چاه‌های هوشمند، بهینه سازی تولید ،سلامت محیط زیست

امروزه در صنعت نفت عملیاتی موفقیت آمیز نامیده می‌شود که طی آن بتوان با کمترین هزینه به بالاترین میزان تولید و کمترین درصد ریسک و خسارت رسید. بهینه سازی در هر فرآیندی نیاز به در دست داشتن اطلاعات کامل در زمان مناسب از اجزای فرآیند دارد. لذا در پروژه های مدرن نفتی , پایش چاه‌ها و عملیات حفاری و بهره برداری بهنگام و همزمان(Real Time) از اهمیت بالایی برخوردار است. تکنولوژی چاه‌های هوشمند در سالهای اخیر در حدی مطلوب پاسخگوی این نیاز صنعت نفت بوده است.
● چاه هوشمند و قابلیتهای آن
چاه‌های مجهز به وسایل سنجش اندازه گیری و کنترل درون چاهی را که قابلیت دریافت و انتقال اطلاعات و در نتیجه کنترل پذیری بیشتر نسبت به چاه‌های معمولی دارند, چاه‌های هوشمند می نامیم.
در چاه‌های معمولی اصطلاحا حالت Passive/Reactive برقرار است . در این حالت ابتدا تغییر و کنش لازم توسط محیط بر چاه اعمال شده پس از بررسی و شناسای آن در صورت امکان عملیات سازگار سازی چاه با شرایط جدید و یا کاهش اثر تغییر ایجاد شده انجام می‌شود. در مقابل در چاه‌های هوشمند حالت active/proactive برقرار است یعنی امکان پیش بینی و پیشگیری تغییرات و یا حوادث به کمک حجم عظیم اطلاعاتی که در هر لحظه از چاه در اختیار داریم وجود دارد که این امر خود باعث صرفه جویی در وقت و هزینه می‌شود.
از دیگر قابلیتهای یک چاه هوشمند کنترل از راه دور بودن آن می‌باشد. اطلاعات مخابره شده از چاه را می توان به کمک ماهواره و اینترنت در آن واحد (Real Time) به نقطه ای دور دست مخابره نمود و چند لحظه بعد تنها با فشار چند دکمه تغییرات لازم اعم از کنترل شیرها، سرعت و جهت حرکت مته حفاری و ... را به چاه اعمال کرد. به عنوان نمونه چاهی در در ایالت ایندیانای آمریکا وجود دارد که دارای شیرهای کنترل درون چاهی می باشد. بخش زیادی از مراحل حفاری و بهره برداری از این چاه از هیوستون که تقریبا ۱۰۰۰ مایل با چاه فاصله دارد کنترل می‌شود. این امر باعث کاهش خطرهای جانی درمنطقه حفاری می‌شود چرا که نیاز به حضور نیروی فنی در منطقه بسیار کمتر است.
یکی دیگر از کاربردهای این فناوری در چاه‌های چند شاخه ایست. با نصب شیرهای کنترل و سنسور های مخصوص در هر شاخه می توان با هر شاخه همانند یک چاه جدا برخورد کرد و جریان را در هرکدام از آنها به دلخواه تنظیم نمود. چنانچه چاه مورد نظر تک شاخه ای باشد به کمک شیرهای کنترل و packer ها می توان چاه را به چند بخش تقسیم نمود و هر بخش را به صورت جدا کنترل کرد. استفاده از این روش ، استراتژی اصلی در تولید هم جریان است .
● روشهای استفاده از فناوری هوشمند:
▪ روش Reactive :
در این روش دستگاه‌ها طوری تنظیم می‌شوند که در صورت بروز تغییرات در شرایط چاه واکنشهای لازم را نشان می دهند فرق این روش با چاهای معمولی در این است که چاه پتانسیل رویارویی با تغییرات را دارد در حالی که در چاه‌های عادی احتمال توقف بهره برداری و یا حفاری هم ممکن است.
▪ روش Defensive:
در این روش از یک شبیه ساز مخزن استفاده میشود که بروز تغییرات را پیش بینی کرده قبل از بروز تغییر امکان اتفاق افتادن آن را تاحدی از بین می برد. یکی از نکات مهمی که باید به آن توجه کنیم این است که کاربرد این تکنولوژی به معنای موفقیت کامل یک چاه در حفاری یا بهره برداری نیست. بعضا ممکن است توقف کامل بهره برداری از یک چاه هوشمندانه ترین روش باشد.
سخت افزارهای مورد استفاده در چاه‌های هوشمند شامل انواعICV (Inflow Control Valve) و سیستمهای کنترل آنها ، حسگرها و جداسازها می باشند. به کمک شیرهای کنترل می توان چاه را به چند بخش تقسیم نمود و هر جز را به صورت جدا کنترل کرد. این شیرها می توانند دو موقعیتی( باز/ بسته) و یا چند موقعیتی باشند. معمولا برای باز و بسته کردن ICV ها از یک سیستم کنترل که در واقع مجموعه یک سیلندر و پیستون و محرک پیستون میباشد استفاده می کنیم. حسگرهای موجود نیز برای سنجش دما، فشار ، میزان اشباع آب ، مقاومت الکتریکی لایه ها و ... می باشند.
● چاه‌های هوشمند و محیط زیست:
تکنولوژی چاه‌های هوشمند علاوه بر موارد ذکر شده تاثیر مثبت و چشمگیری در سلامت محیط زیست و ایمنی دارد. همانطورکه در بخشهای قبل گفته شد به کمک جداسازهای درون چاهی نفت و گاز (DGOS) میتوان میزان تولید گازهای نامطلوب را تاحد چشمگیری کاهش داد. گازهایی مثل سولفید هیدروژن ((H۲S علاوه بر تاثیر منفی در سلامت تنفسی محیط عملیات ، باعث ایجاد خوردگی در تاسیسات نیز می‌شوند.
همچنین به کمک جداسازهای درون چاهی آب و نفت می توان میزان آب تولیدی سازند(pfw ) را تاحد مطلوبی کاهش داد. این امر در مناطق دریایی دارای اهمیت زیادی میباشد. چراکه آب مخزن از لحاظ میزان ویتامینها و پروتئینها و مواد معدنی با آب دریا تفاوت زیادی دارد و چنانچه دفع مناسب این آبها ممکن نباشد سلامت جانداران آبزی به خطر می افتد. معمولا در چاه‌های جدید آب پس از جداسازی به سازندهای پایینتر پمپاژ می‌شود.
به کمک الگوریتم ها و روشهای بهینه سازی چه در بخش حفاری و چه در بخش تولید می توان چاه‌هارا با دقت بالا در منطقه مورد نظر حفاری کرد و پس از حفاری به کمک اطلاعات زیادی که در هر لحظه از چاه مخابره می شود و دستگاه‌های کنترل به بهترین نحو از مخزن بهره برداری کرد و کمترین آسیب را به آن رساند . باکنترل بهینه یک چاه افقی یا چند شاخه ای می توان برداشتی به مراتب بیشتر از روشهای معمولی با تعداد چاه‌های عمودی زیاد داشت. تعداد کمتر چاه‌های حفر شده یعنی دخالت کمتر در محیط طبیعت ، تعداد راه‌های ارتباطی و حمل و نقل کمتر و تاثیر کمتر بر حیاط وحش منطقه . کاربرد این تکنولوژی بر افزایش ایمنی محیط کار نیز موثر است .با استفاده از تکنولوژی پایش چاه و کنترل از راه دور فرآیندهای درون چاهی دیگر نیاز به حضور بعضی تخصصها در منطقه حفاری یا بهره برداری نیست. آلودگی صوتی ، خطر فوران چاه ، وجود گازهای نامطلوب در مناطق نفتی از جمله مواردی است که سلامت پرسنل را تهدید می کند.

منبع : اندیشکده اعتلای صنعت نفت