ماذا تعرف عن الحفر الافقي للآبار البترولية وما هي الخصائص التي تتميز بها عن الآبار التقليدية العمودية؟

الحفر(الأفقي) الموجه من أكثر الطرق الحديثة تطبيقاً في العالم بهدف استثمار أكبر كمية مكنة من نفط الطبقة المنتجة، حيث تكمن غايته الأساسية في زيادة مقطع ارتشاح النفط من الطبقة باتجاه البئر، لأنه و مهما كانت السماكة العمودية الفعالة كبيرة فإن امتداد الطبقة الموجه يكون أكبر. وبناء عليه اكتسب الحفر الموجه أهمية كبيرة، و عدَّ ثورة في الصناعة النفطية، فكان لزاماً علينا أن نتبع هذه التقنية الجديدة و نطبقها على حقولنا الملائمة لمثل هذا النوع من الحفر.

وبشكل عام ولاعتمادنا على خطط لحفر الآبار الموجهة نرى أنه لا بد من توافر المعطيات الرئيسية التالية:

1.       الدراسة الجيولوجية التفصيلية للحقل.

2.       معرفة شبكة الشقوق الطبيعية في الطبقات الحاملة و اتجاهها.

3.       ضرورة وضع نموذج جيولوجي خزني للمكمن.

4.       وجود مخطط تكنولوجي لاستثمار الحقل و فق الحل المقترح لحفر الآبار الموجهة.

تطبيقات الحفر الموجه

1.    يعتبر الحفر الموجه (الأفقي) بديلاً عن زيادة كثافة شبكة الآبار العمودية على الخزان و خاصة في ظروف وجود الشقوق العمودية ، و التي تتطلب زيادة كبيرة في عدد الآبار العمودية.

2.       يسمح البئر الموجه باستثمار أفضل للنفط الثقيل وعالي اللزوجة.

3.    يعتبر البئر الموجه حلاً لمشكلة استخراج النفط من الحقول التي تقع في مناطق مأهولة سكانياً ، و إبعاد الخطر المستقبلي للتلوث

 حفر الآبار الجانبية(Sidetracking) : الآبار الجانية كانت التقنية الأصلية للآبار الموجهة ، في البداية كانت الآبار الجانبية عمياء ، و كان الهدف منها بسيطاً و هو اصطياد الأدوات الساقطة في البئر ، الآبار الجانبية الوجهة كانت شائعة ، و كانت تحفر على سبيل المثال عندما يكون هناك تغيرات في احفر القبب الملحية (Salt Dome Drilling): لقد وجد أن القبب الملحية تشكل مصائد طبيعية لتجمع النفط في الطبقة التي توجد تحت الجزء المائل أو المتدلي من الغطاء القاسي ، هناك مشاكل حفر كبيرة مترافقة مع حفر البئر خلال الطبقات الملحية ، و يمكن التخفيف من هذه المشاكل إلى حد ما عن طريق استخدام سائل حفر مشبع بالملح ، و الحل الآخر يكون عن طريق حفر بئر موجهة للوصول إلى المكمن و هكذا نستطيع تجنب مشاكل الحفر التي تحدث ضمن الطبقات الملحية لتشكيلات الجيولوجية

مراقبة الفوالق(Fault Controlling) : الحفر الملتوية تكون شائعة عند الحفر الشاقولي العادي ، و يكون هذا غالباً بسبب الفوالق التي تخترق الطبقات ، و غالباً يكون من الأسهل أن تحفر بئر موجهة نحو طبقات مثل هذه بدون عبور حدود الفوالق

  آبار استكشاف متعددة من حفرة بئر واحدة(Multiple Exploration Wells from a Single Well-bore) :يمكن لحفرة البئر الواحدة أن تسد أو تغلق عند عمق معين و تحرف البئر لعمل بئر جديدة ، البئر الواحدة يمكن أن تستخدم كنقطة نزوح لحفر آبار أخرى ، و هي تسمح باستكشاف التوضعات البنيوية دون حفر آبار أخرى كاملة 

الحفر على الشاطئ (Onshore Drilling) : عندما تتوضع المكامن تحت كتل كبيرة من الماء حيث يمكننا الوصول إليها عن طريق آبار متوضعة على الأرض (الشاطئ) فإننا نقوم بالحفر الموجه تحت الماء ، و هذه الطريقة تحفظ المعدات و تكون أكثر رخصاً

 حفر الآبار المتعددة عند الحفر البحري (Offshore Multiwell Drilling ) : يعتبر الحفر الموجه من أجل حفر عدة آبار من المنصة البحرية الطريقة الأكثر اقتصادية لتطوير حقول النفط البحرية ، يمكن أن تستخدم طريقة مشابهة على البر حيث يوجد هناك أماكن معيقة لنقل منصة الحفر مثل مناطق الغابات و المستنقعات ، و يتم هنا حفر الآبار بطريقة العنقود

حفر المناطق الرملية المتعددة من حفرة بئر واحدة (Multiple Sands from a Single Well-bore ): و هنا يتم حفر بئر موجهة لتتقاطع مع عدة مكامن مائلة من النفط ، و هذا يسمح بإنجاز البئر باستخدام نظام إنهاء متعدد ، سوف تسمح البئر بإدخال الأهداف عند الزاوية المحددة لضمان الاختراق الأعظمي للمكامن

 آبار النجدة (Relief Well ) : الهدف من حفر بئر النجدة الموجه هو اعتراض طريق جوف حفرة البئر التي اندفعت و السماح بقتله ، لتعيين و اعتراض طريق البئر المندفعة عند عمق محدد يجب أن تحفر بئر موجهة مخططة بعناية و دقة كبيرة

حفر الآبار الأفقية (Horizontal Wells ) : إن انخفاض الإنتاج في الحقل يمكن أن ينتج عن عدة عوامل ، منها مخاريط الماء و الغاز المتشكلة أو الطبقات ذات النفوذية الجيدة فقط في الاتجاه العمودي ، يستطيع عندها المهندسون تخطيط و حفر بئر تصريف عمودية ، و هي نوع خاص من الحفر الموجه حيث تحفر البئر على طول الطبقة

 

 

 

الحفر الافقي هو الحفر الموجه الذي يستخدم في المناطق التي يصعب الوصول إليها بالحفر الرأسي نظرا لان البئر في منطقه وعره تحت جبل او تلال او مناطق مزدحمه فالحفر الموجه يمكنك من بدأ الحفر من منطقه بعيده عن البئر لتجنب المخاطر التي قد تكون من الحفر رأسي او المناطق التي لا يمكن الحفر بها نهائيا بشكل عمودي هي طريقة مبتكره قديماً وناجحه ومن خلالها تبعدك عن الكثير من المتاعب او المخاطر او صعوبة الوصول عن طريق الحفر العمودي

نلجأ للحفر الأفقي  في حالة وجود صخور شديدة الصلابة وستكون مكلفة جدآ  وارتفاع المنسوب . ولو حفرنا جانبيآ (أفقيى) سنوفر الوقت والجهد والتكلفة  ويكون العمق أقل. ونصل لمكمن النفط ( الطبقة الحاملة )

الحفر الأفقي لآبار البترول يكون في حالة الحدود التركيبيه الجيولوجيه العموديه مثل القواطع العموديه ، و التي تكون جزء من الشكل التركيبي الجيولوجي لمصيدة البترول.

يتم الحفر افقيا وزاويه معينه لضعف سمك الطبقات الحاويه للنفط في منطقه معينه بعد الدراسات الجيوفيزيائيه

وذلك للحصول علي كميات اقتصاديه 

ما هو البئر الأفقي :

 

يقصد بالبئر الأفقي بانه هو البئر الجديد و التي تحفر من السطح وينتهي مقطعة الأخير بتجويف موازي للطبقات المكمنية .

2-مبررات الحفر الأفقي

 

يتم حفر الآبار الأفقية لمعالجة المشاكل المكمنيه المستقبلية او الآنية وكذلك استخلاص النفوط من مكامن خصوصية بطريقة اقتصادية وفعالة وكما ياتي :-

 

 

 

زيادة إنتاجية الآبار لعشرات المرات او اكثر .

استخلاص البقع النفطية المتروكة ما بين الآبار العمودية الميتة والتي غطتها المياه المكمنيه .

زيادة نسبة الاستخلاص (Recovery) .

معالجة مشكلة التقمع المائي والغازي (Water and Gas Coning) .

استخراج النفط الخام من المكامن المتشققة طبيعياً وعمودياً .

استخراج النفط الخام من المكامن القليلة النفاذ يه والمسامية (Low Porosity and Permeability Reservoir) .

استخراج النفط الثقيل .

المكامن المتصدعة والمكامن المجاورة للقبب الملحية .

المصائد الطبقية النفطية .

المكامن التي يصعب الوصول إليها عمودياً .

المكامن القليلة السمك (Thin Reservoir) .

المصائد النفطية المتقطعة او الغير متصلة.

أسباب بيئية .

المكامن العدسية المتعددة .

شهدت عمليات الحفر الأفقي والأعمال المرادفة لها تطوراً ملموساً منذ عام 1986 للأسباب الآتية:

تطور دقاقات الحفر المستخدمة في الآبار الأفقية وخصوصاً ذات الماس المدمج (PDC BITS) .

تطور معدات تدوير الدقاقة (PDM Motors + Turbine Motors) .

تطور معدات وأجهزة المسح المستمر أثناء الحفر لقياس أنجاه وانحراف البئر. (Measurement while drilling (M.W.D.))  وتطور أجهزة الجس المستمر أثناء الحفر . (logging while drilling (L.W.D.))

استخدام أجهزة التحسس المتطورة لمراقبة سلوك مقدمة الدقاقة (Tool Face)  بالدقائق او أجزاء الدقيقة .

استخدام أجهزة الاستشعار عن بعد (GEO STEERING )  وذلك لتحديد مسار التجويف الأفقي داخل المكامن ذات السمك القليل جدا (3 متر) بدقة متناهية بحيث ان البئر لا يقترب من الطبقة الغازية في أعلى المكمن او الطبقة المائية في اسفل المكمن (مجال الخطاء في مسار البئر بأنصاف الأمتار) بحيث نستطيع القول الان بان القفزة الهائلة في نشاط الصناعة البترولية تركز في عمليات الحفر الأفقي اكثر من غيره وهذا هو السبب الرئيسي في النجاح _____ التقني والاقتصادي حيث دخلت حقولاً اعتبرت سابقاً غير اقتصادية وحولتها الى حقول اقتصادية هائلة  وأبار ميتة أعيدت الى الحياة وآبار تضاعفت إنتاجيتها الى عشرات المرات عن ما كانت علبة سابقاً وقد تم حفر (11)بئراً لمعدلات بهذه الطريقة في مختلف حقول الجزائر وارتفعت الإنتاجية في بعض الآبار من حفر الى (9.2)م‌‌3/ساعة .وان أطوال تجويف أفقي عالمياً تحقق في الأرجنتين ومن قبل شركات (TOTAL)  الفرنسية بطول  (12,5) كم في نهاية عام 1989 .

4-أسلوب تنفيذ الآبار الأفقية

1-4 الدراسة :

نظرا لارتفاع كلف الحفر الأفقي والآبار الجانبية المتشعبة من الآبار الميتة وأهميتها اللاحقة في حالة النجاح والإخفاق يجب ان تكون هنالك إدارة خاصة لدراسة وتنفيذ المشروع ومن واجبات هذه الإدارة ما يأتي :

مراجعة او تحديد تطبيقات الحفر الأفقي

تحديد المكامن المطلوب استخلاصها أفقيا .

تحديد استراتيجية التطوير .

2-4 الاعتبارات الجيولوجية :

 تشمل ذلك اختبار المكامن بعناية فائقة وذلك بتوفير المعلومات الإضافية الآتية

زاوية ميلان الطبقات الصخرية (المكامن النفطية) وعمقها

تحديد التصدعات بدقة .

تحديد اتجاه التشققات .

السيطرة الجيولوجية.

3-4 الاعتبارات المكمنية :

وتشمل ما يأتي:

مواصفات المكامن

معدلات الإنتاج

تحديد قوى دفع الموائع النفطية (Drive Mechanism) ومنها :.

Water (bottom or edge)

Gas (cap or entrained)

Gravity

Steam

Enhanced oil reservoir (E.O.R)

تحديد سمك الطبقات الصخرية (المكامن) وامتدادها .

الانتهاء الجيولوجي (Geological Discontinuities ) .

تحديد التقميع المائي او الغازي .

مشاكل عمليات الحفر الإكمال والإنتاج .

متطلبات عمليات الإنعاش والاستصلاح .

الدراسات المكمنية الدقيقة وخصوصاً ما يتعلق بالسيطرة المكمنية .

ان تصميم البئر يتضمن تحديد العوامل الآتية :-

 

مسار البئر (Well profile )

اتجاه البئر (Well azimuth )

قطر البئر (Well diameter )  

بطانة البئر وتسميتها (casing & cementation )

سوائل الحفر (drilling fluid )

أسلوب السيطرة على البئر (well control method )

تقنية الحفر الأفقي   (Horizontal drilling technique)

تختلف الآبار الأفقية باختلاف نوع مسار البئر المتبع جانبيا وصولا الى بدا المقطع الأفقي (Horizontal section)   للبئر انتهاء الى العمق النهائي للبئر (The target)

‌ب-           ومن انواع المسارات المتبعة لحفر الآبار الأفقية هي :-

 

 

البئر ذات النصف القطري الطويل Long  Radius  Well .

البئر ذات النص القطري المتوسط Medium Radius Well  .

البئر ذات النص القطري القصير Short Radius  Well  .

البئر ذات النص القطري القصير جدا Ultra Short Radius  Well  .