر برای حفر چاه هایی که در داخل سنگهای مقاوم قرار دارند، استفاده
می کنند. اصول کار سیستم های ضربه ای خردکردن سنگهاست که این عمل بوسیله مته ای به نام مته حفاری یا ترپان انجام می گیرد. مته ها بطور منظم از ارتفاع ثابتی روی سنگ فرود می آیند. دستگاه مجهز به یک خرک چهار قطبی و یا یک دکل است که مته های حفاری با یک قرقره برگشت دهنده روی آن آویزان می گردند. این مته ها دارای حرکت رفت و برگشتی می باشند و برای اجرای مانورهای حرکتی پائین و بالا، از دستگاه رفت و برگشت جدا گردیده و به وسیله ای به نام چرخ قرقره که برای نصب لوله ها نیز بکار می رود،اتصال می یابند. خرکهای جدا شونده، چوبی و یا
فلزی هستند. پایه ها روی دالهای سیمانی که قبل از مونتاژ دستگاه آماده می شوند، قرار می گیرند. دکل های خم شونده یا تلسکوپی، دستگاههای خودکار قابل حمل حفاری را مجهز می نمایند. این دکلها به صورت دائمی در پشت یک
کامیون نیز می توانند ثابت شده باشند. دکلها باید با کابلهای محکم روی بلوکهای سیمانی استوار شوند.
عمیق ترین چاه با روش ضربه ای
عمیق ترین چاه که با این روش در ایالت نیویورک توسط شرکت گاز طبیعی ایالت نیویورک از سال ۱۹۴۸ تا ۱۹۵۳ و با
عمق ۱۱۱۴۵ فوت حفر گردیده بود که به نفت نرسیده بود.
مشکلات حفاری
(blow out) ورود سیالات از سازندها به درون چاه
(Formation) گلی که به داخل چاه فرستاده می شود دارای فشار مشخصی است که با استفاده از این فشار، سازندها و سیالات موجود در این سازندها را کنترل می کنند. اگر فشار گل کمتر از فشار سازند باشد، باعث می شود سیالات موجود در این سازندها به درون چاه نفوذ کنند. اگر این سیال گاز یا بخار آب باشد بسیار خطرناک است؛ حتی اگر سیال وارد شده مایع باشد نیز زیان آور است و باعث تغییر ماهیت گل می شود و می تواند گل را از بین ببرد. به پدیده وارد گویند. blow out شدن سیالات از سازندها به داخل گل (Mud loss) از دست رفتن گل است؛ یعنی فشار گل به حدی زیاد است که گل حفاری به داخل سازند نفوذ blow out این فرآیند عکس فرآیند می کند و باعث هدر رفتن گل حفاری می شود. اگر این امر در لایه ی مخزن اتفاق بیافتد، باعث پرشدن خلل و فرج که در اصطلاح گل کبره ای گفته می شود شده و از (mud cake) مخازن نفت و گاز بابخش های جامد گل حفاری میزان بهره دهی مخزن کاسته می شود. در بهترین حالت از دست رفتن گل حفاری باعث ایجاد خسارت مالی می شود.
باید یادآور شد که گل حفاری پیچیده ترین سیالی است که بشر به آن دست یافته است و ماده ارزان قیمتی نیست.
(Filler loss) هرز رفتن آب گل حفاری
گاهی گل به طور کامل وارد سازند نمی شود و فقط آب این ترکیب داخل سازند می شود که این امر باعث خراب شدن
گل حفاری شده و کارایی آن را کاهش می دهد.
گل حفاری دارای ویژگی های زیر است:
۱_ اصطکاک بین مته و لایه های سنگی را کم می کند تا حفاری روان تر پیش رود و مته در سنگ گیر نکند.
۲_ حرارت ناشی از اصطکاک بین مته و لایه های سنگی را به سرچاه منتقل می کند.
۳_ خرده سنگ های برجای مانده از حفاری را که در صورت باقیماندن در ته چاه به پره های مته حفاری گیر کرده و
مانع حرکت آن می شوند، از چاه بیرون می آورد.
لایه ای بر دیواره ایجاد می کند. در این صورت برخی از لایه های سنگی(غیر (mud cake) 4_ گل کبره ای
مخزنی) که سست و ناپایدارند و ممکن است در محل دهانه ی چاه مشکل ریزش یا گرفتگی ایجاد کنند، با این جداره
پوششی پایدار می یابند.
۵_ در مسیر رسیدن به لایه مخزنی، مته از میان لایه های زیادی عبور می کند بعضی از این لایه ها به خودی خود
متخلخل و حاوی مقداری سیال هستند. فشاری که ستون گل حفاری بر دیواره ی چاه وارد می کند، از ورود این سیالات
به درون چاه پیشگیری میکنند. شاید این از مهمترین ویژگیهائی باشد که گل حفاری در مرحله ی حفاری از آن برخوردار
است.
نقش گل حفاری
نخست، خارج کردن خرده سنگ های کنده شده از اطراف مته و آوردن آنها به سطح؛ دوم، خنک کردن و تقلیل
اصطکاک مته با زمین؛ سوم، محافظت دیواره چاه و ممانعت از ریزش طبقات؛ چهارم، ایجاد تعادل بین مایعات درون
طبقات و مایعات داخل چاه؛ پنجم، انتقال گاز و یا نفت از طبقات زیرزمینی به سطح و درون دستگاه های اندازه گیری
مثل دستگاه شناسایی گازها و یا دستگاه تعیین کننده نوع گاز.
وظیفه گل حفاری
وظیفه اصلی گل ثابت نگهداشتن فشار هیدرواستاتیکی در داخل چاه است. اگر فشار گل از فشار مواد موجود در داخل
گل می شود. اگر حفار (loss) چاه بیشتر باشد در این صورت گل به داخل سازندها نفوذ کرده و باعث کم شدن
سرچاهی متوجه این جریان نشود گل به سرعت کم شده و بعد از تمام شدن و یا کم شدن فشار گل، چاه فوران
می کند. این موجب میشود که دکل حفاری نابود شود. در سازندهایی که درون آنها گاز یا نفت وجود (flow rate)
دارد این مرحله آتش سوزی به دنبال خواهد داشت و موجب گیر کردن لوله حفاری در چاه میشود که این خود موجب
اشکال در حفاری خواهد شد. برای سنگین کردن گل از مواد مختلفی همچون نمک و … استفاده میشود. این ترکیبات
را با آزمایش و به تناسب منطقه جغرافیایی به دست می آورند.
گیر کردن ابزار حفاری درون چاه
ممکن است در حین حفاری یا امور مربوطه که درون چاه انجام می شود، برخی از ابزارهای حفاری درون چاه گیر کرده
و یا به درون آن پرتاب شوند. متداول ترین این حوادث گیر کردن رشته های حفاری به دیواره چاه است که به آن
می گویند. همچنین ممکن است قطعه ای به درون چاه پرتاب شود که در این صورت باید با روش ها و stacking
آن قطعه را خارج کرد. (Fishing) ابزارهای مانده یابی
ریزش لایه ها درون چاه
در حین حفاری ممکن است به لایه هایی برسیم که بسیار سست هستند و به درون چاه ریزش کنند، یا ممکن است
لایه ای که حفاری می کنیم از جنس رس باشد و در تماس با آب گل حفاری با آن سازند، افزایش حجم پیدا کند و چاه
رامسدود کند. روشی که برای حل این مشکل پیشنهاد می شود این است که تا جایی که امکان دارد از گلی با پایه های پوشانده شود. اما اگر سازند، سست باشد به (Casing) روغنی استفاده شود و سازند نیز سریعا توسط لوله جداری درون چاه ریزش می کند و ممکن است باعث مدفون شدن مته حفاری نیز شود. روشی که برای جلوگیری از این مشکل (mud cake) پیشنهاد می شود این است که گل حفاری را طوری طراحی کنند که در محل سازند سست، گل کبره زیادی ایجاد شود و مانع ریزش سازند شود.
تکنولوژی روش های حفاری
انواع روش های حفاری از نظر مسیر حفاری عبارتند از:
(vertical drilling) حفاری عمودی
در این روش، حفاری بصورت عمود نسبت به سطح زمین انجام می شود اما در هر حفاری یک انحراف از مسیر
وجود دارد که در روش عمودی این انحراف باید خیلی کم و در حد ۱ تا ۲ درجه باشد. (drift)
(Slant well) حفاری انحرافی
در این روش، مسیر حفاری نسبت به محور عمود بر سطح زمین دارای زاویه است و حتی ممکن است بهنگام حفاری
عمودی در یک قسمت رشته های حفاری به دیواره چاه گیر کنند و آزاد کردن آنها ممکن نباشد و اجباراً به قطع آن
قسمت از لوله های حفاری که به دیواره چاه گیر کرده است بپردازیم و پس از سیمان کردن آن قسمت با استفاده از
روش حفاری انحرافی این منطقه را دور زده و دوباره به مسیر حفاری قبلی بازگردیم.
(Horizontal drilling) حفاری افقی
حفاری در این روش، با زاویه ۹۰ درجه نسبت به محور چاه انجام می شود. این نوع حفاری می تواند درسنگ مخزن
بسیار بصرفه باشد چرا که سطح تماس مخزن را با چاه افزایش داده و در نتیجه باعث برداشت بیشتر و بهتر از مخزن
شود، اما این روش نیاز به تکنولوژی بالایی نیز دارد.
٩
(Multilateral Drilling) حفاری چند جانبه
یا همان سکوهای نفتی و (offshore) این روش بیشتر در چاه هایی مورد استفاده قرار می گیرد که بر سطح دریا
گازی دریایی قرار دارند. در این روش از یک سکو در جهت های مختلف، حفاری انجام می شود به صورتی که هم زمان
می توان چندین نقطه در یک مخزن یا مخازن مختلف را حفاری کرد.
(Under Balance Drilling) UBD حفاری تحت فشار
این روش دارای سرعت حفاری بسیار بالایی است. در این تکنیک فشار گل حفاری را طبق استاندارد ها و معیارهای
مختلف که باعث فوران چاه نشود به میزانی پایین تر از فشار سازند و سیال موجود در آن می رسانند.کاربرد اصلی این
روش برای حفاری سازند های سخت می باشد به این ترتیب که اگر فشار روی این سازند ها کم باشد فشار خود سازند
موجب پاشیده شدن آن می شود و سرعت حفاری را تا حد زیادی بالا می برد البته این روش نیاز به تکنولوژی پیشرفته
ای دارد.
روش های نوین حفاری
تکنولوژی حفاری لیزری
پژوهش در مورد استفاده از فناوری لیزر برای حفاری چاه نفت اولین بار در ارتش آمریکا در سال ۱۹۷۷ شروع شده
است. این آزمایش نشان داد که سرعت حفاری با استفاده از این روش بین ۱۰ تا ۱۰۰ برابر افزایش می یابد. هدف
اصلی تمامی آزمایش هایی که تاکنون با لیزر انجام شده است، دستیابی به بیشترین مقدار حفاری با کمترین هزینه
توسط دو (Miracle project) ممکن با حداقل توان مورد نیاز می باشد. آزمایشی تحت عنوان پروژه میراکل
۳ و با توان لیزری /۸ μm دانشمند به نام های برین و گریوس انجام گرفت. در این آزمایش از امواجی با طول موج
۶۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلو وات با استفاده از آن توانستند طی چهار ثانیه تابش لیزری به عمق سه اینچ در ماسه سنگ حفاری
نماید. با انتخاب سیستم لیزری، قادر خواهیم بود سرعت حفاری را تا اندازه قابل توجهی افزایش دهیم. استفاده از
تکنولوژی لیزری برای حفاری چاه نفت، پیامد های برجسته ای را به همراه دارد. از جمله مهم ترین آنها می توان به
ایجاد دیواره سرامیکی در چاه، کاهش احتمال توقف عملیات حفاری، کاهش تعداد روز های حفاری، ایجاد قطر یکسان
از سطح تا انتهای چاه، کاهش احتمال گیرکردن لوله های حفاری، امکان استفاده از لوله های سبک به جای لوله ها
سنگین، کاهش آلودگی زیست محیطی و افزایش سرعت حفاری از ۱۰ تا ۱۰۰ برابر اشاره کرد. یکی از مهم ترین
معایب حفاری لیزری انتقال انرژی لیزر از منبع آن در سطح چاه به عدسی آن در انتهای چاه می باشد. مکانیزم حفاری
بوسیله لیزر به این ترتیب است که با برخورد اشعه لیزر، سنگ ها خرد شده و سپس ذوب و در مرحله سوم بخار می
شوند. دراین مرحله جت سیالی، بخار تولید شده را به جداره چاه چسبانده که خود به ایجاد دیواره سرامیکی در جداره چاه می گردد. ایجاد جداره سرامیکی فواید فراوانی را به همراه دارد.
(PCD) تکنولوژی حفاری کانال پلاسما
ابداع روش های حفاری به منظور کاهش هزینه و آسان شدن عملیات از موضوعات مهم محققین این حوزه از صنعت
می باشد. با توجه به وجود مخازن هیدروکربوری در مناطق سخت و دشوار و همچنین کاهش طول دوره حفاری که
هزینه ثابت سنگینی را به دنبال دارد، متخصصین این رشته همواره در پی آن هستند تا مناسب ترین روش را براساس
دانش فنی روز برای حفاری چاه نفت شناسایی کرده و آماده فرایند عملیاتی کنند. یکی از روش های نوین حفاری،
روش حفاری کانال پلاسما می باشد.
اسکاتلند، استفاده از برق پالسی و پلاسما با قدرت الکتریکی بالا را Strathclyde گروهی از محققان در دانشگاه
برای حفاری در سنگ بررسی کردند. محققان تخمین میزنند که با استفاده از این تکنیکهای جدید اکتشاف، تنها از
۳ میلیارد بشکه نفت استخراج کرد. / چاههای موجود در دریای شمال، میتوان حجمی معادل ۱
با استفاده از این تکنولوژیها از طریق عملیات ترمیمی در چاه های موجود و اکتشاف با هزینه کاراتر و توسعۀ ذخایر
دست نخورده، میتوانند سطح تولید موجود در فلات قاره بریتانیا را برای ۱۵ الی ۲۰ سال آینده حفظ کنند. در همین
راستا این گروه از محققین برای ایجاد “کانال پلاسما” در سنگ حفاری، از برق پالسی ولتاژ بالا استفاده می کنند. در
این فرایند با عبور جریان برق پالسی، انفجار فوق العاده سریع کانال پلاسما در داخل سنگ در مدت کمتر از یک
میلیونیم ثانیه اتفاق می افتد و باعث شکستگی و خرد شدن سنگ میشود. سنگ های خرد شده در اثر نیروی انفجار به دیواره می چسبند و یک دیواره سنگ ریزه در جداره چاه ایجاد می شود. حفاری کانال پلاسما ، در بطن سنگ محل
حفاری با نیروی تخلیه الکتریکی بسیار سریع پلاسما انجام میشود. در این روش، پلاسما به سرعت منفجر شده و انرژی از طریق آن به سنگ منتقل میشود. این انفجار سریع مثل یک پیستون بر سنگ مورد نظر اثر میگذارد و موجب خرد و متلاشی شدن آن میشود. با استفاده از تکنولوژی پر قدرت برق پالسی، توده پلاسما چندین بار در ثانیه تشکیل می شود.
