محسن میهن دوست - فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی شیمی گرایش طراحی فرآیند، واحد سازمانی عملیات حفاری شرکت PEDEX
مجتبی موسیلی - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی ایمنی، بهداشت، محیط زیست از موسسه عالی نقش جهان اصفهان و کارشناس ایمنی شرکت PEDEX

در صنعت نفت داده های فشار برای برنامه ریزی حفاری و توسعه میادین در مناطقی که به لحاظ فشارهای غیرعادی زمین دارای ریسک زیادی هستند اهمیت فراوانی دارد. این داده ها برای ارزیابی صحیح روند شکستگی ها، گسل ها و دینامیک مهاجرت هیدروکربن و همچنین در جهت برنامه ریزی چاه، طراحی لوله گذاری و گل حفاری بسیار سودمند هستند. اثر این برنامه ریزی ها در کاهش هزینه های حفاری، افزایش ایمنی چاه و حفظ محیط زیست قابل اهمیت است. بنابراین اطلاع از داده های فشار مخزن در جهت طراحی، کنترل و ایمنی چاه، کاهش و حذف مشکلات عملیات حفاری چاه های نفت و گاز و کاهش ریسک فنی و اقتصادی توسعه میادین نفتی ضروری است. در هر نقطه از عمق زمین و در جهات مختلف، فشاری وجود دارد که ناشی از وزن طبقات فوقانی بوده و تابعی از عوامل مختلف مانند نوع و چگالی سیال پر کننده منافذ سنگ ها و عوامل تکتونیکی است. فشار منفذی فشار استاتیکی است که به وسیله سیالات منفذی در یک سنگ اعمال می شود و تنها مولفه های بوجود آورنده آن چگالی سیال و ارتفاع ستون سیال است. فشار هایدرو استاتیک، فشار سیال در حال سکون بوده که از حاصل ضرب عمق حقیقی عمودی در شیب فشار سیال بدست می آید. فشار هایدرو استاتیک ناشی از واحد وزن یا چگالی یک سیال و ارتفاع یا بلندی ستون سیال می باشد. اهمیت کاربرد فشار هایدرو استاتیک در مشخص نمودن چگالی مناسب سیال حفاری می باشد. حرکت سیال درون لوله و یا هر مسیری مستلزم فشار هایدرو دینامیک می باشد. در عملیات حفاری این فشار توسط پمپ های گل تامین می گردد تا سیال حفاری در مسیر گردش سیال حرکت نموده و به مخازن گل باز گردد. این نوع فشار در هر نقطه از مسیر حرکت قابل محاسبه می باشد.گرادیان فشار به تغییرات فشار در عمق گفته می شود و برای جلوگیری از خروج سیالات منفذی از چاه صرف نظر از آن که در کجا حفر شده باشد، فشار هایدرو استاتیک گل حفاری باید در تعادل با فشار هایدرو استاتیک سیال منفذی باشد. در این مقاله جریان سیالات از نوع نیوتنی و غیر نیوتنی در لوله های حفاری و فضای دالیزی برای جریان های آرام و متلاطم مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا در خصوص محاسبه گرادیان افت فشار اصطکاکی بر اساس نرخ جریان بحث خواهد شد. فرمول های معرفی شده برای مسیرهای افقی معتبر می باشند اما از آنجا که گرادیان پتانسیل جریان برابر با گرادیان افت فشار اصطکاکی می باشد، این فرمول ها می توانند جهت مسیرهای شیب دار و عمودی نیز مورد استفاده قرار گیرند. پس از بررسی پروفایل فشار در مخازن هیدروکربوری شیوه های متفاوتی را در راستای بهبود عملیات حفاری ارائه داده که موجب بازدهی بهتر حفاری و کاهش هزینه های سنگین حفاری می شوند.

عملیات حفاری، فشار منفذی، فشار هایدرو استاتیک، گرادیان افت فشار، فضای دالیزی