6
64 ﭘﮋﻭﻫﺸﻰ- ﻣﻘﺎﻻﺕ ﻋﻠﻤﻲ ﻣﻘﺪﻣﻪ ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﺩﻳﮕﺮ ﺟﻨﺒﻪﻫﺎﻱ ﻃﺮﺍﺣﻲ، ﺣﻔﺎﺭﻱ ﻭ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺍﺯ ﭼﺎﻩ، ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻣﺘﻪ ﻧﻴﺰ ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎﻱ ﺻﺮﻓﻪ ﺍﻗﺘﺼﺎﺩﻱ ﻭ ﺑﺎ ﻫﺪﻑ ﻛﺎﻫﺶ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﻫﺮ ﻓﻮﺕ ﺍﺯ ﭼﺎﻩ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻲﺷﻮﺩ. ﺑﺮﺍﻱ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪﺭﻳﺰﻱ ﻳﻚ ﭼﺎﻩ، ﺑﺎﻳﺪ ﻋﻮﺍﻣﻞ ﻣﺘﻌﺪﺩ ﻣﺆﺛﺮ ﺑﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﺭﺍ ﻣﻮﺭﺩ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺩﻩ ﻭ ﺩﺭ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﻫﺮ ﻗﺴﻤﺖ ﺍﺯ ﭼﺎﻩ، ﺍﻫﻤﻴﺖ ﻫﺮﻳﻚ ﺭﺍ ﺩﺭﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺖ. ﺍﺯ ﺑﻴﻦ ﺍﻳﻦ ﻋﻮﺍﻣﻞ، ﺗﻨﻬﺎ ﻭﺯﻥ ﮔﻞ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪﻋﻠﺖ ﺣﺴﺎﺳﻴﺖ ﻓﻮﻕﺍﻟﻌﺎﺩﻩ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﭼﺎﻩ، ﺑﺪﻭﻥ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺍﺛﺮﺍﺕ ﻣﻨﻔﻲ ﺁﻥ ﺑﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﻭ ﺗﻨﻬﺎ ﺑﺎ ﻫﺪﻑ ﺧﻨﺜﻲﻛﺮﺩﻥ ﻓﺸﺎﺭﻫﺎﻱ ﺩﺭﻭﻧﻲ ﺯﻣﻴﻦ ﻭ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮﻱ ﺍﺯ ﻭﺭﻭﺩ ﺳﻴﺎﻻﺕ ﺑﻪ ﺳﺎﺯﻧﺪ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻣﻲﺷﻮﺩ. ﺑﺮﻧﺎﻣﻪﺭﻳﺰﻱ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﭼﺎﻩ ﻃﻲ ﻣﺮﺍﺣﻞ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰ ﭘﺬﻳﺮﺩ. ﻧﻮﻉ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﺻﺤﻴﺢ ﻣﺘﻪ ﺑﺮ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﻧﺮﺥ ﻧﻔﻮﺫ ﻭ ﻛﺎﻫﺶ ﺯﻣﺎﻥ ﻭ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺗﻜﻤﻴﻞ ﭼﺎﻩﻫﺎ ﺩﺭ ﻣﻴﺎﺩﻳﻦ ﻏﺮﺏ ﺍﻳﺮﺍﻥ ﺷﺮﻛﺖ ﻧﻔﺖ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺮﻛﺰﻱ ﺍﻳﺮﺍﻥ1 ﻏﻼﻣﺮﺿﺎ ﺷﻬﺮﻭﺯﻱ ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺁﺯﺍﺩ ﺍﺳﻼﻣﻲ ﻭﺍﺣﺪ ﻋﻠﻮﻡ ﻭ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺕ ﺗﻬﺮﺍﻥ* ﻣﺤﻤﺪﺭﺿﺎ ﻋﺰﻳﺰﻱ([email protected]) * ﻧﻮﻳﺴﻨﺪﺓ ﻋﻬﺪﻩﺩﺍﺭ ﻣﻜﺎﺗﺒﺎﺕ ﺍﻫﻤﻴﺖ ﻭ ﺁﺷﻨﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻧﺤﻮﻩ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﻭ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﺻﺤﻴﺢ ﻣﺘﻪﻫﺎﻱ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﺑﺮ ﻛﺴﻲ ﭘﻮﺷﻴﺪﻩ ﻧﻴﺴﺖ؛ ﺑﻪﻃﻮﺭﻱ ﻛﻪ ﺩﺭ ﻃﻮﻝ ﺗﺎﺭﻳﺦ ﺣﻔﺎﺭﻱ، ﻓﻦﺁﻭﺭﻱ ﺩﺭﺻﺪ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺣﻔﺮ5-7 ﺳﺎﺧﺖ ﻣﺘﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺖ ﺳﺎﻳﺮ ﺍﺑﺰﺍﺭ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﭘﻴﺸﺮﻓﺖ ﭼﺸﻢﮔﻴﺮﻱ ﺩﺍﺷﺘﻪ ﺍﺳﺖ. ﻣﻄﺎﻟﻌﺎﺕ ﺁﻣﺎﺭﻱ ﻧﺸﺎﻥ ﻣﻲﺩﻫﺪ ﻛﻪ ﺣﺪﻭﺩ ﻫﺮ ﭼﺎﻩ ﻧﻔﺖ ﺑﻪ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﻣﺘﻪﻫﺎﻱ ﺣﻔﺎﺭﻯ ﺁﻥ ﭼﺎﻩ ﺍﺧﺘﺼﺎﺹ ﺩﺍﺭﺩ ﻭ ﺩﺭ ﺻﻮﺭﺗﻲ ﻛﻪ ﻣﺘﻪﻫﺎﻱ ﺣﻔﺎﺭﻯ ﺑﻪﺩﺭﺳﺘﻲ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻭ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺷﻮﻧﺪ، ﻣﻲﺗﻮﺍﻥ ﺯﻣﺎﻥ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﻭ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺗﻜﻤﻴﻞ ﭼﺎﻩ ﺭﺍ ﺑﻪ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﻗﺎﺑﻞﻣﻼﺣﻈﻪﺍﻱ ﻛﺎﻫﺶ ﺩﺍﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺩﺍﺩﻩﻫﺎﻱ ﭼﺎﻩﻫﺎﻱ ﺳﻪ ﻣﻴﺪﺍﻥ ﺩﺭ ﻏﺮﺏ ﺍﻳﺮﺍﻥ ﺷﺎﻣﻞ ﺍﻃﻼﻋﺎﺕ ﻣﺮﺑﻮﻁ ﺑﻪ ﻣﺘﻪﻫﺎﻱ ﺣﻔﺎﺭﻱ، ﻛﺎﺭﻛﺮﺩ، ﻋﻮﺍﻣﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻭ ﻫﻴﺪﺭﻭﻟﻴﻜﻲ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺷﺪﻩ ﻭ ﺳﺎﻳﺮ ﻋﻮﺍﻣﻞ ﺗﺄﺛﻴﺮﮔﺬﺍﺭ ﺑﺮ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﻣﺘﻪﻫﺎ ﺩﺭ ﻫﺮ ﻣﻴﺪﺍﻥ ﺑﻪﻃﻮﺭ ﺟﺪﺍﮔﺎﻧﻪ ﺍﺯ ﮔﺰﺍﺭﺵﻫﺎﻱ ﺭﻭﺯﺍﻧﻪ ﺣﻔﺎﺭﻱ ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﮔﺮﺩﻳﺪﻩ ﻭ ﺩﺭﺟﺪﺍﻭﻟﻲ ﺛﺒﺖ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ. ﭘﺲ ﺍﺯ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺑﺎﺯﻩﻫﺎﻱ ﻃﻮﻟﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺩﺭ ﻫﺮ ﻣﻴﺪﺍﻥ، ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﻣﺘﻪﻫﺎﻱ ﺑﻪﻛﺎﺭ ﺭﻓﺘﻪ ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺑﺎﺯﻩﻫﺎ ﺑﺮﺭﺳﻲ ﻭ ﺑﺎ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺭﻭﺵﻫﺎﻱ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻣﺘﻪ ﻧﻈﻴﺮ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺑﻪﺍﺯﺍﻱ ﻭﺍﺣﺪ ﻃﻮﻝ ﻭ ﺍﻧﺮژﻱ ﻭﻳﮋﻩ، ﻣﻲﺗﻮﺍﻥ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻭ ﻣﻨﺎﺳﺐﺗﺮﻳﻦ ﻣﺘﻪ ﺭﺍ ﺍﺯ ﺩﻳﺪﮔﺎﻩﻫﺎﻱ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻧﻈﻴﺮ ﻛﺪ، ﻧﻮﻉ ﻭ ﺣﺘﻲ ﻛﺎﺭﺧﺎﻧﻪ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻛﺮﺩﻩ ﻭ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎﺩ ﺩﺍﺩ.(ﻋﻤﻖ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻈﺮ) ﺳﺎﺯﻧﺪﻩ ﺁﻥ، ﺩﺭ ﻫﺮ ﺑﺎﺯﻩ ﻃﻮﻟﻲ ، ﻣﺘﺮﺍژ ﺣﻔﺎﺭﻱ، ﻛﺪ ﻣﺘﻪ، ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺑﻪﺍﺯﺍﻱ ﻭﺍﺣﺪ ﻃﻮﻝ، ﺩﻛﻞﺭﻭﺯ، ﻋﻮﺍﻣﻞ ﻫﻴﺪﺭﻭﻟﻴﻜﻲ ﻭ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ2 ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ ﻣﺘﻪ، ﻧﺮﺥ ﻧﻔﻮﺫDownloaded from ekteshaf.nioc.ir at 3:46 IRDT on Wednesday August 19th 2020

# '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

64

مقاالت علمي - پژوهشى

مقدمه همانند ديگر جنبه هاي طراحي، حفاري و توليد از چاه، انتخاب مته نيز بر مبناي صرفه اقتصادي و با هدف كاهش هزينه براي هر فوت از چاه انجام مي شود. براي برنامه ريزي يك چاه، بايد عوامل متعدد مؤثر بر سرعت حفاري را مورد مطالعه قرار داده و در حفاري هر قسمت از

چاه، اهميت هريك را درنظر گرفت. از بين اين عوامل، تنها وزن گل حفاري است كه به علت حساسيت فوق العاده كنترل چاه، بدون توجه به اثرات منفي آن بر سرعت حفاري و تنها با هدف خنثي كردن فشارهاي

دروني زمين و جلوگيري از ورود سياالت به سازند انتخاب مي شود.برنامه ريزي حفاري چاه طي مراحل مختلف انجام مى پذيرد. نوع

تأثير انتخاب صحيح مته بر افزايش نرخ نفوذ و كاهش زمان و هزينه تكميل چاه ها در ميادين غرب ايران

محمدرضا عزيزي* دانشگاه آزاد اسالمي واحد علوم و تحقيقات تهران غالمرضا شهروزي1 شركت نفت مناطق مركزي ايران

([email protected]) نويسندة عهده دار مكاتبات *

اهميت و آشنايي با نحوه عملكرد و انتخاب صحيح مته هاي حفاري بر كسي پوشيده نيست؛ به طوري كه در طول تاريخ حفاري، فن آوري ساخت مته نسبت به ساخت ساير ابزار حفاري پيشرفت چشم گيري داشته است. مطالعات آماري نشان مي دهد كه حدود 7-5 درصد هزينه حفر هر چاه نفت به هزينه مته هاي حفارى آن چاه اختصاص دارد و در صورتي كه مته هاي حفارى به درستي انتخاب و استفاده شوند، مي توان زمان

حفاري و هزينه تكميل چاه را به ميزان قابل مالحظه اي كاهش داد.در اين تحقيق داده هاي چاه هاي سه ميدان در غرب ايران شامل اطالعات مربوط به مته هاي حفاري، كاركرد، عوامل مكانيكي و هيدروليكي اعمال شده و ساير عوامل تأثيرگذار بر عملكرد مته ها در هر ميدان به طور جداگانه از گزارش هاي روزانه حفاري استخراج گرديده و درجداولي ثبت شده اند. پس از تعريف بازه هاي طولي مختلف در هر ميدان، عملكرد مته هاي به كار رفته در اين بازه ها بررسي و با اعمال روش هاي انتخاب مته نظير هزينه به ازاي واحد طول و انرژي ويژه، مي توان بهترين و مناسب ترين مته را از ديدگاه هاي مختلف نظير كد، نوع و حتي كارخانه

سازنده آن، در هر بازه طولي (عمق مورد نظر) انتخاب كرده و پيشنهاد داد.انتخاب مته، نرخ نفوذ2، متراژ حفاري، كد مته، هزينه به ازاي واحد طول، دكل روز، عوامل هيدروليكي و مكانيكي

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020

Page 2: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

65

ماهنامه علمى- ترويجى اكتشاف و توليد نفت و گاز/ شماره 102 / تير ماه 1392

مته، روي وزن نظير حفاري كميت هاي مكانيكي تعيين از پس مته از گزارش هاي مته، نمودار نتايج حاصل سرعت دوراني مته، بررسي پيشرفت حفاري چاه هاي مجاور و هم چنين بازده وكاربرد انواع مختلف آن مشخص مي گردد. براي پي بردن به اهميت انتخاب مته مناسب براي را سازندها انواع گرفتن درنظر با مته ها مي توان كاربرد چاه حفاري مد نظر قرار داد. براي مثال اگر از يك مته سه كاجه مخصوص سازند سخت براي حفاري سازند نرم استفاده شود، دندانه ها وكاج مته در اثر گلي شدن به طور كامل از كار مي افتد. هم چنين اگر از يك مته سازند از مدت كوتاهي استفاده شود پس براي حفاري اليه هاي سخت نرم

تمامي دندانه ها خرد شده و مته از بين خواهد رفت.در نهايت با توجه به اهميت و ضرورت انتخاب صحيح مته و تأثير مستقيم آن بر سرعت، هزينه و زمان عمليات حفاري مي توان با بررسي موجود، شرايط و مته انتخاب مختلف روش هاي تحليل و تجزيه و افزايش را عمليات حفاري بازده و انتخاب كرده را مته مناسب ترين

داد [4].

1- روش هاي معمول انتخاب مته1-1- روش هزينه حفاري به ازاى واحد طول

هزينه حفاري بازه حفرشده از يك چاه در يك بار راندن مته، مجموع قيمت مته، هزينه تعويض آن و هزينه عمليات دكل حفاري براي مدت زمان حفاري آن بازه مي باشد. اگر هزينه راندن مته بر طول حفرشده تقسيم شود

هزينه حفارى به ازاى واحد طول بازه حفرشده به دست مي آيد. در صورت انتخاب صحيح وزن روي مته وسرعت دوران، هزينه حفارى به ازاى واحد طول براى يك مته معين، حداقل خواهد بود. كل زماني كه براي حفاري بازه موردنظر الزم است مجموع زمان حفاري و زمان باال و پايين بردن رشته حفاري و تعويض مته مي باشد. هزينه

حفاري در اين روش از رابطه-1 به دست مي آيد:

Cf=Cb+ Cr (tb+ tt)

ΔD (1)

Cf= هزينه به ازاى واحد طول حفارى ΔD= بازه مورد نظرCb= قيمت متهCr= هزينه دكل-ساعتtb= (ساعت) مجموع زمانtt= (ساعت) زمان باال و پايين بردن رشته حفاري

1-2- روش انرژي ويژهدر حفاري دوراني كار انجام شده را مي توان به دو بخش كار انجام

انجام شده توسط نيروي محوري (وزن روي مته) و كار شده توسط مؤلفه دوراني (گشتاور) تقسيم نمود. بنابراين كل كار انجام شده توسط مته با پيشروي به اندازه Y و با صرف نظر كردن از انرژي ازدست رفته (يا صرف كارهايي غير از حفاري شده) را مي توان به صورت رابطه-2

نوشت:

Wtotal= WY+ 2π N ( )Y TR (2)

در اين رابطه W وزن روي مته،Y بازه حفاري، N سرعت دوراني، T گشتاور و R نرخ نفوذ است.

بود، خواهد AY برابر كنده شده سنگ حجم اينكه به توجه با انرژي ويژه (SE)3 از رابطه-3 به دست مي آيد:

SE =WA

2πNTAR

+ (3)يا

SE =4WR+ 8πNT

πD2R

كه در صورت اخير اين رابطه، D قطر مته است. اين رابطه هم چنين مقاومت مشخص، با سازندي در معين مته اي براي كه مي دهد نشان ثابت دوران، سرعت و مته روي وزن از تركيبي هر در ويژه انرژي خواهد بود. زيرا در شرايط هيدروليك بهينه افزايش NW معموالً باعث افزايش نرخ نفوذ مي شود كه اين افزايش، تعادل رابطه را حفظ خواهد و است NW تأثيرتغييرات تحت به شدت نفوذ نرخ آنجاكه از كرد. مقادير ،NW مقادير از متفاوت تركيب هر در معين، مته براي يك فراواني براي نرخ نفوذ به دست مي آيد، هنگامي كه انرژي ويژه با نرخ نفوذ مقايسه مي شود حساسيت كمتر آن به NW، آنرا به ابزاري مناسب اندازه گيري ويژه، انرژي طرفي از مي سازد. مبدل مته انتخاب براي براي و شاخصي بوده سازندي مشخص در مته از كاركرد مستقيمي

ارزيابي اثر متقابل مته و سنگ فراهم مي كند.در صورتي كه انرژي ويژه در بررسي كاركرد مته به درستي استفاده كه آنجايي از باشد. مته انتخاب جهت مناسبي ابزار مي تواند شود، مته هايي نتيجه انرژي ويژه شناخته مي شود، در با مقدار بهينه حفاري كه در شرايط مشابه براي يك سنگ معين كمترين مقدار انرژي ويژه را توليد كنند، مته مناسب براي استفاده هاي بعدي در همان سازند به

حساب مي آيند [6].

2- روش انجام كار2-1- جمع آوري اطالعات

بدين منظور در مرحله اول با مطالعه گزارش هاي روزانه دست كم هفت حلقه چاه از هر ميدان، اطالعات كامل مربوط به عملكرد مته ها

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020

Page 3: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

66

مقاالت علمي - پژوهشى

استخراج شده و در جداولي كه به اين منظور تهيه شده اند ثبت گرديد. در اين جداول بيش از 30 كميت مربوط به مشخصات مته، كميت هاي مكانيكي و هيدروليكي اعمال شده، خصوصيات گل حفاري، ساعت كاركرد، متراژ حفاري، نرخ نفوذ، وضعيت مته پس از حفاري، نوع و عوامل هيدروليكي و بسياري توان مته، روي سازند، فشار ليتولوژي

تأثيرگذار ديگر براي چاه هاي هر ميدان لحاظ شده است.

2-2- تعريف بازه هاي طولي مختلف براي هر ميدانسازند، نوع مته ها، نفود نرخ به توجه با هر حفره مرحله اين در ليتولوژي و متراژ حفاري شده معمول (كه با اندكي اختالف تقريباً در بازه مختلف طولي تقسيم شده به چند دارند) قرار يكساني محدوده

است.انواع با مته ها عملكرد بتوان كه آنست تقسيم بندي اين از هدف مختلف و كدهاي متفاوت در هر چاه را در هر بازه طولي مشخص و تفكيك شده با ليتولوژي و شرايط مشابه، به خوبي ارزيابي كرده و آنها را

از جنبه هاي مختلف با يكديگر مقايسه نمود و نهايتاً در مراحل بعدي با اعمال روش هاي مختلف بهترين كد مته را در هر بازه شناسايي و انتخاب نمود. به عنوان نمونه در نمودارهاي ارائه شده در شكل هاي-1و2و3 چند بازه تعريف شده به همراه نرخ نفوذ و ساعت كاركرد مته ها براي چاه هاي

مختلف ارائه شده اند.همان گونه كه ديده مي شود با وجود ليتولوژي يكسان در بازه هاي مختلف، نرخ نفوذ، ساعت و متراژ حفاري متفاوت است. اين مطلب بيانگر آنست كه مته هايي با كدهاي مختلف در شرايط يكسان عملكرد متفاوت داشته اند و به طور طبيعي مناسب ترين آنها مته اي است كه مكانيزم حفر آن با نوع ليتولوژي هم خواني بيشتري دارد و در نتيجه سرعت حفاري آن نيز باالتر باشد. شايان ذكر است كه حتي مته هايى با كد يكسان نيز (كه البته از كارخانه هاي متفاوتي هستند) عملكرد يكساني نداشته اند كه اين مسئله به دليل تفاوت در طراحي و كيفيت توليد آنهاست. اين شرايط در مورد مته هاي PDC نيز صادق است. واضح است كه سرعت حفاري بسته به طراحي پروفايل مته، اندازه و چگالي تيغه ها، تعداد تيغه ها و درصد

فرسايش آنها بر اثر استفاده هاي قبلي، متفاوت خواهد بود.

2-3- مقايسه و ارزيابي مته ها و انتخاب مناسب ترين كد مته در هر بازهدر اين مرحله پس از آنكه در هر سه ميدان بر اساس نرخ نفوذ، متراژ حفرشده معمول مته ها و هم چنين نوع ليتولوژي، هر اندازه حفره به چند بازه مختلف طولي تقسيم شد، در هر بازه تعيين شده، مته هاي به كار رفته (كه طبيعتاً از انواع مختلف، كدهاي متفاوت و كارخانه هاي گوناگوني بودند) از ديدگاه كميت هاي مختلف مقايسه شدند تا بتوان بازه طولي ارزيابي دقيقي در مورد عملكرد هر كدام در هر ميدان و كميت هاي اساس بر مته ها مقايسه كه است ذكر به داد. الزم انجام يك اساس بر چراكه تنها نيست؛ صحيح جداگانه به طور مختلف مته نحوه عملكرد يك نمي توان تصميم درستي در خصوص كميت اتخاذ كرد. چراكه ممكن است مته اي از يك ديدگاه عملكرد خوبي

1 بازه تعيين شده حدود 300 متري با ليتولوژي سنگ آهك و انيدريت

3 عملكرد انواع مختلف مته هاي PDC در بازه تعريف شده حدود 1000 متري با ليتولوژي سنگ آهك و انيدريت 2 بازه تعيين شده حدود 400 متري با ليتولوژي مارل و ماسه سنگ

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020

Page 4: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

67

ماهنامه علمى- ترويجى اكتشاف و توليد نفت و گاز/ شماره 102 / تير ماه 1392

داشته باشد اما از ابعاد ديگر كارايي الزم را نداشته و در نهايت از نظر نباشد. به عنوان مثال ممكن است مته اي با نرخ نفوذ اقتصادي به صرفه زياد متراژ كمي حفر كرده باشد و هزينه آن به ازاي واحد طول بسيار

زياد باشد.

3- انتخاب صحيح متهدر اين قسمت چند گام اصلي براي انتخاب صحيح مته ارائه شده

است.

و كاركرد ساعت حفرشده، متراژ نفوذ نرخ اساس بر انتخاب -1-3دكل روز

3-1-1- نرخ نفوذنرخ نفوذ مته به صورت متراژ حفرشده در واحد زمان (متر بر ساعت) نوع، مثل بسياري عوامل تحت تأثير مته نفوذ نرخ مي گردد. تعريف اندازه، شرايط و كد مته، نوع سازند و ليتولوژي آن، نوع و خصوصيات گل حفاري (وزن و گرانروي)، فشار سازند، عمق حفاري، هيدروليك حفاري، وزن روي مته، سرعت گردش مته و زاويه انحراف چاه مي باشد. تأثير تعدادي از اين عوامل نسبت به زمان ثابت و تأثير برخي ديگر نسبت به زمان متغير و ديناميك است. البته هيدروليك حفاري كه شامل نرخ تأثير مستقيمي فشار خروجي پمپ و گرانروي گل مي باشد جريان و بر سرعت حفاري ندارد؛ بلكه نقش اصلي آن انتقال كنده هاي حفاري بروز باعث هيدروليك حفاري نبودن بهينه است. مته و خنك كردن مشكالتي از جمله كاهش سرعت حفاري مي گردد. چنانچه مكانيسم خرد كردن مته اي با نوع ليتولوژي هم خواني داشته باشد يا به عبارت ديگر كد مته به طور صحيح انتخاب شده باشد، حفاري به بهترين نحو انجام

شده و طبيعتاً نرخ نفوذ زيادي حاصل خواهد شد. در شكل-4 نرخ نفوذ برخي از مته ها براي سه اندازه مختلف آورده شده است.

3-1-2- متراژ حفرشدهچراكه نيست؛ كافي مته ها عملكرد بررسي براي به تنهائي نفوذ نرخ مي يابد. زماني كاهش نفوذ نرخ ميانگين حفرشده، متراژ افزايش با متراژهاي كه كرد مقايسه يكديگر با را مته دو نفوذ نرخ مي توان يكساني حفر كرده باشند و عوامل مكانيكي و هيدروليكي به دزستي بر هر دوي آنها اعمال شده باشد. در شكل-5 نرخ نفوذ و متراژ چند نوع

مته نشان داده شده است.

3-1-3- زمان و دكل روزبروز امكان شود انجام كوتاهتري زمان در حفاري عمليات هرچه خواهد صرفه جويي نيز هزينه ها در و بوده حفاري كمتر مشكالت بنابراين مته اى كه در زمان كمتر متراژ بيشتري حفر كند، عالوه شد. خواهد نيز كمتري هزينه نتيجه و در كمتر بيشتر، دكل روز بازده بر داشت. شكل-6 عملكرد مته هاي پنج چاه مختلف يك ميدان در يك بازه با ليتولوژي مارل و ماسه سنگ را نشان مي دهد. در بازه مذكور از مته هايي با سه كد متفاوت استفاده شده؛ در مرحله اول مته با كد 1-1-

1 كه داراي باالترين نرخ نفوذ نسبت به ساير مته ها بوده عملكرد بهتري از خود نشان داده است. اين مطلب بيانگر آنست كه ساختار مته هاي با كد 1-1-1 كه دندانه هاي بلند دارند با نوع ليتولوژي مارل كه داراي خاصيت چسبندگي است هم خواني بهتري داشته، در زمانى كمتر متراژ نيز به نحو بهتري انجام شده است. بيشتري حفاري كرده و عمل حفر اين عمليات هم چنين كاهش هزينه به ازاي واحد طول، كاهش ساعت

4 نمودار نرخ نفوذ چند مته در سه اندازه مختلف در شرايط مشابه عمق 5 نمودار نرخ نفوذ و متراژ انواع مته ها در شرايط مشابه عمق و ليتولوژيو ليتولوژى

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020

Page 5: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

68

مقاالت علمي - پژوهشى

حفاري و دكل روز را نيز به همراه داشته است.بررسي هاي انجام شده حاكي از آنست كه حتي مته هايى با كدهاي نزديك به هم (نظير كدهاي 1-1-1 و 1-2-1) نيز مي توانند در شرايط يكسان عملكردهاي متفاوتي داشته باشند. نكته قابل ذكر ديگر اينكه در اين بخش پس از ارزيابي مته ها با چهار شاخص ذكر شده، ممكن است در هر بازه چندين مته با عملكرد عنوان شده (كه طبيعتاً از نوع و ساخت كارخانه هاي متفاوتي هستند) داشته باشيم. در گام هاي بعدي با اعمال عوامل مختلف نظير هزينه به ازاي واحد طول و انرژي ويژه، بهترين مته

انتخاب و معرفي خواهد شد.

3-2- بررسي شركت هاي مختلف سازنده مته هايي با كدهاى يكسان بر اساس هزينه حفاري به ازاي واحد طول و انرژي ويژه

با طراحي به ازاى واحد طول به كمترين هزينه حفاري دست يابى اقتصادي مانند بر اساس هزينه حفاري، عوامل انتخاب مته برنامه يك مقادير مى شود. هم چنين ارزيابي نفوذ و نرخ مته قيمت دكل، هزينه انرژي ويژه براي مته هاي مختلف كه سازندهاي يكساني را حفر كرده اند نيز در شرايط حفاري موجود مي تواند به عنوان مقياسي براي تعيين ابزاري با بيشترين كارآيي به كار رود. مي توان از انرژي ويژه براي تعيين شاخصي جهت نشان دادن تغييرات سنگ شناسي و تصحيح انتخاب مته بر اساس كاركرد حفاري استفاده نمود. روش انرژي ويژه به تنهايي براي انتخاب مته به كار نمي رود بلكه در كنار روش هاي ديگر مثل بررسي عملكرد

مته هاي قبلي و هز ينه حفاري واحد طول مورد استفاده قرارمي گيرد [6].پس از آنكه در بازه هاي مشخص شده هر ميدان، مته هايي كه بازده زيادي دارند بر اساس كد تعيين گرديدند، الزم است بهترين مته از نظر اقتصادي نيز مشخص و به عنوان بهترين مته انتخاب شود. به عنوان مثال همان طور كه بيان شد، در بازه طولي بررسي شده در بخش 3-1- اين مقاله دو مته با كد 1-1-1 به علت هم خواني با ليتولوژي داراي بهترين عملكرد بوده و انتخاب يكي از آنها به عنوان بهترين مته، مستلزم درنظر ويژه وانرژي واحد طول به ازاي هزينه نظير روش ساير عوامل گرفتن

مي باشد كه در ادامه به آن پرداخته شده است.همان طور كه از نمودار مربوط به هزينه و انرژي ويژه در شكل-7 مشخص است از بين دو مته انتخاب شده با كد 1-1-1 كه تقريباً هزينه انرژي داشتن به علت شماره-2 مته دارند، يكساني طول واحد به ازاي و از جمله كارآمدترين و بوده مناسب بازه براي حفر اين ويژه كمتر و بهترين انتخاب براي ترتيب به همين كم هزينه ترين مته ها مي باشد. كم هزينه ترين مته از بين مته هاي برگزيده در بازه هاي مختلف هر ميدان، بر عالوه و شده محاسبه ويژه انرژي و طول به ازاي واحد آنها هزينه تشخيص بهترين كد مته، مي توان نوع و كارخانه سازنده آنرا نيز در نظر

گرفت.

3-3- محاسبه تأثير انتخاب صحيح مته بر كاهش هزينه و زمان عمليات حفاري

به عنوان نمونه، زمان، هزينه به ازاي واحد طول و ميانگين نرخ نفوذ حفاري يك بازه 2000 متري از چندين چاه مختلف يك ميدان محاسبه شده و در جدول-1 آورده شده است. همان طور كه ديده مي شود در اين بازه مي توان با انتخاب صحيح مته و افزايش متراژ و نرخ نفوذ (تنها به ميزان 2/4 متر بر ساعت)، عالوه بر كاهش تعداد مته ها و حذف چندين زمان پيمايش لوله ها ، هزينه ها و زمان را تا حدود 50 درصد كاهش داد.

نتيجه گيريدر PDC مته هاي به كارگيري جهت بهينه عمق آوردن به دست از استفاده اينچ كه براي حفاري آن پس حفره هايي نظير حفره از چند مته كاج دار از يك مته PDC تا انتهاي آن حفره استفاده مي شود امري ضروري است. همان طور كه به كارگيري مته PDC از عمق بهينه حفاري زمان و هزينه ها كاهش در به سزايي تأثير آن انتهاى تا حفره خواهد داشت، استفاده زودهنگام يا ديرهنگام از آن نيز مي تواند نتيجه

عكس به همراه داشته باشد. ضروري است خريد مته ها متناسب با نياز، شرايط و ساختار ليتولوژي هر ميدان انجام شده و از خريدهاي كلي پرهيز گردد. با اين كار امكان

6 ارزيابي كد مته ها براساس نرخ نفوذ، متراژ، زمان و دكل روز

7 نمودار انرژي ويژه و هزينه مته هاي انتخاب شده

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020

Page 6: # '0 : !0 ? a ! ' 8 # ~( S % (o : % e / ( 0 4V L(GFekteshaf.nioc.ir/article-1-38-fa.pdf65 1392 / 102 / - ! L [$' 8$ ! [' 7 ]< < [ = 4- aG ' ,= L [ b'%D M57 w ]' L ] '$ C v: H ,

69

ماهنامه علمى- ترويجى اكتشاف و توليد نفت و گاز/ شماره 102 / تير ماه 1392

افزايش بر عالوه و شده مهيا به روز طراحي با متنوع مته هاي انتخاب ميزان به نيز هزينه ها چاه ها، تكميل زمان كاهش و حفاري سرعت

قابل توجهي كاهش خواهد يافت. بر خالف اين باور كه مته هايي با كدهاي نزديك به هم، عملكردهاي يكسان يا حداقل مشابهي خواهند داشت، كوچك ترين تغيير كد مته در شرايط يكسان ليتولوژي مى تواند عملكردهاي كامًال متفاوتي را رقم بزند

؛نظير تفاوت عملكرد مته هايي با كدهاي 1-1-1 و 1-2-1. با وجود احتمال به كارگيري مته ها بر اساس موجودي آنها كه در شرايط كمبود، جايگزين انتخاب صحيح مته مي شود، معيار انتخاب مته جهت حفاري يك چاه جديد اغلب، مته هاي به كار گرفته شده در چاه قبلي يا چند چاه مجاور آن مي باشد. اين امر بيانگر لزوم گسترش دامنه مطالعاتي،

بررسي كامل ليتولوژي هر ميدان و رجوع به چاه هاي قديمي تر مي باشد.از ولي يكسان كد با مته هايي باورها، عملكرد برخي برخالف كارخانه هاي گوناگون، در شرايط برابر متفاوت خواهد بود؛ چراكه بسته

به كارخانه توليدي، مته ها در ساختار و طراحي دندانه ها متفاوت بوده و در نتيجه بازده هاي متفاوتي نيز رقم خواهند زد.

مته، عملكرد يك بر تأثيرگذار عوامل تمامي گرفتن نظر در بدون نمي توان به راحتي درباره عملكرد آن قضاوت كرد. اين امر لزوم وجود عوامل تمام كه هرچاه مته هاي عملكرد از دقيق و كامل اطالعات

تأثيرگذار در آن لحاظ شده باشد را دوچندان مي كند. اعمال صحيح عوامل مكانيكي ناشي از طراحي هيدروليك مناسب، تأثير به سزايي در نرخ نفوذ و عمر مته ها خواهد داشت. عدم اعمال صحيح وزن روي مته و 4RPM (حتي كمتر از ميزان پيشنهادي كارخانه) منجر به كاهش

نرخ نفوذ، كاهش عمر مته و افزايش زمان پيمايش لوله ها خواهد شد. در صورت انتخاب صحيح كد مته، ارزيابي صحيح و دقيق آن پس اعمال عوامل مكانيكي و هيدروليكي نحوه و تغيير از چاه از خروج براي مته هايي با كد يكسان تا حدود زيادي در افزايش بازده آنها مؤثر

خواهد بود.

ميانگين نرخ نفوذ (متر/ساعت)

ميانگين هزينه دكل روزنام چاهشماره متهبه ازاي هر متر ($)

ر) مت

2000

ه (باز 3/826/658713A

3/721/25527B

4/7194205C

4/620/24345D

3/320/15866E

ايده آل7/112/52674

1| برآورد اقتصادى از عملكرد مته ها در يك بازه 2000 مترى

منــــابع

پا نويس ها1. [email protected]. rate of penetration

3. Special Energy4. Revolution Per Minute

[1] Dubois D., Lang J., Prade, 1991, “Fuzzy sets in approximate reasoning, part 2: logical approach-es”, Fuzzy Sets and Systems, 40, pp. 203–44.

[2] M-I L.L.C., (1998). Drilling Fluid Engineering Manual.M-I Drilling FluidsCompany.

[3] Miri, R., Sampaio, J., Afshar, M., Lourenco, A., (2007). “Development ofartificial neural networks to predict differential pipe sticking in Iranian off-shore oilFields”.International oil Conference and

exhibition, Veracruz, Mexico, 27-30 June. Paper SPE 108500, pp. 1-15.

كاربردي، هيدروليك (1370) غالمرضا. [4]. شهروزي، شركت نفت مناطق مركزي ايران

حفاري، مته هاي مهندسي عبدالمجيد،(1385) حيدري، [5]شركت مناطق نفت خيزجنوب

انتخاب مته در حفاري ميادين نفت وگاز [6] عزيزي، وحيد. ايران (مقاله 1386)

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 3

:46

IRD

T o

n W

edne

sday

Aug

ust 1

9th

2020