مقدمه:
در حال حاضر مصارف گازوئيل در عمليات حفاري و انگيزش چاههاي نفت و گاز شامل استفاده در انواع گلهاي روغني (OIL BASE MUD)، گلهاي امولسيوني (OIL EMULSION) سيالات تكميلي (COMPLETION FLUID) و سيالات انگيزش چاهها كاربرد دارد.
الف) گلهاي روغني OIL BASE MUD
گازوئيل فاز اصلي و پيوسته گل روغني محسوب مي شود كه غالباً بيش از 70 درصد حجم گل روغني را شامل مي شود گل روغني به دليل مزاياي متعدد عملاً (عليرغم محدوديتهاي زيست محيطي) در حفاري هاي لايه هاي شيلي كاربرد وسيعي يافته است از جمله اين مزايا:
1- خصوصيات رئولوژي مطلوب در حفاري چاههاي عميق و دماهايي بالا تا 500 درجه فارنهايت
2- حفاظت از لايه هاي توليدي (نفت وگاز)
3- بازدارنده از جذب آب توسط لايه هاي شيلي و افزايش پايداري حفره
4- مؤثر در مقابل انواع عوامل خورنده
5- مناسب بودن براي مغزه گيري
عمده معايب گل روغني:
1- هزينه بالاي گل روغني
2- محدوديتهاي زيست محيطي كاربرد گل روغني
3- هزينه هاي بالاي درمانهاي روزانه گل و كنترل هرزروي
4- مشكل بودن تشخيص جريان گاز به دليل حلاليت بالاي گاز در گازوئيل
ب) گلهاي امولسيوني OIL EMULSION MUD
اين نوع گل كه تركيبي از گازوئيل و آب مي باشد بر خلاف گل روغني داراي فاز پيوسته آب مي باشد و غالباً به منظور كاهش وزن سيال حفاري به كمتر از آب و تا 5/55 پوند بر فوت مكعب به كار گرفته مي شود و حداكثر شامل 70 درصد حجمي گازوئيل مي گردد.
ج) سيالات تكميلي COMPLETION FLUID
معمولاً پس از پايان حفاري و به منظور كاهش اثرات احتمالي گل حفاري بر سازند تا زمان بهره برداري گل درون چاه با گازوئيل يا سيالات بدون ذرات همراه افزايه هاي ضد خوردگي در حفره چاه جايگزين مي گردد.
د) انگيزش چاهها WELL STIMULATION
در مراحل احياء چاهها غالباً عمليات انگيزش چاهها اعم از اسيدزني، جريان چاه و ... از گازوئيل به عنوان سيال جابجا كننده ستون چاه استفاده مي شود.
متوسط مصرف گازوئيل جهت عمليات حفاري ساليانه بر يكصد و پنجاه ميليون ليتر بالغ مي گردد براين اساس با مطالعات و بررسي هاي انجام شده امكان جايگزيني گازوئيل با
1- نفت خام
2- مازوت
3- برشهاي سبك روغني
مورد ارزيابي قرار گرفت كه نتايج ارزيابي هاي در دو بخش فيزيكي و شيميايي فرآورده هاي جايگزين و مشخصان تخصصي و كاربردي در گل حفاري انجام گرديده كه در ذيل ارائه مي گردد.
مشخصات شيميايي / فيزيكي:
مقايسه مشخصات فيزيكي شيميايي گازوئيل و ساير فرآورده‌هاي داراي قابليت جايگزيني احتمالي به شرح ذيل است:
گازوئيل:
گازوئيل از تقطير نفت خام در برج تقطير حاصل مي‌شود و شامل آن دسته از هيدروكربنهايي كه شماره انتهاي بين C14-C26 مي‌باشد. ساير مشخصات مطلوب فيزيكي / شيميايي گازوئيل براي استفاده در چاهها:
نقطه اشتعال حداقل 130 درجه فارنهايت
نقطه جوش حداقل 400 درجه فارنهايت
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 85/0
پارامترهاي رئولوژيكي ضعيف
نفت خام:
نفت خام تركيب پيچيده‌اي از هيدروكربنهاي گازي، مايع، جامد است كه تركيبات مختلف نفت خام بنا به موقعيت محل ميدان نفتي و زمان تشكيل آن حتي بنا به عمق منبع متغيرند اين تغييرات در ويژه‌گيهاي فيزيكي و شيميايي نفت خام به نحو بارزي تأثير گذار است. تركيب شيميايي نفت خام شامل طيف وسيعي از هيدروكربنهاي C3-C70 مي‌باشد.
نقطه اشتعال حدود 30 درجه فارنهايت
نقطه جوش -
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 83/0
پارامترهاي رئولوژيكي ضعيف
مازوت :
با توجه به ميزان مواد آسفالته موجود در مازوت و تأثيرات منفي آن بر ماتريكس مخزن و مشكلات ناشي از تخريب لايه‌هاي بهره ده استفاده از مازوت و بررسي امكان جايگزيني آن بجاي گازوئيل از دستور كار خارج گرديد.
برشهاي سبك روغني:
اين ماده كه از تقطير نفت خام در برج تقطير حاصل مي‌گردد غالباً به عنوان خوراك اوليه براي تهيه روغنهاي نفتي مي‌باشد و به عنوان برش سبك روغني ناميده مي‌شود.
شماره انتهاي كربن اين فرآورده بين (C26-C37) مي‌باشد ساير مشخصات فيزيكي شيميايي اين ماده عبارت است از:
نقطه اشتعال حداقل 335 درجه فارنهايت
نقطه جوش حداقل 650 درجه فارنهايت
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 88/0
پارامترهاي رئولوژيكي M.F : 10-25 SEC
P : 5-10 LBS/100FT2
ارزيابي هاي آزمايشگاهي - كاربردي تخصصي نفت خام و LLC در ساخت گلهاي مختلف:
آزمايشهاي تخصصي – كاربردي فرآورده‌هاي جايگزين در كاربردهاي مختلف از جمله در انواع گلهاي حفاري ارزيابي و نتايج حاصل در شرايط مشابه كاربرد گازوئيل در اين نوع مقايسه گرديد در اين بخش بيش از يكصد مورد انواع ارزيابي آزمايشگاهي بر روي نفت خام و LLC انجام و پس از بررسي و تجزيه و تحليل نتايج حاصله علي رغم حصول نتايج مطلوب و امكان استفاده از نفت خام و LLC در انواع گلهاي حفاري در مراحل آزمايشگاهي ارزيابي هاي تخصصي و كابردي آزمايشگاهي به دليل پايين بودن نقطه اشتعال نفت خام (حدود 30 درجه فارنهايت) و عدم ايمني كافي جهت استفاده از آن در عمليات حفاري، كاربرد ميداني نفت خام از برنامه خارج و آزمايشات با LCC تداوم يافت.
ارائه نتايج ارزيابي‌هاي آزمايشگاهي:
ارزيابي آزمايشگاهي جايگزيني LLC با گازوئيل
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
27/22 9/6 2/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of Crude Oil
60 61 61 M.W PCF
355 360 360 Final Volume ml
32 55 20 App. Viscosity CP
34 40 6 YP lb/100ft2
7/5 5/3 1/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 3/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
Oil Base Mud
[
80/20 60/40 80/20 60/40 Oil/Water Ratio
90 64 90 64 PCF M.W
181.5 187.5 181.5 187.5 Ml Gas Oil or LLC
10.5 10.5 10.5 10.5 Ml P. Emul.
8 12 8 12 Gr Lime
10 13 10 13 Gr F.L.C
__ __ 57 140 Ml S.S.W
57 140 __ __ Ml Sat.CaCl2
3.5 3.5 3.5 3.5 Ml S. Emul.
0.5 0.5 0.5 0.5 Gr Visco.
238 __ 245 __ gr L.S.P
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample
Sample Sample Sample Results of Gas Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LBS/100FT2 Y.P
5/4 6/5 6/5 6/5 LBS/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
8/0 6/1 6/1 6/1 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Sample Sample Sample Sample Results of LLC
230 225 189 172 θ600
150 165 121 120 θ300
80 60 68 52 CP P.V
70 105 53 68 LBS/100FT2 Y.P
27/22 47/41 24/20 32/27 LBS/100FT2 GELS
1253 647 875 260 VOLT E.S
0.4 2 0.6 1.2 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Oil Emulsion Mud
70/30 60/40 60/40 Oil / Water Ratio
105 140 140 ml S.W
3.5 3.5 3.5 ml D.M.E
245 210 210 ml GasOil or LLC
__ 0.5 __ gr CMC HV
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
22/27 6/9 1/2 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of LLC
59 60 60 PCF M.W
360 380 400 Final Volume ml
79 63 50 App. Viscosity CP
72 37 18 YP lb/100ft2
18/14 5/4 3/2 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
ارزیابی تحقياتی گل روغنی با استفاده از Lub Cut پالايشگاه آبادان
به منظور بررسی و تحقيق در مورد مقدار مصرف متفاوت Drill vert ( امولسيفاير اوليه )
7 6 5 4 3 2 1
240 241.75 243.5 245.25 247 248.75 250.5 cc نمونه پالایشگاه آبادان در کارخانه گل روغنی Lub Cut
10.5 8.75 7 5.25 3.5 1.75 ___ cc Drill . Vert
13 13 13 13 13 13 13 gr Lime
10 10 10 10 10 10 10 gr FLC
60 60 60 60 60 60 60 gr CaCl2.wat. (82 PCF)
3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 cc Drill . Mul
65 65 65 65 65 65 65 gr LSP
65 65 65 65 65 65 65 PCF (گل همراه با کف) M.W
ROLL AT 200Fº FOR 1 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
89 82 87 89 90 72 69 Θ600
51 47 51 53 54 46 40 θ300
38 35 36 36 36 26 29 CP P.V
13 12 15 17 18 20 11 LB/100FT2 Y.P
5/4 5/4 6/5 6/5 6/5 5/4 3/2 LB/100FT2 GELS
950 986 995 912 832 500 125 VOLT E.S
1.8 2.4 2.6 2.4 2.2 5 44 oil / residue CC HPHT F.L
ارزيابی تحقيقاتی گل روغنی با استفاده از Lub Cut پالايشگاه آبادان
به منظور بررسی و تحقيق در مورد مقدار مصرف متفاوت Drill mul ( امولسيفاير ثانويه )
3 2 1
245.5 247.25 248.75 نمونه پالایشگاه آبادان در کارخانه گل روغنی cc
Lub Cut
5.25 5.25 5.25 gr Drill . Vert
13 13 13 gr Lime
10 10 10 gr FLC
60 60 60 cc cacl2. wat. (82 pcf)
3.5 1.75 ___ gr drill . mul
65 65 65 pcf lsp
65 65 65 cc m.w (گل همراه با کف)
ROLL AT 200Fº FOR 1 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
79 96 76 θ600
47 56 46 θ300
32 40 30 CP P.V
15 16 16 LB/100FT2 Y.P
6/5 6/5 5/4 LB/100FT2 GELS
730 901 630 VOLT E.S
2.2 2 1.2 CC HPHT F.L
• ارزيابي آزمايشگاهي جايگزيني Crude Oil با گازوئيل
Oil Base Mud
80/20 60/40 80/20 60/40 Oil/Water Ratio
90 64 90 64 PCF M.W
181.5 187.5 181.5 187.5 ml Gas Oil
10.5 10.5 10.5 10.5 ml P. Emul.
8 12 8 12 gr Lime
10 13 10 13 gr F.L.C
__ __ 57 140 ml S.S.W
57 140 __ __ ml Sat.CaCl2
3.5 3.5 3.5 3.5 ml S. Emul.
0.5 0.5 0.5 0.5 gr Visco.
238 __ 245 __ Gr L.S.P
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample Sample Sample Sample Results of Gas Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LB/100FT2 Y.P
4/5 5/6 5/6 5/6 LB/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
0.8 1.6 1.6 1.6 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
80/20 60/40 Oil/Water Ratio
PCF M.W
90 64 ml Crude Oil Oil
181.5 187.5 ml P. Emul.
10.5 10.5 gr Lime
8 12 gr F.L.C
10 13 ml Sat.CaCl2
57 140 ml S. Emul.
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample Sample Results of Crude Oil
compl. Gel compl. Gel θ600
__ __ θ300
__ __ CP P.V
__ __ LB/100FT2 Y.P
__ __ LB/100FT2 GELS
__ __ VOLT E.S
__ __ oil / residue CC HPHT F.L
__ __ Setelling
80/20 60/40 80/20 60/40 Crude Oil/Water Ratio
60.5 65.5 59 63 PCF M.W
280 210 280 210 ml Crude Oil
__ __ 70 140 ml S.S.W
70 140 __ __ ml Sat.CaCl2
Sample Sample Sample Sample Results of Crude Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LB/100FT2 Y.P
5/4 6/5 6/5 6/5 LB/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
0.8 1.6 1.6 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Oil Emulsion Mud
70/30 60/40 60/40 Oil / Water Ratio
105 140 140 ml S.W
3.5 3.5 3.5 ml D.M.E
245 210 210 ml GasOil or Crude Oil
__ 0.5 __ gr CMC HV
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
27/22 9/6 2/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of Crude Oil
60 61 61 M.W PCF
355 360 360 Final Volume ml
32 55 20 App. Viscosity CP
34 40 6 YP lb/100ft2
7/5 5/3 1/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 3/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
در مرحله بعد بهينه نمودن ميزان مصرف ساير افزايه‌هاي مصرفي در گلهاي حفاري شامل افزايه‌هاي
امولسي فاير اوليه، امولسي فاير ثانويه، و ويسكاسي فايرها و كنترل كننده‌هاي صافاب در دستور كار قرار گرفت كه نتايج حاصله بيانگر قابليت كاهش ميزان مصرف اين افزايه‌ها (در مقايسه با گلهاي مشابه با پايه گازوئيل) بين 25 تا 100 درصد مي‌باشد.
نتايج بخشي از ارزيابيـهاي آزمايشگاهي به پيوست گزارش ارائه خواهد شد.
نتايج حاصل از ارزيابي ميداني LLC:
با استناد به ارزيابي آزمايشگاهي و نتايج حاصله استفاده عملياتي از ماده LLC در عمليات حفاري در چاههاي اهواز 404 دكل 47 و مارون 340 دكل 46 در محدوده وزني PCF 57 تا PCF 88 مورد استفاده قرار گرفت نتايج ارزيابي ميداني بيانگر خصوصيات رئولوژي مطلوب، پايداري فوق العاده، كاهش ميزان مصرف افزايه‌هاي گل نسبت به گلهاي روغني متعارف (با پايه گازوئيل) را نشان مي‌دهد.
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 87 88
صافاب 2.2 2.0
پايداري 660 1300
ويسكوزیته قيف مارش 59 65
پلاستيك ويسكوزيته 27 42
نقطه واروي 15 12
ژل اوليه/ثانويه 5/6 3/4
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 57 57
صافاب 5 3.0
پايداري 440 1800
ويسكوزيته قيف مارش 43 57
پلاستيك ويسكوزيته 9 42
نقطه واروی 5 8
ژل اوليه/ثانويه 1/2 2/3
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 57 57
صافاب 5 3.0
پايداري 440 1800
ويسكوزيته قيف مارش 43 57
پلاستيك ويسكوزيته 9 42
نقطه واروی 5 8
ژل اوليه/ثانويه 1/2 2/3
مقايسه مقادير مصرف افزايه هاي گل روغني
نوع افزايه ها مقادير مصرف متعارف در گل روغني نسبت کاهش مصرف درگل LLC نسبت کاهش مصرف درگل LLC
به ازاي هر بشكه مصرف براي
1750 بشكه گل به ازاي هر بشكه مصرف براي 1750 بشكه گل به ازاي 1750 بشكه گل
امولسيفاير اوليه
(درصد حجمي) %3 40 1.95% 26 35%
امولسيفاير ثانويه
(درصد حجمي) 1-1.3% 17.5-26 0.9% 12 45%
كنترل كننده صافاب
پوند بر بشكه LB 11 350 8.31 265 25%
ويسكاسيفاير
پوند بر بشكه 2/5 LB 80 0 0 100%
آهك 11 350 9.6 305 13%
مقايسه اقتصادي گازوئيل، نفت خام، LLC
در اين بخش ضمن مقايسه اقتصادي گازوئيل، نفت خام و llc مزايا و توجيه اقتصادي استفاده از llc ارائه مي گردد براساس استفاده از نفت خام 16 درصد در مقايسه باگازوئيل صرفه جويي اقتصادي در بر خواهد داشت.
گازوئيل نفت خام LLC
قيمت هر ليتر ريال 4530 3802 1545
مبناي قيمت تحويل در خليج فارس مناطق عملياتي پالايشگاه آبادان
صرفه جويي هزينه نسبت به گازوئيل 16% 66%
* قيمت جهاني گازوئيل حدود 480 دلار بر متر مكعب و قيمت LLC 100-120 دلار بر متر مكعب مي‌باشد.
** نفت خام بر مبناي هر بشكه 65 دلار و نرخ دلار 9300 ريال محاسبه گرديده است.
*** با توجه به سياست‌هاي حمايتي دولت در ارائه يارانه سوخت براي پروژه‌هاي جايگزين سوخت امكان بهره گيري از يارانه‌هاي مذكور و اقتصادي‌تر نمودن پروژه مذكور قابل پيگيري است.
جمع بندي و نتيجه گيري :
1. استفاده از LLC بجاي گازوئيل در عمليات مختلف حفاري و انگيزش چاه به استناد نتايج آزمايشگاهي و ميداني كاملاً امكان پذير مي‌باشد اين موضوع در استفاده ميداني و در محدوده‌هاي وزني گسترده‌اي (PCF88-57) عملاً كاربردي گرديده است.
2. مصرف اين فرآورده در گلهاي پايه روغني در حدود 60 تا 70 درصد هزينه‌هاي ساخت گل روغني را كاهش خواهد داد.
3. فعاليت‌هاي مرتبط با عمليات گل در اين نوع گل نسبت به گلهاي روغني متعارف با پايه گازوئيل به دليل عدم نياز به درمانهاي روزانه راحتر مي‌باشد.
4. در اين نوع گل مشكلات حساسيتي و تنفسي ناشي از بخارات گلهاي روغني متعارف وجود ندارد.
5. سرعت حفاري در اين نوع گل در مقايسه با گلهاي روغني متعارف بهبود داشته است.
6. ظرفيت توليد اين ماده در پالايشگاه آبادان تا 6000 بشكه در روز وجود دارد كه در حال حاضر (به دليل اينكه تقاضاي بازار به ميزان 1500 بشكه در روز بالغ مي‌گردد) از اين ظرفيت استفاده نمي‌گردد كه طبعاً با جايگزيني LLC با گازوئيل ظرفيت مذكور بيشتر فعال و جوابگوي مصرف عمليات حفاري خواهد بود.
منابع و مراجع:
1) Petroleum refinery engineering by nelson
2) Drilling and drilling fluids by chilingrain
3) Drilling fluid optimation by james l. lcmmus
4) Oil well drilling engineering by h. radia
5) Drilling and drilling fluids by ragers
در حال حاضر مصارف گازوئيل در عمليات حفاري و انگيزش چاههاي نفت و گاز شامل استفاده در انواع گلهاي روغني (OIL BASE MUD)، گلهاي امولسيوني (OIL EMULSION) سيالات تكميلي (COMPLETION FLUID) و سيالات انگيزش چاهها كاربرد دارد.
الف) گلهاي روغني OIL BASE MUD
گازوئيل فاز اصلي و پيوسته گل روغني محسوب مي شود كه غالباً بيش از 70 درصد حجم گل روغني را شامل مي شود گل روغني به دليل مزاياي متعدد عملاً (عليرغم محدوديتهاي زيست محيطي) در حفاري هاي لايه هاي شيلي كاربرد وسيعي يافته است از جمله اين مزايا:
1- خصوصيات رئولوژي مطلوب در حفاري چاههاي عميق و دماهايي بالا تا 500 درجه فارنهايت
2- حفاظت از لايه هاي توليدي (نفت وگاز)
3- بازدارنده از جذب آب توسط لايه هاي شيلي و افزايش پايداري حفره
4- مؤثر در مقابل انواع عوامل خورنده
5- مناسب بودن براي مغزه گيري
عمده معايب گل روغني:
1- هزينه بالاي گل روغني
2- محدوديتهاي زيست محيطي كاربرد گل روغني
3- هزينه هاي بالاي درمانهاي روزانه گل و كنترل هرزروي
4- مشكل بودن تشخيص جريان گاز به دليل حلاليت بالاي گاز در گازوئيل
ب) گلهاي امولسيوني OIL EMULSION MUD
اين نوع گل كه تركيبي از گازوئيل و آب مي باشد بر خلاف گل روغني داراي فاز پيوسته آب مي باشد و غالباً به منظور كاهش وزن سيال حفاري به كمتر از آب و تا 5/55 پوند بر فوت مكعب به كار گرفته مي شود و حداكثر شامل 70 درصد حجمي گازوئيل مي گردد.
ج) سيالات تكميلي COMPLETION FLUID
معمولاً پس از پايان حفاري و به منظور كاهش اثرات احتمالي گل حفاري بر سازند تا زمان بهره برداري گل درون چاه با گازوئيل يا سيالات بدون ذرات همراه افزايه هاي ضد خوردگي در حفره چاه جايگزين مي گردد.
د) انگيزش چاهها WELL STIMULATION
در مراحل احياء چاهها غالباً عمليات انگيزش چاهها اعم از اسيدزني، جريان چاه و ... از گازوئيل به عنوان سيال جابجا كننده ستون چاه استفاده مي شود.
متوسط مصرف گازوئيل جهت عمليات حفاري ساليانه بر يكصد و پنجاه ميليون ليتر بالغ مي گردد براين اساس با مطالعات و بررسي هاي انجام شده امكان جايگزيني گازوئيل با
1- نفت خام
2- مازوت
3- برشهاي سبك روغني
مورد ارزيابي قرار گرفت كه نتايج ارزيابي هاي در دو بخش فيزيكي و شيميايي فرآورده هاي جايگزين و مشخصان تخصصي و كاربردي در گل حفاري انجام گرديده كه در ذيل ارائه مي گردد.
مشخصات شيميايي / فيزيكي:
مقايسه مشخصات فيزيكي شيميايي گازوئيل و ساير فرآورده‌هاي داراي قابليت جايگزيني احتمالي به شرح ذيل است:
گازوئيل:
گازوئيل از تقطير نفت خام در برج تقطير حاصل مي‌شود و شامل آن دسته از هيدروكربنهايي كه شماره انتهاي بين C14-C26 مي‌باشد. ساير مشخصات مطلوب فيزيكي / شيميايي گازوئيل براي استفاده در چاهها:
نقطه اشتعال حداقل 130 درجه فارنهايت
نقطه جوش حداقل 400 درجه فارنهايت
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 85/0
پارامترهاي رئولوژيكي ضعيف
نفت خام:
نفت خام تركيب پيچيده‌اي از هيدروكربنهاي گازي، مايع، جامد است كه تركيبات مختلف نفت خام بنا به موقعيت محل ميدان نفتي و زمان تشكيل آن حتي بنا به عمق منبع متغيرند اين تغييرات در ويژه‌گيهاي فيزيكي و شيميايي نفت خام به نحو بارزي تأثير گذار است. تركيب شيميايي نفت خام شامل طيف وسيعي از هيدروكربنهاي C3-C70 مي‌باشد.
نقطه اشتعال حدود 30 درجه فارنهايت
نقطه جوش -
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 83/0
پارامترهاي رئولوژيكي ضعيف
مازوت :
با توجه به ميزان مواد آسفالته موجود در مازوت و تأثيرات منفي آن بر ماتريكس مخزن و مشكلات ناشي از تخريب لايه‌هاي بهره ده استفاده از مازوت و بررسي امكان جايگزيني آن بجاي گازوئيل از دستور كار خارج گرديد.
برشهاي سبك روغني:
اين ماده كه از تقطير نفت خام در برج تقطير حاصل مي‌گردد غالباً به عنوان خوراك اوليه براي تهيه روغنهاي نفتي مي‌باشد و به عنوان برش سبك روغني ناميده مي‌شود.
شماره انتهاي كربن اين فرآورده بين (C26-C37) مي‌باشد ساير مشخصات فيزيكي شيميايي اين ماده عبارت است از:
نقطه اشتعال حداقل 335 درجه فارنهايت
نقطه جوش حداقل 650 درجه فارنهايت
وزن مخصوص در 60 درجه فارنهايت GR/CC 88/0
پارامترهاي رئولوژيكي M.F : 10-25 SEC
P : 5-10 LBS/100FT2
ارزيابي هاي آزمايشگاهي - كاربردي تخصصي نفت خام و LLC در ساخت گلهاي مختلف:
آزمايشهاي تخصصي – كاربردي فرآورده‌هاي جايگزين در كاربردهاي مختلف از جمله در انواع گلهاي حفاري ارزيابي و نتايج حاصل در شرايط مشابه كاربرد گازوئيل در اين نوع مقايسه گرديد در اين بخش بيش از يكصد مورد انواع ارزيابي آزمايشگاهي بر روي نفت خام و LLC انجام و پس از بررسي و تجزيه و تحليل نتايج حاصله علي رغم حصول نتايج مطلوب و امكان استفاده از نفت خام و LLC در انواع گلهاي حفاري در مراحل آزمايشگاهي ارزيابي هاي تخصصي و كابردي آزمايشگاهي به دليل پايين بودن نقطه اشتعال نفت خام (حدود 30 درجه فارنهايت) و عدم ايمني كافي جهت استفاده از آن در عمليات حفاري، كاربرد ميداني نفت خام از برنامه خارج و آزمايشات با LCC تداوم يافت.
ارائه نتايج ارزيابي‌هاي آزمايشگاهي:
ارزيابي آزمايشگاهي جايگزيني LLC با گازوئيل
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
27/22 9/6 2/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of Crude Oil
60 61 61 M.W PCF
355 360 360 Final Volume ml
32 55 20 App. Viscosity CP
34 40 6 YP lb/100ft2
7/5 5/3 1/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 3/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
Oil Base Mud
[
80/20 60/40 80/20 60/40 Oil/Water Ratio
90 64 90 64 PCF M.W
181.5 187.5 181.5 187.5 Ml Gas Oil or LLC
10.5 10.5 10.5 10.5 Ml P. Emul.
8 12 8 12 Gr Lime
10 13 10 13 Gr F.L.C
__ __ 57 140 Ml S.S.W
57 140 __ __ Ml Sat.CaCl2
3.5 3.5 3.5 3.5 Ml S. Emul.
0.5 0.5 0.5 0.5 Gr Visco.
238 __ 245 __ gr L.S.P
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample
Sample Sample Sample Results of Gas Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LBS/100FT2 Y.P
5/4 6/5 6/5 6/5 LBS/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
8/0 6/1 6/1 6/1 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Sample Sample Sample Sample Results of LLC
230 225 189 172 θ600
150 165 121 120 θ300
80 60 68 52 CP P.V
70 105 53 68 LBS/100FT2 Y.P
27/22 47/41 24/20 32/27 LBS/100FT2 GELS
1253 647 875 260 VOLT E.S
0.4 2 0.6 1.2 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Oil Emulsion Mud
70/30 60/40 60/40 Oil / Water Ratio
105 140 140 ml S.W
3.5 3.5 3.5 ml D.M.E
245 210 210 ml GasOil or LLC
__ 0.5 __ gr CMC HV
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
22/27 6/9 1/2 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of LLC
59 60 60 PCF M.W
360 380 400 Final Volume ml
79 63 50 App. Viscosity CP
72 37 18 YP lb/100ft2
18/14 5/4 3/2 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
ارزیابی تحقياتی گل روغنی با استفاده از Lub Cut پالايشگاه آبادان
به منظور بررسی و تحقيق در مورد مقدار مصرف متفاوت Drill vert ( امولسيفاير اوليه )
7 6 5 4 3 2 1
240 241.75 243.5 245.25 247 248.75 250.5 cc نمونه پالایشگاه آبادان در کارخانه گل روغنی Lub Cut
10.5 8.75 7 5.25 3.5 1.75 ___ cc Drill . Vert
13 13 13 13 13 13 13 gr Lime
10 10 10 10 10 10 10 gr FLC
60 60 60 60 60 60 60 gr CaCl2.wat. (82 PCF)
3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 cc Drill . Mul
65 65 65 65 65 65 65 gr LSP
65 65 65 65 65 65 65 PCF (گل همراه با کف) M.W
ROLL AT 200Fº FOR 1 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
89 82 87 89 90 72 69 Θ600
51 47 51 53 54 46 40 θ300
38 35 36 36 36 26 29 CP P.V
13 12 15 17 18 20 11 LB/100FT2 Y.P
5/4 5/4 6/5 6/5 6/5 5/4 3/2 LB/100FT2 GELS
950 986 995 912 832 500 125 VOLT E.S
1.8 2.4 2.6 2.4 2.2 5 44 oil / residue CC HPHT F.L
ارزيابی تحقيقاتی گل روغنی با استفاده از Lub Cut پالايشگاه آبادان
به منظور بررسی و تحقيق در مورد مقدار مصرف متفاوت Drill mul ( امولسيفاير ثانويه )
3 2 1
245.5 247.25 248.75 نمونه پالایشگاه آبادان در کارخانه گل روغنی cc
Lub Cut
5.25 5.25 5.25 gr Drill . Vert
13 13 13 gr Lime
10 10 10 gr FLC
60 60 60 cc cacl2. wat. (82 pcf)
3.5 1.75 ___ gr drill . mul
65 65 65 pcf lsp
65 65 65 cc m.w (گل همراه با کف)
ROLL AT 200Fº FOR 1 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
79 96 76 θ600
47 56 46 θ300
32 40 30 CP P.V
15 16 16 LB/100FT2 Y.P
6/5 6/5 5/4 LB/100FT2 GELS
730 901 630 VOLT E.S
2.2 2 1.2 CC HPHT F.L
• ارزيابي آزمايشگاهي جايگزيني Crude Oil با گازوئيل
Oil Base Mud
80/20 60/40 80/20 60/40 Oil/Water Ratio
90 64 90 64 PCF M.W
181.5 187.5 181.5 187.5 ml Gas Oil
10.5 10.5 10.5 10.5 ml P. Emul.
8 12 8 12 gr Lime
10 13 10 13 gr F.L.C
__ __ 57 140 ml S.S.W
57 140 __ __ ml Sat.CaCl2
3.5 3.5 3.5 3.5 ml S. Emul.
0.5 0.5 0.5 0.5 gr Visco.
238 __ 245 __ Gr L.S.P
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample Sample Sample Sample Results of Gas Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LB/100FT2 Y.P
4/5 5/6 5/6 5/6 LB/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
0.8 1.6 1.6 1.6 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
80/20 60/40 Oil/Water Ratio
PCF M.W
90 64 ml Crude Oil Oil
181.5 187.5 ml P. Emul.
10.5 10.5 gr Lime
8 12 gr F.L.C
10 13 ml Sat.CaCl2
57 140 ml S. Emul.
ROLL AT 200Fº FOR 4 HRS & CHECK RHEOLOGY AT 140Fº
Sample Sample Results of Crude Oil
compl. Gel compl. Gel θ600
__ __ θ300
__ __ CP P.V
__ __ LB/100FT2 Y.P
__ __ LB/100FT2 GELS
__ __ VOLT E.S
__ __ oil / residue CC HPHT F.L
__ __ Setelling
80/20 60/40 80/20 60/40 Crude Oil/Water Ratio
60.5 65.5 59 63 PCF M.W
280 210 280 210 ml Crude Oil
__ __ 70 140 ml S.S.W
70 140 __ __ ml Sat.CaCl2
Sample Sample Sample Sample Results of Crude Oil
52 41 51 39 θ600
31 26 31 26 θ300
21 15 20 13 CP P.V
10 11 11 13 LB/100FT2 Y.P
5/4 6/5 6/5 6/5 LB/100FT2 GELS
700 410 455 176 VOLT E.S
0.8 1.6 1.6 oil / residue CC HPHT F.L
NIL NIL NIL NIL Setelling
Oil Emulsion Mud
70/30 60/40 60/40 Oil / Water Ratio
105 140 140 ml S.W
3.5 3.5 3.5 ml D.M.E
245 210 210 ml GasOil or Crude Oil
__ 0.5 __ gr CMC HV
Tests Results of Gas Oil
370 390 420 Final Volume ml
110.5 101 49 App. Viscosity CP
79 62 14 YP lb/100ft2
27/22 9/6 2/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 0/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
7.5 8 8 PH of Mud
7 7 7 PH of Sample
Tests Results of Crude Oil
60 61 61 M.W PCF
355 360 360 Final Volume ml
32 55 20 App. Viscosity CP
34 40 6 YP lb/100ft2
7/5 5/3 1/1 Gels lb/100ft2
Stable Stable Stable Emulsion Stability after Hot Rolling
0/0 3/0 0/0 Emulsion Stability after 24 HRS O/W
در مرحله بعد بهينه نمودن ميزان مصرف ساير افزايه‌هاي مصرفي در گلهاي حفاري شامل افزايه‌هاي
امولسي فاير اوليه، امولسي فاير ثانويه، و ويسكاسي فايرها و كنترل كننده‌هاي صافاب در دستور كار قرار گرفت كه نتايج حاصله بيانگر قابليت كاهش ميزان مصرف اين افزايه‌ها (در مقايسه با گلهاي مشابه با پايه گازوئيل) بين 25 تا 100 درصد مي‌باشد.
نتايج بخشي از ارزيابيـهاي آزمايشگاهي به پيوست گزارش ارائه خواهد شد.
نتايج حاصل از ارزيابي ميداني LLC:
با استناد به ارزيابي آزمايشگاهي و نتايج حاصله استفاده عملياتي از ماده LLC در عمليات حفاري در چاههاي اهواز 404 دكل 47 و مارون 340 دكل 46 در محدوده وزني PCF 57 تا PCF 88 مورد استفاده قرار گرفت نتايج ارزيابي ميداني بيانگر خصوصيات رئولوژي مطلوب، پايداري فوق العاده، كاهش ميزان مصرف افزايه‌هاي گل نسبت به گلهاي روغني متعارف (با پايه گازوئيل) را نشان مي‌دهد.
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 87 88
صافاب 2.2 2.0
پايداري 660 1300
ويسكوزیته قيف مارش 59 65
پلاستيك ويسكوزيته 27 42
نقطه واروي 15 12
ژل اوليه/ثانويه 5/6 3/4
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 57 57
صافاب 5 3.0
پايداري 440 1800
ويسكوزيته قيف مارش 43 57
پلاستيك ويسكوزيته 9 42
نقطه واروی 5 8
ژل اوليه/ثانويه 1/2 2/3
مقايسه خصوصيات رئولوژي و پايداري گل روغني متعارف و گل روغني با پايه LLC
گل روغني متعارف گل روغني با پايه LLC
وزن گل (PCF) 57 57
صافاب 5 3.0
پايداري 440 1800
ويسكوزيته قيف مارش 43 57
پلاستيك ويسكوزيته 9 42
نقطه واروی 5 8
ژل اوليه/ثانويه 1/2 2/3
مقايسه مقادير مصرف افزايه هاي گل روغني
نوع افزايه ها مقادير مصرف متعارف در گل روغني نسبت کاهش مصرف درگل LLC نسبت کاهش مصرف درگل LLC
به ازاي هر بشكه مصرف براي
1750 بشكه گل به ازاي هر بشكه مصرف براي 1750 بشكه گل به ازاي 1750 بشكه گل
امولسيفاير اوليه
(درصد حجمي) %3 40 1.95% 26 35%
امولسيفاير ثانويه
(درصد حجمي) 1-1.3% 17.5-26 0.9% 12 45%
كنترل كننده صافاب
پوند بر بشكه LB 11 350 8.31 265 25%
ويسكاسيفاير
پوند بر بشكه 2/5 LB 80 0 0 100%
آهك 11 350 9.6 305 13%
مقايسه اقتصادي گازوئيل، نفت خام، LLC
در اين بخش ضمن مقايسه اقتصادي گازوئيل، نفت خام و llc مزايا و توجيه اقتصادي استفاده از llc ارائه مي گردد براساس استفاده از نفت خام 16 درصد در مقايسه باگازوئيل صرفه جويي اقتصادي در بر خواهد داشت.
گازوئيل نفت خام LLC
قيمت هر ليتر ريال 4530 3802 1545
مبناي قيمت تحويل در خليج فارس مناطق عملياتي پالايشگاه آبادان
صرفه جويي هزينه نسبت به گازوئيل 16% 66%
* قيمت جهاني گازوئيل حدود 480 دلار بر متر مكعب و قيمت LLC 100-120 دلار بر متر مكعب مي‌باشد.
** نفت خام بر مبناي هر بشكه 65 دلار و نرخ دلار 9300 ريال محاسبه گرديده است.
*** با توجه به سياست‌هاي حمايتي دولت در ارائه يارانه سوخت براي پروژه‌هاي جايگزين سوخت امكان بهره گيري از يارانه‌هاي مذكور و اقتصادي‌تر نمودن پروژه مذكور قابل پيگيري است.
جمع بندي و نتيجه گيري :
1. استفاده از LLC بجاي گازوئيل در عمليات مختلف حفاري و انگيزش چاه به استناد نتايج آزمايشگاهي و ميداني كاملاً امكان پذير مي‌باشد اين موضوع در استفاده ميداني و در محدوده‌هاي وزني گسترده‌اي (PCF88-57) عملاً كاربردي گرديده است.
2. مصرف اين فرآورده در گلهاي پايه روغني در حدود 60 تا 70 درصد هزينه‌هاي ساخت گل روغني را كاهش خواهد داد.
3. فعاليت‌هاي مرتبط با عمليات گل در اين نوع گل نسبت به گلهاي روغني متعارف با پايه گازوئيل به دليل عدم نياز به درمانهاي روزانه راحتر مي‌باشد.
4. در اين نوع گل مشكلات حساسيتي و تنفسي ناشي از بخارات گلهاي روغني متعارف وجود ندارد.
5. سرعت حفاري در اين نوع گل در مقايسه با گلهاي روغني متعارف بهبود داشته است.
6. ظرفيت توليد اين ماده در پالايشگاه آبادان تا 6000 بشكه در روز وجود دارد كه در حال حاضر (به دليل اينكه تقاضاي بازار به ميزان 1500 بشكه در روز بالغ مي‌گردد) از اين ظرفيت استفاده نمي‌گردد كه طبعاً با جايگزيني LLC با گازوئيل ظرفيت مذكور بيشتر فعال و جوابگوي مصرف عمليات حفاري خواهد بود.
منابع و مراجع:
1) Petroleum refinery engineering by nelson
2) Drilling and drilling fluids by chilingrain
3) Drilling fluid optimation by james l. lcmmus
4) Oil well drilling engineering by h. radia
5) Drilling and drilling fluids by ragers