تقنية الحفر: حفر أعمق بئر تصريف في التاريخ – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Drilling technology: Drilling the deepest relief well in history
(SHAUN RENSHAW, Halliburton – بقلم: شاون رينشاو^[1]، هاليبرتون)

عندما فقدت احدى الشركات المشغلة السيطرة على بئر على عمق أكثر من 21000 قدم، ظهرت تحديات الضغط والحرارة العالية جداً. وقد ساعد نظام تحديد المدى المغناطيسي النشط المشغل على التغلب على هذه التحديات، مما سمح في النهاية بحفر أعمق بئر تصريف في تاريخ صناعة النفط.

نظرة عامة
واجهت إحدى الشركات المشغلة في قارة آسيا ارتدادا مقاجئا لسوائل البئر (تدفق غير متوقع لسوائل التكوين الصخري إلى حفرة البئر) أثناء إجراء عملية صيد بالأسلاك (عملية رفع ما تم إسقاطه أو تركه في جوف البئر) في بئر غاز طبيعي. لم يتمكن المشغل من السيطرة على الارتداد من السطح، وتدفق البئر بشكل غير منضبط.

وحدث فقدان السيطرة على البئر على عمق أكثر من 21000 قدم (6500 متر)، مع ضغوط تزيد عن 20000 رطل لكل بوصة مربعة، ودرجات حرارة تبلغ 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت)، وفي تكوينات ملحية سميكة يصل سمكها إلى 700 قدم (~ 216 متر). وقدَم كل من هذه العناصر تحديات يجب التغلب عليها قبل استعادة السيطرة على البئر.

وباستخدام حلول تحديد المدى المغناطيسي من شركة الخدمات “هاليبرتون”، تمكنت الشركة المشغلة من التغلب على هذه التحديات وحفر واعتراض أعمق بئر ثائر (بئر منفجر) في التاريخ. ويسلط هذا الإنجاز الضوء على الدور الحاسم للابتكار والدقة والتميز التقني اللازم للتغلب على تحديات السيطرة المعقدة على البئر.

التغلب على تحديات سلامة البئر
يعد حفر بئرتصريف أحد أكبر التحديات في عمليات السيطرة على الآبار، حيث تمثل سلامة التكوين الصخري مصدر قلق رئيسي. وعندما يكون هناك ضغط مرتفع واحتمال حدوث اتصال هيدروليكي مبكر بين البئر المستهدف وبئر التصريف، تزداد تلك التحديات. ولإدارة الضغط أثناء عملية قتل البئر، يجب أن يعترض بئر التصريف البئر المستهدف ضمن نافذة دقيقة.

ولتحديد مواقع واعتراض الآبار المستهدفة، طورت شركة هاليبرتون نظام “ويل سبوت” (WellSpot®) – وهو نظام تحديد مدى مغناطيسي نشط. ويقوم هذا النظام بحقن التيار في التكوين الصخري من بئر التصريف من خلال أحزمة الأسلاك المعزولة كهربائياً. وينتقل التيار عبر التكوين الصخري ويولد مجالاً مغناطيسياً فريداً عند البئر المستهدف. ويتم قياس المجال المغناطيسي بعد ذلك بواسطة أداة أسلاك من بئر التصريف لتحديد وحساب موقع البئر [المستهدف].

وقد تم استخدام نظام تحديد المدى المغناطيسي النشط “ويل سبوت” لتحديد مواقع واعتراض الآبار المستهدفة منذ الثمانينيات في تطبيقات متنوعة. وتشمل هذه التطبيقات حفر آبار التصريف، والتصريف بالجاذبية بمساعدة البخار، والتقاط الكربون واستخدامه وتخزينه (carbon capture, utilization and storage (CCUS))، وميثان طبقات الفحم، وهجر (ترك أو ردم) الآبار.

ويجب أن تكون خطة تصميم بئر التصريف مرنة للتفاعل مع التحديات في أداء الحفر ونتائج تحديد المدى لموقع البئر. كما يجب أن تأخذ في الاعتبار بناء بئر التصريف – عمق الاعتراض، ومسوحات البئر المستهدف، وقيود الحفر الاتجاهي.

تحديد الموقع، المتابعة، الاعتراض
تتكون خطة تحديد مدى البئر من ثلاث مراحل: تحديد الموقع، والمتابعة، والاعتراض. وتتميز مرحلة تحديد الموقع بأعلى درجة من عدم اليقين الموضعي. ويصل عدم اليقين هذا إلى ذروته قبل اكتشاف البئر المستهدف بواسطة عملية تحديد المدى. وبمجرد إجراء تحديد للمدى، يتقلص ما يسنى ببيضاوي عدم اليقين (ellipse of uncertainty (EOU)) إلى صندوق (أو مربع) طلب تحديد المدى.

ويحدد خبراء تحديد المدى أولاً عمق تحديد المدى عند النقطة التي تتقاطع فيها بيضاويات عدم اليقين لبئر التصريف والبئر المستهدف، والتي تتوافق مع عامل فصل يساوي 1 (SF = 1). وبالنسبة لمعظم عمليات آبار التصريف، يقع هذا العمق ضمن نطاق الكشف لنظام “ويل سبوت”. ومع ذلك، في بعض الحالات، يقع بيضاوي عدم اليقين المشترك لكلا البئرين عند عامل فصل يساوي 1 خارج نطاق الكشف.

وللمضي قدماً في الحفر، يتم إجراء عملية تحديد مدى لمنع الاصطدام لتجنب التقاطع العرضي أثناء حفر الجزء التالي. وقد تم تصميم فترة الحفر التالية للحفاظ على البئرين بعيدين بمسافة لا تقل عن نصف نطاق الكشف التي تم نمذجتها. وتتكرر هذه العملية حتى يتم اكتشاف البئر المستهدف.

ويخفف نطاق الكشف الكبير ودقة نمذجة “ويل سبوت” من مخاوف منع الاصطدام دون الحاجة إلى العديد من تحديدات المدى. وتربط مرحلة المتابعة بين مرحلتي تحديد الموقع والاعتراض، وتهدف إلى إبقاء البئر المستهدف ضمن نطاق الكشف وزيادة طول فترات الحفر إلى أقصى حد. وتبدأ مرحلة الاعتراض عندما يقترب بئر التصريف من البئر المستهدف ويستمر في تقليل عدم اليقين الموضعي حتى يعترض بئر التصريف البئر المستهدف.

نهج استراتيجي
تطلب اعتراض البئر المستهدف تخطيطاً دقيقاً بسبب درجات الحرارة والضغوط العالية والمناطق الملحية المتعددة، إلى جانب عمقه الكبير الذي يزيد عن 21000 قدم (~ 6500 متر).

مع عمق إجمالي يزيد عن 21000 قدم (~ 6500 متر)، تطلب البئر المستهدف اعتراض قطعة من الحديد كانت عالقة بعمق في حفرة مفتوحة (الجزء المفتوح من البئر). ونظراً لعمقه، كان للبئر بيضاوي عدم يقين كبير نسبياً. وعند عمق الاعتراض، كان المحور شبه الرئيسي للبيضاوي حوالي 82 قدماً (~ 25 متراً). وقد بدأت عمليات تحديد المدى على البئر المستهدف عند حوالي 17880 قدماً (~ 5450 متراً) مع تحديد موقع البئر المستهدف.

وفي هذه المرحلة، تم استخدام عملية مرور جانبي لتحديد الأبعاد الثلاثة لموقع البئر المستهدف بدقة وتقليل عدم اليقين بين البئر المستهدف وبئر التصريف. وقام نموذج “ويل سبوت” بتحسين ذلك باستخدام كثافة الإشارة والتغيرات السريعة في الجانب العلوي نحو الهدف.

ثم دخلت خطة تحديد المدى مرحلة المتابعة. وبالنسبة للبئر المستهدف، امتدت هذه المرحلة من 18300 قدم إلى 19600 قدم (~ 5675 متر إلى 5975 متر). وأبقى ذلك بئر التصريف بين 16 قدماً و32 قدماً (~ 5 متر إلى 10 متر) بعيداً عن البئر المستهدف. وبمجرد وصول بئر التصريف إلى عمق مقبول، انتقل إلى مرحلة الاعتراض وبدأ الاقتراب من البئر المستهدف. وفي هذه المرحلة، تم إجراء عملية مرور جانبي أخرى لتحديد الأبعاد الثلاثة لموقع البئر المستهدف.

وعلى امتداد البئر، احتوى التكوين الصخري على مئات الطبقات الرقيقة ومقاطع أكبر متعددة من الملح، بعضها كبير يصل إلى 700 قدم (≈ 215 متر). وأحد العوامل التي يمكن أن تؤثر على نطاق الكشف لأداة “ويل سبوت” هو مقاومة التكوين الصخري.

ويمكن أن يكون الملح مقاوماً ويمنع وصول التيار إلى البئر المستهدف. وللتخفيف من تأثير التكوينات الصخرية عالية المقاومة، تتطلب العملية تخطيطاً وإجراءات دقيقة. وإذا كانت منطقة الملح رقيقة، فهناك احتمال أن يقلل التكوين الصخري من تأثير تيار “ويل سبوت” دون منعه من الوصول إلى البئر المستهدف.

ويمثل فقدان التيار تحدياً. وتتطلب خطة بئر التصريف تصميماً لإغلاق الفصل بين البئر المستهدف وبئر التصريف قبل بدء التكوين الصخري. وتمنع مناطق الملح الأكبر تجميع التيارات على البئر المستهدف ولكن ليس لها تأثير على الإشارة عندما يكون تيار الإثارة موجوداً بالفعل على البئر المستهدف.

ومع الإعداد المناسب، تحافظ مجموعة تحديد المدى على مصدر الإثارة في مجموعة تحديد المدى فوق طبقة الملح. ولإعادة إنشاء الكشف أسفل طبقة الملح، يقصر نظام “ويل سبوت” المسافة بين مصدر الإثارة ومستشعرات أداة “ويل سبوت” للسماح للتيار بالانتقال أسفل طبقة الملح.

وبالتعاون مع الجيولوجيين في الموقع، صمم مهندسو تحديد المدى مجموعة تحديد مدى على أساس كل عملية للتخفيف من أي آثار سلبية للملح. وقد سمح ذلك بتحديد المدى في كل عملية تحديد مدى مغناطيسي نشط.
وفي النهاية، حقق بئر التصريف اتصالاً هيدروليكياً وقتل بئر الانفجار على عمق حوالي 20760 قدماً (≈ 6,330 متراً)، وهو أعمق بئر تصريف في التاريخ.

وقد أصبح هذا الإنجاز ممكناً بفضل خبرة الفريق وتعاونهم مع مقدمي الخدمات المحليين. وخططوا لكل عملية لتجنب أي تأثير من طبقات الملح، وراقبوا درجات حرارة الأدوات لمنع تلف المعدات من حرارة البئر، وضمنوا أن موقع بئر التصريف كان بعيداً عن البئر المستهدف لتجنب الاتصال الهيدروليكي المبكر. وتم إنجاز ذلك في المحاولة الأولى – بحفرة بئر واحدة – دون الحاجة إلى أي تفرعات جانبية لإكمال الاعتراض.

التعاون مع الخبرات الفنية والتقنية
في مواجهة التحديات التشغيلية الشديدة، يوضح نجاح مشروع بئر التصريف هذا أهمية استخدام التقنية والخبرة الفنية. ويوضح التعاون بين المشغل وشركة هاليبرتون كيف يمكن للتخطيط الدقيق والتنفيذ الدقيق والحلول المبتكرة تحقيق نتائج ناجحة في ظل ظروف صعبة.

ومع تطور قطاع الطاقة، يعد هذا النجاح التاريخي بمثابة تذكير بالمرونة والبراعة المطلوبة للتنقل نحو التعافي بعد فقدان السيطرة على البئر. إنه شهادة على ابتكار شركة هاليبرتون وتميزها الفني، الذي يجسد مستقبل استكشاف وإنتاج الطاقة.

*تمت الترجمة بتصرف
المصدر: https://read.nxtbook.com/gulf_energy_information/world_oil/may_2025/drilling_technology_renshaw_halliburton.html
الهوامش:
[1] شون رينشو هو مهندس ميكانيكي من جامعة ألبرتا بكندا في عام 2003، وهو كبير أخصائيي تحديد مدى في هاليبرتون، ولديه أكثر من 20 عاماً من الخبرة في صناعة النفط والغاز، يشمل ذلك أكثر من 10 سنوات من عمليات تحديد المدى في التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار، وهجر (ردم) الآبار، وحفر آبار التصريف.