بكارگیری سیستمهای لیزری پرقدرت در ارتش آمریكا, محققان را بر آن داشته است تا در زمینة استفاده از این تكنولوژی در اكتشاف و حفاری مخازن نفت و گاز مطالعات وسیعی را آغاز كنند. اگر این مطالعات به نتیجه كامل برسد, بدون اغراق انقلابی در صنعت نفت و گاز بوقوع پیوسته است. به منظور تحقق این هدف، مؤسسه تكنولوژی‌ گاز در آمریكا و آزمایشگاه ملی تكنولوژی انرژی، وابسته به وزارت انرژی  طرحی تحقیقاتی را در دست اجرا دارند كه در ادامة فعالیت‌های تحقیقاتی به عمل آمده در سال 1999 صورت می­گیرد. در صورت تكمیل مطالعات امكان­سنجی و اجرای اولین پروژة عملیاتی، شگرف­ترین تحول در صنعت حفاری در قرن حاضر اتفاق خواهد افتاد. ارائة گزارشی مختصر از مطالعات در حال انجام در آمریكا و میزان پیشرفت‌ و دستاوردهای آن، می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را در اختیار سیاست‌گذاران و تصمیم­گیران صنایع نفت و گاز كشور قرار دهد:

 

لطفا ادامه مقاله را در ادامه مطلب بخوانید

بكارگیری سیستمهای لیزری پرقدرت در ارتش آمریكا, محققان را بر آن داشته است تا در زمینة استفاده از این تكنولوژی در اكتشاف و حفاری مخازن نفت و گاز مطالعات وسیعی را آغاز كنند. اگر این مطالعات به نتیجه كامل برسد, بدون اغراق انقلابی در صنعت نفت و گاز بوقوع پیوسته است. به منظور تحقق این هدف، مؤسسه تكنولوژی‌ گاز در آمریكا و آزمایشگاه ملی تكنولوژی انرژی، وابسته به وزارت انرژی  طرحی تحقیقاتی را در دست اجرا دارند كه در ادامة فعالیت‌های تحقیقاتی به عمل آمده در سال 1999 صورت می­گیرد. در صورت تكمیل مطالعات امكان­سنجی و اجرای اولین پروژة عملیاتی، شگرف­ترین تحول در صنعت حفاری در قرن حاضر اتفاق خواهد افتاد. ارائة گزارشی مختصر از مطالعات در حال انجام در آمریكا و میزان پیشرفت‌ و دستاوردهای آن، می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را در اختیار سیاست‌گذاران و تصمیم­گیران صنایع نفت و گاز كشور قرار دهد:

در ابتدای قرن بیستم, حفاری دوار جایگزین روش‌های قدیمی در صنعت نفت و گاز گردید. گرچه از آن زمان تاكنون  پیشرفت‌های ارزشمندی در این صنعت حاصل گردیده است، اما به هرحال از روشی مكانیكی بر پایة همان اصول اولیه استفاده می­شود.

استفاده از لیزر برای ایجاد منافذ در ساختار بستر سنگ‌ها، روشی كاملاً متفاوت را می­طلبد. در روش جدید حفاری از اشعه‌پردازی استفاده می‌گردد، در این روش رشته­های لیزر روی سطح سنگ تابیده می­شود و توسط تعدادی عدسی كه در جهت جریان تابش اشعه قرار دارند، كنترل می­شوند.

سرعت حفاری، 10 الی 100 برابر رسریعت

قبل از اینكه در دهه­های 80 و90 میلادی پیشرفت‌های مهمی در تكنولوژی لیزر به عنوان سلاح دفاعی در ارتش آمریكا صورت گیرد، مفهوم حفاری توسط لیزر تنها در تصور مهندسان نفت وجود داشت. اما هم اكنون محققان معتقدند كه تكنولوژی جدید، توان نفوذ اشعه لیزر در سنگ را با سرعتی معادل 10 الی 100 برابر روش صنعتی متداول ممكن نموده است. این امر باعث كاهش بسیار زیاد هزینه­ها نسبت به روش حفاری مكانیكی خواهد شد.

امروزه، هزینة حفاری یك چاه گاز یا نفت در خشكی حدود چهارصد هزار دلار و در دریا حدود چهار و نیم میلیون دلار است. هزینة انجام شده در حفاری­های عمیق‌تر، در شرایط ویژة ساختمان بستر به مراتب افزایش می‌یابد. از طرف دیگر، افزایش سرعت حفاری باعث كاهش مدت زمان عملیات ‌شده و میزان استفاده از لوازم و دكل حفاری و همچنین هزینه‌ها را تقلیل می‌دهد. همچنین با كاهش زمان، بازیافت باقیماندة گاز و نفت موجود در مخازن نیز اقتصادی خواهد بود.

به عقیدة محققان، اشعة لیزر بدنة سنگ‌ها را ذوب می­كند و پوششی سرامیكی در دیوارة چاه به وجود می­آورد. بدین ترتیب هزینة خرید و نصب Casing فولادی حذف می­گردد. سیستم­های لیزری دارای حسگرهای مختلفی در موضع حفاری هستند كه شامل سیستم­های تصویری و نمایشگر است كه امكان ارتباط با سطح زمین را از طریق كابل­های فیبر نوری ممكن می­سازد.

محورهای طرح تحقیقاتی

اولین مسئله­ای كه به ذهن اهل فن می­رسد، تخمین انرژی لازم برای تولید اشعه پر­انرژی لیزر است كه توانایی انجام حفاری را داشته باشد. نتایج طرح تحقیقاتی قبلی كه توسط مؤسسه تكنولوژی گاز (GTI) منتشر شده است، نشان‌دهندة این امر است كه میزان انرژی لازم برای شكستن یا پودر نمودن سنگ بسیار زیاد است.

یكی از مهمترین اهداف تحقیق جدید، اندازه­گیری دقیق‌تر انرژی مورد نیاز برای انتقال اشعه از سطح زمین به قعر دریا است؛ بطوریكه بتوان‌ همان توان موجود را در عمق 1000 متری زیر زمین نیز تولید كرد.

هدف دوم در این مطالعه، پاسخگویی به این سؤال است كه: آیا فرستادن امواج لیزر با پالس­های سریع می­تواند سرعت نفوذ را در سنگ نسبت به حالت تابش پیوسته افزایش دهد؟ سؤال سوم این است كه: در حضور سیالات حفاری، چه میزان انرژی برای نفوذ در سنگ‌ها مورد نیاز است؟ در اكثر مخازن، سیالاتی با چگالی زیاد به نام"گل حفاری" تزریق می‌گردد كه وظیفة شستشوی سنگ‌های خرد شده را به عهده دارند و از طرف دیگر آب را از سیالات هیدروكربنی باارزش دور نگاه ‌می‌دارند، تلاش محققان در راستای یافتن میزان انرژی لازم برای تبخیر كردن و دور نگاه داشتن این سیالات است.

در مرحلة بعد، هدف پروژه بررسی راهكارهای دیگر برای استفاده از لیزر در حفاری است. به عنوان مثال، بعد از حفر یك چاه، حفره‌هایی در ساختار مخزن ایجاد می­شود تا هیدروكربن­ها به بیرون نفوذ كنند. هدف از این كار بررسی امكان ایجاد این حفره­ها توسط لیزر است.

دولت فدرال آمریكا مبلغی در حدود پانصد هزار دلار و مؤسسه تحقیقاتی GTI، دویست و چهارده هزار دلار در این طرح مطالعاتی 3 ساله سرمایه­گذاری نموده­اند. علاوه بر این دانشگاه‌ها، مؤسسات تحقیقاتی و سرویس‌های انرژی و نفتی دیگری نیز در این طرح تحقیقاتی مشاركت دارند.

دلایل استفاده از لیزر

مؤسسه تحقیقاتی GTI، علت استفاده از تكنولوژی لیزر و سرمایه­گذاری در این زمینه را این چنین بیان می­كند:

1- تحقیقات وسیع صورت گرفته توسط ارتش آمریكا در مورد لیزرهای پرقدرت، پنجره­ای از فرصت‌های فراوان را برای استفاده از این سرمایة ارزشمند می­گشاید و زمینة این تجربه را در صنایع آمریكا در مقیاس تجاری  فراهم می­كند.

2- تكنولوژی­های كمكی، مانند فیبر نوری و Coiled Tubing به سطحی از پیشرفت رسیده­اند كه احتمال اقتصادی بودن استفاده از لیزر در حفاری نفت و گاز را افزایش می­دهند. این مسئله خود عامل بسیار مهمی در تشویق صاحبان صنایع به سرمایه­گذاری در این زمینه است.

منابع: 

1) www.gri.org

2) Fossil.energy.gov