استفاده از فوران گیرهای سطحی به همراه سیستم ESG در سکوهای نیمه شناورحفاری
محمد کاظم اولیایی- کارشناس نصب و کنترل تجهیزات زیر دریایی و سر چاهی- شرکت حفاری شمال
چکیده
امروزه با توجه به کشف میادین نفتی در آبهای فوق عمیق (تا 10000 فوت) استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته تر در استحصال نفت و گاز چه به لحاظ تکنیکهای عملیاتی و رعایت نکات ایمنی و چه به لحاظ کاهش هزینه های تمام شده را شایسته توجه فراوان می کند.
تا کنون سکوهای حفاری دریایی نسل چهارم و پنجم با نرخ روزانه بالا جهت حفاری در اعماق زیاد بکار گرفته می شد که در این حالت از فوران گیرهای زیر دریایی استفاده می شد. ولی اخیرا طرح بکار بردن فوران گیرهای سطحی به همراه سیستم ESG[1] به عنوان گزینه ای دیگر در حفاری آبهای عمیق مطرح شده است که می تواند دارای مزایای بسیاری تحت شرایط خاص و معینی باشد.
این سیستم که به مراتب کوچکتر از سیستم فوران گیرهای زیردریایی می باشد، استفاده از سکوهای قدیمی نسل دوم و سوم را حتی در حفاری آبهای عمیق مقدور می سازد که خود باعث کاهش چشمگیر هزینه های حفاری خواهد شد.
کلمات کلیدی: سکوی نیمه شناور- آبهای عمیق- فوران گیرهای سطحی- رایزرهای با فشار کاری بالا- کنترل فوران
مقدمه
در سالهای اخیر صنعت حفاری به سمت حفاری چاه های نفت و گاز در آب های عمیق روی آورده است. این گونه چاه ها ممکن است در شرایط ویژه ترمودینامیکی (دما پایین و فشار بالا) و دارای مرز بسیار ناچیزی بین فشار مخزن و فشار شکست (Fracturing Pressure) باشند، که این شرایط مخصوصا در بخش کنترل چاه باعث بوجود آمدن پاره ای مشکلات در عملیات حفاری می شود.
در گذشته در حفاری اینگونه چاهها از فوران گیرهای زیر دریایی (Subsea BOP) که در کف دریا نصب می شدند به همراه رایزرهای با فشار کاری پایین (Low Pressure Riser) که تا سطح آب ادامه داشتند استفاده می شد. این سیستم از لحاظ کنترل چاه دارای محدودیتهای زیاد بود. به طور مثال زمان بسته شدن فوران گیرها به حدی است که باعث ورود قسمتی از سیال درون سازند به داخل رایزرها می شود. همچنین طولانی بودن خطوط کاهنده (Choke) و کشتن چاه (Kill) که باعث افت فشار اصطکاکی قابل توجهی می شود و عملیات کنترل چاه را به خطر می اندازد. همچنین اجزا مختلف فوران گیرها به دلیل وجود شرایط ترمودینامیکی خاص در معرض خرابیهای مکرر و عملکردهای ناصحیح قرار می گیرند که باعث افزایش زمان هرز رفته و غیر مولد (NPT)[2] می شود.
بنا بر این جهت غلبه کردن بر مشکلات سیستمهای قبل و کاهش دادن هزینه های مربوطه ، با توسعه صنعت استفاده از فوران گیرهای سطحی (Surface BOP) مانند سکوهای جک آپ ، به همراه استفاده از رایزرهای با فشار کاری بالا (High pressure Riser) رواج پیدا کرد.
البته استفاده از فوران گیرهای سطحی بر روی سکوهای نیمه شناور نیز خود دچار محدودیت هایی بود که از آن جمله می توان به عدم وجود یک مسدود کننده ثانویه سر چاه جهت مسدود کردن در شرایط اضطراری شکسته شدن رایزرها نام برد. با بررسی و ارزیابی ریسک (QRA)[3]Shut off device) روی مسیر گل برگشتی (Mud line) جهت کاهش اثر گذاری روی محیط در شرایط شکسته شدن رایزر ضروری می باشد. روی فوران گیرهای سطحی، مشخص شد که نیاز به یک وسیله مسدود کننده (
در این مقاله پیرامون توسعه ESG (Environmental Safe Guard) و به موازات آن طراحی رایزرها متناسب با آن صحبت خواهد شد.
فوران گیرهای سطحی (Surface BOP )
استفاده از فوران گیرهای سطحی در سکوهای نیمه شناور دارای مزایای زیادی نسبت به استفاده از فوران گیرهای زیر دریایی است که به شرح ذیل می باشد:
1- کاهش هزینه ها: حفاری در اعماق حدود 2000 متر و استفاده از فوران گیرهای زیر دریایی نیازمند استفاده از سکوهای نیمه شناور نسل پنجم با نرخ روزانه 200000 دلار می باشد در حالیکه در همین عمق با استفاده از فوران گیرهای سطحی می توان از سکوهای نیمه شناور نسل سوم با نرخ روزانه 80000 دلار استفاده کرد( ارقام مربوط به سال 2002 میلادی می باشد). همچنین استفاده از این سکوها منجر به کاهش هزینه های بالای جابه جایی سکو می شود.
2- بهینه شدن عملیات حفاری: استفاده از BOP های سطحی باعث کاهش زمان صرف شده جهت راندن و برداشتن BOP به همراه رایزرها در اعماق زیاد می شود.
3- کاهش زمان غیر مولد و غیر فعال سکو(NPT): فوران گیرهای سطحی دارای سیستم کنترل ساده تری نسبت به نوع زیر دریایی می باشد و احتمال خرابی آنها به مراتب کمتر می باشد و در صورت نیاز به تعمیرات، زمان بسیار کمتری مورد نیاز می باشد چرا که در صورت استفاده ازفوران گیر نوع زیر دریایی، مدت زمان بسیاری صرف بالا کشیدن آن تا سطح می شود.
4- کنترل فوران: در صورت استفاده از فوران گیرهای سطحی ،به دلیل کاهش یافتن خطوط Choke و Kill ، فرایند کنترل فوران بسیار ساده تر خواهد بود.براساس تحقیقات انجام گرفته در مورد ارزیابی میزان ریسک موجود (QRA)، ملاحظه شد که عوامل زیرمی تواند باعث بوجود آمدن فوران چاه ها شود
1) حفاری در مخازن پرفشار؛ (2) شکسته شدن رایزرها به دلیل خارج شدن لنگرها از حالت نرمال؛ (3) تصادف بین کشتی ها با سکوی حفاری. همچنین احتمال وقوع فوران بستگی به شرایط زیر دارد: (شکل-1)
1- حفاری با استفاده از فوران گیرهای زیر دریایی
2- حفاری با استفاده از فوران گیرهای سطحی
3- حفاری با استفاده از فوران گیرهای سطحی به همراه استفاده از ESG در بستر دریا.
احتمال وقوع فوران چاه در هنگام استفاده از فوران گیرهای زیر دریایی در مقایسه با فوران گیرهای سطحی یکسان می باشد. ولی از دیدگاه محیط زیست ، استفاده از فوران گیرهای سطحی آثارجانبی نامطلوبی دارد که به دلیل شکسته شدن رایزرها می باشد.
بر اساس اطلاعات بدست آمده در ارزیابی ریسک مشخص شد که دو عامل مهم جهت کاهش دادن خطر آلودگی محیط در زمان شکسته شدن رایزرها (در صورت استفاده از فوران گیرهای سطحی) ضروری است:
1- نیاز به یک فونداسیون مستحکم جهت کاهش خطر شکسته شدن رایزرها در بالای مسیر گل برگشتی (Mud line).
2- وسیله ای جهت بستن چاه در بستر دریا ( Shut-off device). در ضمن استفاده از این وسیله به باز گشتن به محل چاه پس از جدا شدن در شرایط اضطراری کمک می کند(Re-entry).
[1] - Environmental Safe Guard
[2]- Non Productive Time
[3] - Quantitative Risk Assessment
