بررسی سيستم چاه هاي هوشمند و مزایای آن

در این پست به تعریف سیستم چاه هاي هوشمند ، معیارهای غربالگری این نوع سیستم ها و نحوه کنترل آنها از راه دور می پردازیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

برای شناسايي فرصت هاي هوشمندسازي در ميدان مورد نظر باید اطلاعات مهندسی مخزن، زمين شناسي، ژئوفيزيک، نمودارگيري، تاريخچه ی توليد و … جهت بررسی امکان سنجی فنی به کارگیری فن آوری هوشمند بررسي شوند. از جمله موضوعاتی که باید بررسی شوند به شرح زیر است :

1 . بررسی حداقل شعاع درون چاهي مورد نياز براي نصب شيرهاي کنترلي و سيستم کنترلي

2 . ارزیابی اعتمادپذيري تجهيزات و سيستم هاي کنترلي

3 . بررسی ريسک ناشي از به کارگيري سيستم هاي پيچيده با توجه به پتانسيل ارزش افزوده

4 . بررسی امکان تطویل چاه افقی، از نظر فنی و عملیاتی در صورت نیاز

در ادامه نیز باید شرايط و نحوه ی طراحی چاه هوشمند را تعریف کرد. این موضوع می تواند شامل موارد زیر باشد :

1 . چه درجه اي از کنترل مورد نياز است؟ (شيرهاي باز/بسته، شيرهاي تناسبي یا حتی در سطح پایش)

2 . آيا نياز به نصب تجهيزات کنترل شن هست؟

3 . شرايط محيطي (دما، فشار، ترکيب سيالات توليدي و …) چگونه است؟

4 . چه درجه اي از اعتماد پذيري تجهيزات مورد نياز است؟

5 . تعداد و نوع سنسورهاي مورد نياز برآورده شده چیست؟

6 . آیا شيرهاي کنترلي در مقابل مواد خورنده مقاوم هستند؟

7 . آیا شرايط عملياتي مانند فشار، دما و ترکیب سیال مخزن ارزيابي شده است؟

انتخاب از بين گزينه هاي ممکن

انتخاب شامل گام هاي زير است :

1 . پيش بيني عملکرد مخزن براي ارزيابي چاه هوشمند : جهت تصميم گيري بايد يک چک ليست از متغیرهاي مورد نياز در مخازن مختلف آماده شود.

2 . پيش بيني عملکرد مخزن/چاه در سناريوهاي مختلف مدل : اين کار از طريق شبيه سازي انجام مي شود. يادآوري می شود که براي ارزيابي سناريوهاي مختلف این کيفيت و دقت مدل است که دقت پيش بيني ها را تعيين مي کند.

3 . تخمين هزينه ها : هزينه‌ هاي حفاري، تکميل، توليد و ساير هزينه ها در مقايسه با حالت تکميل متداول بررسي شود. کاهش هزينه هاي تجهيزات سرچاهي، سکو، هزينه هاي تداخل در توليد مي تواند عوامل ارزش آفرين چاه هوشمند باشد.

4 . آناليز ريسک فازهاي پروژه

سيستم هاي چاه هاي هوشمند

جهت توسعه ی سيستم هاي چاه هاي هوشمند و نحوه ی به کارگیری آنها در مخازن، ابتدا معیارهای عمومی غربال گری، مشکلات و راه حل های فناوری مخازن هوشمند بررسی خواهد شد.

معیارهای غربال گري چاه های هوشمند

بر اساس مطالعات انجام شده متغیرهاي اساسي غربال گري که براي موارد عمومی کافي هستند شامل ویژگی ها و مشخصات مخزن (ويژگي هاي سيال و زمين شناسي مخزن)، ملاحظات حفاري و تکمیل چاه، محدوديت هاي توليد (مديريت توليد سيالات) و محدودیت های هزينه هاي توسعه و اقتصاد چاه هستند. در مواردی خاص، سایر موارد مربوطه نیز دخیل خواهند بود. معيارهاي استفاده شده و متغیرهاي تحليلي توجيه کننده در هر مخزن با ویژگی های خاص بررسی خواهند شد. در شکل 1 نمونه ای از سيستم چاه هاي هوشمند نشان داده شده است.

شکل 1 . نمونه ای از سیستم چاه هاي هوشمند

معیارهای عمومی غربال گری

خواص مخزن

در خصوص متغیرهای مشخصات مخزن باید مواردی نظیر ضخامت، اندازه و وسعت ناحیه ای، گسلی بودن/نبودن، خصوصیات سیال، فشار، مکانیزم های تولید، درجه ی ناهمگونی و شرایط دینامیک مخزن بررسی گردد. همچنین ملاحظاتی از جمله نوع چاه (عمودی یا افقی یا … بودن)، مکان قرارگیری چاه در مخزن، طول چاه و نوع تکمیل آن (به خصوص در چاه های افقی با توجه به میان شکن شدن سیالات ناخواسته)، افت فشار و شناسایی ناحیه ای که توسط چاه قابل تخلیه است بررسی می گردد. باید شعاع تخلیه و ناهمگونی مخزنی نیز مدنظر قرار گیرد. سیستم چاه های هوشمند می تواند در مخازن ناهمگون، بسیار مفید باشد و تعداد شیرهای کنترلی به میزان ناهمگونی و رفتارهای ناهمگن بستگی دارد. مخازن ناهمگون که نسبت تحرک (آب/نفت) زیادی دارند گزینه ی خوبی برای سیستم چاه های هوشمند هستند؛ چراکه آنها طی عمر خود دچار تولید سیالات ناخواسته می‌ شوند. همچنین لازم است محدودیت های حفاری و تکمیل چاه نظیر قطر چاه، امکان آسیب سازند، حفاری جهت دار، پایداری عملیاتی و محدودیت های مکانیکی در نظر گرفته شود.

در این خصوص، بررسی طول چاه و قطر آن جهت طراحی ادواتی هوشمند به خصوص در چاه های افقی بسیار مهم است. با توجه به کنترل جداگانه ی نواحی مختلف و افزایش پیچیدگی باید پایداری و ملزومات جداسازی ناحیه ای در نظر گرفته شده و نوع سیستم تکمیل ارزیابی گردد.

در این خصوص در سیستم تولید محدودیت های نظیر محدودیت های لوله های تولید، حفظ و نگهداری فشار مخزن جهت برداشت بهینه، پایش و اندازه گیری لازم، عمر چاه، امکان تعمیر تجهیزات درون چاهی و محدودیت های تأسیسات سطح الارضی وجود دارد. سایر ملزومات و محدودیت ها نظیر ملاحظات مدیریت مخزن/سیال، محدودیت های تأسیسات سطح الارضی برای جداسازی آب و گاز (که با توجه به میادین مختلف و استراتژی شرکت های مختلف، تفاوت دارد)، نرخ تولید بهینه با توجه به سرشت و توانایی مخزن و بدون آسیب به سازند، پیچیدگی و هزینه ی تجهیزات تکمیل، اندازه ی شیر کنترلی، درجه ی کنترل و یکپارچگی سیستم هیدرولیکی مورد نیاز مشخص شود.

با توجه به اینکه به کارگیری هر فناوری مستلزم سود اقتصادی است بنابراین باید در برآورد هزينه هاي توسعه و اقتصاد ملاحظاتی نظیر انتخاب نوع تجهیزات با توجه به نیاز، بررسی میزان پیچیدگی مورد نیاز سیستم، هزینه ی تعمیر و نگهداری تجهیزات هوشمند، هزینه ی مداخله در تولید، نوع چاه، هزینه در برابر سود، میزان سرمایه گذاری و قیمت تولید (نفت، گاز و …) را درنظر گرفت. در این خصوص باید هزینه های سناریوهای مختلف حفاری و تکمیل چاه درنظر گرفته شود و هزینه‌ی مشکلات احتمالی نصب تأسیسات سیستم چاه های هوشمند (از دست دادن شیر های کنترلی یا سیستم کنترل و …) دیده شود. لازم به ذکر است که سیستم چاه های هوشمند ضرورت مداخله را کاهش می دهد و باید تعداد/اندازه ی تفکیک گرها لحاظ گردد.

کنترل چاه ها از راه دور

یکی از راه های کنترل مصرف آب و جلوگیری از اصراف آن، استفاده از دستگاه های الکترونیکی است. اما مشکلی که اینجا به وجود می آید این است که صاحبان چاه های آب و زمین های کشاورزی معمولا به دور از امکاناتی هستند که بتوانند کنترلی روی مصرف آب داشته باشند. چنانچه مشکلی پیش آید و آب هدر برود افراد از این مشکل با خبر نخواهند شد. یکی دیگر از مشکلاتی که معمولا صاحبان زمین های کشاورزی با آن مواجه هستند جیره بندی شدن آب و اختصاص آب به زمین های مورد نظر فقط در زمان هایی از روز می باشد که ممکن است که صاحبان زمین های کشاورزی در زمان مورد نظر نتوانند بر سر زمین حاضر شوند و آبیاری را انجام دهند. یکی از ساده ترین و ارزان ترین راه حل ها برای رفع این مشکل ها استفاده از سیستم هایی است که به وسیله موبایل کنترل می شوند. شما می توانید با خرید این سیستم ها و قرار دادن آنها در محل مورد نظر نه تنها در هر زمان که می خواهید با هر فاصله ای که دارید فرمان روشن و خاموش کردن سیستم را ارسال کنید بلکه می توانید از این سیستم ها همزمان به صورت سیستم های امنیتی مانند هشدار قطع برق، هشدار آتش سوزی و یا دزدگیر نیز استفاده کنید. در شکل 2 نمونه ای از سيستم هاي چاه هاي هوشمند نشان داده شده است.

شکل 2 . بسيستم هاي چاه هاي هوشمند

سیستم کنترل از راه دور Pandora-Mini

سیستم کنترل از راه دور Pandora-Mini یکی از سری دستگاه های کنترل از طریق موبایل می باشد که با استفاده از آن می توان بدون در نظر گرفتن فاصله بوسیله ارسال پیامک هر وسیله برقی را در هر نقطه از جهان کنترل نمود. با استفاده از این دستگاه شما می توانید با اضافه کردن آن به سیستم های آبیاری و … سیستم های خود را هوشمند سازید به گونه ای که علاوه بر اینکه می توانید از هر کجای دنیا آنها را کنترل کنید می توانید از دستگاه به عنوان سیستم حفاظتی نیز استفاده کنید.

نصب کنتورهای هوشمند آب و برق در مصرف بهینه آب و جلوگیری از اضافه برداشت آب از چاه بسیار مؤثر است و مصرف آب در بخش کشاورزی را کاهش می دهد. کنتورهای هوشمند آب و برق توانایی کنترل میزان مصرف کشاورزان، اندازه گیری همزمان میزان مصرف برق و آب را دارند به طوری که این کنتورها علاوه بر اندازه گیری قابلیت قطع برق را براساس آب مصرفی در دوره های زمانی دارند و با اتمام سهمیه آب به صورت اتوماتیک برق چاه قطع می شود.

پیشنهاد مطالعه : با روش های تصفیه و شیرین کردن آب دریا آشنا شوید

منبع :

مقاله ی فرآیند توسعه ی سيستم هاي چاه هاي هوشمند از تورج بهروز