بكارگیری سیستم های لیزری پرقدرت در ارتش آمریكا, محققان را بر آن داشته است تا در زمینة استفاده از این تكنولوژی در اكتشاف و حفاری مخازن نفت و گاز مطالعات وسیعی را آغاز كنند. اگر این مطالعات به نتیجه كامل برسد, بدون اغراق انقلابی در صنعت نفت و گاز بوقوع پیوسته است. به منظور تحقق این هدف، مؤسسه تكنولوژی‌گاز در آمریكا و آزمایشگاه ملی تكنولوژی انرژی، وابسته به وزارت انرژی طرحی تحقیقاتی را در دست اجرا دارند كه در ادامة فعالیت‌های تحقیقاتی به عمل آمده در سال ۱۹۹۹ صورت می گیرد. در صورت تكمیل مطالعات امكان سنجی و اجرای اولین پروژة عملیاتی، شگفت ترین تحول در صنعت حفاری در قرن حاضر اتفاق خواهد افتاد. ارائة گزارشی مختصر از مطالعات در حال انجام در آمریكا و میزان پیشرفت‌و دستاوردهای آن، می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را در اختیار سیاست‌گذاران و تصمیم گیران صنایع نفت و گاز كشور قرار دهد:
در ابتدای قرن بیستم, حفاری دوار جایگزین روش‌های قدیمی در صنعت نفت و گاز گردید. گرچه از آن زمان تاكنون پیشرفت‌های ارزشمندی در این صنعت حاصل گردیده است، اما به هرحال از روشی مكانیكی بر پایة همان اصول اولیه استفاده می شود.
استفاده از لیزر برای ایجاد منافذ در ساختار بستر سنگ‌ها، روشی كاملاً متفاوت را می طلبد. در روش جدید حفاری از اشعه‌پردازی استفاده میگردد، در این روش رشته های لیزر روی سطح سنگ تابیده میشود و توسط تعدادی عدسی كه در جهت جریان تابش اشعه قرار دارند، كنترل میشوند.
سرعت حفاری، ۱۰ الی ۱۰۰ برابر سریع تر قبل از اینكه در دهه های ۸۰ و۹۰ میلادی پیشرفت‌های مهمی در تكنولوژی لیزر به عنوان سلاح دفاعی در ارتش آمریكا صورت گیرد، مفهوم حفاری توسط لیزر تنها در تصور مهندسان نفت وجود داشت. اما هم اكنون محققان معتقدند كه تكنولوژی جدید، توان نفوذ اشعه لیزر در سنگ را با سرعتی معادل ۱۰ الی ۱۰۰ برابر روش صنعتی متداول ممكن نموده است. این امر باعث كاهش بسیار زیاد هزینه ها نسبت به روش حفاری مكانیكی خواهد شد.
امروزه، هزینة حفاری یك چاه گاز یا نفت در خشكی حدود چهارصد هزار دلار و در دریا حدود چهار و نیم میلیون دلار است. هزینة انجام شده در حفاری های عمیق‌تر، در شرایط ویژة ساختمان بستر به مراتب افزایش می‌یابد. از طرف دیگر، افزایش سرعت حفاری باعث كاهش مدت زمان عملیات شده و میزان استفاده از لوازم و دكل حفاری و همچنین هزینه‌ها را تقلیل می‌دهد. همچنین با كاهش زمان، بازیافت باقیماندة گاز و نفت موجود در مخازن نیز اقتصادی خواهد بود.
به عقیدة محققان، اشعة لیزر بدنة سنگ‌ها را ذوب میكند و پوششی سرامیكی در دیوارة چاه به وجود میآورد. بدین ترتیب هزینة خرید و نصب Casing فولادی حذف میگردد. سیستم های لیزری دارای حسگرهای مختلفی در موضع حفاری هستند كه شامل سیستم های تصویری و نمایشگر است كه امكان ارتباط با سطح زمین را از طریق كابلهای فیبر نوری ممكن میسازد.
محورهای طرح تحقیقاتی
59اولین مسئله ای كه به ذهن اهل فن میرسد، تخمین انرژی لازم برای تولید اشعه پرانرژی لیزر است كه توانایی انجام حفاری را داشته باشد. نتایج طرح تحقیقاتی قبلی كه توسط مؤسسه تكنولوژی گاز (GTI) منتشر شده است، نشان‌دهندة این امر است كه میزان انرژی لازم برای شكستن یا پودر نمودن سنگ بسیار زیاد است.
یكی از مهمترین اهداف تحقیق جدید، اندازه گیری دقیق‌تر انرژی مورد نیاز برای انتقال اشعه از سطح زمین به قعر دریا است؛ بطوری كه بتوان‌همان توان موجود را در عمق ۱۰۰۰ متری زیر زمین نیز تولید كرد.
هدف دوم در این مطالعه، پاسخگویی به این سؤال است كه: آیا فرستادن پرتو لیزر با پالس های سریع می تواند سرعت نفوذ را در سنگ نسبت به حالت تابش پیوسته افزایش دهد؟ سؤال سوم این است كه: در حضور سیالات حفاری، چه میزان انرژی برای نفوذ در سنگ‌ها مورد نیاز است؟ در اكثر مخازن، سیالاتی با چگالی زیاد به نام"گل حفاری" تزریق میگردد كه وظیفة شستشوی سنگ‌های خرد شده را به عهده دارند و از طرف دیگر آب را از سیالات هیدروكربنی باارزش دور نگاه می‌دارند، تلاش محققان در راستای یافتن میزان انرژی لازم برای تبخیر كردن و دور نگاه داشتن این سیالات است.
در مرحلة بعد، هدف پروژه بررسی راهكارهای دیگر برای استفاده از لیزر در حفاری است. به عنوان مثال، بعد از حفر یك چاه، حفره‌هایی در ساختار مخزن ایجاد می شود تا هیدروكربن ها به بیرون نفوذ كنند. هدف از این كار بررسی امكان ایجاد این حفره ها توسط لیزر است.
دولت فدرال آمریكا مبلغی در حدود پانصد هزار دلار و مؤسسه تحقیقاتی GTI، دویست و چهارده هزار دلار در این طرح مطالعاتی ۳ ساله سرمایه گذاری نموده اند. علاوه بر این دانشگاه‌ها، مؤسسات تحقیقاتی و سرویس‌های انرژی و نفتی دیگری نیز در این طرح تحقیقاتی مشاركت دارند.
دلایل استفاده از لیزر مؤسسه تحقیقاتی GTI، علت استفاده از تكنولوژی لیزر و سرمایه گذاری در این زمینه را این چنین بیان میكند:
۱- تحقیقات وسیع صورت گرفته توسط ارتش آمریكا در مورد لیزرهای پرقدرت، پنجرهای از فرصت‌های فراوان را برای استفاده از این سرمایة ارزشمند می گشاید و زمینة این تجربه را در صنایع آمریكا در مقیاس تجاری فراهم می كند.
۲- تكنولوژی های كمكی، مانند فیبر نوری و Coiled Tubing به سطحی از پیشرفت رسیده اند كه احتمال اقتصادی بودن استفاده از لیزر در حفاری نفت و گاز را افزایش می دهند. این مسئله خود عامل بسیار مهمی در تشویق صاحبان صنایع به سرمایه گذاری در این زمینه است.
به نقل از سایت انجمن حفاری ایران
