انواع تکمیل چاه

تكميل چاه: (Well Completion):

روشهاي تكميل چاه بسيار متفاوت و سليقه اي هستند.  در هر چاهي ايده و طرز كار افراد مختلف براي تكميل چاه متفاوت است.  برنامه تكميل هر چاه پيش از آغاز عمليات حفاري آن شروع شده و تا فرارسيدن تكميل و حتي پس از آن و در هنگام در سرويس قرار گرفتن چاه ادامه مي يابد.  يك برنامه تكميل بايد به گونه اي اجرا شود كه بيشترين توليد را براي مدت زياد با حداقل هزينه ممكن سازد.  پس در نوشتن يك برنامه تكميل چاه دو نكته اساسی بايد مد نظر قرار گيرد :

1- توليد موثر و بهینه سيالات سازند.

2- با آينده نگري در برنامه ريزي هاي آتي، در هزينه ها و عمليات تعمير چاه صرفه جويي كند.

طراحي تكميل چاه Well Completion Design:

اطلاعات جمع آوری شده از مخزن و مکانیک سنگ و موقعیت جغرافیایی چاه، ایده لازم را جهت تکمیل ارائه می کنند.  انتخاب گزينه درست براي تكميل باعث كاهش هزينه ها، افزايش بهره وري، افزايش عمر چاه و مخزن در نتيجه تعميرات كمتر مي شود در نهايت براي تكميل يك چاه مسائل ذيل را بايد عميقاً مورد بررسي قرار داد :

- مناسب ترين روش تكميل براي چاه

- مسير جريان توليد چاه

- انتخاب سيستم تكميل چاه براي بالا آوردن سيال تولیدی

- هزينه تكميل در برابر قدرت بهره دهي چاه

صرفنظر از روش تكميل چاه ممكن است بصورت باز يا جداره گذاري انجام شود انتخاب مسيرهاي جريان مورد نياز و اندازه هاي اين مسيرها نيز بسيار مهم مي باشد منطقي اين است كه هر لايه بهره ده به يك مسير منحصر به خود نياز دارد در صورتيكه دو يا چند لايه بهره ده با فشارها ي متفاوت به چند مسير جهت تولید نیاز دارند همواره این اصل را باید مراعات نمود که هرگز لایه ای متفاوت از لحاظ فشاری را نباید توسط حفاری با هم مرتبط نمود چون منجر به Under Ground Blow Out می شود و جریان صعودی و در جهت تولید نفت به جریانهای زیر زمینی و بی تأثیر درتولید منجر خواهد شد.

تكميل چند مسيره :

رشته جداري توليد يا رشته مغزي توليد هر كدام مي تواند بعنوان مجراي جريان مخزن به سطح زمين عمل كنند گزينش اين دو بستگي به دو عامل دارد كميت و كيفيت توليد.  كميت يا ميزان توليد چاه هرچقدر که باشد، عامل اصلي در اندازه مورد نياز مسير جريان است كيفيت توليد يعني مقدار آب، مواد خورنده و ماسه همراه نفت، و اين عامل مي تواند سبب شود بجاي رشته جداري توليد، رشته مغزي بعنوان مسير جريان انتخاب گردد.

براي مثال در بهره برداري از چاهي كه ماسه همراه نفت توليد مي كند بهتر است از رشته مغزي استفاده شود.  اندازه قطر لوله هاي مغزي را مي توان آنقدر كاهش داد تا سرعت جريان سيال توليدي به حداكثر رسيده و فرصت كافي جهت ته نشين شدن و مسدود كردن مسير توليد به ماسه ها داده نشود.  سرعت جريان همچنين در چاههاي داراي نفت و گاز نقش مهمي ايفا مي كند كم بودن سرعت جريان به گازهاي محلول در نفت فرصت جدا شدن و فرار آنها به سمت بالا با سرعتي بيش از نفت را مي دهد و اين امر باعث افزايش چگالي جريان در حال صعود و عقب ماندن نفت و آب آن خواهد شد. اگر فشار آنقدر كم باشد كه نتواند مايعات در حال برگشت را بالا آورد، جريان متوقف و چاه خودش را مي كشد. باز هم اين مشكل با راندن يك رشته مغزي كه اندازه قطر آن تا حد ممكن كوچك انتخاب شود سرعت جريان را به حداكثر رسانده و فرصت براي جدا شدن به گاز داده نمي شود.  توليد از طريق رشته مغزي مزاياي ديگري هم دارد رشته هاي مغزي كه در اثر سايندگي ماسه و خورندگي گاز كربنيك و H₂S يا نمك آسيب ديده اند را ميتوان به آساني از چاه خارج و تعويض نمود در حاليكه تعويض رشته جداري آسيب ديده غير ممكن است و تعمير آن مستلزم هزينه هاي بسيار خواهد بود.در طول عمر يك چاه از لوله مغزي استفاده هاي ديگري نيز مي شود رشته لوله مغزي براي گردش سيال در چاه براي كشتن و تميز كردن چاه بكار مي رود.  روش هاي توليد نفت به كمك پمپ عموماً نياز به يك رشته لوله مغزي دارند.

سيستم هاي تكميل:                               

پس از آنكه روي مسير يا مسيرهاي جريان تصميم گيري شد يك سيستم تكميل براي بهره برداري طراحي مي شود. سيستم تكميل يك مجموعه از ابزار مختلف است كه هر يك با توجه به نيازهاي ويژه بهره برداري از چاه طراحي شده اند. سيستم هاي تكميل معمولي با استفاده از روش ها و مجموعه ابزار معمولي رانده
مي شود.  طبیعی است هر چه امکانات نصب شده در یک چاه درست تر انتخاب شوند درآینده چاه نقش مهم تری را ایفا نموده و Work Over و نگهداری چاه را راحت تر و کم هزینه تر می نمایند. 

امروزه در کشورهای پیشرفته کمتر چاهی را می توان یافت که مجهز به Completion String نباشد.  سیستم های تکمیل و بهره وری می توانند نقش یک محافظ را برای چاه ایفا کنند در تکمیل های حومه شهری خواهید آموخت که یک شیر ایمنی چه تأثیرات شگرفی به قابلیت های چاه می بخشد.

هزينه در برابر قدرت بهره وري:

هزينه هميشه مهم ترين و اساسي ترين عامل در برنامه ريزي تكميل هر چاه است يك چاه فقط در برگيرنده قيمت كالاي بكار رفته در آن نيست بلكه هر نوع ضايعات انساني، تجهيزات، زمان، خسارت ناشي از عدم رعايت كامل ايمني، آسيب ها و زيان هاي ناشي از خوردگي و فرسايش تعمير چاه و اثرات زيان بخش وارد بر محيط زيست را شامل مي شود. هزينه تكمیل همچنين مخارج پيش بيني شده سرويس چاه و تعميرات بهره برداري را در بر مي گيرد.در يك برنامه موفقيت آميز تكميل، هزينه ها با قدرت بهره دهي چاه و توليد نفت موازنه شده و متعادل مي گردد. موازنه حالت بينابيني يك تكميل كم خرج است كه مناسب قدرت بهره وري چاه مي باشد و يك تكميل پرخرج تکمیلی است كه در آن سرمایه ها بخاطر انتخاب هاي غير ضروري هدر شده وميزان درآمد حاصل از سرمايه گذاري انجام شده از طرف شركت نفتي براي چاه جبران نشود. هزينه يك تكميل ايده آل و مناسب نبايد بيشتر از مقداري باشد كه براي فراهم كردن شانس توليد از چاه با بيشترين درآمد، درجه ايمني و در بيشترين مدت و با حداقل تعميرات لازم است. رمز موفقيت در تکمیل بهینه یک چاه بازده كلي آن است نه بزرگي رقم بودجه. هر هزينه زياد هميشه همراه با منفعت بيشتر نيست و هزينه كم نيز به معني پتانسيل كم نيست. موثر بودن هزينه هاي صرف شده در تكميل يك چاه بستگي به خود چاه و آينده آن دارد نه به قيمت آن.  براي مثال سيالات توليد شده از يك چاه که حاوی سیالات خورنده است اگر نفت توليدشده از چاه بتواند هزينه تكميل چاه در برابر خوردگي را تامين نمايد، بايد در آن چاه از اين وسايل قطعاً استفاده شود. اگر سرمايه گذاري زياد بر روي يك چاه كمك مي كند كه از تمام قدرت بهره وري ثابت شده آن استفاده شود بايد هزينه ها پرداخت شود. در صورتی که موازنه صحيحي بين هزينه ها و استعدادها و قدرت بهره دهي پيدا شود چاه مي تواند نتيجه موفقيت آميز داشته باشد.

روش هاي تكميل چاه :

چند روش كلي براي تكميل چاه وجود دارد كه عبارتند از:

- تكميل چاه باز( Open Hole Completion)

- تكميل با لوله جداري و مشبك كاري( Case Hole Completion)

- تكميل با رشته های تكميلي پیشرفته(Completion String)

تكميل چاه باز Open Hole :

ساده ترين روش تكميل روش چاه باز است در اين تکمیل چاه فقط نياز به يك تاج دارد بنابراين هزينه تكميل ناچيز است. رويه جداره چاه، سنگ مخزن مي باشد و جريان سيالات مخزن بدون هيچ مانعي در تمام طول جداره چاه به داخل آن مرتبط بوده و در جريان است. بهرحال تكميل چاه باز عموماً در مخازن كربناته، مستحكم و پيوسته و ضخيم بكار مي رود. در چاههاي اينگونه تكميل شده ايده آل آنست كه سازند آنقدر ضخيم باشد كه بتواند حجم زيادي از سيال را توليد كند قسمت حفره باز نبايد داراي لايه حاوي آب باشد زيرا بر اثر توليد، آب همراه نفت توليدشده و باعث غير استاندارد شدن نفت توليدي مي شود. سنگ مخزن كه ماسه زا باشد نبايد با روش حفره باز تكميل گردد. سنگهاي كربناته شيل دار نيز نبايد با روش حفره باز تكميل شوند چون بعد از مدتي شيل ها ريزش نموده و باعث انسداد چاه مي شوند براي مخازن كربناته شيل دار مشكل را مي توان توسط راندن آستري ( Liner ) و حذف نقاط شيل دار و با حذف سيمان پشت آستري و مشبك كاري در سطح حل نمود و هزينه ها را به حداقل ممكن رساند.

كنترل فشار و ميزان جريان در چاههاي باز ممكن است بسيار مشكل باشد. فرازآوري مصنوعي و انگيزش چاه براي توليد ممكن است بعدها و در طول عمر چاه مسائلي را بوجود آورد كه از مزيت اوليه كم خرج بودن اين تكميل مهمتر باشد و هزينه هاي سنگين تري را موجب گردد در چاه هایی که به روش حفره باز تکمیل می شوند سرعت بالا آمدن مرزهای مشترک آب و نفت در محدوده Heel چاه افزایش چشمگیری می یابد بطوریکه پس  از مدت کوتاهی پس از تولید این خط به حالت منحنی و مخروطی درمی آید هر چه سرعت و حجم تولید بیشتر باشد سرعت بالا آمدن این خط بیشتر می شود به گونه ای که خیلی سریع پدیده Water Coning اتفاق می افتد و برای استمرار تولید باید چاه را مسدود یا از کاهنده مناسب استفاده نمود.  در مورد چاه های دارای کلاهک گازی نیز همین مشکلات وجود خواهند داشت.  سرعت تولید نفت در چاه های حفره باز آنقدر بالاست که آب و گاز جای نفت تولیدی را در ناحیه مرزی می گیرند دانسیته کمتر آب و گاز نسبت به نفت سرعت جایگزینی بیشتری به ایندو می بخشد و در اثر تولید از ضخامت قشر نفتی در ناحیه اطراف چاه کاسته شده و چاه به سمت Workover کشیده می شود.

جهت تأخیر در بروز پدیده هایی چون Gas Coning و Water Coning کم کردن تولید یک راه حل مؤثر است.

مزایای تکمیل حفره باز:

- آسیب های سازند به حداقل می رسد.

- هزینه مشبک کاری حذف می شود.

- تفسیر و تحلیل انواع Log راحت تر صورت می پذیرد. از تمام قطر چاه می توان تولید کرد.

            -در این روش به دکل روز کمتری جهت تکمیل نیاز است.

-در کل بسیار ارزانتر از روش های دیگر تکمیل می باشد.

معایب:

- اگر چاه به آب دهی یا گاز دهی بیفتد کنترل آن مشکل است.

- عملیات اسید کاری یا hydroulic fracturing برای یک قسمت مشخص از سازند فوق العاده مشکل است.

- کشتن چاه و کلاً Stimulation در آن مشکل تر می باشد.

- پدیدة Water Coning با سرعت بیشتری اتفاق می افتد.

با وجود آنكه استفاده از اين روش تكميل در بعضي مواقع معمول است اما تعداد چاههايي كه كلاً با اين ترتيب تكميل مي شوند معدود مي باشند.  اما در بعضی موارد عمیق بودن مخزن و نبود آستری در سایزهای زیر 3-1/2” در سیستم موجود، ناچاراً چاه را به سمت تکمیل حفره باز می برد، گرچه این تکمیل انتخاب مناسبی نیست اما در مخازن با محدوده تولید زیاد و جنس سنگ مخزن مناسب، بهترین انتخاب برای رسیدن به بیشترین تولید می باشد.  این تکمیل  امروزه بیشتر در چاه های گازی و تعداد اندکی از چاه های نفتی بکار گرفته می شود.

تكميل با لوله جداري Cased Hole  :

در اين روش مخزن توسط لوله جداري يا آستري كاملاً پوشانده مي شود و سپس توسط Log سطوح آب ـ نفت و نفت ـ گاز و نقاط بهره ده مخزن و لايه هاي توليدي كاملاً مشخص مي شوند البته ممكن است نمودار قبل از راندن آستري نيز گرفته شود كه بستگي به شرايط چاه دارداگر حفره ايجاد شده شرايط ايده آلي داشته باشد بهتر است نمودار در حفره باز گرفته شود. در چاه هايي كه از آستري همراه با سيمان استفاده مي شود سيمان ضررهاي زيادي به مخزن وارد مي كند اما جهت حذف قسمت گازي و آبي مخزن هيچ چاره اي وجود ندارد گلوله هاي مشبك كاري بعد از گذشتن از آستري و سيمان تا چند فوت ( كمتر از  2 تا 3 فوت ) نيز در سازند نفوذ مي كنند.  در صورت تزريق پذيري مناسب و توانايي مخزن چاه آماده بهره برداري مي باشد.  و در غیر اینصورت توسط اسید تزریق پذیری مناسب را ایجاد نموده سپس به تکمیل نهایی چاه می پردازند.  در سیستم های Cased Hole شرایط استثناء نیز وجود دارد، در قسمتی از مخزن پارسي جهت حذف لايه هاي شيل با راندن يك آستري بدون سيمان مشكل را حل مي كنند قبل از راندن آستري توسط Log نقاط شيلي  مشخص مي شود و بعلت هزينه بالا، عمليات مشبك كاري در سطح انجام شده و نقاط شيل دار توسط آستري كاملاً پوشانده مي شوند البته بايد متذكر شد كه اين چاهها قبلاًبصورت حفره باز تكميل مي شدند كه به مرور زمان بر اثر توليد قسمت شيلي مخزن ريزش نموده و با جريان نفت در قسمت هاي بالاتر چاه تشكيل موانع آسفالتي
مي نموده است.  امروزه با راندن آستري بدون سيمان و حذف قسمت شیلی این مشکل حل شده است.

چاه های حفره بسته نسبت به حفره باز دارای طول عمر بیشتری بوده و در شرایط برابر نیاز به Work Over کمتری خواهند داشت چنانچه در انتخاب نقاط مشبک کاری وسواس و دقت بیشتری بکار رود و فاصله ای منطقی از نقاط مرزی آب، نفت و گاز، نفت مراعات شود رسیدن به پدیده Water Coning و Gas Coning باتأخیرقابل ملاحظه تری نسبت به چاههای حفره باز، اتفاق     می افتد.  نکته دیگری که در مورد چاه های حفره بسته می توان اذعان نمود امکان تکمیل در مخازن Multizone می باشد در صورتیکه لایه های بهره ده بصورت نامرتب روی هم چیده شده باشند می توان از این تکمیل برای حذف لایه های میانی بهره گرفت، البته در صورتیکه محدوده فشاری در نظر گرفته شود.

مزایای تکمیل چاه به روش حفره بسته:

- در صورتی که پدیده Gas Coning یا Water Coning اتفاق بیافتد تعمیر چاه راحت تر است.

- روش های مختلف Stimulation برای یک قسمت از چاه نسبت به Open Hole  راحت تر است.

- روش های مختلف تکمیل چاه با لوله های مغزی در این روش قابل استفاده است.

- امکان انتخاب قسمتی از لایه که توانایی تولید بالایی دارد ممکن است.

- در مخازنی که لایه ها بصورت نامرتب قرار گرفته اند این تکمیل کارساز است.

زیانهای تکمیل به روش حفره بسته:

- عملیات مشبک کاری بسیار گران است.

- آسیب دیدن مخزن توسط سیمان اجتناب ناپذیر است.

- تفسیر log در آن مشکل است.

- نسبت به Open Hole این روش گرانتر می باشد.

تكميل با رشته تكميلي Completion String

رشته هاي تكميلي عالي ترين نوع تكميل را ارائه مي كنند. وجود سيالات خورنده، سازندهاي ماسه زا ، لايه هاي بهره ده با فشارهاي متفاوت، گراني وغير قابل تعويض بودن لوله هاي جداري، ايمني چاههاي حومه شهري ،مسائل زيست محيطي چاه هاي  دريايي، مخازن كم فشار، چاه هاي تزريقي،تكميل هاي فوق پيشرفته و … باعث بوجود آمدن اينگونه تكميل ها شده است.

تكميل چاه به اين روش داراي انواع متعددي است كه عبارتند از

       - رشته تكميلي زنده سازي

       - رشته تكميلي حومه شهري،مرزي،دريايي

 - رشته تكميلي تزريق آب

 - رشته تكميلي تزريق گاز

 - رشته تكميلي دوگانه

 - رشته تكميلي گازي و نفتي محافظ

·         رشته تكميلي كنترل كننده ماسه

·         رشته تكميلي حومه شهري و كنترل كننده ماسه

·         رشته تكميلي همراه با پمپ درون چاهي

·         رشته تكميلي با سيستم هوشمند و …

تمامی رشته های فوق قابلیت های فوق العاده ای را به چاه می بخشد و نقش انکار ناپذیری را در آینده چاه به عهده می گیرند.  وجود یک رشته تکمیلی در چاه موهبتی است که هم در زمان تولید و هم در زمان تعمیر چاه باعث کارآیی فوق العاده چاه گشته و امکان عملیات های متفاوت را میسر می سازد.