ارزيابي تكنولوژي تاپ درايو در ايران

هدف مقايسه عملكرد سيستم تاپ درايو و روش معمول حفاري به وسيله كلي و ميز دوار مي باشد. مطالعات قبلي نشان مي دهد تاپ درايو توانايي كاهش 20 تا 25% كل زمان حفاري يك چاه را دارد ولي اين مطالعه اين نتايج را در كاربرد تاپ درايو در ايران با چالش مواجه مي كند . بدين منظور دو چاه مشابه در ميدان گچساران كه يكي تاپ درايو و ديگري كلي انتخاب شدند و كل پروسه عمليات از ابتدا تا انتها در آنها آناليز شد . نتايج ضمن تاييد كاهش بعضي زمان ها مانند زمان اتصال و پيمايش لوله ها ، به اين موضوع اشاره دارد كه به دليل زمان هاي القايي مانند زمان تعمير ، نصب و انتظار ، عملكرد تاپ درايو خنثي شده است . همچنين اين بررسي نشان داد كه بعضي مشكلات عملياتي مانند عدم بهينه سازي حفاري و هرزروي گل حفاري وجود دارد كه به مراتب با هزينه اي كمتر از تاپ درايو قابل حل است . در واقع اين مطالعه در مسير خود با سه مسئله ضرورت آناليز حفاري ، اولويت گذاري امور و يكيارچگي امور مواجه شده است .

1 – مقدمه

تاپ درايو در سال 1982 پا به عرصه حضور در صنعت حفاري گذاشت ولي در ايران با يك وقفه طولاني در چند سال اخير با شتاب رواج يافت و از متوسط جهاني نيز بالاتر رفت . با توجه به سياست شركت نفت كه : " با توجه به مزاياي تكنيكي و سهولت و سرعت عملكرد تاپ درايو ، پيش بيني مي شود در آينده نه چندان دور تمامي دكل هاي حفاري به اين سيستم مجهز گردند" ، ضرورت يك تحقيق درباره عملكرد اين سيستم با توجه به هزينه كلان خريد آن محسوس مي باشد .

زمان يك چاه را مي توان به دو صورت كاهش داد :

1 ) از طريق كاهش زمان حفاري

2 ) از طريق كاهش زمان هاي غير مفيد (NPT)

مورد اول از طريق بهينه سازي حفاري و تعيين نرخ حفاري (ROP) بهينه ميسر است . مورد دوم شامل طيف گسترده اي از عوامل مانند هرزروي گل ، ابزاريابي و يا زمان اتصال و پيمايش لوله مي شود . تاپ درايو يك تلاش در جهت كاهش بعضي از زمان هاي غيرتوليدي و همچنين بعضي جنبه هاي غير قابل اندازه گيري مانند ايمني كاركنان و گير كردن لوله ها مي باشد . در اين فصل عملكرد چاه شماره 328 كه با سيستم كلي و چاه شماره 336 كه با سيستم تاپ درايو حفاري گرديده اند ، مقايسه مي گردد .

2– مقايسه سيستم تاپ درايو با كلي

سيستم بالابري (Hoisting) در دكل حفاري معمولي وظيفه جابه جايي و بالا و پايين بردن رشته هاي حفاري را به عهده دارد . از طرف ديگر سيستم دوار ( Rotary System) وظيفه گردش رشته حفاري و در نتيجه گردش مته را بر عهده دارد . جدايش بين اين دو سيستم باعث يك سري فعاليت هاي اضافي مي گردد كه تاپ درايو توانسته است با تشخيص اين كمبود و ادغام آنها سبب ارتقاء دكل حفاري گردد . در واقع در روش سنتي ، نيروي محركه از موتور به كلي بوشينگ و از آن به لوله معمولا شش گوش كلي انتقال مي يابد و با چرخش كلي ، رشته ها و نهايتاًَ مته به چرخش در مي آيد . اين نوع حفاري وابسته به كلي بوده و فقط توانايي حفاري به اندازه يك لوله را دارد و پس از آن بايد كلي از لوله جدا مي شد و در چاله موشي (mouse hole) اتصال برقرار و كلي بالا مي رود و اتصال پاييني برقرار مي شود . براي پيمايش لوله ها بايد كلي كنار گذاشته شود ، اما در سيستم تاپ درايو رشته حفاري شامل سه لوله و ارتفاع كلي 90 فوت است و مستقيما توسط يك موتور الكتريكي يا هيدروليكي كه بر روي ريلي حركت مي كند ، بالا و پايين برده و نيروي محركه انتقال داده مي شود . علاوه بر اين توسط سيستم (pipe handling) عمليات جابه جايي ، اتصال و جدايش به صورت اتوماتيك انجام مي شود . همچنين امكان گردش گل هنگام پيمايش لوله ها امكان پذير است كه در مسئله Washing & Back Reaming كمك شاياني مي نمايد.

Adam and Cacanaugh در سال 1987 زمان هاي كاهش يافته توسط سيستم تاپ درايو را به دو دسته تقسيم بندي كردند :

الف ) زمان هاي قابل اندازه گيري شامل :

1 – زمان اتصال لوله ها

2 – پيمايش لوله ها

3 – شستشو و تراش ديواره چاه

4 – كنار گذاشتن و اتصال مجدد لوله ها

5 – تراش مجدد و باز كردن ديواره چاه

6 – پايين انداختن لوله ها

ب ) زمان هاي غير قابل اندازه گيري شامل :

1 – ايمني

2 – كنترل چاه

3 – گير كردن لوله ها

4 – حفاري جهت دار

5 – ابزار يابي و مغزه گيري كه 10% صرفه جويي زمان براي آنها در نظر گرفته اند .

در كل 20 تا 25% صرفه جويي كل زمان حفاري گزارش شده است كه برابر با % 6 هزينه حفاري يا % 4 كل هزينه چاه مي باشد .

جدول 1- زمان كل تفكيك كاهش يافته با تاپ درياو در مقايسه با كلي در سه چاه

3 – مشكلات و معايب تاپ درايو

با توجه به ماهيت حركت موتور تاپ درايو ،‌ انواع هيدروليكي و الكتريكي آن مستعد معايب مكانيكي زير مي باشند :

1 – Cutting Drill line

2 – Rotary Hose

3 – Open hole Wire Line Work

4 – Mixed Drill string and handling Equipment

5 – Top Drive Guide Rails

6 – Hurricane Evacuation

7 – Stretch in Pipe

8 - Additional Day Rate

اصولا ارزش زمان در حفاري بستگي به نوع حفاري ( افقي يا عمودي بودن آن ) ، مكان جغرافيايي آن (خشكي يا دريا) و موارد ديگر بستگي دارد . هر چه اين هزينه ها بالاتر باشد ، تاپ درايو توجيه بيشتري دارد .

شكل 1- درصد دكل هاي فراساحلي و خشكي مجهز به تاپ درايو در جهان

شكل 2- درصد دكل هاي خشكي مجهز به تاپ درايو در ايران

4 – تاپ درايو در ايران

در اين مطالعه دو چاه كاملا مشابه از نظر زمين شناسي از ميان موارد متعدد در ميدان گچساران انتخاب شده اند . چاه شماره 328 مجهز به كلي و با عمق نهايي 2809 متر و چاه شماره 360 با عمق نهايي 2716 متر و مجهز به تاپ درايو مي باشد . ارزيابي عملكرد حفاري اين دو چاه به وسيله گزارش هاي روزانه انجام شده است . براي اين كار اطلاعات در جدول مطابق جدول شماره 2 گردآوري و در نهايت كل اطلاعات جمع بندي شده است.

جدول 2- مقايسه زمان كل تاپ درايو و كلي

در يك نگاه كلي به نتايچ تاپ درايو با 79 دكل روز نسبت به 89 دكل روز براي كلي مي تواند گمراه كننده باشد جالب اينجاست كه دكل كلي با وجود 100 متر اضافه حفاري ، داراي زمان حفاري 653 ساعت در مقابل 909 ساعت براي تاپ درايو بود . يعني حداقل 300 ساعت معادل يك سوم زمان حفاري دكل كلي . اظافه زمان چشمگير موجود را مي توان به عدم بهينه سازي حفاري در دكل تاپ درايو نسبت داد . زمان مورد بررسي ، زمان پيمايش لوله ها مي باشد كه مطابق پيش بيني براي تاپ درايو با 58 ساعت كمتر از كلي با 5/91 ساعت مي باشد كه البته با روند مورد اشاره در مقاله Adam متفاوت است كه آن نيز مي تواند به دليل عدم سرعت بهينه پيمايش لوله ها باشد . ميزان هرزروي گل نيز بسيار قابل توجه است . دكل كلي 464 ساعت صرف هرزروي گل شده است در حالي كه در دكل تاپ درايو تقريبا نصف اين مقدار يعني 218 ساعت مي باشد . با توجه به اينكه تاپ درايو نقشي در اين مورد ندارد و زمين شناسي منطقه نيز تقريبا يكسان است ؛ از طرف ديگر اين مقدار نيز براي تاپ درايو بالا مي باشد ، مي توان به اين اعداد مشكوك بود . در مورد لوله جداري و لوله مغزي گذاري هيچ كاهشي با تاپ درايو مشاهده نشده است و برعكس افزايش كوچكي نيز وجود دارد كه با ماهيت تاپ درايو متناقض است . مشكلات تعمير تاپ درايو كه از مهمترين معايب آن است در اين مطالعه نيز مشهود است . براي تاپ درايو 100 ساعت زمان تعمير نشان داده شده است . همچنين 30 ساعت زمان مختص انتظار براي تاپ درايو وجود دارد .

فوايد تاپ درايو مانند كاهش زمان اتصال و پيمايش لوله ها و يا افزايش ايمني بسيار واضح و روشن مي باشد ولي در اين جا سه نكته مطرح مي شود :

1 ) ارزيابي اقتصادي نشان مي دهد اين تكنولوژي در دكل هاي دريايي به دليل قيمت بالاي حفاري در آن مناطق ضروري مي باشد و در مناطق خشكي بايد در جاهايي استفاده شود كه زمان هاي كاهش يافته توسط تاپ درايو قابل مقايسه با هزينه صرف شده باشد به عنوان مثال در مناطق با زمان تريپ فراوان كارآيي خوبي دارد .

2 ) مي توان مشكلات موجود در اين دستگاه را به دليل عملكرد نادرست آن در ايران مد نظر قرار داد .

3 ) با توجه به ديگر مشكلات مشاهده شده مانند عدم كاركرد مناسب در مهار هرزروي يا بهينه نبودن حفاري ، با توجه به ارزانتر بودن اين موارد بايد در اولويت قرار گيرند .

4 ) همچنين پرسنل حفاري نداشتن عملكرد خوب تاپ درايو تاييد نموده اند . بنابراين ايجاد يك تيم متشكل از مهندسين مكانيك ، مهندسين حفاري ، ارزيابان اقتصادي و مديريت عمليات و مسولان خريد بسيار مفيد خواهد بود . چاه شماره 328 كلي با هزينه اي برابر با 11932634101 تقريبا نصف هزينه دكل تاپ درايو يعني 22103670000 را داشته است . در اين مطالعه فوايد تاپ درايو به هيچ وجه انكار نمي گردد بلكه نياز به بررسي هاي بيشتر در مورد سياست مجهز كردن همه دكل ها به تاپ درايو را ضروري مي داند .