faridbensaeed
16th February 2009, 10:28 PM
چاه‌هاي هوشمند، بهينه سازي توليد ،سلامت محيط زيست
امروزه در صنعت نفت عملياتي موفقيت آميز ناميده ميشود كه طي آن بتوان با كمترين هزينه به بالاترين ميزان توليد و كمترين درصد ريسك و خسارت رسيد. بهينه سازي در هر فرآيندي نياز به در دست داشتن اطلاعات كامل در زمان مناسب از اجزاي فرآيند دارد. لذا در پروژه هاي مدرن نفتي , پايش چاه‌ها و عمليات حفاري و بهره برداري بهنگام و همزمان(Real Time) از اهميت بالايي برخوردار است. تكنولوژي چاه‌هاي هوشمند در سالهاي اخير در حدي مطلوب پاسخگوي اين نياز صنعت نفت بوده است.
چاه هوشمند و قابليتهاي آن
چاه‌هاي مجهز به وسايل سنجش اندازه گيري و كنترل درون چاهي را كه قابليت دريافت و انتقال اطلاعات و در نتيجه كنترل پذيري بيشتر نسبت به چاه‌هاي معمولي دارند, چاه‌هاي هوشمند مي ناميم.
http://andishkadeh.pina.ir/Image/paper/4/hooshmand.jpgدر چاه‌هاي معمولي اصطلاحا حالت Passive/Reactive برقرار است . در اين حالت ابتدا تغيير و كنش لازم توسط محيط بر چاه اعمال شده پس از بررسي و شناساي آن در صورت امكان عمليات سازگار سازي چاه با شرايط جديد و يا كاهش اثر تغيير ايجاد شده انجام ميشود. در مقابل در چاه‌هاي هوشمند حالت active/proactive برقرار است يعني امكان پيش بيني و پيشگيري تغييرات و يا حوادث به كمك حجم عظيم اطلاعاتي كه در هر لحظه از چاه در اختيار داريم وجود دارد كه اين امر خود باعث صرفه جويي در وقت و هزينه ميشود.
از ديگر قابليتهاي يك چاه هوشمند كنترل از راه دور بودن آن ميباشد. اطلاعات مخابره شده از چاه را مي توان به كمك ماهواره و اينترنت در آن واحد (Real Time) به نقطه اي دور دست مخابره نمود و چند لحظه بعد تنها با فشار چند دكمه تغييرات لازم اعم از كنترل شيرها، سرعت و جهت حركت مته حفاري و ... را به چاه اعمال كرد. به عنوان نمونه چاهي در در ايالت ايندياناي آمريكا وجود دارد كه داراي شيرهاي كنترل درون چاهي مي باشد. بخش زيادي از مراحل حفاري و بهره برداري از اين چاه از هيوستون كه تقريبا 1000 مايل با چاه فاصله دارد كنترل ميشود. اين امر باعث كاهش خطرهاي جاني درمنطقه حفاري ميشود چرا كه نياز به حضور نيروي فني در منطقه بسيار كمتر است.
يكي ديگر از كاربردهاي اين فناوري در چاه‌هاي چند شاخه ايست. با نصب شيرهاي كنترل و سنسور هاي مخصوص در هر شاخه مي توان با هر شاخه همانند يك چاه جدا برخورد كرد و جريان را در هركدام از آنها به دلخواه تنظيم نمود. چنانچه چاه مورد نظر تك شاخه اي باشد به كمك شيرهاي كنترل و packer ها مي توان چاه را به چند بخش تقسيم نمود و هر بخش را به صورت جدا كنترل كرد. استفاده از اين روش ، استراتژي اصلي در توليد هم جريان است .
روشهاي استفاده از فناوري هوشمند:
روش Reactive :
http://andishkadeh.pina.ir/Image/paper/4/hooshmand.gifدر اين روش دستگاه‌ها طوري تنظيم مي‌شوند كه در صورت بروز تغييرات در شرايط چاه واكنشهاي لازم را نشان مي دهند فرق اين روش با چاهاي معمولي در اين است كه چاه پتانسيل رويارويي با تغييرات را دارد در حالي كه در چاه‌هاي عادي احتمال توقف بهره برداري و يا حفاري هم ممكن است.
روش Defensive:
در اين روش از يك شبيه ساز مخزن استفاده ميشود كه بروز تغييرات را پيش بيني كرده قبل از بروز تغيير امكان اتفاق افتادن آن را تاحدي از بين مي برد. يكي از نكات مهمي كه بايد به آن توجه كنيم اين است كه كاربرد اين تكنولوژي به معناي موفقيت كامل يك چاه در حفاري يا بهره برداري نيست. بعضا ممكن است توقف كامل بهره برداري از يك چاه هوشمندانه ترين روش باشد.
سخت افزارهاي مورد استفاده در چاه‌هاي هوشمند شامل انواعICV (Inflow Control Valve) و سيستمهاي كنترل آنها ، حسگرها و جداسازها مي باشند. به كمك شيرهاي كنترل مي توان چاه را به چند بخش تقسيم نمود و هر جز را به صورت جدا كنترل كرد. اين شيرها مي توانند دو موقعيتي( باز/ بسته) و يا چند موقعيتي باشند. معمولا براي باز و بسته كردن ICV ها از يك سيستم كنترل كه در واقع مجموعه يك سيلندر و پيستون و محرك پيستون ميباشد استفاده مي كنيم. حسگرهاي موجود نيز براي سنجش دما، فشار ، ميزان اشباع آب ، مقاومت الكتريكي لايه ها و ... مي باشند.
چاه‌هاي هوشمند و محيط زيست:
تكنولوژي چاه‌هاي هوشمند علاوه بر موارد ذكر شده تاثير مثبت و چشمگيري در سلامت محيط زيست و ايمني دارد. همانطوركه در بخشهاي قبل گفته شد به كمك جداسازهاي درون چاهي نفت و گاز (DGOS) ميتوان ميزان توليد گازهاي نامطلوب را تاحد چشمگيري كاهش داد. گازهايي مثل سولفيد هيدروژن ((H2S علاوه بر تاثير منفي در سلامت تنفسي محيط عمليات ، باعث ايجاد خوردگي در تاسيسات نيز مي‌شوند.
همچنين به كمك جداسازهاي درون چاهي آب و نفت مي توان ميزان آب توليدي سازند(pfw ) را تاحد مطلوبي كاهش داد. اين امر در مناطق دريايي داراي اهميت زيادي ميباشد. چراكه آب مخزن از لحاظ ميزان ويتامينها و پروتئينها و مواد معدني با آب دريا تفاوت زيادي دارد و چنانچه دفع مناسب اين آبها ممكن نباشد سلامت جانداران آبزي به خطر مي افتد. معمولا در چاه‌هاي جديد آب پس از جداسازي به سازندهاي پايينتر پمپاژ ميشود.
به كمك الگوريتم ها و روشهاي بهينه سازي چه در بخش حفاري و چه در بخش توليد مي توان چاه‌هارا با دقت بالا در منطقه مورد نظر حفاري كرد و پس از حفاري به كمك اطلاعات زيادي كه در هر لحظه از چاه مخابره مي شود و دستگاه‌هاي كنترل به بهترين نحو از مخزن بهره برداري كرد و كمترين آسيب را به آن رساند . باكنترل بهينه يك چاه افقي يا چند شاخه اي مي توان برداشتي به مراتب بيشتر از روشهاي معمولي با تعداد چاه‌هاي عمودي زياد داشت. تعداد كمتر چاه‌هاي حفر شده يعني دخالت كمتر در محيط طبيعت ، تعداد راه‌هاي ارتباطي و حمل و نقل كمتر و تاثير كمتر بر حياط وحش منطقه . كاربرد اين تكنولوژي بر افزايش ايمني محيط كار نيز موثر است .با استفاده از تكنولوژي پايش چاه و كنترل از راه دور فرآيندهاي درون چاهي ديگر نياز به حضور بعضي تخصصها در منطقه حفاري يا بهره برداري نيست. آلودگي صوتي ، خطر فوران چاه ، وجود گازهاي نامطلوب در مناطق نفتي از جمله مواردي است كه سلامت پرسنل را تهديد مي كند.
امروزه در صنعت نفت عملياتي موفقيت آميز ناميده ميشود كه طي آن بتوان با كمترين هزينه به بالاترين ميزان توليد و كمترين درصد ريسك و خسارت رسيد. بهينه سازي در هر فرآيندي نياز به در دست داشتن اطلاعات كامل در زمان مناسب از اجزاي فرآيند دارد. لذا در پروژه هاي مدرن نفتي , پايش چاه‌ها و عمليات حفاري و بهره برداري بهنگام و همزمان(Real Time) از اهميت بالايي برخوردار است. تكنولوژي چاه‌هاي هوشمند در سالهاي اخير در حدي مطلوب پاسخگوي اين نياز صنعت نفت بوده است.
چاه هوشمند و قابليتهاي آن
چاه‌هاي مجهز به وسايل سنجش اندازه گيري و كنترل درون چاهي را كه قابليت دريافت و انتقال اطلاعات و در نتيجه كنترل پذيري بيشتر نسبت به چاه‌هاي معمولي دارند, چاه‌هاي هوشمند مي ناميم.
http://andishkadeh.pina.ir/Image/paper/4/hooshmand.jpgدر چاه‌هاي معمولي اصطلاحا حالت Passive/Reactive برقرار است . در اين حالت ابتدا تغيير و كنش لازم توسط محيط بر چاه اعمال شده پس از بررسي و شناساي آن در صورت امكان عمليات سازگار سازي چاه با شرايط جديد و يا كاهش اثر تغيير ايجاد شده انجام ميشود. در مقابل در چاه‌هاي هوشمند حالت active/proactive برقرار است يعني امكان پيش بيني و پيشگيري تغييرات و يا حوادث به كمك حجم عظيم اطلاعاتي كه در هر لحظه از چاه در اختيار داريم وجود دارد كه اين امر خود باعث صرفه جويي در وقت و هزينه ميشود.
از ديگر قابليتهاي يك چاه هوشمند كنترل از راه دور بودن آن ميباشد. اطلاعات مخابره شده از چاه را مي توان به كمك ماهواره و اينترنت در آن واحد (Real Time) به نقطه اي دور دست مخابره نمود و چند لحظه بعد تنها با فشار چند دكمه تغييرات لازم اعم از كنترل شيرها، سرعت و جهت حركت مته حفاري و ... را به چاه اعمال كرد. به عنوان نمونه چاهي در در ايالت ايندياناي آمريكا وجود دارد كه داراي شيرهاي كنترل درون چاهي مي باشد. بخش زيادي از مراحل حفاري و بهره برداري از اين چاه از هيوستون كه تقريبا 1000 مايل با چاه فاصله دارد كنترل ميشود. اين امر باعث كاهش خطرهاي جاني درمنطقه حفاري ميشود چرا كه نياز به حضور نيروي فني در منطقه بسيار كمتر است.
يكي ديگر از كاربردهاي اين فناوري در چاه‌هاي چند شاخه ايست. با نصب شيرهاي كنترل و سنسور هاي مخصوص در هر شاخه مي توان با هر شاخه همانند يك چاه جدا برخورد كرد و جريان را در هركدام از آنها به دلخواه تنظيم نمود. چنانچه چاه مورد نظر تك شاخه اي باشد به كمك شيرهاي كنترل و packer ها مي توان چاه را به چند بخش تقسيم نمود و هر بخش را به صورت جدا كنترل كرد. استفاده از اين روش ، استراتژي اصلي در توليد هم جريان است .
روشهاي استفاده از فناوري هوشمند:
روش Reactive :
http://andishkadeh.pina.ir/Image/paper/4/hooshmand.gifدر اين روش دستگاه‌ها طوري تنظيم مي‌شوند كه در صورت بروز تغييرات در شرايط چاه واكنشهاي لازم را نشان مي دهند فرق اين روش با چاهاي معمولي در اين است كه چاه پتانسيل رويارويي با تغييرات را دارد در حالي كه در چاه‌هاي عادي احتمال توقف بهره برداري و يا حفاري هم ممكن است.
روش Defensive:
در اين روش از يك شبيه ساز مخزن استفاده ميشود كه بروز تغييرات را پيش بيني كرده قبل از بروز تغيير امكان اتفاق افتادن آن را تاحدي از بين مي برد. يكي از نكات مهمي كه بايد به آن توجه كنيم اين است كه كاربرد اين تكنولوژي به معناي موفقيت كامل يك چاه در حفاري يا بهره برداري نيست. بعضا ممكن است توقف كامل بهره برداري از يك چاه هوشمندانه ترين روش باشد.
سخت افزارهاي مورد استفاده در چاه‌هاي هوشمند شامل انواعICV (Inflow Control Valve) و سيستمهاي كنترل آنها ، حسگرها و جداسازها مي باشند. به كمك شيرهاي كنترل مي توان چاه را به چند بخش تقسيم نمود و هر جز را به صورت جدا كنترل كرد. اين شيرها مي توانند دو موقعيتي( باز/ بسته) و يا چند موقعيتي باشند. معمولا براي باز و بسته كردن ICV ها از يك سيستم كنترل كه در واقع مجموعه يك سيلندر و پيستون و محرك پيستون ميباشد استفاده مي كنيم. حسگرهاي موجود نيز براي سنجش دما، فشار ، ميزان اشباع آب ، مقاومت الكتريكي لايه ها و ... مي باشند.
چاه‌هاي هوشمند و محيط زيست:
تكنولوژي چاه‌هاي هوشمند علاوه بر موارد ذكر شده تاثير مثبت و چشمگيري در سلامت محيط زيست و ايمني دارد. همانطوركه در بخشهاي قبل گفته شد به كمك جداسازهاي درون چاهي نفت و گاز (DGOS) ميتوان ميزان توليد گازهاي نامطلوب را تاحد چشمگيري كاهش داد. گازهايي مثل سولفيد هيدروژن ((H2S علاوه بر تاثير منفي در سلامت تنفسي محيط عمليات ، باعث ايجاد خوردگي در تاسيسات نيز مي‌شوند.
همچنين به كمك جداسازهاي درون چاهي آب و نفت مي توان ميزان آب توليدي سازند(pfw ) را تاحد مطلوبي كاهش داد. اين امر در مناطق دريايي داراي اهميت زيادي ميباشد. چراكه آب مخزن از لحاظ ميزان ويتامينها و پروتئينها و مواد معدني با آب دريا تفاوت زيادي دارد و چنانچه دفع مناسب اين آبها ممكن نباشد سلامت جانداران آبزي به خطر مي افتد. معمولا در چاه‌هاي جديد آب پس از جداسازي به سازندهاي پايينتر پمپاژ ميشود.
به كمك الگوريتم ها و روشهاي بهينه سازي چه در بخش حفاري و چه در بخش توليد مي توان چاه‌هارا با دقت بالا در منطقه مورد نظر حفاري كرد و پس از حفاري به كمك اطلاعات زيادي كه در هر لحظه از چاه مخابره مي شود و دستگاه‌هاي كنترل به بهترين نحو از مخزن بهره برداري كرد و كمترين آسيب را به آن رساند . باكنترل بهينه يك چاه افقي يا چند شاخه اي مي توان برداشتي به مراتب بيشتر از روشهاي معمولي با تعداد چاه‌هاي عمودي زياد داشت. تعداد كمتر چاه‌هاي حفر شده يعني دخالت كمتر در محيط طبيعت ، تعداد راه‌هاي ارتباطي و حمل و نقل كمتر و تاثير كمتر بر حياط وحش منطقه . كاربرد اين تكنولوژي بر افزايش ايمني محيط كار نيز موثر است .با استفاده از تكنولوژي پايش چاه و كنترل از راه دور فرآيندهاي درون چاهي ديگر نياز به حضور بعضي تخصصها در منطقه حفاري يا بهره برداري نيست. آلودگي صوتي ، خطر فوران چاه ، وجود گازهاي نامطلوب در مناطق نفتي از جمله مواردي است كه سلامت پرسنل را تهديد مي كند.