سیستم Gas While Driling (GWD)

شناسایی نوع سیال در حین حفاری در یک مخزن فشرده برای تمام رشته‌های فنی که فعالیت‌های حفاری را مدیریت یا نظارت می‌کنند (به عنوان مثال زمین شناس، پتروفیزیکدان، حفاری و مهندسان مخزن) به منظور اجرا و/یا اصلاح برنامه چاه پیشنهادی ضروری است. یکی از متداول ترین روش‌ها برای ارزیابی سازند و شناسایی سیال در حین حفاری، نمودارگیری در حین حفاری (LWD) است، اما این روش در مخازن فشرده دارای عدم قطعیت است و نیاز به پشتیبانی داده­های ازریابی گاز در حین حفاری (GWD) نیز می­باشد.

فرآیند به دست آوردن داده‌های سیال سازند از سیال حفاری در حین حفاری را می‌توان به دو عملکرد جداگانه و به همان اندازه مهم تقسیم کرد. استخراج حباب گازها از سیال حفاری، و تجزیه و تحلیل مداوم این گازها در محل چاه.

استخراج گاز در این مورد هم از نظر حجم و دمای گل در حال گاز زدایی و هم از نظر سرعت جریان گاز استخراج شده به ابزارهای تحلیلی با اهمیت است. یک نوع استخراج‌کننده، تله گاز حجم و دمای ثابت (HCVD) امکان تکرارپذیری قرائت را فراهم می‌آورد و یکی از متخلفان اصلی در کیفیت داده‌های گاز که تغییرات در سطح گل و جریان است را حذف می‌کند. این دستگاه قادر به جدایش گازهای C₁ to C₅ و استخراج ترکیبات C₆ to C₈ از گل حفاری می­باشد بدین صورت که ترکیبات بزرگتر از C₆ را بدلیل ماهیت مایع بودن در شرایط اتمسفر در دمای مناسب گرم می­کند تا به گاز تبدیل و به همراه گازهای C₁ to C₅ جهت ادامه فرآیند، به سیستم اندازه­گیری انتقال دهد. سیستم انتقال گاز به یونیت نمودارگیری از گل حفاری که از یک لاین حمل گاز به طول تقریبی ۵۰ متر تشکیل شده است می­‌بایست طوری طراحی شود که ترکیبات C6+ در مسیر انتقال به مایع تبدیل نشوند.

بدین منظور گرمایش و عایق مناسب برای لاین انتقال گاز (Heated Gas Line) در نظر گرفته می­شود تا ترکیبات مورد نظر در شرایط مناسب از طریق سیستم کنترل جریان گاز به سیستم اندازه‌­گیری منتقل گردند. در مسیر انتقال گاز یک سیستم خالص‌­سازی و فیلتراسیون نیز تعبیه می­شود تا از رسیدن رطوبت و ناخالصی‌­های ذرات جامد و سولفید هیدروژن که سبب آسیب به سیستم اندازه‌­گیری می­شود، جلوگیری کند. در این مسیر سیستم توزیع و کنترل جریان گاز، نمونه گاز را به تمام آشکارسازهای گاز امکان پذیر می‌کند، به طوری که هر کدام مقدار کافی از نمونه را دریافت می‌کنند. سپس نمونه گاز به دست آمده به طور مداوم به آنالایزرهای گاز داده می‌شود. کروماتوگراف گازی گازهای متان، سبک‌ترین و فراوان‌ترین هیدروکربن‌ها را تا نرمال اکتان تجزیه و تحلیل می‌کنند. ابزار تشخیص انتخاب شده برای این دستگاه یک سیستم تشخیص یونیزاسیون شعله (FID) با ستون کروماتوگرافی است که با تفکیک و اندازه­گیری مداوم هیدروکربن‌های رنج (C₁، C2، C3، iC4، nC4، iC5، nC5، nC6، nC7، nC8، بنزن، سیکلوهگزان، متیل سیکلوهگزان و تولوئن) درک بهتر سیال سازند را ممکن می‌سازد.

چنین مشتقاتی، به‌ویژه ترکیبات سنگین‌تر، ممکن است در غلظت‌های بسیار کم (ppm) وجود داشته باشند. آشکارسازهای FID مورد استفاده، با این حال، دارای حساسیت ۱ ppm هستند. مهمترین چالش در دستگاه اندازه­‌گیری گازهای هیدروکربنی مورد نظر آنالیز سریع و مدوام جریان گاز جدا شده از سیال حفاری می­‌باشد. به این صورت که اندازه­‌گیری در دستگاه کروماتگرافی گازی آنلاین می‌­بایست برای ترکیبات سبک (C₁-C₅) زیر ۶۰ ثانیه و ترکیبات سنگین‌­تر (C₆-C₈) زیر ۱۲۰ ثانیه، نتیجه حاصل در برابر عمق حفاری متناظر خود قرار بگیرد. به منظور برطرف کردن این چالش از ستون­‌های مخصوص جهت تفکیک‌­پذیری سریع مشتاقات و سیستم Back Flush و برگشت سریع به شرایط اولیه در دستگاه کروماتوگرافی گازی استفاده می­‌گردد.

معادلات ژئوشیمیایی و نسبت‌های گاز زیر را می‌توان در مخازن معمولی و غیر متعارف استفاده کرد. نسبت‌های اولیه مورد استفاده در ارزیابی سازند و تفسیر خصوصیات سیال مخزنی به شرح ذیل است:

- اجزای هیدروکربن کل (THC)

- نسبت تحرک سیال/تخلخل بالقوه FM/PP

- نسبت گاز/مایع 

- HC

- ARO/ALK

- Light Heavy Ratio (LHR)

- WH (Wetness) vs. BH (Balance) vs. CH (Character)

- Fluid Saturation (FS)