نوآوری‌های شیمیایی در عملیات شکستگی برای افزایش نرخ تولید

فرمولاسیون‌های شیمیایی پیشرفته در مایعات شکست

نقش عوامل امولسیون‌گر در بهبود ثبات مایع

امولسیفایرها نقش مهمی در سیالات شکستن هیدرولیکی ایفا می‌کنند، عمدتاً به این دلیل که به حفظ ثبات در شرایط سخت درون چاه کمک می‌کنند. این مواد شیمیایی در واقع گسترش یافته و قطرات ریز داخل مخلوط سیال را کنار هم نگه می‌دارند، که این موضوع در برابر فشارها و دماهای شدیدی که در عملیات شکستن هیدرولیکی رخ می‌دهد بسیار مهم است. وقتی امولسیفایرها به خوبی کار کنند، یک ترکیب یکنواخت ایجاد می‌کنند که ذرات جامد را برای مدت طولانی‌تری در حالت معلق نگه می‌دارد و این امر اطمینان حاصل می‌کند که مواد پروپانت واقعاً به جایی که باید بروند، برسند. بر اساس یافته‌های اخیر منتشر شده در نشریه Journal of Petroleum Technology، فرمول‌های با کیفیت خوب امولسیفایر می‌توانند اتلاف سیال را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. این موضوع به معنای عملکرد بهتر از کارهای شکستن هیدرولیکی در مجموع و احتمال کمتر آسیب به سازندهای سنگی اطراف است، که این موضوع اهمیت زیادی برای بهره‌برداران دارد تا بتوانند بازدهی را به حداکثر برسانند و در عین حال یکپارچگی زمین‌شناسی را حفظ کنند.

افزودنی‌های سوخت برای بهبود کارایی سوزش

در دنیای عملیات شکافتن، افزودنی‌های سوخت تفاوت واقعی را در بهره‌برداری بیشترین مقدار از فرآیندهای احتراق به وجود می‌آورند. این ترکیبات خاص با بهبود ویژگی‌های سوخت باعث می‌شوند احتراق پاک‌تر و کامل‌تری نسبت به زمانی که این افزودنی‌ها وجود ندارند، اتفاق بیفتد. مطالعات نشان می‌دهند که انواع خاصی از این افزودنی‌ها در واقع میزان انتشار مواد مضر را کاهش می‌دهند و همچنین باعث افزایش عمر سوخت می‌شوند، چرا که موتورها را تمیز نگه می‌دارند و از تشکیل رسوبات درونی جلوگیری می‌کنند. وقتی شرکت‌ها در خرید افزودنی‌های با کیفیت دیزل سرمایه‌گذاری می‌کنند، عملکرد بهتر موتور را شاهد هستند و همچنین سوابق ایمنی آن‌ها بهبود می‌یابد، چرا که این محصولات به رعایت مقررات سخت‌گیرانه محیط زیست کمک می‌کنند. به عنوان مثال، برخی از بهترین افزودنی‌های دیزل موجود در بازار امروز را در نظر بگیرید؛ بسیاری از بهره‌برداران پس از تغییر به این فرمول‌ها، کاهش قابل توجهی در ردپای کربنی خود را گزارش داده‌اند، در حالی که همچنان الزامات قانونی مشخص شده توسط سازمان‌های محیط زیست در مناطق مختلف را رعایت می‌کنند.

راه‌حل‌های زیست‌پذیر برای پیروی از مقررات محیط زیست

در حالی که شرکت‌ها تلاش می‌کنند تا با قوانین سخت‌گیرانه‌تر محیط زیستی کنار بیایند، شکافتن سیال‌های فروپاشی‌پذیر بیشتر اهمیت پیدا کرده است. مزیت اصلی چیست؟ این سیال‌های خاص با گذشت زمان به طور خودکار تجزیه می‌شوند و این امر خسارات ناشی از شکافتن هیدرولیکی را به اکوسیستم‌ها کاهش می‌دهد. با نگاهی به داده‌های اخیر مطالعاتی که نشان می‌دهند چقدر سیال‌های شکافتن معمولی می‌توانند به محیط زیست آسیب برسانند، روشن می‌شود که چرا امروزه جایگزین‌های سبز اینقدر اهمیت دارند. آزمایش‌ها به واقع نشان داده‌اند که نسخه‌های بیودگرادابل عملکردی برابر با مواد سنتی مورد استفاده دارند و این امر بهره‌برداران نفتی و گازی را قادر می‌سازد تا گزینه‌های واقعی برای رعایت مقررات داشته باشند. آنچه در سراسر این بخش مشاهده می‌شود این است که حرکت به سوی روش‌های سبز تنها مفید برای سیاره نیست، بلکه در سال‌های آینده برای حفظ رقابت‌پذیری نیز ضروری خواهد بود. شرکت‌هایی که زودتر این روش‌های پاکیزه را بپذیرند، احتمالاً شکل‌دهنده آینده شکافتن خواهند بود.

با بهره‌گیری از فرمول‌بندی‌های شیمیایی پیشرفته و اتخاذ استراتژی‌های سازگار با محیط زیست، صنعت نفت و گاز می‌تواند کارایی شکست هیدرولیکی را افزایش داده و در عین حال تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل برساند. هر یک از این اجزا – از جمله امولسیون‌کننده‌های مقاوم تا راهکارهای بیودگرادابل نوآورانه – نقشی اساسی در دستیابی به برتری عملیاتی و انطباق با مقررات ایفا می‌کنند.

نوآوری‌های فناوری پروپنت و قرار دادن

سیستم‌های حمل پروپنت مقاوم به شوری بالا

کار در مناطقی با محتوای نمکی بسیار بالا، زمانی که به حرکت دادن مواد شنی (proppants) در عملیات شکافتن هیدرولیکی می‌رسد، سردردهای بزرگی ایجاد می‌کند. آب شور تمایل دارد تا مواد استاندارد را فرسایش دهد و همه چیز را ناپایدار کند، که به معنای عملکرد ضعیف‌تر شکاف‌ها نسبت به حد انتظار است. خوشبختانه پیشرفت‌های جالبی در علم مواد در این زمینه اخیراً صورت گرفته است که دقیقاً این مشکلات را حل می‌کنند. مهندسان شروع به استفاده از پوشش‌های خاص برای مواد شنی کرده‌اند و انواع جدیدی از سرامیک‌ها را توسعه داده‌اند که در برابر خوردگی آب شور مقاومت بهتری دارند. آزمایش‌های میدانی در مناطق مختلف نشان می‌دهند که این بهبودها در عمل بسیار مؤثر هستند. بهره‌برداران گزارش داده‌اند که نه تنها نرخ موفقیت بالاتری وجود دارد، بلکه پایداری بلندمدت مواد شنی نیز حتی پس از چند ماه در شرایط سخت زیرزمینی به مراتب بهتر است. این دستاوردها به طور کلی در حال تغییر رویکرد ما به شکافتن هیدرولیکی در سازندهای شور هستند.

پروپانت‌های سرامیکی با چگالی کم برای شبکه‌های شکستگی گسترش یافته

مصالح پروپانت سرامیکی با چگالی پایین‌تر به تدریج محبوبیت بیشتری بین بهره‌برداران پیدا کرده‌اند، چرا که از جایگزین‌های سنتی سنگین‌تر در چندین جنبه پیشی می‌گیرند. آنچه این سرامیک‌ها را متمایز می‌کند، نحوه حرکت بهتر آنها در مایعات است که به معنای نشست کمتر در حین عملیات بوده و این امکان را فراهم می‌کند تا واقعاً به شکاف‌های پیچیده‌تری نفوذ کنند. ماهیت سبک‌تر آنها همچنین به حفظ شکاف‌ها در وضعیت باز برای مدت طولانی‌تری کمک می‌کند که به طور طبیعی باعث بهبود جریان هیدروکربن‌ها از مخازن می‌شود. داده‌های میدانی نشان می‌دهند که چاه‌هایی که از این مواد استفاده می‌کنند، در طول زمان نسبت به گزینه‌های مرسوم، تولید بیشتری دارند. به نظر می‌رسد صنعت در حال دور شدن از روش‌های قدیمی است زیرا شرکت‌ها به دنبال راه‌هایی برای حداکثر کردن هدایت الکتریکی و همچنین اطمینان از این هستند که شکاف‌ها برای دوره‌های طولانی‌تری موثر باقی بمانند.

پروپان هوشمند با ردیابی الکترومغناطیسی

پروپانت‌های هوشمند مجهز به فناوری ردیابی الکترومغناطیسی داخلی، دستاورد بزرگی در نحوه نظارت و ارزیابی شکافتن هیدرولیکی محسوب می‌شوند. این دستگاه‌ها به مهندسان اجازه می‌دهند تا دقیقا مشخص کنند که پروپانت‌ها در داخل مخزن به کجا می‌رسند و چگونه با گذشت زمان حرکت می‌کنند و این اطلاعات به کارکنان میدانی اطلاعات بسیار بهتری از آنچه در عمق زمین در حین فرآیند شکافتن اتفاق می‌افتد، ارائه دهند. سنسورهای کوچک داخل این پروپانت‌های خاص، نقشه‌های دقیقی از شبکه شکاف ایجاد می‌کنند که به تیم‌ها کمک می‌کند هنوز در محل چاه تصمییم‌های بهتری بگیرند. آزمایش‌های میدانی نشان داده‌اند که زمانی که شرکت‌ها از این پروپانت‌های هوشمند استفاده می‌کنند، دانش عملیاتی ارزشمندی به دست می‌آورند که منجر به برنامه‌ریزی بهتر از نظر منابع و در نهایت نتایج مطلوب‌تری از کارهای شکافتن می‌شود. برای بهره‌برداران نفت و گازی که به دنبال بهینه‌سازی تولید هستند و می‌خواهند از هدر رفتن هزینه‌ها برای درمان‌های غیرضروری جلوگیری کنند، این نوع داده‌های واقعی امروزه در بازار رقابتی اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است.

دوام تجهیزات و کارایی عملیاتی

فناوری پمپ ضد خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی برای سیستم‌های پمپ ترکی بسیار مهم است، به‌ویژه اگر قرار باشد این سیستم‌ها عمر مناسبی داشته باشند. واقعیت این است که این پمپ‌ها در حین عملیات به‌طور مداوم در معرض مواد شیمیایی خورنده و فشارهای شدید قرار می‌گیرند و در صورت عدم وجود حفاظت مناسب، خرابی‌های سریع و نیاز به تعمیرات مکرر را به دنبال دارند. شرکت‌های صنعتی با توسعه مواد بهتر و فناوری‌های جدید پوشش‌دهی، پاسخگوی این چالش بوده‌اند که باعث افزایش استحکام و بهبود کارایی پمپ‌ها می‌شود. به عنوان مثال، آلیاژهای خاص ترکیبی با سرامیک‌ها در پوشش‌ها، از فرسایش و خوردگی ناشی از شرایط سخت جلوگیری می‌کنند. نتایج واقعی از عملکرد این روش‌ها نیز تأییدیه دارند. برخی گزارش‌های میدانی نشان می‌دهند که انتقال به این راهکارهای مقابله با خوردگی، نیاز به نگهداری و تعمیرات را تا حدود 30 درصد کاهش داده است. این یعنی دستگاه‌هایی با دوام‌تر و اختلالات کمتر در عملیات روزانه.

سیستم‌های نظارت فاصله‌ای برای کاهش زمان دسترسی

راه‌اندازی‌های نظارت از راه‌دور به دلیل کاهش قابل توجه زمان‌های توقف، در حال تبدیل شدن به یک ضرورت برای عملیات امروزی شکست هیدرولیکی هستند. اکثر این سیستم‌ها به سنسورهای مختلف و همچنین تحلیل داده‌های زنده متکی هستند تا عملکرد تجهیزات را به صورت مداوم پیگیری کنند. وقتی چیزی قبل از خرابی واقعی اشکال‌دار به نظر می‌رسد، اپراتورها می‌توانند مشکلات را از قبل برطرف کنند به جای اینکه با توقف‌های ناگهانی مواجه شوند. برخی از گزارش‌های میدانی نشان می‌دهند که شرکت‌هایی که از این ابزارهای نظارتی استفاده می‌کنند، نسبت به شرکت‌هایی که این ابزارها را ندارند، تقریباً نصف مشکلات توقف را تجربه می‌کنند. این موضوع در عمل به این معنی است که عملیات نفت و گاز به مدت طولانی‌تری بدون وقفه بیشتری ادامه دارد. اطلاعات در زمان واقعی از این سیستم‌ها دیگر تنها یک امکانات لطفی محسوب نمی‌شوند و در واقع در حال تغییر کل بازی مدیریت فرآیندهای شکست به صورت کارآمد روزانه هستند.

سیستم‌های فولادی فراکشنگر قابل چیدمان برای عملیات ساده‌تر

سیستم‌های آهنی فرک مدولار در حال تغییر نحوه کارکرد عملیات در صنعت شکست هیدرولیکی هستند. سیستم‌های سنتی دیگر در مقایسه با این گزینه‌های جدید مدولار که می‌توانند به سرعت مونتاژ شوند، به راحتی جابجا شوند و در صورت نیاز قابل افزایش یا کاهش مقیاس باشند، عملکرد خوبی ندارند. این موضوع در آن مناطق دورافتاده یا سایت‌های پیچیده که زمان بسیار مهم است، تفاوت ایجاد می‌کند. ویژگی برجسته این سیستم‌ها طراحی قطعات تعویض‌پذیر آنهاست. نصب‌کنندگان وقت کمتری را صرف مونتاژ می‌کنند چون همه چیز مانند قطعات یک پازل با هم جور می‌شوند. برخی از بهره‌برداران میدان نفتی که به این سیستم‌ها تغییر کرده‌اند، زمان راه‌اندازی خود را تا نصف کاهش داده‌اند و می‌توانند تجهیزات خود را هنگامی که پروژه‌ها دچار تغییرات غیرمنتظره می‌شوند، بسیار سریع‌تر تطبیق دهند. فراتر از صرفه‌جویی در زمان، این رویکرد مدولار همچنین انعطاف‌پذیری واقعی برای تیم‌های کاری فراهم می‌کند. آنها می‌توانند بدون اینکه چندین هفته صبر کنند تا ساخت سفارشی انجام شود، پیکربندی‌ها را در محل تغییر دهند، که به معنای بازگشت سریع‌تر به عملیات پس از خاموشی‌های غیرمنتظره یا تطبیق با شرایط مختلف چاه به محض مواجهه با آنها در حین عملیات حفاری است.

مدل‌سازی شکستگی تقویت شده توسط هوش مصنوعی برای تحریک دقیق

هوش مصنوعی شیوه‌ی مدل‌کردن ترک‌ها را در حین انجام کارهای شکست هیدرولیکی تغییر داده است و کنترل بهتری روی اینکه در کجا و چگونه سنگ می‌شکند فراهم کرده است، به طوری که از چاه‌های ما بهره‌برداری بیشتری حاصل شود. وقتی شرکت‌ها از این مدل‌های هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، بهبودهای واقعی در طراحی ترک‌ها و در خروجی معادن شاهد هستند. هوش مصنوعی داده‌های زیادی را بررسی می‌کند تا بهترین نقاط برای ایجاد این ترک‌ها در زیر زمین را مشخص کند، که این امر به معنای استخراج بیشتر نفت و گاز با مشکلات کمتر است. شلمبرگر آزمایش‌های اخیری انجام داده که نشان می‌دهد سیستم هوش مصنوعی آن‌ها زمان شکست هیدرولیکی را حدود ۳۰ درصد کاهش داده بدون اینکه تأثیر زیادی روی سطح تولید ایجاد شود. چنین نتیجه‌ای نشان می‌دهد که این فناوری چقدر می‌تواند در عمل تأثیرگذار باشد. بهره‌بردارانی که این روش‌ها را در پیش می‌گیرند، در بلندمدت تمایل دارند هزینه‌های کمتری را متحمل شوند و در عین حال بازگشت‌های پایدارتری از سرمایه‌گذاری‌های خود داشته باشند.

پیش‌بینی تولید در زمان واقعی با یادگیری ماشینی

یادگیری ماشینی به یک عنصر ضروری برای پیش‌بینی نرخ‌های تولید در هنگام انجام عملیات شکافتن در میدان تبدیل شده است. وقتی این سیستم‌ها را با داده‌های زنده از چاه‌ها تغذیه می‌کنیم، پیش‌بینی‌های بسیار دقیقی تولید می‌کنند که به مدیران کمک می‌کند منابع را به درستی تخصیص دهند و عملیات را از قبل برنامه‌ریزی کنند. دریافت این پیش‌بینی‌ها در حالی که اتفاقات در حال رخ دادن هستند، تفاوت اصلی را در تصمیم‌گیری ایجاد می‌کند و به اپراتورها اجازه می‌دهد در حال حرکت تغییرات لازم را اعمال کنند و ارزش بیشتری از تجهیزات خود بگیرند. به عنوان یک مثال می‌توان به یک شرکت بزرگ نفتی اشاره کرد که پس از به کارگیری ابزارهای یادگیری ماشینی، گزارش کاهش ۲۵ درصدی منابع هدر رفته را ارائه داد؛ که البته این موضوع به طور مشهودی بهره‌وری روزانه آن‌ها را افزایش داد. با نگاهی به آنچه در سراسر صنعت در حال رخ دادن است، واضح است که یادگیری ماشینی دیگر تنها یک واژه رونمایی نیست، بلکه در حال تغییر نحوه انجام عملیات شکافتن است و به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا از دارایی‌های خود هر قطره نفتی ممکن را بگیرند و در عین حال هزینه‌ها را تحت کنترل نگه دارند.

شبیه‌سازی‌های ژئومکانیکی برای کاهش آسیب به فرماسیون

شبیه‌سازی‌های ژئومکانیکی نقش بسیار مهمی در بررسی و رفع آسیب‌های ایجاد شده در طول عملیات شکست هیدرولیکی ایفا می‌کنند. این شبیه‌سازی‌ها به اپراتورهای میدانی این امکان را می‌دهند تا مدل‌هایی از شرایط تنش مختلف ایجاد کنند، نقاط احتمالی مشکلات را شناسایی کنند و قبل از وقوع آسیب، برنامه‌های بهتری را طراحی کنند. وقتی شرکت‌ها این مدل‌های ژئومکانیکی را درون گردش کار خود ادغام می‌کنند، می‌توانند پیش از بروز مشکلات اقدام کنند و فعالیت‌های خود را بر اساس نتایج حاصل از این مدل‌ها تنظیم کنند. مقاله‌ای اخیر در نشریه ژئومکانیک و ژئومهندسی نتایج بسیار قابل توجهی را نیز به نمایش گذاشته است. بر اساس این تحقیق، مکان‌هایی که از این ابزارهای شبیه‌سازی استفاده کرده‌اند، حدود 40 درصد کاهش در آسیب‌های ایجاد شده در مناطق خاص را شاهد بوده‌اند. این میزان کاهش، تأثیر بسزایی در بهبود کلی عملیات دارد. تسلط بر استفاده از شبیه‌سازی‌های ژئومکانیکی به معنای فرآیندهای شکست هیدرولیکی روان‌تر، کاهش تاخیرهای هزینه‌بر و در نهایت دستیابی به نتایج بهتر برای تمامی دخیلین در این فرآیند است.