Underbalanced Drilling

MOΣIN

عضو جدید
کاربر ممتاز


Underbalanced Drilling (UBD) is an alternative method of drilling where the wellbore pressure is maintained lower than the formation pressure while drilling. The primary advantage of Underbalanced Drilling is to reduce formation damage in reservoirs where overbalanced drilling would reduce production due to skin damage. This damage is caused by a number of factors including solids invasion, phase trapping, clay swelling, and emulsification. As a result, a correctly applied Underbalanced Drilling project can provide an increased net present value and increase the amount of economically recoverable reserves

The use of lightweight drilling fluids and/or nitrogen gas to maintain the bottom hole circulating pressure below formation pressure permits hydrocarbons to flow while drilling. Underbalanced Drilling equipment is designed to manage gas/fluid production from the reservoir and guide excess gas through pressure control equipment at the surface, encouraging hydrocarbon flow to the surface, in a controlled and safe environment

When correctly applied, Underbalanced Drilling can significantly reduce reservoir damage associated with invasion of solids into the formation. Since mature reservoirs typically have lower pressures, this becomes even more valuable as a reservoir matures. This low pressure makes the reservoir more susceptible to damage from overbalanced drilling and completion technologies due to fluid and solids invasion. Fluid invasion can cause damage to the permeability and inhibit recovery of hydrocarbons

In addition to mature fields there is an advantage to applying Underbalanced Drilling in a field's early development as well. During underbalanced operations, production from the reservoir can be monitored real-time to accurately identify inflow mechanisms and pay intervals. With this information the reservoir can be characterized while drilling, allowing better placement of the horizontal well path

While the main advantage of Underbalanced Drilling is from the reduction of reservoir damage, there are also additional benefits to the drilling operation. These include increased rates of penetration, reduction of lost circulation, and differential sticking. Differential sticking is probably the greatest drilling problem worldwide because of the time and money it takes to correct the problem. The nature of Underbalanced Drilling fluids will not create a filter cake on the wellbore, therefore greatly reducing the possibility of differential sticking, and ultimately reducing NPT

Drilling muds will slow penetration rates due to a chip hold down effect. The degree to which drilling is slowed is a function of the differential pressure, P wellbore - P formation. If this differential is positive, drilling is slowed by inhibiting dislodgment of the chip and by acting as a confining pressure and strengthening the rock. If this differential is negative, as in Underbalanced Drilling, the dislodgement of the chip is encouraged thus increasing the rate of penetration, lengthening bit life and reducing time on the drilling project

Getting the Best Results

To achieve success, Underbalanced technology must be applied to a suitable reservoir and then executed according to best practices. In the past poor candidate selection, inaccurate estimations of benefits, and sub optimal operations execution resulted in mixed success for Underbalanced Drilling projects

One of the most important phases in the Underbalanced Drilling operation is the planning phase. The candidate reservoir should be evaluated for its suitability for underbalanced drilling prior to undertaking an Underbalanced Drilling project. It is also imperative to ensure the proper operational engineering steps are taken in the planning phase to ensure the correct techniques and equipment are selected in order to maintain a constant underbalanced state and ensure operations are performed in a controlled and safe environment

Conventional drilling, a.k.a. drilling overbalanced, can be very invasive on the formation. The drilling "mud" must be heavier than the formation pressure in order to deter kicks and blowouts caused from hydrocarbon pockets that may be encountered while drilling. Having heavy mud circulate through the well bore controls the entry of hydrocarbons, removes cuttings, and lubricates and cools the bit while drilling. The mud allows for higher pressure to be exerted on the formation, however, if a weak spots exist, the drilling mud may then enter the formation causing loss of circulation and in turn, mud loss increasing the expense of the well

Underbalanced Drilling not only minimizes the risk of formation damage, but also enables you to overcome drilling problems and provides the unique benefit of immediate reservoir characterization. Using Underbalanced Drilling technology allows you to enhance your ultimate recovery by locating 'sweet spots' in mature fields, performing well testing while drilling, and optimizing the intersection hydrocarbon bearing fractures



 

MOΣIN

عضو جدید
کاربر ممتاز
Benefits of Underbalance Applications

Benefits of Underbalance Applications

Reduced Damage to Formation

Reservoir with low formation pressures

Earlier Reservoir Evaluation

Reduction/Elimination of loss circulation

Increased Production Rates

Increased Rate of Penetration (ROP)

Improved Bit Life

Reduced tripping and bit costs

Reduced Hole Problems

Prevention of differential sticking

Improved well productivity and control

Enhanced Reservoir Exploitation

Reduction/Elimination of expensive drilling fluids
 

MOΣIN

عضو جدید
کاربر ممتاز
بیشتر چاههای نفت و گاز طبیعی با روش دورانی حفر میگردند که در آن مته حفاری سنگهای ته چاه را خرد میکند. سیال حفاری از درون لولههای حفاری به پایین پمپ شده و از فضای حلقوی میان لوله حفاری و دیوارهی چاه به سطح زمین باز میگردد. همراه با جریان این سیال در درون چاه، خردههای حاصل از عمل حفاری به سمت بالا حمل میشوند و بدین صورت درون چاه تمیز میشود.
در عملیات حفاری، سیال حفاری وظایف دیگری نیز بر عهده دارد که شامل حفظ استحکام دیوارهی چاه، خنک کردن مته و مهمتر از همه کنترل سیالات درون سازندهای حفاری شده است. هنگامی گفته میشود چاه در حالت تعادل ( Balance) قرار دارد که فشار سازند و فشار ناشی از ستون سیال حفاری با هم برابر باشند. در این حالت هیچگونه انتقال سیالی بین چاه و سازند رخ نمیدهد.
ترکیب و خواص سیال حفاری اغلب طوری انتخاب میشود که فشار سیال از فشار روزنهای سیالات سازندی که درمعرض حفاری قرار میگیرند بیشتر باشد. در این شرایط فراتعادلی (overbalance) فشار سیال حفاری از ورود سیالات سازند به درون چاه در حین عملیات حفاری جلوگیری میکند. اما در این وضعیت مقداری از سیال حفاری به درون سازند نفوذ میکند که معمولا سعی میشود با افزودن موادی به گل و ایجاد یک لایه با نفوذپذیری کم بر روی دیواره چاه، میزان این نفوذ را کاهش دهند.
در حفاری زیر تعادلی ( UBD) فشار سیال حفاری عملا کمتر از فشار روزنههای سیالات سازند نگهداشته میشود، در نتیجه در مواجهه با سازندهای نفوذپذیر، سیال سازند اجازه نفوذ به درون چاه در حال حفاری را پیدا میکند. در این روش تجهیزات و روشهای خاصی برای کنترل جریان سازند در حفاری زیر تعادلی مورد نیاز است. اما این روش مزیتهای قابل ملاحظهای نسبت به حفاری معمولی دارد.
● ضرورت استفاده از حفاری زیر تعادلی (UBD)
استفاده از این روش مزیتهایی به همراه دارد که میتواند باعث بهبود در بازگشت سرمایه در حفاری یک چاه شود که از آن قبیل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ـ افزاش سرعت حفاری و عمر مته
ـ کاهش احتمال گیر کردن رشته حفاری در درون چاه
ـ به حداقل رساندن هرز روی گل در حین حفاری
ـ بهبود بخشیدن به ارزیابی سازند
ـ افزایش تولید چاه
ـ کاهش و یا عدم نیاز به تحریک اولیه چاه
میزان موفقیت در رسیدن به اهداف بالا به شرایط هدف چاه در مخزن و لایههای حفاری شده و همچنین به شرایط خاص چاه بستگی دارد.
● افزایش سرعت حفاری
UBD میتواند موجب افزایش سرعت حفاری شود. منابع زیادی سرعت بالای حفاریهای انجام شده توسط هوا و یا سیالات سبک شده را نسبت به حفاری فراتعادلی با سیالات حفاری معمولی گزارش دادهاند، یک بررسی در سال ۱۹۹۳ نشان داد که سرعت حفاری با هوا(UBD) میتواند ۱۰ برابر بیشتر از حفاری با گل در یک سازند معین باشد.
● افزایش عمر مته
حفاری UBD فشارهای اعمال شده روی سنگ توسط سیال حفاری را برمیدارد. این مساله، میزان مقاومت ظاهری سنگ را کاهش میدهد به همین دلیل کار کمتری برای حفرمقدار معینی از سنگ مورد نیاز خواهد بود. منطقی است که این موضوع سبب افزایش عمر مته در عملیات حفاری میشود.
● کاهش هرز روی سیال حفاری
هرز روی سیال حفاری زمانی رخ میدهد که سیال در مواجهه با سازندهای باز و یا با نفوذپذیری بالا به جای جریان یافتن به سوی سطح زمین وارد سازند شود. بیشتر این هرز روی در هنگام برخورد به شکافهای طبیعی که در مجاورت چاه قرار دارند و یا شکافهایی که توسط فشار بالای سیال حفاری القاء میشوند رخ میدهد. از آنجایی که در UBD هیچ نیرویی برای راندن سیال به درون سازند وجود ندارد این روش به میزان چشمگیری هرز روی سیال را کاهش میدهد.
● کاهش احتمال گیرکردن رشته حفاری
در حین حفاری فراتعادلی(OBD) هنگامی که سیال حفاری به درون سازند نفوذ میکند، لایهای به اسم کیک گل (Mud cake) از رسوبات جامد بر روی دیواره چاه تشکیل میشود. اگر رشته حفاری وارد این کیک شود، اختلاف فشار سیال حفاری و سیال درون کیک بر سطح رشته حفاری وارد میشود و باعث میشود که میزان نیروی محوری برای بالا کشیدن رشته حفاری از مقاومت کششی لولهها فراتر رود. در این حالت گفته میشود که رشته حفاری دچار گیر اختلافی ( differential sticking) شده است. درUBD نه کیک بر دیواره تشکیل میشود و نه نیرویی بر رشته حفاری وارد میآید که باعث گیر کردن آن شود.
● کاهش آسیب دیدگی سازند
آسیب سازند زمانی رخ میدهد که مایع و یا جامدات یا هر دوی آنها در حین حفاری از چاه وارد سازند شوند. اگر فشار سیال حفاری کمتر از فشار روزنهای سازند باشد، نیروی محرکه ایجاد شده سبب میشود ورود جامدات و مایعات به درون سازند متوقف شود.
البته در بعضی مواقع اختلاف پتانسیل شیمیایی مواد سازنده سیال حفاری و سازند، سبب نفوذ سیال به سازند میشود که در UBD نمیتوان جلوی آن را گرفت. جلوگیری از آسیب سازند به منزله داشتن تولید بهتر در آینده است.
● سریعتر به تولید رساندن چاه
هنگامی که چاه به صورت UBD حفاری میشود. تولید هیدروکربن از لحظه حفر سازند بهرهده آغاز میشود. با داشتن تجهیزات مناسب میتوان، نفت تولیدی در حین حفاری را جمعآوری کرد.
● کاهش نیاز به تحریک چاه
تحریک چاه میتواند شامل اسیدکاری برای برطرف کردن آسیب دیدگی چاه باشد و یا شکاف هیدورلیکی که میتواند برای تضمین تولید مناسب در مخازن با نفوذپذیری پایین و یا جبران آسیب دیدگی سازند مورد استفاده قرار گیرد. کاهش آسیب دیدگی سازند به منزله کاهش هزینههای تحریک چاه میباشد.
● بهبود در ارزیابی سازند
هنگامی که یک چاه تحت حفاری UBD قرار میگیرد، سیال از هر سازند نفوذپذیر به محض حفر شدن وارد حفره چاه میشود. حفر هر سازند حامل هیدروکربن که نفوذپذیری و نیروی محرکه مناسبی داشته باشد، سبب افزایش درصد هیدروکربن در سیال حفاری میشود. با داشتن تجهیزات تشخیصی میتوان سازندهای بهرهده مناسب را به محض حفاری مشخص ساخت.
● مزایای زیست محیطی
مزایای زیست محیطی زیادی در حفاری UBD میتواند نهفته باشد. با حفاری توسط سیال خشک گازی، دیگر مایعات حفاری مخزن که بعد از حفاری باید دور ریخته شوند، وجود ندارد. مواد شیمیایی مورد استفاده در سیالات مورد استفاده در روش UBD از قبیل میست (Mist) و کف ( foam) اغلب قابل تجزیه در طبیعت هستند و مشکلات چندانی برای محیط زیست ایجاد نمیکنند.
از سوی دیگر، سیالات سازند که در حین حفاری UBD تولید میشوند، در سیستمهای سطحی باز باید به دقت جابه جا شوند تا موجب آلودگی محیط زیست نگردد. در سیستمهای سطحی بسته، کندههای حفاری و سیالات تولیدی در مسیر معینی قرار دارند که احتمال آلودگی محیط را به حداقل میرساند.
 

d&p

عضو
این روش ایتدا توسط شرکت رویال داچ شل انجام شد در مناطقی که فشار لایه های زیر زمینی پایین بود یعنی گرادیان فشار لایه ها
چون وزن سیال استفاده شده کمتر از فشار لایه ای خواهد بود و در مناطق پرفشار کنترل فشار لایه مشکل خواهد بود
 

nima.mohamadin

عضو جدید
این روش ایتدا توسط شرکت رویال داچ شل انجام شد در مناطقی که فشار لایه های زیر زمینی پایین بود یعنی گرادیان فشار لایه ها
چون وزن سیال استفاده شده کمتر از فشار لایه ای خواهد بود و در مناطق پرفشار کنترل فشار لایه مشکل خواهد بود

برای همینم هس که توی ایران در سازند گچساران فعلا قابل استفاده نیس (البته صرف نظر از جنبه هزینه های بالای خدمات UBD )
معمولا مخازن میدان نفتی بی بی حکیمه که بشدت فراکچر هستن رو سعی میکنن بعد از نشوندن پاشنه کیسینگ روی ممبر 1 گچساران با یونیت UBD حفاری رو ادامه بدن. با این کار احتمال گیر لوله ها و هرز روی و بدنبال اون خطر فوران چاه کاهش پیدا میکنه.
 

hmdjml

مدیر تالار مهندسی نفت
مدیر تالار
در این نوع حفاری باید از مته های خاصی استفاده کرد که کنده های حفاری رو بسیار ریز کنه تا بتونن از طریق هوا از چاه خارج بشن برای همین از مته های الماسه یا نوع جدیدترشون یعنی پلیمری ایزوترمال الماسه استفاده میکنن. این نوع حفاری موجب میشه که لایه های تولیدی ما خراب نشه. و از مشکلاتش میشه به تاپایداریه دیواره ی چاه اشاره کرد.
 

d&p

عضو
سلامممممممم
همانطور که مدیر محترم فرمودند
امروزه بیشتر از سیال فوم الستفاده میکنند چرا که نهایت پایداری میتونه داشته و مزایای ییشتر از سیال حفاری معمولی
فوم هم امروز در ازدیاد برداشت هم استفاده میشه که میخام روش کار کنم
 

Similar threads

بالا