مزایای یک کمک زهکشی خوب برای سیالات شکست هیدرولیکی چیست؟

چگونه کمک‌های زهکشی تحرک سیال شکست و بازگشت آن را بهبود می‌دهند

کاهش کشش سطحی برای بهبود بازیابی سیال در مخازن فشرده

کمک‌های زهکشی با کاهش کشش سطحی و بین‌سطحی، باعث بهبود حرکت سیالات شکست هیدرولیکی درون سازندهای سنگی می‌شوند. این موضوع به‌ویژه در سازندهای فشرده اهمیت دارد که در آن‌ها نیروهای موئینگی عملاً حرکت سیال را مهار می‌کنند. وقتی این افزودنی‌ها نحوه ترشوندگی سازند را تغییر داده و انرژی لازم برای تعامل سیال شکست با سنگ را کاهش می‌دهند، در فرآیند بازگشت سیال (Flowback) به حرکت مجدد سیالات گیرکرده کمک می‌کنند. در مخازن غیرمتعارف، حتی کاهش‌های جزئی در کشش بین‌سطحی تأثیر قابل‌توجهی بر نرخ بازیابی دارد. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که با تنظیم دقیق فرمولاسیون‌ها، برخی عملیات توانسته‌اند تا حدود ۵۶٪ از سیال شکست را در میدان‌های گازی با تراوایی پایین و دشوار بازیابی کنند.

بهینه‌سازی غلظت کمک‌های زهکشی برای حداکثر بازدهی بازگشت سیال

دستیابی به نتایج خوب از افزودنی‌های زهکشی واقعاً به تنظیم دقیق غلظت بستگی دارد. هدف این است که کشش سطحی را تا حدی کاهش دهید که به خوبی عمل کند، اما نه آنقدر که امولسیون ایجاد شود یا هزینه‌ها بیش از حد افزایش یابد. وقتی مقدار دوز کافی نباشد، سیالات به دام افتاده در جای خود باقی می‌مانند. اما اگر از حد افزودنی فراتر بروید، وضعیت بدتر می‌شود، زیرا فازها به درستی از هم جدا نمی‌شوند و علاوه بر این مواد شیمیایی هدر می‌روند. با این حال، بررسی داده‌های دنیای واقعی چیز جالبی را نشان می‌دهد. تنظیم صحیح غلظت‌ها می‌تواند کارایی بازگشت جریان را حدود ۴۰ درصد یا بیشتر بهبود بخشد. و این زمانی بهترین نتیجه را دارد که فرمول‌بندی با شرایط چاه منطبق باشد. عواملی مانند میزان نمک، دمای زیرزمینی و نوع سیالات موجود، همه در یافتن نقطه بهینه بین اثربخشی و صرفه اقتصادی بسیار مهم هستند.

نوآوری‌ها در زهکشی‌کننده‌های نانو-سورفکتانت و مبتنی بر مایعات یونی

کمک‌های زهکشی نسل جدید از جمله سورفکتانت‌های نانو و مایعات یونی بهتر از سورفکتانت‌های قدیمی عمل می‌کنند، زیرا در فصل مشترک‌ها عملکرد بهتری دارند و حتی در شرایط سخت چاهی پایدار می‌مانند. به عنوان مثال، مایعات یونی بر پایه کلرید متیل ایمیدازولیوم، این مواد واقعاً مشکلات کشش سطحی را در تشکیلات سنگی فشرده کاهش می‌دهند. افزودن یون‌های دو باره عملکرد آنها را افزایش می‌دهد و افزایش طول زنجیره‌های کربنی باعث می‌شود تا کشش بین‌سطحی را به‌طور مؤثرتری کاهش دهند. آنچه اینجا شاهد آن هستیم، شیمی است که می‌تواند سیالات را دقیقاً به جای مورد نیاز هدایت کند؛ موضوعی که در ساختارهای منفذی پیچیده، جایی که افزودنی‌های معمولی بی‌اثر هستند، اهمیت زیادی دارد.

افزایش نرخ بازیابی سیال شکست و عملکرد عملیاتی

غلبه بر چالش‌های جریان برگشتی پایین در مخازن گاز فشرده

مشکل نرخ پایین بازگشت سیال در مخازن گازی فشرده عمدتاً به دلیل فشارهای موئینگی بالایی است که به طور موثری سیالات را در درون منافذ نانومتری بسیار ریز به دام می‌اندازند. در اینجا است که کمک‌کننده‌های زهکشی وارد عمل می‌شوند. این مواد شیمیایی با کاهش کشش بین‌وجهی بین مواد مختلف و تغییر میزان تر شدن سازندهای سنگی، باعث می‌شوند که این سازندها به حالت دوست‌دار آب یا حداقل خنثی نزدیک‌تر شوند. این امر خروج سیالات به دام افتاده را آسان‌تر می‌کند، چرا که دیگر نیروهای موئینگی به همان شدت قبلی آن‌ها را نگه نمی‌دارند. هنگامی که شرکت‌ها از این مواد شیمیایی خاص به شکل مؤثری استفاده نمی‌کنند، نرخ بازیابی به کمتر از ۴۰٪ از مقدار اولیه تزریق شده سقوط می‌کند که البته به وضوح هم سطح تولید و هم سودآوری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. انتخاب مناسب‌ترین نوع کمک‌کننده زهکشی تقریباً یک ضرورت محسوب می‌شود اگر پیمانکاران بخواهند از این مخازن غیرمتعارف بهره‌وری مطلوب داشته باشند و عملیات را بدون دردهای مالی مداوم به راحتی ادامه دهند.

شواهد میدانی: بهبود ۴۰ درصدی در بازگشت جریان با استفاده از افزودنی‌های پیشرفته تخلیه

در عملیات واقعی میدانی، مشاهده شده است که با استفاده از این افزودنی‌های فعال سطحی مخصوص تخلیه، نرخ بازیابی جریان بازگشتی حدود ۳۵ تا ۴۰ درصد نسبت به روش‌های معمول افزایش می‌یابد. عامل اصلی این عملکرد خوب، توانایی این افزودنی‌ها در خارج کردن تقریباً تمامی سیالات شکست هیدرولیکی به دام افتاده در شبکه‌های پیچیده ترک‌ها است. این امر به معنای آسیب کمتر به سازندهای سنگی و هدایت پذیری بهتر در بلندمدت برای جریان مناسب نفت و گاز است. از دیدگاه عملیاتی، چندین مزیت قابل توجه وجود دارد. زمان تمیزکاری کوتاه‌تر می‌شود، شرکت‌ها در مدیریت و دفع آب تولیدی هزینه‌های قابل توجهی صرفه‌جویی می‌کنند و مهم‌تر از همه، چاه‌ها پس از تکمیل، بسیار زودتر از حالت معمول به سطح تولید پایدار می‌رسند.

پایش لحظه‌ای برای بهینه‌سازی پویای بازیابی

عملیات امروزه به شدت به سیستم‌های نظارت لحظه‌ای متکی هستند که امکان تنظیم عملکرد کمک‌های زهکشی را در حین بازگشت جریان فراهم می‌کنند. سنسورها به طور مداوم نرخ بازگشت جریان، مواد موجود در سیالات بازگشتی و تغییرات فشار در طول زمان را پایش می‌کنند. تمام این اطلاعات به مهندسان اجازه می‌دهد تا مقدار مواد شیمیایی تزریق‌شده به سیستم را بر اساس آنچه در لحظه مشاهده می‌کنند، تنظیم کنند. هنگامی که اندازه‌گیری‌های انجام‌شده در اعماق زمین با داده‌های سطحی ترکیب می‌شوند، چیزی شبیه به یک مکانیسم بازخورد پیوسته ایجاد می‌شود. این امر به این معناست که افزودنی‌ها در طول دوره بازیابی به بهترین شکل ممکن عمل می‌کنند. از دیدگاه عملی، این نوع استراتژی انعطاف‌پذیر واقعاً تفاوت ایجاد می‌کند. این روش نه تنها عملکرد را در هنگام خارج کردن اولیه سیالات افزایش می‌دهد، بلکه چاه‌ها را برای دوره‌های بسیار طولانی‌تری نسبت به روش‌های سنتی نیز بهره‌ور نگه می‌دارد.

بازیابی تراوایی مخزن از طریق حذف مؤثر سیال

حذف مسدودیت ناشی از سیال باقی‌مانده برای بازیابی تراوایی طبیعی

سیالات شکست هیدرولیکی باقی‌مانده اغلب منافذ را مسدود کرده و لایه‌های مایعی در اطراف محدوده چاه ایجاد می‌کنند که به شدت توانایی حرکت سیالات از میان سنگ را محدود می‌کنند. عوامل زهکشی با کاهش کشش سطحی بین مواد مختلف و شکستن لایه‌های سفت سیالات گیرافتاده درون مخزن، به رفع این مشکل کمک می‌کنند. پس از آن چه اتفاقی می‌افتد؟ سیالات به دام افتاده شروع به رها شدن کرده و به سمت چاه بازمی‌گردند. به ویژه در سنگ‌های شیلی، نیروهای موئینگی حدود ۴۰ درصد از مواد تزریق‌شده در حین عملیات را در خود نگه می‌دارند. به همین دلیل روش‌های مؤثر زهکشی اهمیت بسیاری دارند؛ آن‌ها نه تنها بخشی از ویژگی‌های اولیه جریان را بازمی‌گردانند، بلکه به مرور زمان از آسیب به مخزن نیز کاسته می‌شود.

آزمایش‌های جاروبی هسته‌ای که بازیابی تراوایی با استفاده از مواد فعال سطحی را تأیید می‌کنند

مطالعاتی که شامل جاروبی هسته‌ای بر روی نمونه‌های شیل هستند نشان می‌دهند که کمک‌کننده‌های زهکشی مبتنی بر مواد فعال سطحی می‌توانند در واقع تراوایی مخزن را بازگردانند. هنگامی که به درستی فرموله شوند، این تزریق‌ها توانایی بازیابی حدود 90 تا 95 درصد از تراوایی اولیه را پس از تنها دو روز دارند. این مواد عمدتاً با کاهش فشارهای موئین مزاحم و کاهش مشکلات مربوط به اشباع باقیمانده عمل می‌کنند. این تحقیق به چندین عامل مهم از جمله تغییرات در تراوایی نسبی و میزان تخلیه سیال از منافذ سنگ می‌پردازد. آنچه بیش از همه برجسته است، برتری قاطع این محلول‌های افزودنی جدید نسبت به روش‌های سنتی است، به‌ویژه در مخازنی با تراوایی بسیار پایین. روش‌های معمول بازگشت جریان در این شرایط مؤثر نیستند و در نتیجه انتخاب تزریق شیمیایی مناسب برای عملیات بازیابی مؤثر ضروری است.

هم‌افزایی بین کمک‌کننده‌های زهکشی و شبکه‌های ترک‌های طبیعی

وسایل کمکی زهکشی زمانی بهترین عملکرد را دارند که بتوانند با شکستگی‌های طبیعی موجود در مخزن تعامل داشته باشند. این افزودنی‌ها در واقع به‌صورت ترجیحی به سمت مرز بین شکستگی‌ها و سنگ ماتریس اطراف حرکت می‌کنند، جایی که سیالات به دام افتاده‌اند. با انجام این کار، مسیرهای بهتری برای خروج سیالات از این نقاط به دام افتاده ایجاد می‌شوند. چیزی که آن‌ها را بسیار مؤثر می‌کند، توانایی عملکرد شیمیایی مناسب با مواد معدنی موجود در خود مخزن است. این بدین معناست که به‌طور یکنواخت در سراسر منطقه پخش می‌شوند و مدت زمان طولانی‌تری با سیالات به دام افتاده در تماس باقی می‌مانند. وقتی همه این عوامل با هم ترکیب می‌شوند، نرخ بازیابی بهتری مشاهده می‌شود بدون آنکه ساختار سنگ آسیب ببیند. نتیجه چیست؟ هیدروکربن‌های بیشتری به حرکت درآمده و چاه‌ها تمایل دارند به مدت طولانی‌تری نسبت به روش‌های سنتی، به‌صورت پایدار تولید کنند.

مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی وسایل کمکی زهکشی پایدار

هماهنگی با مقررات زیست‌محیطی با استفاده از افزودنی‌های شکست هیدرولیکی دوستدار محیط زیست

راه‌حل‌های زهکشی سبز معمولاً شامل مواد فعال سطحی قابل تجزیه زیستی و همچنین مایعات یونی غیرسمی هستند که به این محصولات کمک می‌کنند تا آزمون‌های سخت محیط زیستی را با موفقیت پشت سر بگذارند. این محصولات با کاهش آسیب به اکوسیستم‌ها و جلوگیری از نفوذ آلاینده‌ها به منابع آب زیرزمینی، انجام دستورالعمل‌هایی مانند دستورالعمل چارچوب آب اتحادیه اروپا را برای شرکت‌ها آسان‌تر می‌کنند. تحقیقات منتشر شده در مجله Science of the Total Environment در سال 2022 چیز جالبی را نشان داد: از دیدگاه تأثیرات محیط زیستی و عملکرد اجتماعی، گزینه‌های سازگار با محیط زیست در مقایسه با افزودنی‌های شیمیایی معمولی عملکرد بهتری دارند. چیزی که این جایگزین‌ها را بسیار جذاب می‌کند این است که بدون اینکه از لحاظ کارایی کوتاهی کنند، به محیط زیست ما ملایمت بیشتری دارند.

تعادل بین کارایی کمک‌های زهکشی و انطباق با مقررات محیط زیستی

بدست آوردن نتایج مناسب در بازگشت سیال به معنای یافتن ترکیب درستی است که کشش سطحی بین مایعات را کاهش دهد، اما همچنان با استانداردهای زیست‌محیطی سازگار باشد. افزودنی‌های جدید سبز این کار را به خوبی انجام می‌دهند، زیرا حاوی مواد فعال سطحی نانویی بدون مواد خطرناک هستند و به همین دلیل در مکان‌هایی که طبیعت اهمیت بالایی دارد، عملکرد خوبی دارند. هنگام اجرای این مواد، کارگران میدانی باید ابتدا چند نکته را بررسی کنند: این افزودنی‌ها چقدر سریعاً در طبیعت تجزیه می‌شوند؟ قوانین منطقه‌ای خاص آنها درباره محدودیت مواد شیمیایی چیست؟ و مقدار مناسب برای هر بار مصرف چقدر است؟ این سؤالات بسیار مهم هستند، زیرا مقررات دائماً در حال تغییر هستند و هیچ‌کس نمی‌خواهد به دلیل اینکه چیزی در مرحله برنامه‌ریزی از قلم افتاده است، با جریمه یا تأخیر پروژه مواجه شود.

صرفه‌اقتصادی استفاده بلندمدت از کمک‌های زهکشی در بهره‌وری چاه

سیستم‌های زهکشی پایدار در نگاه اول ممکن است گران به نظر برسند، اما در واقع در طول زمان پول صرفه‌جویی می‌کنند. جریان برگشتی بهتر به معنای استخراج بیشتر نفت از زمین است و مشکلات محیطی کمتر به معنای اجتناب از دعاوی پرهزینه و جریمه‌های نظارتی است. برخی آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهند که شرکت‌ها می‌توانند صورت‌حساب مدیریت آب خود را تقریباً به نصف کاهش دهند، اگر بخش بیشتری از مایع بازگشتی را مجدداً استفاده کنند تا اینکه همه آن را دور بریزند. به این فکر کنید: چاه‌ها عمر طولانی‌تری دارند، تولید قوی باقی می‌ماند و بهره‌برداران دائماً درگیر درگیری با سازمان‌های محیط زیست نیستند. برای بسیاری از تولیدکنندگان نفت، تغییر به این روش‌های سبز دیگر تنها مفید برای سیاره نیست، بلکه برای حفظ رقابت‌پذیری در بازار امروزی ضروری شده است، جایی که سرمایه‌گذاران به اندازه سود به پایداری نیز اهمیت می‌دهند.

سوالات متداول

کمک‌زهکش‌ها در تحرک مایع شکست هیدرولیکی چه هستند؟

کمک‌های زهکشی افزودنی‌های شیمیایی هستند که در فرآیندهای شکست هیدرولیکی برای بهبود تحرک سیالات شکست در سازندهای سنگی استفاده می‌شوند و با کاهش کشش سطحی و بین‌سطحی، بازیابی سیال را افزایش می‌دهند.

چرا کاهش کشش سطحی در سازندهای فشرده مهم است؟

کاهش کشش سطحی در سازندهای فشرده به غلبه بر نیروهای موئینگی که سیالات را به دام می‌اندازند کمک می‌کند و حرکت بهتر سیال و بازیابی آن را در حین جریان معکوس موجب می‌شود.

کمک‌های زهکشی چگونه بازیابی سیال شکست را بهینه می‌کنند؟

کمک‌های زهکشی با تنظیم غلظت به منظور کاهش کشش سطحی بدون ایجاد امولسیون، بازیابی سیال شکست را بهینه می‌کنند. این امر منجر به بهبود کارایی جریان معکوس و نرخ بازیابی بالاتر می‌شود.

چه نوآوری‌هایی در کمک‌های زهکشی مبتنی بر نانو-سورفکتانت و مایعات یونی وجود دارد؟

نوآوری‌هایی مانند نانو-سورفکتانت‌ها و مایعات یونی پایداری و عملکرد بهتری را در شرایط سخت چاه فراهم می‌کنند و به طور قابل توجهی مشکلات کشش سطحی را در سازندهای سنگی فشرده کاهش می‌دهند.

راه‌حل‌های زهکشی سبز چگونه با مقررات زیست‌محیطی سازگار هستند؟

راه‌حل‌های زهکشی سبز شامل مواد فعال سطحی زیست‌تخریب‌پذیر و مایعات یونی غیرسمی هستند که تأثیر زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند و به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا با مقرراتی مانند دستورالعمل چارچوب آب اتحادیه اروپا سازگار باشند.