انواع روشهای فرازآوری با گاز یا Gas Lift
فرازآوری با گاز
بسیاری از چاه‌هایی که در لایه‌های نفتی مخازن تکمیل میشوند، برای مدتی هر چند کوتاه به صورت طبیعی نفت تولید میکنند. در یک چاه تولیدی، مکانیسم‌های مختلف، انرژی مخزن و گاز درون مخازن، انرژی مورد نیاز برای جریان نفت به سطح زمین را فراهم میکنند. با ادامه تولید از چاه، انرژی مخازن تخلیه میشود و پس از آن مخزن انرژی لازم برای رسیدن نفت به سطح زمین را دارا نیست. در نتیجه، جریان طبیعی نفت از چاه متوقف میشود. هنگامی که انرژی مخزن برای تولید از چاه کافی نباشد و یا دبی تولید مورد نظر بیش از دبی تولیدی چاه باشد، می توان به کمک روشهای فرازآوری، انرژی مورد نیاز برای جریان یافتن نفت به سطح زمین را فراهم نمود. در صورت استفاده از روش فرازآوری با گاز، گاز پر فشار انرژی مورد نیاز برای تولید را فراهم مینماید. بطور کلی دو روش فرازآوری با گاز تعریف شده است که در این بخش به اختصار درباره‌ی این دو روش توضیحاتی داده میشود.
فرازآوری مصنوعی با گاز Artificial Gas Lift
به طور عمده، روش فرازآوری با گاز به فرازآوری ستون سیال درون لوله مغزی، از طریق تزریق گاز به درون ستون سیال و کاهش چگالی آن اطلاق میشود. بدین ترتیب با تزریق گاز از روی سطح یا سایر منابع به درون ستون سیال، اختلاف فشار درون لوله مغزی سبب تولید آن میشود. از سوی دیگر با عبور گاز پرفشار از شیرهای تزریقی تعبیه شده در لوله مغازی و افت فشار آن، گاز منبسط شده و سبب جابجایی سیال میشود. در واقع میتوان فرآیند فرازآوری با گاز را برای مخازنی به کار برد که انرژی لازم برای ریزش نفت به دهانه چاه را دارا هستند، اما انرژی آنها برای ادامه جریان نفت به سطح زمین کافی نیست. در صنعت نفت از دو روش کلی برای فرازآوری با گاز استفاده میشود. این دو روش عبارتند از فرازآوری با جریان پیوسته گاز و فرازآوری با جریان متناوب گاز. هر یک از این روشها دارای اصول و ویژگیهای خاص خود هستند و نباید آنها را یکسان در نظر گرفت.
فرازآوری طبیعی با گاز
همان طور که در بخش قبل عنوان شد، به دلیل برخی از محدودیتهای فرآیند فرازآوری مصنوعی با گاز، امروزه توجهات به سمت روش فرازآوری طبیعی با گاز معطوف شده است. تجربه شرکت هایی چون سعودی آرامکو در میدان ابقیق و هیدرو در میدان ترول در زمینه استفاده از تکنولوژی فرازآوری طبیعی با استفاده از چاه‌های هوشمند، افق‌های جدیدی پیش روی صنعت نفت جهان گشوده است. اصول کلی این روش مشابه روش فرازآوری مصنوعی با گاز است. اما در این روش گاز تزریقی به جای سطح زمین از کلاهک گازی یا لایه‌های گازی مجاور تأمین میشود. به همین دلیل طراحی این روش با تکنولوژی چاه هوشمند متفاوت از طراحی روش فرازآوری مصنوعی است که در آن گاز به درون فضای حلقوی تزریق میشود و سپس با عبور از شیرهای تزریقی از طریق لوله مغزی به تولید میرسد. در روش فرازآوری طبیعی، گاز کلاهک گازی از طریق مشبک‌کاری‌های ایجاد شده در جداری در این ناحیه، وارد فضای حلقوی میشود. سپس گاز تولیدی از مشبک‌کاری‌ها با عبور از شیر کنترل ناحیه‌ای وارد لولاه مغزی میشود. این شیرها به صورت هیدرولیکی از سطح زمین کنترل میشوند و میزان گاز ورودی به لوله مغزی را کنترل میکنند. برای تفکیک مسیر جریان گاز (مشبک کاری‌ها، فضای حلقوی و شیر ICV) این ناحیه توسط دو مسدود کننده از سایر بخش‌های چاه جدا میشود. سایر مراحل این روش نیز مشابه روش فرازآوری مصنوعی است.
برای اجرای موفقیت‌آمیز فرآیند فرازآوری طبیعی، برقراری سه شرط زیر الزامی است:
– فشار مخزن گازی باید بالاتر از فشار هیدرواستاتیک ستون سیال درون لوله مغزی (تا عماق ورود گاز) باشد.
– میزان بهره‌دهی مخزن گازی باید به حد کافی بالا باشد؛ به نحوی که قادر به تولید گاز مورد نیاز برای فرازآوری در افت فشارهای متوسط باشد.
– حجم ذخیره گاز مرتبط با مخزن گازی باید به حد کافی بالا باشد؛ به نحوی که قادر به حفظ فشار و بهره‌دهی مناسب در طول عمر مخزن و تحت شرایط تولیدی مختلاف (با تخلیه لایه نفتی و افزایش میزان تولید آب) باشد.
در طراحی فرازآوری طبیعی باید تمام عدم قطعیت‌های احتمالی مرتبط با عملکرد چاه و مخازن در طول عمر فعالیت چاه مد نظر قرار گیرند. موارد زیر از جمله پارامترهای کلیدی هستند که در فرآیند طراحی، مقادیر تغییرات آنها که بیانگر عدم قطعیت‌های مخزن و تغییرات ناخواسته در طول عمر مخزن هستند، در نظر گرفته میشوند:
– بهره‌دهی لایه گازی
– فشار مخزنی لایه گازی (با در نظر گرفتن تخلیه آن در آینده)
– ترکیبات لایه گازی
– بهره‌دهی لایه نفتی
– فشار مخزنی لایه نفتی (با در نظر گرفتن تخلیه آن در آینده)
– ترکیبات لایه نفتی (بویژه میزان تولید آب و نسبت گاز به نفت)
فرآیند طراحی و ارزیابی مخزن بر مبنای آنالیز گره‌ای و به منظور تعیین امکان پذیری و کاربرد روش فرازآوری طبیعی، تعیین روش تکمیل بهینه و تعیین پروفیل ICV صورت میگیرد. می توان مزایای کلی روش فرازآوری طبیعی با گاز را به صورت زیر برشمرد:
– تولید همزمان نفت و گاز
– افزایش تولید نفت به ویژه در مخازن با نرخ تولید بالای آب
– کنترل و مشاهده دقیق رفتار مخزن از درون چاه
– حذف کمپرسورها و تجهیزات سطح الارضی فرازآوری مصنوعی
