شکست سنگ مخزن با اسید برای اولین بار در ایران در  شرکت نفت فلات قاره ایران

رنج نامه یک متخصص ایرانی شاغل در شرکت قطر پترولیوم
شهریور ۱, ۱۳۹۶
کنسرسیوم های سازندگان داخلی؛ حمایت از تولید ملی ، تسریع در انجام پروژه های نفتی
شهریور ۱, ۱۳۹۶

شکست سنگ مخزن با اسید برای اولین بار در ایران در  شرکت نفت فلات قاره ایران

 

مقدمه

مخزن ایلام در میدان الوند واقع در منطقه سیری با ۸/۱ میلیارد بشکه نفت درجا، قابلیت برداشت ۲ درصد را دارد. فشار اولیه مخزن ۳۴۵۰ پام بوده و نقطه حباب آن ۱۳۵۰ پام می باشد. این مخزن با تخلخل ۵ تا ۲۰ درصد و نفوذپذیری ۱/۰ تا ۳ میلی دارسی وقتی به نقطه حباب برسد به سختی امکان تشکیل کلاهک گازی را خواهد داشت. مخزن ایلام فاقد آبران فعال می باشد. امکان تزریق آب و یا گاز به منظور افزایش فشار مخزن جهت بالا بردن ضریب برداشت وجود ندارد. این بدان معنی است که حتی با نصب پمپ غوطه ور پس از برداشت ۳۶ میلیون بشکه نفت، گاز آزاد در سنگ مخزن مانعی برای برداشت خواهد بود.

اهداف پروژه

– بدست آوردن ضرایب شکست و معیارهای عملیاتی واقعی آن در مخزن

– ایجاد یک مخزن جدید از نظر کیفیت سنگ مخزن

– بررسی تاثیر شکست در سیستم تولید

– تولید طبیعی از چاهی که تحت شکست قرار می گیرد

– ایجاد کلاهک گازی با توجه به جدا شدن نفت و گاز در شرایط نقطه حباب

– تامین اطلاعات کافی به منظور مطالعه مدلی:

الف. تشکیل لایه نفتی با گاز محلول کم حد فاصل پائین ترین نقطه مخزن و لایه شیلی لافان

ب. حفر چاههای جدید درحد فاصل پائین ترین نقطه مخزن و لایه شیلی لافان

ج. امکان تزریق گاز و یا آب جهت فشار افزایی

د. نصب پمپ غوطه ور در چاههای جدید

ه. افزایش ضریب برداشت نفت.

نگرانیها

با توجه به سیستم تنش سنگ در منطقه خلیج فارس هر گونه شکست در سنگ به شکل عمودی امتداد پیدا می کند. اجرای شکست در چاههای عمودی و یا مورب پس از مقداری دور شدن از چاه به صورت عمودی اتفاق می افتد. بنابراین شکست در چاههای افقی بهترین کارائی را خواهد داشت.

مخزن ایلام با ضخامت متوسط ۳۰ متر که در ۱۰ متر بالائی متخلل و ۲۰ متر پائینی آن متراکم است. لایه شیلی پابده گورپی در بالا و لایه شیلی لافان در پایین این مخزن قرار گرفته است. چاههای میدان الوند به صورت افقی با ۱۰ متر فاصله در زیر لایه پابده گورپی حفر شده اند.

بیشترین نگرانی در اجرای این عملیات، شکست لایه های پابده گورپی و لافان است. در صورت شکست این لایه ها

  • ارتباط با لایه های بالایی و پایینی مخزن برقرار می گردد
  • خروج سیال مخزن به لایه های دیگر امکان پذیر می شود
  • موجبات ورود آب و یا شیل موجود در لایه های پوششی به درون مخزن و متعاقبا منجر به پدیده SWELLING شیل شده که آن نیز به نوبه خود سبب مسدود کردن و از دست دادن بخشی از مخزن را فراهم می سازد.

بدین ترتیب حتی با احتمال ضعیف شکسته شدن لایه های پوششی مخزن، کل عملیات متوقف خواهد شد. در نتیجه آزمایش شکست آزمایشی امریست بدیهی. در اجرای این عملیات فشار شکست مخزن ایلام حداقل ۲۵۰۰ پام کمتر از میزان فشار شکست دو لایه پوششی بالا و پائینی این مخزن بدست آمد که این مقدار کمتر از محاسبات اولیه بود.

 

انتخاب مخزن ایلام و چاه DPH-02

مخزن ایلام بدلیل عدم وجود آبران و نفوذپذیری کم می تواند بهترین گزینه جهت اجرای شکست با اسید باشد. از میان ۱۰ چاه موجود این میدان، چاه DPH-02 با داشتن شرایط منحصر به فرد خود بعنوان گزینه برتر انتخاب گردید. از جمله این شرایط می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • دور بودن چاه از دو گسل اصلی مخزن
  • طول کل حفره تولیدی ۶۰۰۰ فوت است که ۳۰۰۰ فوت به صورت حفره باز و ۳۰۰۰ فوت به صورت slotted liner تکمیل شده و می توان شرایط چاه را به لحاظ ریزشی در قسمت حفره باز نیز بررسی کرد.
  • حداقل قطر داخلی رشته تکمیلی برای راندن لوله مغزی سیار و ادوات دیگر مناسب است.

برخی مشکلات پیش رو در انتخاب این چاه نیز وجود داشت که به نحوی برطرف گردید. سایز رشته تکمیلی ۳ ½” می باشد. تزریق اسید با دبی ۳۰ تا ۴۰ بشکه در دقیقه از داخل این رشته بدلیل افت فشار زیاد ناشی از اصطکاک سبب می شود که فشار تزریق، بیش از حد بالا رفته و شرایط ناایمن را در سر چاه ایجاد کند و مهمتر از آن این مسئله است که بدلیل عدم تامین این نرخ تزریق با رشته تکمیلی ۳ ½”، عملیات acid fracturing به matrix acidizing تبدیل خواهد شد.

انتخاب روش ایجاد شکاف با اسید

مخزن ایلام از نظر تخلخل با دارا بودن ۵ تا ۲۰ درصد تخلخل شرایط مطلوبی دارد اما نفوذپذیری بسیار کم آن باعث شده توان تولیدی آن کاهش یافته و تنها ۲ درصد نفت در جا به صورت طبیعی قابل برداشت باشد.روش hydraulic fracturing با ایجاد شکافهای متقارن مناسب این مخزن نمی باشد. برای کسب نتیجه مطلوب روش acid fracturing در این عملیات استفاده شد. در این روش پس از شکست مخزن بدلیل عبور سیال خورنده (اسید) از شکافها ارتباط بین ماتریکس و شکاف بهتر و بیشتر ایجاد می شود و مخزن حالت پفکی به خود می گیرد.

 

انتخاب شرکت مجری طرح

شرایط چاههای دریایی به گونه ایست که به جهت کمبود فضای عملیاتی در سطح، برخی از عملیات ها که در چاههای خشکی بصورت rigless انجام می شود در چاههای دریایی حتما باید در حضور دکل انجام گردد. عملیات شکست مخزن بدلیل اهمیت خاص آن هم از جهت اولین بودن در ایران و هم از جهت هزینه های بالا، نیاز به این داشت که یک شرکت مجری با کیفیت کار بالا اجرای آن را در دست بگیرد. از میان شرکتهای مختلف، شرکت شلمبرژر به جهت برخورداری از امکانات کامل اجرای عملیات از جمله موارد زیر بعنوان مجری این عملیات انتخاب گردید:

  • کشتی اسیدکاری با پمپهای بیش از ۶۵۰۰ اسب بخار
  • فشار پمپاژ بالای ۷۰۰۰ پام
  • دبی تزریق بالای ۶۰ بشکه در دقیقه
  • مواد شیمیایی طراحی شده جهت این گونه عملیات
  • سخت افزارها و نرم افزارهای مدلسازی قبل از عملیات و راهبری در حین عملیات
  • آزمایشگاههای قابل دسترسی در مالزی، دبی و جزیره کیش
  • کارشناسان خبره طراح و عملیاتی با تجربه انجام بیش از ۱۰۰ مورد عملیات مشابه

 

مراحل اجرای عملیات

  • تعویض و جایگزینی رشته تکمیلی ۳ ½” با ۵” به منظور افزایش دبی تزریقی و کاهش افت فشار ناشی از اصطکاک
  • با توجه به نقاط شکست و تنشی ناهمگون در سنگ مخزن، شکستهای ایجاد شده پس از عملیات به صورت ناهمگون و با فواصل متفاوت از هم ایجاد می شود. این مسئله بنحویست که پس از اجرای عملیات در برخی نقاط مخزن تراکم شکستها زیاد و در برخی نقاط کم تراکم است. در بعضی موارد نیز حتی با افزایش فشار به بیش از نقطه شکست، عمل شکست اتفاق نمی افتد. در راستای هدف دار شدن جهت و موقعیت شکافهای ایجاد شده، استفاده از تکنولوژی Abresi Jet از سوی شرکت شلمبرژر پیشنهاد گردید. تکنولوژی Abresi Jet عبارت است از تزریق سیال حاوی ذرات خورنده ریز (گراول) همراه با نیتروژن و ژل مربوطه از داخل jet nuzzle هایی که توسط لوله مغزی سیار به داخل چاه رانده می شود که با قرار گرفتن وسیله در مقابل لایه تولیدی با سرعت بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ فوت در ثانیه از آن خارج می شود. استفاده از این تکنولوژی بدلیل ایجاد نقاط شروع شکست یکنواخت و هم فاصله در طول حفره تولیدی ضامن انجام شکست یکنواخت در مخزن است.
  • عملیات Data Frac به منظور تعیین نقطه شکست از نظر فشار مورد نیاز در سطح، حجم اسید و diverter، فشار و دبی تزریقی جهت دستیابی به برنامه از پیش تعیین شده توسط نرم افزار صورت گرفت. این عملیات که در حدود ۲۵ دقیقه به طول انجامید پس از پر کردن چاه از آب دریا، دبی تزریق به صورت پلکانی افزایش یافت و تا ۴۲ بشکه در دقیقه تا فشار ۴۵۰۰ پام پیش رفت. کارشناس طراح با بررسی میزان تزریق آب، نقطه شکست و بسته شدن fracture بوجود آمده محاسبات مربوط به حجم اسید، diverter در هر مرحله، تعداد مراحل و میزان فشار مورد نیاز را انجام داد.
  • اسید و مواد مربوطه عملیات اصلی اسیدکاری در این مرحله با توجه به حجم های محاسبه شده تهیه گردید.

پس از اجرای عملیات شکست با اسید، قیاس پارامترهای شکست، حاصله از عملیات و محاسبات، طبق جدول زیر می باشد.

پارامتر طراحی عملیات
متوسط نفوذ پذیری (md.ft) ۱۰۲۹۷ ۸۷۶۰
طول شکاف (ft) ۱۴۵ ۸۳
عرض شکاف (in) ۰/۲۲۴ ۰/۱۷۸

شایان ذکر است که نفوذ پذیری سنگ مخزن از بیشینه ۳ میلی دارسی به ۸۷۶۰ میلی دارسی در فوت افزایش یافته است.

پس از اتمام عملیات اسیدکاری، چاه توسط نیتروژن احیا گردید که در همان ساعات اولیه، چاه حدودا ۴۰۰۰ بشکه تولید کرد.

نتیجه

راندن لوله مغزی سیار تا انتهای لوله های درزدار حاکی از باز بودن کل مسیر بود.

شرایط کنونی چاه که بیش از یک ماه از تولید آن می گذرد طبق آخرین آزمایش به شرح زیر می باشد:

تولید طبیعی نفت:                                   ۱۶۰۰ بشکه در روز به صورت پیوسته

نسبت گاز به نفت تولیدی:                       ۱۱۲ فوت مکعب بر بشکه

فشار سر چاهی:                                                ۲۳۵ پام

دمای سر چاهی:                                    ۱۱۳ درجه فارنهایت

میزان برش آب:                                       ۷ درصد

لازم بذکر است که نسبت نفت به گاز تولیدی در چاههای مجاور این چاه و خود این چاه در زمان تولید طبیعی آن، حدود ۴۵۰ فوت مکعب در بشکه بود. اما این پارامتر در تولید کنونی مذکور به ۱۱۲ رسیده است. فرضیه ای که می توان بر این امر متصور شد این است که پس از ایجاد شکاف، گاز از حالت همراه بودن با نفت و یا آزاد بودن در سنگ مخزن آزاد شده، گاز در بالاترین نقاط شکست تجمع کرده و نفت در پایین ترین نقطه شکست به صورت ثقلی جمع شده است.

در پایان با توجه به موفقیت آمیز بودن عملیات شکاف سنگ مخزن در این چاه امید است که این گزارش بتواند به عنوان الگو جهت انجام عملیات های مشابه قرار گیرد.

                                                                                                               مهندسی بهره برداری، تعمیر و تکمیل چاه

                                                                                                             شرکت نفت فلات قاره ایران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *