تحقیق روش های کنترل چاه

آرمانی ترین هدف در کنترل فوران ، کشتن چاه و تحت کنترل در آوردن آن می باشد . در این راستا روشهای کنترل چاه اعضای گروه حفاری را قادر می سازد تا :

1 سیال جریان یافته را از چاه خارج کنند .

2 چاه را از سیال جدید با وزن متناسب با گرادیان فشار سازند پر کنند.

مهمترین روشهای کنترل چاه :

1 روش حفار  Driller’s   Method

2 روش انتظار و وزن  Wait – and – Weight method

3 روش تلفیقی    Concurrent Method

4 روش حجم سنجی   Volumetric Method

5 روش کشتن از بالا   Top – kill   Method

6 روش چوک بسته   Low choke Method

می باشند که از سه روش اول بیشتر استفاده می شود.

با وجود اختلاف در سه روش فوق از چندین لحاظ به هم شبیه هستند بعنوان مثال در هر سه روش باید مقدار فشار روی ته چاه در خلال عملیات ثابت بماند. ثابت نگه داشتن فشار ته چاه توسط تغییر در کاهنده انجام می شود. در هر سه روش پس از خاموش کردن پمپ باید چوک را کاملا" باز کرده و وضعیت چاه را مورد بررسی قرار داد و در هر سه مورد فشار نهایی گردش کل پس از جابجایی کامل کل برابر خواهند بود.

در هر سه روش فوق پس از بستن چاه فشار های بسته لوله حفاری و جداری را پس از تثبیت خوانده و ثبت می نمایند. KRP نیز پس از شروع به پمپ کردن کل و کاهش فشار، یادداشت می شود.

پس از وقوع فوران، فشار بسته لوله های حفاری با فشار جریان کشتن چاه KRP جمع شده و مقدار فشار گردش اولیه بدست می آید. در خلال کشتن چاه مقدار فشار روی ته چاه توسط ثابت نگه داشتن پمپاژ و نیز استفاده از چوک بدون تغییر خواهد ماند . برگه های کشتن چاه Well-Control Worksheet برای کلیه روشها جهت داشتن اطلاعاتی نظیر ، KRP, SICP, SIDPP ، عمق چاه ، وضعیت جداری و سایر اطلاعات مورد نیاز مفید است.

اساسی ترین اختلاف بین سه روش بالا زمان راندن گل جدید به درون ساق حفاری است. در روش حفار گل بریده توسط گل اولیه بیرون ریخته شده و سپس گل جدید (وزن بیشتر ) به درون چاه پمپ می شود (دو روش ). در روش انتظار و وزن گل بریده شده توسط گل جدید جابجا می شود (یک گردش گل ) و در روش تلفیقی ابتدا گل قیمتی رانده شده و هر لحظه ای که گل جدید آماده شده آن را پمپ می کنند. ( مرحله به مرحله )

روش حفاری Driller’s   Method 

روش حفار پایه واساس کنترل چاه در بسیاری از عملیات حفاری است . چون فن آوری بکار رفته در آن در سایر روشهای کنترل چاه مشترک می باشد.

مراحل روش حفار

موارد زیر مراحل پله به پله روش حفار را در کنترل چاه نشان می دهند.

1 پس از وقوع جریان چاه توسط افراد مسئول بسته می شود.

2 مقدار Sidpp و Sickp و افزایش سطح مخازن را یادداشت کنید.

3 برگه کشتن چاه را در صورت نیاز پر کنید ( شکل 16)

4 جهت شروع پمپاژ، چوک را باز کرده ، و به آرامی پمپ را روشن کنید تا مقدار گردش گل به سطح جریان کشتن برسد (Kill Rate). سپس توسط چوک دستی مقدار فشار بسته جداری را ثابت نگه دارید. با این عمل فشار وارده بر ته چاه یکنواخت خواهد ماند.

5 هر گاه جریان پمپ به حد سرعت کشتن چاه Kill – Rate Speed رسید، فشار سنج          لوله های حفاری مقدار فشار گردش اولیه را نشان می دهد (ICP) توسط باز و بسته کردن چوک فشار را روی ثابت نگه دارید. سرعت پمپاژ را تغییر ندهید.

6 فشار بسته لوله های حفاری را روی فشار اولیه گردش (ICP = KRP +SIDPP ) ثابت نگه داشته تا تمام گل بریده از چاه خارج شود، سپس چاه را ببندید. در این حالت باید فشار بسته لوله حفاری و فشار بسته جداری با هم برابر و مساوی با مقدار SIDPP باشند که در ابتدای کار یادداشت کرده اید.

7 پمپ خاموش، چاه بسته و گل جدید را با استفاده از رابطه زیر آماده کنید :

              MWI    = SIDPP   : TVD   : 0.052

MWI      =    افزایش وزن گل                                ppg

SIDPP   =    فشار بسته لوله حفاری                                         psi

TVD      =   عمق قائم واقعی                                         ft

8 پس از اتمام ساخت گل جدید ، چوک را باز کرده و به آرامی پمپ را روشن نموده ، سرعت آن را تا رسیدن به Kill Rate افزایش دهید. فشار جداری را روی مقدار جدید ثابت نگاه دارید. با پر شدن چاه از گل جدید فشار ICP آرام آرام به FCP می رسد. جهت اطلاعات بیشتر از روابط زیر باید استفاده کرد :

              SBS   = Cdp   x  Ldp  : PD

SBS = تعداد ضربات پمپ از سطح به مته                                                   

Cdp = گنجایش لوله های حفاری                                                                    bb1

Ldp = طول لوله های حفاری                                                                             ft

PD = برون ده پمپ                                                                                BB1 / s

و رابطهء :                                                                      SBT  = SBS   : SPM

SBT = زمان لازم برای رسیدن گل از سطح به مته                                          min

SBS  = تعداد ضربه لازم                                                                              

SPM  =  سرعت پمپ                                                                                spm

معمولا" گروه حفاری در صورت نیاز باید مبادرت به ساختن گل جدید کنند.

9 هر گاه گل جدید به مته رسید، باید توجه بیشتر را به فشار لوله های حفاری اعمال نمود. فشار لوله های حفاری را تا زمان رسیدن گل جدید به سطح، روی (FCP) ثابت نگه دارید. ( این عمل با ثابت نگه داشتن سرعت پمپاژ انجام می گیرد). اگر KRP معلوم باشد فشار گردش نهایی را می توان از روی رابطه بدست آورد :

              FCP   = CRP   x  NMW  : OMW

FCP     = فشار گردش نهایی                                                                 psi

KRP    = فشار کشتن چاه                                                                      psi

NMW = وزن گل  جدید                                                                      ppg

OMW = وزن گل قدیم                                                                          ppg

10 پمپاژ را متوقف کرده و وزن گل خروجی را همراه با وجود یا عدم جریان احتمالی کنترل کنید، و با رعایت نکات ایمنی عملیات حفاری را ادامه دهید.

راهکارهای اساسی در روش حفار

بدلیل وجود نقاط مشترک بین روش حفار، روش انتظار وزن و تلفیقی اکثر مشخصان کنترل چاه ترجیح می دهند که این روش را به خوبی فرا گیرند. اساس کار روش حفار و دو روش دیگر متکی بر موارد زیر است :

1 بستن چاه

2 نگه داشتن فشار جداری با توجه به سرعت پمپ و ICP.

3 ثابت نگه داشتن سرعت پمپ روی مقدار Kill Rate .

4 حفظ فشار لوله های حفاری روی مقدار ثابت.

5 محاسبه ء گنجایش ساق حفاری و تعداد ضربات پمپ .

6 محاسبه وزن گل لازم برای کشتن چاه .

هدف اصلی آنها بستن چاه ، جلوگیری از تراوش سیال سازند به درون چاه و نگهداری فشاری ثابت بر ته چاه می باشد. در ادامه عملیات کشتن چاه و پمپاژ گل جدید به سیستم باید توسط تنظیم چوک مقدار فشار را کنترل کرده و پس از رسیدن گل جدید به ته چاه شاخص فشار ، لوله های حفاری خواهند بود. در اینجا باید فشار FCP را از طریق آنها کنترل کرد.

محدودیتهای روش حفار

در حفاری های پیشرفته، روش حفار دارای چندین محدودیت می باشد. برای مثال در جریان گازی و کنترل آن با این روش فشار سطحی جداری بسیار بالا می رود . این امر بدلیل گردش گل قدیم در چاه و ایجاد پس فشار می باشد، در این گونه موارد باید با استفاده از چوک فشار را کم کرده و گاز را ترخیص کرد. گل با وزن بالایی در چاه پمپ نمی شود تا چاه تمیز شود. بدلیل وجود انبساط گاز در سطح و بیرون راندن گل از چاه فشار فضای حلقوی کاسته می شود بنابراین باید چوک را بیشتر و بیشتر کم کرده تا فشار اعمال شده روی ته چاه را ثابت نگه دارد. بنابراین لوله های جداری سطحی باید قدرت تحمل این فشار بالا را داشته باشند. افزایش فشار جداری را می توان در حین تغییر شکستگیهای سازند، عدم برگشت گل و فورانهای زیرزمینی یا تراوش زیر زمینی بسته به موقعیت کفشک مشاهده نمود.

در روش حفار نیاز به دو گردش گل داریم ( حداقل ) بنابراین زمان زیادی صرف کشتن چاه خواهد شد. و بر همین اساس ستون فورانگیر متحمل فشار زیادی شده و خود این عمل منجر به مشکلات احتمالی دیگری خواهد شد.

روش انتظار وزن   Wait – and – Weight Method

عملکرد این روش براساس نام آن یعنی ابتدا منتظر ساختن گل جدید شده سپس آن را بدرون چاه پمپ می کنند، بدیهی است که گل جدید دارای وزن بیشتری نسبت به گل قبلی است. در اغلب موارد گل قدیم و یا گل گاززده را از طریق چوک از سیستم گردش گل دفع می کنند. این عمل را تا رسیدن گل جدید به سطح یا کم شدن فشار سطحی جداری ادامه می دهند.

در روش انتظار و وزن فشار سطحی ممکن است بدلیل رسیدن گل جدید به ته چاه و جلوگیری از تراوشی آن به چاه کاهش یابد، در نتیجه فشار هیدرواستاتیکی چاه افزایش یافته و فشار سطحی کاهش می یابد لذا باید از طریق چوک مقدار فشار وارد بر ته چاه را ثابت نگه داشت . اگر مقدار فشار سطحی محدود باشد، تغییرات Formation Breakdown  نیز کاهش می یابد . در هر صورت زمانی F.B کاهش می یابد که گل جدید قبل از تراوش گاز به چاه، به سطح برسد.

بسیاری از کارفرمایان ترجیح می دهند که در صورت داشتن مواد گل در انبار دستگاه خشکی یا دریایی در حد امکان از روش انتظار و وزن استفاده کنند، چون به ابزار سطحی فشار کمتری وارد شده و نیز زمان عملیات کمتر از روش حفار می باشد. کم بودن فشار سطحی در مدت انتظار برای ساختن گل عواقبی نظیر مهاجرت گاز ، گیر لوله ها و پلاک شدن چاه در پائین آن را بدنبال خواهد داشت.

مشخصه های روش انتظار و وزن

دو مشخصه ء مهم در این روش را باید یادداشت نمود. اول فشار پمپ را از روی درجه      لوله های حفاری، کاهش آن پس از رسیدن گل به ته چاه و حفظ آن توسط سرعت پمپها به منظور اعمال فشار مناسب به چاه ، دوم فشار سطحی جداری را نباید ثابت نگه داشت ( در صورت بازبودن با میزان MASP) چون در صورتیکه فشار جداری ثابت باشد فشار ته چاه افزایش یافته و سازند خواهد شکست . ( فشار جداری و ته چاه عکس هم هستند . )

برای درک بهتر این مطلب که چرا لوله های حفاری با پمپ کردن گل جدید کاسته             می شود باید به دو مورد اشاره کرد:

1 فشار سنج روی لوله های حفاری مقدار فشار گل جدید را در ابتدای شروع به کار نشان می دهد.

2 LCP فشار اولیه گردش نشاندهنده ، فشار اختلاف فشار سازند و فشار گل قدیم موجود درون لوله ها است.

بنابراین پس از محاسبه وزن گل جدید از روی SIDPP و پمپ کردن آن بدورن ساق حفاری کاهش می یابد .

در روش حفار یک راه ثابت نگه داشتن فشار ته چاه استفاده از چوک بود. این فرآیند مانند جریان داشتن سیال گازی به درون چاه است. در روش انتظار و وزن فشار جداری را نباید روی گل جدید ثابت نگه داشت چون در آن زمان جریان به درون چاه وجود دارد ( قطع نشده است ). در صورت وجود گاز در سیال باید تا حد ممکن به آن اجازه انبساط داد، لذا فشار جداری افزایش خواهد یافت. بنابراین در روش انتظار و وزن فشار ته چاه را توسط استفاده از چوک باید ثابت نگه داشت.

یکی از فنون رایج در روش انتظار و وزن محاسبه ء ICP، FCP و مقدار جریان در خلال کاستن STDPP است. این مقادیر روی نگاره ثبت می شوند.

اگر فشار لوله های حفاری و مقدار بستن چوک دقیق باشد، فشار اعمال شده روی ته چاه تا رسیدن به مقدار FCP ثابت می ماند.