من المعروف أن التحسينات التدريجية في الأداء الرياضي تُسهم في بناء فريق فائز. وعمليات حقول النفط ليست استثناءً، ومن المهم استغلال هذه الإمكانية لتقليل تكاليف التدخل غير الضرورية. وبغض النظر عن أسعار النفط، فإننا كقطاع نواجه ضغوطًا اقتصادية واجتماعية تدفعنا إلى تحقيق أعلى كفاءة ممكنة.
في ظل الظروف الراهنة، يُعدّ استخراج آخر برميل نفط من الأصول القائمة عبر إعادة إدخال وحفر فروع في الآبار الموجودة استراتيجية ذكية وفعّالة من حيث التكلفة، شريطة أن يكون ذلك ممكناً بتكلفة معقولة. وتُعتبر تقنية الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة (CT) تقنية غير مستغلة بشكل كافٍ، تُحسّن الكفاءة في العديد من المجالات مقارنةً بالحفر التقليدي. تُبيّن هذه المقالة كيف يُمكن للمشغلين الاستفادة من مكاسب الكفاءة التي تُوفّرها تقنية CTD لخفض التكاليف.
دخول ناجح. حتى الآن، وجدت تقنية الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة (CTD) مكانتين ناجحتين ومتميزتين في ألاسكا والشرق الأوسط، كما هو موضح في الشكل 1. أما في أمريكا الشمالية، فلا تزال هذه التقنية غير مستخدمة على نطاق واسع. تُعرف هذه التقنية أيضًا بالحفر بدون حفر، وتصف كيفية استخدام تقنية CTD لاستخراج احتياطيات التجاوز خلف خط الأنابيب بتكلفة منخفضة؛ في بعض الحالات، يمكن قياس فترة استرداد تكلفة الفرع الجديد بالأشهر. لا تقتصر فوائد تقنية CTD على التطبيقات منخفضة التكلفة فحسب، بل إن ميزتها الأساسية في عمليات الحفر تحت الضغط المنخفض توفر مرونة تشغيلية تزيد بشكل كبير من معدل نجاح كل بئر في حقل مستنفد.
استُخدمت تقنية CTD في الحفر تحت ضغط منخفض لزيادة الإنتاج في حقول النفط والغاز التقليدية المستنفدة. وقد طُبقت هذه التقنية بنجاح كبير في مكامن النفط والغاز ذات النفاذية المنخفضة والمتناقصة في الشرق الأوسط، حيث ازداد عدد منصات CTD تدريجيًا خلال السنوات القليلة الماضية. عند استخدام تقنية CTD تحت ضغط منخفض، يمكن إعادة إدخالها عبر آبار جديدة أو آبار قائمة. ومن التطبيقات الناجحة الأخرى لتقنية CTD على مدى سنوات عديدة، منطقة المنحدر الشمالي في ألاسكا، حيث توفر هذه التقنية طريقة منخفضة التكلفة لإعادة تشغيل الآبار القديمة وزيادة الإنتاج. وتساهم هذه التقنية في زيادة هامش الربح المتاح لمنتجي منطقة المنحدر الشمالي بشكل كبير.
تؤدي زيادة الكفاءة إلى خفض التكاليف. قد يكون الحفر بتقنية الأنابيب الملفوفة (CTD) أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالحفر التقليدي لسببين. أولاً، نلاحظ ذلك في التكلفة الإجمالية للبرميل، حيث تقل الحاجة إلى إعادة الدخول باستخدام تقنية CTD مقارنةً بالحفر في آبار جديدة. ثانياً، نلاحظ ذلك في تقليل تقلبات تكلفة البئر بفضل مرونة الأنابيب الملفوفة. فيما يلي مختلف مزايا وفوائد هذه التقنية:
تسلسل العمليات. من الممكن الحفر بدون منصة حفر، أو استخدام جهاز قياس الموصلية والحرارة والعمق (CTD) لجميع العمليات، أو مزيج من منصات صيانة الآبار وأنابيب الحفر الملفوفة. يعتمد قرار كيفية تنفيذ المشروع على مدى توفر مزودي الخدمات في المنطقة وجدواهم الاقتصادية. بحسب الحالة، يمكن أن يوفر استخدام منصات صيانة الآبار، ومنصات الحفر السلكية، وأنابيب الحفر الملفوفة العديد من المزايا من حيث وقت التشغيل والتكاليف. تشمل الخطوات العامة ما يلي:
يمكن تنفيذ الخطوات 3 و4 و5 باستخدام حزمة CTD. أما المراحل المتبقية، فيجب أن يتولى تنفيذها فريق الصيانة. في حال كانت تكلفة منصات الصيانة أقل، يمكن إجراء عمليات فتح أنابيب التغليف قبل تركيب حزمة CTD. يضمن هذا عدم دفع تكلفة حزمة CTD إلا عند تحقيق أقصى قيمة ممكنة.
يُعدّ الحل الأمثل في أمريكا الشمالية عادةً هو تنفيذ الخطوات 1 و2 و3 على عدة آبار باستخدام منصات الصيانة قبل تطبيق حزمة CTD. قد تستغرق عمليات CTD من يومين إلى أربعة أيام فقط، وذلك بحسب التكوين الجيولوجي المستهدف. وبالتالي، يمكن أن تتبع عملية الإصلاح الشامل عملية CTD، ثم تُنفّذ حزمة CTD وحزمة الإصلاح الشامل بالتزامن التام.
يمكن أن يُحدث تحسين المعدات المستخدمة وتسلسل العمليات تأثيرًا كبيرًا على التكلفة الإجمالية للعمليات. وتعتمد فرص توفير التكاليف على موقع العملية. ففي بعض الأحيان، يُنصح باستخدام وحدات الصيانة دون حفر، بينما في حالات أخرى، قد يكون استخدام وحدات الأنابيب الملفوفة لإنجاز جميع الأعمال هو الحل الأمثل.
في بعض المواقع، يكون من المجدي اقتصاديًا استخدام نظامين لإعادة السوائل، حيث يتم تركيب النظام الثاني عند حفر البئر الأول. ثم تُنقل حزمة السوائل من البئر الأول إلى البئر الثاني، أي عبر حزمة الحفر. هذا يقلل من وقت الحفر لكل بئر ويخفض التكاليف. كما تتيح مرونة الأنابيب المرنة تخطيطًا مثاليًا لزيادة وقت التشغيل إلى أقصى حد وتقليل التكاليف إلى أدنى حد.
قدرات تحكم لا مثيل لها في الضغط. تتمثل أبرز قدرات نظام CTD في التحكم الدقيق بضغط البئر. صُممت وحدات الأنابيب الملفوفة للعمل تحت ضغط منخفض، ويمكن استخدام خانقات BHP كمعيار قياسي في كل من عمليات الحفر تحت الضغط المنخفض والحفر تحت ضغط منخفض.
كما ذُكر سابقًا، من الممكن أيضًا الانتقال بسرعة من عمليات الحفر إلى عمليات الضغط الزائد المُتحكم به، ثم إلى عمليات الضغط المنخفض. في الماضي، كانت أجهزة قياس الموصلية والحرارة والعمق (CTD) محدودة في الطول الأفقي الذي يمكن حفره. أما الآن، فقد ازدادت القيود بشكل ملحوظ، كما يتضح من المشروع الأخير في المنحدر الشمالي لألاسكا، والذي يمتد لأكثر من 7000 قدم في الاتجاه العرضي. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام أدلة دوارة باستمرار، وملفات ذات قطر أكبر، وأدوات ذات مدى وصول أطول في مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA).
المعدات المطلوبة لحزمة CTD. تعتمد المعدات المطلوبة لحزمة CTD على المكمن وما إذا كان اختيار مستوى السحب مطلوبًا. تحدث التغييرات بشكل رئيسي على جانب عودة السائل. يمكن بسهولة وضع وصلة حقن نيتروجين بسيطة داخل المضخة، لتكون جاهزة للتحويل إلى الحفر على مرحلتين عند الضرورة، كما هو موضح في الشكل 3. يسهل نقل مضخات النيتروجين في معظم المواقع في الولايات المتحدة. في حال الحاجة إلى التحويل إلى عمليات الحفر تحت ضغط منخفض، يتطلب الأمر تصميمًا هندسيًا أكثر دقة في الجانب الخلفي لتوفير مرونة تشغيلية وخفض التكاليف.
أول مكون بعد مجموعة مانع الانفجار هو مشعب الخنق. وهو المعيار المعتمد في جميع عمليات الحفر باستخدام أنابيب الغزل الملتوية للتحكم في ضغط قاع البئر. الجهاز التالي هو فاصل الغازات. عند العمل في حالة زيادة الضغط، إذا لم يكن من المتوقع حدوث انخفاض في الضغط، فيمكن استخدام فاصل غازات حفر بسيط، والذي يمكن تجاوزه إذا لم يتم حل مشكلة التحكم في البئر. أما إذا كان من المتوقع حدوث انخفاض في الضغط، فيمكن تركيب فواصل ثلاثية أو رباعية الأطوار منذ البداية، أو يمكن إيقاف الحفر وتركيب فاصل كامل. يجب توصيل الفاصل بشعلات إشارة موجودة على مسافة آمنة.
بعد الفاصل، تُستخدم خزانات كحفر. يُفضل أن تكون هذه الخزانات بسيطة مفتوحة من الأعلى، مثل خزانات التكسير الهيدروليكي أو خزانات الإنتاج. نظرًا لقلة كمية الحمأة عند إعادة إدخال جهاز قياس الموصلية والحرارة والعمق (CTD)، فلا حاجة إلى هزاز. ستترسب الحمأة في الفاصل أو في أحد خزانات التكسير الهيدروليكي. في حال عدم استخدام الفاصل، يُنصح بتركيب حواجز في الخزان للمساعدة في فصل أخاديد الفاصل. الخطوة التالية هي تشغيل جهاز الطرد المركزي المتصل بالمرحلة الأخيرة لإزالة المواد الصلبة المتبقية قبل إعادة التدوير. عند الرغبة، يمكن إضافة خزان خلط إلى نظام الخزان/الحفرة لخلط سائل حفر بسيط خالٍ من المواد الصلبة، أو في بعض الحالات، يمكن شراء سائل حفر مُجهز مسبقًا. بعد حفر البئر الأول، يُمكن نقل الطين المخلوط بين الآبار واستخدام نظام الطين لحفر آبار متعددة، لذا لا يلزم تركيب خزان الخلط إلا مرة واحدة.
احتياطات استخدام سوائل الحفر. تتوفر عدة خيارات لسوائل الحفر المناسبة لتقنية CTD. والخلاصة هي استخدام سوائل بسيطة خالية من الجزيئات الصلبة. وتُعد المحاليل الملحية المُثبِّطة بالبوليمرات معيارًا أساسيًا لتطبيقات الضغط الموجب أو المُتحكَّم به. ويجب أن يكون سعر سائل الحفر هذا أقل بكثير من سعر سائل الحفر المستخدم في منصات الحفر التقليدية. وهذا لا يُقلل تكاليف التشغيل فحسب، بل يُقلل أيضًا من أي تكاليف إضافية متعلقة بالخسائر في حال وقوعها.
عند الحفر تحت ضغط منخفض، يمكن استخدام سائل حفر ثنائي الطور أو أحادي الطور. ويتحدد ذلك بناءً على ضغط المكمن وتصميم البئر. عادةً ما يكون سائل الحفر أحادي الطور المستخدم في الحفر تحت ضغط منخفض هو الماء أو المحلول الملحي أو الزيت أو الديزل. ويمكن تقليل وزن كل منها بشكل أكبر عن طريق حقن النيتروجين في الوقت نفسه.
يمكن للحفر تحت ضغط منخفض أن يحسن اقتصاديات النظام بشكل ملحوظ عن طريق تقليل تلف الطبقة السطحية/التلوث. قد يبدو الحفر باستخدام سوائل حفر أحادية الطور أقل تكلفة في البداية، ولكن يمكن للمشغلين تحسين اقتصادياتهم بشكل كبير عن طريق تقليل تلف السطح والاستغناء عن عمليات التحفيز المكلفة، مما سيؤدي في النهاية إلى زيادة الإنتاج.
ملاحظات حول مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA). عند اختيار مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA) لجهاز قياس الموصلية والحرارة والعمق (CTD)، هناك عاملان مهمان يجب مراعاتهما. كما ذُكر سابقًا، يُعد وقت الإنشاء والتشغيل من العوامل بالغة الأهمية. لذلك، فإن العامل الأول الذي يجب مراعاته هو الطول الإجمالي لمجموعة أدوات الحفر السفلية، كما هو موضح في الشكل 4. يجب أن تكون مجموعة أدوات الحفر السفلية قصيرة بما يكفي لتتمكن من الدوران بالكامل فوق الصمام الرئيسي مع ضمان تثبيت جهاز الطرد من الصمام.
تتضمن عملية النشر وضع مجموعة أدوات الحفر السفلية في البئر، ثم وضع جهاز الحقن والتشحيم فوقها، وتجميع مجموعة أدوات الحفر السفلية على رأس الكابل السطحي، وسحبها إلى داخل جهاز التشحيم، ثم إعادة جهاز الحقن والتشحيم إلى داخل البئر، وتوصيلها بمانع الانفجار. لا تتطلب هذه الطريقة استخدام برج دوار أو نظام ضغط، مما يجعل عملية النشر سريعة وآمنة.
الاعتبار الثاني هو نوع التكوين الجيولوجي المراد حفره. في تقنية الحفر الموجه بالمجال المغناطيسي (CTD)، يُحدد اتجاه وجه أداة الحفر الموجه بواسطة وحدة التوجيه، وهي جزء من مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA). يجب أن يكون الموجه قادرًا على الحركة باستمرار، أي الدوران في اتجاه عقارب الساعة أو عكسها دون توقف، إلا إذا اقتضت متطلبات جهاز الحفر الموجه ذلك. يتيح هذا حفر ثقب مستقيم تمامًا مع زيادة وزن المثقاب (WOB) والمدى الجانبي إلى أقصى حد. كما أن زيادة وزن المثقاب تُسهّل حفر الجوانب الطويلة أو القصيرة بمعدل اختراق عالٍ.
مثال من جنوب تكساس. تم حفر أكثر من 20000 بئر أفقي في حقول الصخر الزيتي إيجل فورد. ظل هذا المشروع نشطاً لأكثر من عقد من الزمان، ويتزايد عدد الآبار الهامشية التي ستتطلب عمليات إغلاق وإغلاق الآبار. ظل هذا المشروع نشطاً لأكثر من عقد من الزمان، ويتزايد عدد الآبار الهامشية التي ستتطلب عمليات إغلاق وإغلاق الآبار. إن النشاط التجاري النشط يجذب الكثير من الناس, والكثير من المياه المالحة التي تحتاجها شركة P&A, يزدهر. ظل هذا الحقل نشطاً لأكثر من عقد من الزمان، ويتزايد عدد الآبار الهامشية التي تتطلب إغلاقاً وإغلاقاً.هذا هو السبب وراء نجاح شركة P&A في تحقيق النجاح. لقد نجحت شركة P&A في تحقيق هذا الهدف. يستمتع الضيوف بنشاط كبير في التأجير، ويحصلون على مبلغ رائع من المال، مما يزيد من متعة P&A. ظل الحقل نشطاً لأكثر من عقد من الزمان، ويتزايد عدد الآبار الجانبية التي تتطلب عمليات إغلاق وإغلاق الآبار.ستمر جميع الآبار المخصصة لإنتاج النفط من تكوين إيجل فورد الصخري عبر تكوين أوستن تشوك، وهو خزان معروف ينتج كميات تجارية من الهيدروكربونات منذ سنوات عديدة. وقد تم إنشاء بنية تحتية للاستفادة من أي كميات إضافية يمكن طرحها في السوق.
يُعدّ الهدر عاملاً مهماً في عمليات حفر الآبار الطباشيرية في أوستن. فالتكوينات الكربونية متصدعة، وقد تحدث خسائر كبيرة عند عبور الشقوق الكبيرة. ويُستخدم عادةً طين الحفر الزيتي، لذا فإن تكلفة كميات الطين الزيتي المفقودة قد تُشكّل جزءاً كبيراً من تكلفة البئر. ولا تقتصر المشكلة على تكلفة سائل الحفر المفقود فحسب، بل تشمل أيضاً تقلبات تكاليف الآبار، والتي يجب أخذها في الحسبان عند إعداد الميزانيات السنوية؛ فمن خلال تقليل تقلبات تكاليف سائل الحفر، يُمكن للمشغلين استخدام رؤوس أموالهم بكفاءة أكبر.
سائل الحفر المناسب هو محلول ملحي بسيط خالٍ من المواد الصلبة، يُمكن التحكم بضغط قاع البئر باستخدام صمامات الخنق. على سبيل المثال، يُعد محلول ملحي بتركيز 4% من كلوريد البوتاسيوم، يحتوي على صمغ الزانثان كمادة لاصقة ونشا للتحكم في الترشيح، مناسبًا. يبلغ وزن السائل حوالي 8.6-9.0 رطل لكل جالون، وأي ضغط إضافي مطلوب لزيادة الضغط على التكوين الجيولوجي يُطبّق على صمام الخنق.
في حال حدوث انخفاض في الضغط، يمكن استئناف الحفر، وإذا كان هذا الانخفاض مقبولاً، يمكن فتح صمام الخنق لتقريب ضغط الدوران من ضغط المكمن، أو حتى إغلاق صمام الخنق لفترة من الزمن حتى يتم تصحيح الانخفاض. وفيما يتعلق بالتحكم في الضغط، فإن مرونة وقابلية التكيف لأنابيب الحفر الملفوفة أفضل بكثير من منصات الحفر التقليدية.
من الاستراتيجيات الأخرى التي يمكن أخذها في الاعتبار عند الحفر باستخدام الأنابيب الملفوفة، التحول إلى الحفر تحت الضغط المنخفض بمجرد تجاوز كسر ذي نفاذية عالية، مما يحل مشكلة التسرب ويحافظ على إنتاجية الكسر. هذا يعني أنه في حال عدم تقاطع الكسور، يمكن إكمال البئر بشكل طبيعي وبتكلفة منخفضة. أما في حال تجاوز الكسور، فإن التكوين الجيولوجي يكون محميًا من التلف، ويمكن تحقيق أقصى إنتاجية من خلال الحفر تحت الضغط المنخفض. وباستخدام المعدات المناسبة وتصميم المسار الأمثل، يمكن قطع مسافة تزيد عن 7000 قدم في حقل أوستن تشالكا.
بشكل عام، تتناول هذه المقالة المفاهيم والاعتبارات اللازمة لتخطيط حملات إعادة حفر منخفضة التكلفة باستخدام تقنية الحفر المقطعي المحوسب (CT). يختلف كل تطبيق قليلاً عن الآخر، وتغطي هذه المقالة الاعتبارات الرئيسية. لقد نضجت تقنية CTD، ولكن تطبيقاتها كانت محصورة في مجالين محددين دعما هذه التقنية في بداياتها. أما الآن، فيمكن استخدام تقنية CTD دون الحاجة إلى الالتزام المالي اللازم لنشاط طويل الأجل.
إمكانات القيمة. هناك مئات الآلاف من الآبار المنتجة التي ستضطر في نهاية المطاف إلى الإغلاق، ولكن لا تزال هناك كميات تجارية من النفط والغاز خلف خط الأنابيب. يوفر نظام نقل النفط والغاز عبر الأنابيب (CTD) وسيلة لتأجيل عمليات التفريغ وتأمين احتياطيات التجاوز بأقل قدر من الإنفاق الرأسمالي. كما يمكن طرح البراميل في السوق في غضون مهلة قصيرة جدًا، مما يسمح للمشغلين بالاستفادة من الأسعار المرتفعة في غضون أسابيع بدلاً من أشهر، ودون الحاجة إلى عقود طويلة الأجل.
تُفيد تحسينات الكفاءة القطاع بأكمله، سواءً أكانت رقمنة، أو تحسينات بيئية، أو تحسينات تشغيلية. وقد ساهمت الأنابيب الملفوفة في خفض التكاليف في بعض مناطق العالم، والآن مع تطور القطاع، يُمكنها تحقيق الفوائد نفسها على نطاق أوسع.