حفاری انحرافی

عمده ترین چاههای حفاری شده در میادین نفتی ایران دارای شعاع جهت دار متوسط و بلند بوده اند
اهم حوزه فعالیتهای كاربردی حفاری جهت دار بصورت ذیل می باشد :

1-حفاری افقی در مخازن نفتی
با اعمال این روش استخراج نفت نسبت به روش حفاری معمولی ( عمودی ) حدود دوبرابر می گردد ( ازدیاد برداشت نفت ) .

2-حفاری چندین حلقه چاه در یك مخزن
با حفر حفره های متعدد در یك مخزن بجای حفاری تعداد زیادی چاه مستقیم كه نیاز به استفاده از چندین دكل در خشكی می باشد می توان با استفاده از حفاری جهتدار و با استفاده از یك دكل چندین حلقه چاه را در یك مخزن حفاری نمود این روش باعث استفاده بهنه از دكل حفاری و نیز سرعت در استخراج نفت / گاز خواهد شد.
3-چاههای متعدد از روی یك دكل دریائی(Multiple wells from offshore structure)
عمده كاربرد حفاری جهتدار ، امروزه در درون دریا می باشد قابل توجه است كه بخش عظیمی ازمخازن گازی و نفتی كشورمان در جایی مانند خلیج فارس واقع است ( پروژه پارس جنوبی ) . ساخت Plat form برای هر حلقه در دریا ,كاری غیر عملی و غیراقتصادی است در این روش با ثابت كردن یك plat form روی بستر دریا تعداد زیادی چاههای جهتدار در مسیرهای گونــاگون از روی یك plat form حفاری می شوندو یكی دیگر از مزایای روش فوق استفاده بهینه از دكل دریائی می باشد. بطور مثال می توان به چاههای متعددی كه در منطقه ابوذر و روی دكل مورب تاكنون توسط این اداره حفاری شده است و همچنین فازهای 9 و 10 میدان گازی پارس جنوبی كه با همكاری این اداره در حال انجام است. , اشاره نمود.
4-چاههای امدادی Relief wells

این اداره با استفاده از توانائی های خود قابلیت حفاری چاههای امدادی را دارا می باشد. حفر این چاههای باعث جلوگیری از هدر رفتن مقادیر سرسام آور نفت وگاز از چاه فوران كرده می گردد. بعنوان مثال میتوان به مهار چاه كنگان 23 اشاره نمود

5-حفاری در مخازن نفتی مشترك
بخش زیادی از مخازن نفتی كشورمان با كشورهای همسایه مشترك است و یا در نزدیكی مرزهای كشورمان قرار دارد. روش فوق , باعث بهره برداری بهینه و صیانت از مخازن نفت / گاز مشترك میهن اسلامی و جلوگیری از هدر رفتن سرمایه ملی خواهد شد . بعنوان مثال می توان به مخازن مشترك با كشور عراق از جمله در ناحیه نفت شهر ، دارخوین و پایدار و میدان گازی پارس جنوبی كه با قطر مشترك است اشاره كرد كه این امور با انجام حفاری جهتدار در این مناطق و انجام یكی از بی نظیرترین حفاری های افقی در منطقه پایدار كه نقش بسزائی در دسترسی به این مخازن سرشار را ایفا كرده است, اشاره نمود.
6-مناطق غیر قابل دسترس
همواره بخشی از مخازن نفتی در زیر شهرهای از پیش ساخته شده ( مانند ناحیه كیان آباد و كورش و ملی راه اهواز ) و یا در زیر كوه ها قرار دارند كه نمی توان با استفاده از حفاری عمودی به این مخازن دسترسی داشت ولیكن با استفاده از حفاری جهت دار/ افقی می توان این امر را انجام داد و حداكثر بهره برداری را از مخازن موجود فراهم آورده است .
7-حفاری گسلها و گنبدهای نمكی و یاجاهایی كه از نظر زمین شناسی حادثه خیز است
گاهی از اوقات مخازن نفتی در كنار و یا زیر یك گسل زمین شناسی یا گنبدهای نمكی یا لایه هایی است كه حفاری عمودی در آنها باعث دسترس رفتن چاه حفاری شده میگردد ( مانند ورود به شیلها ) یا از دسترس رفتن یا پاره شدن لوله های جداری در برخورد با گسلها میگردد حال با وجود قابلیت حفاری جهتدار اداره زمین شناسی واحد متقاضی برنامه حفر چاه را بگونه ای می تواند ارائه دهد كه مسیر چاه برخوردی با خطرات یادشده نداشته باشد و این بمعنای جلوگیری از دست رفتن فرصتهای فراوان جهت دسترسی به مخازن نفتی می باشد كه ارز آوری فراوانی را برای این مملكت بدنبال دارد.
8-استفاده بهینه از گنبدهای نمكی جهت ذخیره سازی گاز
یكی دیگر از قابلیتهای حفاری جهت دار كه دارای صرفة اقتصادی فـــراوانی است ایجاد مخازن ذخیره سازی گاز و نفت درون گنبدهای نمكی است كه بعنوان مثال می توان به حفر چاههای كوه نمك -1در منطقة قم و چندین چاه در منطقه ورامین اشاره نمود این روش دارای 3 مزیت بسیار زیاد جهت ذخیره سازی گاز است كه در زیر به آنها اشاره می نماییم.
الف- ایمنی ذخیره سازی گاز
ب- امكان ذخیره سازی گاز در منابع حساس كشور از جمله پایتخت و غیره
ج- كاهش هزینه ذخیره سازی گاز
و- نتیجه این مهم و نیز كاركرد گروهای عملیاتی حفاری جهت دار / افقی باعث شده كه ماهیانه مبلغی بالغ بر 3 میلیون دلار از خروج ارز مملكت اسلامی جلوگیری بعمل آید.

برخی از عملكردها و كارهای شاخص اداره عملیات ویژه عبارتند از :
طولانی ترین عملیات حفاری افقی در میادین خشكی ایران بطول 750 متر در بخش افقی در منطقه چشمه خوش

طولانی ترین عملیات مغزه گیری در یك عملیات د ر میادین خشكی / دریا ایران با بازیافت 81 متر مغزه در یك عملیات در منطقه پارس جنوبی
- حفاری جهت دار در چاههای زمین گرمائی در منطقه سبلان
- انجام 737 حفره عملیات حفاری افقی / جهت دار/عبور از كنار مانده / حفاری سرعتی / باز كردن پنجره طی 16 سال ( 1371 الی 1386 )
- بازیافت 18789 متر مغزه طی 12 سال ( 1375 الی 1386 )
اداره عملیات ویژه دارای 4 كارگاه تعمیر و نگهداری بمساحت 1800 مترمربع فضای سرپوشده بوده كه شامل :

- كارگاه تعمیر ونگهداری موتور های درون چاهی مجهز به دو دستگاه بازو بسته كردن موتور های درون چاهی (مدل 1689 نشنال اویلول)-یك دستگاه لیفتراك – 2 عدد كرن سقفی و فضا مجهز به لوازم خنك كننده جهت نگهداری قطعات لاستیكی از جمله استاتورها

- كارگاه تعمیرات مكانیك دستگاه جهت یابی مجهز براساس استاندارد شركت جئولینك

- كارگاه تعمیرات الكترونیك دستگاه جهت یابی بر اساس استاندارد شركت جئولینك

- كارگاه تعمیر و نگهداری و نیز ارسال ودریافت تجهیزات مغزه گیری مجهز به یك كرن سقفی

- كارگاه نگهداری و دریافت / ارسال تجهیزات جهت یابی حفاری جهتدار نوعی از حفاری است که در آن مسیر چاه بر اساس نقشهای معین و از پیش طراحی شده، برای رسیدن به ناحیه هدف (Target Area) از حالت عمودی منحرف میشود. این نوع حفاری زمانی انجام میشود که بنابه دلایلی هدف نهایی از محلی که بر روی زمین شروع به حفاری میکنیم به صورت جانبی دارای فاصله باشد.
● واژگان:
▪ ناحیه هدف(Target Area):
ناحیهای معین در عمق از پیش تعیین شده که بر اساس طراحیانجام گرفته، چاه باید آن ناحیه را قطع کند.
▪ (MWD"(Measured While Drilling" :
نوعی از دستگاههای موقعیتیاب و اندازهگیری که در انتهای رشته حفاری و بالای مته قرار میگیرند و این امکان را فراهم میآورند که درحین عملیات حفاری بتوان موقعیت دقیق چاه را تعیین کرد.
▪ kick:
به شرایطی گفته میشود که به علت زیادبودن فشار سازندهای حفاری شده نسبت به فشار هیدرواستاتیک ستون گل، سیال سازند وارد چاه شود.
▪ فوران(Blow out):
در صورتی که پس از پیدایی kick، این شرایط کنترل نشود و سیال پر فشار به سطح زمین برسد، باعث ایجاد فوران و در برخی مواقع آتشسوزی میشود.
▪ کشتن چاه (Well Killing):
روشهای جلوگیری از راهیافتن سیال سازند به سطح زمین و فوران را روشهای کشتن چاه (Well Killing) میگویند.
▪ (Measured depth):
طول واقعی چاه از نقطه شروع حفاری تا هر نقطه دلخواه درمسیر آن.
▪ (Build up):
قسمتی از چاه که زاویه شیب (inclination) افزایش مییابد.
▪ (Build up Rate):
سرعت تغییر زاویه چاه (Build up Rate) را معمولاً به ازای هر ۱۰۰فوت عمق اندازهگیری شده (Measured depth)، بر حسب درجه بیان میکنند.
▪ مانده (Fish):
قطعاتی نظیر تکههای لوله حفاری، تکههای مته و یا ابزارهای دیگر که بنابه هر دلیل درون چاه سقوط کرده و یا در میانه چاه گیر کردهاند و ادامه عملیات حفاری را مختل مینمایند.
▪ موتور گل(Mud Motor):
موتورهایی که نیروی محرکه خود را از گلی که با فشار به درون لولهها پمپ میشود به دست میآورند.
▪ انحراف از مسیر اولیه(Side Track):
عملیاتی که بهمنظور جهتدهی دوباره به مسیر چاه انجام میگیرد، این کار با حفاری مجدد از نقطهای بالاتر از انتهای چاه آغاز میشود.
● تاریخچه:
حفاری جهتدار برای اولین بار در سال "۱۹۲۹" با ساخت دستگاههای دقیق اندازهگیری زاویه چاه (inclination) مورد توجه قرار گرفت. در اوائل دهه "۱۹۳۰" اولین چاه جهتدار در خلیج هانتینگتون کالیفرنیا حفاری شد. به تدریج با توسعه میدان نفتی خلیج هانتینگتون و حفر دو حلقه چاه جهتدار دیگر، چاههایی به دست آمد که میزان تولید بیشتری داشتند.
حفاری جهتدار تا سال "۱۹۳۴" طرفداران چندانی نداشت، تا اینکه در این سال یک چاه در کنرو (Conroe) تگزاس دچار فوران (Blow out) شد. در این هنگام پیشنهاد شد با حفر یک چاه جهتدار، برای برخورد با چاه اول و پمپ گل به درون آن، مانع از ادامه فوران شوند (well killing). با انجام موفقیتآمیز این پروژه، حفاری جهتدار به عنوان راه حلی برای مسائل دشوار و دستیابی به مخازن پیچیده از سوی شرکتهای حفاری و نیز مشتریها مورد استقبال قرار گرفت.
امروزه ، باتوجه به بالا بودن هزینههای جاری برای تولید و استخراج نفت و گاز ، حفاری جهتدار به عنوان یک ضرورت جلوه میکند. میتوان گفت مهمترین خصوصیت این روش آن است که تولیدکنندگان را در سراسر جهان قادر میسازد از مخازنی برداشت نمایند که برداشت از آنها از نظر اقتصادی با هیچ روش دیگری امکانپذیر نیست.
توسعه و پیشرفت در موتورهای گل (Mud Motor) را میتوان از مهمترین عوامل در پیشرفت صنعت حفاری جهتدار دانست. همچنین ساخت دستگاههای موقعیتسنج بادقت بالا به توسعه این صنعت کمک شایانی نموده است. هماکنون، دستگاههای هدایتگر (Steering tools) پیشرفته به عنوان وسایلی برای جهتدهی به موتورهای گل جایگزین وسایل موقعیتسنج قدیمی شده اند. این دستگاهها بهوسیله کابل به درون لوله حفاری رانده شده و پس از قرارگرفتن در جای مناسب و گذشتن از فواصل معین، اطلاعات را به سطح زمین میفرستند. این اطلاعات به وسیله کامپیوتر پردازش شده و موقعیت دقیق چاه و شرایط دما و فشار ته چاه از آنها استخراج میگردد.
در دهه "۱۹۸۰"، یک نمونه جدید از این دستگاهها به عنوان وسیلهای با دقت و صرفه اقتصادی قابل قبول ساخته و معرفی گردید. امروزه دستگاههای "MWD" با موتورهای گل قابل هدایت، رانده میشوند. نمونه جدید این دستگاهها به همراه دستگاههای لاگ (logg) اشعه گاما و مقاومت، ساخته شده است که همزمان با عملیات حفاری، امکان بررسی و شناسایی سازند را فراهم میآورد.
● کاربردها:
▪ انحراف از مسیر اولیه (Side Track):
انحراف از مسیر اولیه، اولین روش برای حفاری جهتدار بود. هدف از این کار دورزدن و یا گذشتن از روی ماندههای درون چاهی (fish) بود. امروزه انحراف مایل بسیار متداول است و به عنوان مثال هنگامی که تغییرات پیشبینی نشده درساختار زمینشناسی مشاهده میشود از این روش استفاده میشود.
▪ مکانهای غیرقابل دسترسی:
هنگامی که مخزن و یا هدف حفاری (target) زیر یک شهر، رودخانه و یا یک مسیر محیط زیست حساس واقع شده باشد، لازم است که دستگاه حفاری را در مکانی دورتر از آن قرار داد. در این مواقع با حفر یک چاه جهتدار میتوان به هدف دسترسی پیدا کرد.
▪ حفاری گنبدهای نمکی (Salt Dome):
گاهی مخازن نفتی زیر گنبدهای نمکی که پوش سنگهای سختی هستند، مشاهده میشوند. حفاری از درون لایههای نمکی مشکلات بسیاری به همراه دارد. یک راه حل برای گریز از این مشکلات استفاده از حفاری جهتدار و اجتناب از ورود به لایههای نمکی است.
▪ گسل (Fault):
گاهی اوقات چاههایی که بهصورت عمودی حفاری شدهاند، کج میشوند. این پدیده معمولاً به دلیل وجود گسل در لایههای زیر سطحی است. معمولاً بهتر است که یک چاه جهتدار حفر شود و از برخورد با گسل پرهیز کنیم.
▪ چاه اکتشافی چندگانه (Multiplex Well) از یک دهانه چاه:
میتوان با مسدود کردن یک چاه در عمق معین و ایجاد انحراف، یک چاه جدید حفر کرد. دهنه یک چاه میتواند به عنوان نقطهای برای انشعاب چاههای دیگر مورد استفاده قرارگیرد. این عمل اکتشاف و بررسی لایههای زیر سطحی را بدون نیاز به حفر چندین چاه کامل، میسر میسازد.
▪ حفاری از خشکی به درون دریا (onshore):
با نصب دکل در خشکی و حفر چاه جهتدار میتوان به مخازنی که در زیر سطح آب قراردارند، دسترسی پیدا کرد. با این کار میتوان ضمن نصب شیرهای سرچاهی در خشکی ، از هزینههای بالای حفاری در دریا نیز اجتناب کرد.
▪ حفاری چاههای چندشاخه (Multiwell) در دریا (offshore):
حفاری جهتدار از یک سکوی دریایی به صورت چاههای چندشاخه اقتصادیترین راه برای توسعه یک میدان دریایی است. در خشکی نیز، زمانی که محدودیت مکانی داریم مانند نواحی باتلاقی و یا جنگلها از روش حفاری چاههای چندشاخه استفاده میشود.
▪ تقاطع با چند لایه بهرهده با استفاده از یک حلقه چاه:
در این روش، یک چاه جهتدار بهگونهای حفر میشود که چندین لایه مخزنی شیبدار را با هم قطع کند. این روش، این امکان را فراهم میآورد که با استفاده از تکمیل چندگانه چاه همزمان از چند مخزن مجزا بهرهبرداری شود.
▪ چاههای فرونشانی (Relief Well):
هدف از این نوع چاهها ایجاد ارتباط با چاههای درحال فوران در زیر سطح زمین است تا با پمپ کردن سیال به درون آن چاه بتوان عملیات کشتن چاه (Well Killing) را انجام داد. مشکلی که وجود دارد اندازه کوچک هدفی است که چاه انحرافی باید به آن برسد. بنابراین، این کار نیاز به یک طراحی دقیق و استفاده از دستگاههای موقعیتیاب حساس دارد.
▪ چاههای افقی (Horizontal Well):
کاهش تولید از یک مخزن به عوامل زیادی بستگی دارد. این عوامل میتواند شامل مخروطی شدن آب و گاز و یا نفوذپذیری عمودی سنگ مخزن باشد. در این هنگام مهندسین میتوانند با طراحی و حفر چاههای افقی بر این مشکلات غلبه کنند. چاه افقی نوع خاصی از چاههای جهتدار است که خود به انواع شعاع کوتاه، متوسط و بلند تقسیم میشود. این تقسیمبندی بر اساس سرعت افزایش زاویه چاه (Build up Rate) انجام میگیرد.