چاه 147 رگ سفید؛ از فوران تا مهار - وبلاگ بهسایا

به گزارش وبلاگ بهسایا، دستگاه حفاری 95 فتح که 31 تیرماه سال 96 در موقعیت چاه 147 رگ سفید مستقر شده بود، در ساعت 12 و 57 دقیقه ظهر هفتم آبان ماه دچار انفجار و حریق شد و در پی این حادثه، فرزاد ارزانی و محمد سلیمی، دو تن از کارکنان شرکت ملی حفاری ایران (حفار و دکلبان) جان خود را از دست دادند.

همزمان با سالروز فوران چاه 147 رگ سفید (هفتم آبان ماه)، شامگاه سه شنبه (ششم آبان) ارائه ای با موضوع کنترل فوران چاه 147 رگ سفید و الگوی مدیریت یکپاچه کنترل فوران از سوی عبدالصمد رحمتی، تحلیلگر انرژی در گروه مجازی متخصصان جوان صنعت نفت انجام شد که شانا به منظور دسترسی علاقه مندان و مخاطبان به این ارائه، بخشی از مطالب را در ادامه آورده است. رحمتی در این ارائه ضمن گرامیداشت یاد و خاطره فرزاد ارزانی و محمد سلیمی، از همفکری محسن پاک نژاد، معاون نظارت بر منابع هیدروکربوری وزارت نفت، مهران مکوندی، معاون فنی و مهندسی شرکت ملی حفاری ایران و سعید کوتی، مدیر فراوری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب در تهیه مطالب قدردانی کرد.

چرایی فوران و حریق چاه ها

در حین انجام عملیات حفاری یا حتی پس از آن، به دلایل بسیاری ممکن است فوران و حریق یک چاه اتفاق افتد که در فوران و حریق هنگام حفاری می توان به دلایلی از جمله برخورد با سازندهای پرفشار و مخازن هیدروکربوری با فشار غیرعادی، هرزروی کامل گل حفاری، پر نکردن فضای حلقوی چاه با گل حفاری با وزن مناسب در حین عملیات لوله بالا، شناسایی نشدن پدیده هایی مانند گسل ها و شکستگی ها در برنامه حفاری و توجه نکردن به فشار سازندی و فشار هیدرواستاتیکی گل حفاری اشاره نمود.

در فوران و حریق پس از عملیات حفاری نیز عواملی مانند شکستگی لوله جداری و نشت سیال هیدروکربوری به سطح و اعمال خرابکارانه انسانی همانند بمب گذاری یا برخورد به تاج چاه و ... می توانند منشا حادثه باشند.

فوران چاه از آن دست اتفاق هایی است که در صنعت حفاری قابلیت تکرار شدن دارد و هرچه توانمندی کارشناسان و اطلاعات زمین شناسی بیشتر و برنامه حفاری دقیق تر باشد، این حوادث کمتر رخ می دهد. در زمان های غلبه فشار سازند بر فشار ستون سیال حفاری مقدمه فوران شکل می گیرد. کارشناسان با یاری شیرهای فوران گیر BOP، دهانه چاه را بسته و شروع به ثبت فشار و دیگر اقدام ها می نمایند سپس با انجام محاسبات و انتخاب روش مناسب و آماده سازی سیال حفاری و با توجه به دیگر ملاحظات با پمپاژ سیال جدید با وزن مخصوص مناسب و گردش در چند مرحله، چاه را کنترل می نمایند و تعادل بین فشار سازند و ستون گل حفاری برقرار می گردد. عملیات جریان یافتن سیال داخل سازند را زنده شدن چاه و عملیات به تعادل رساندن دو فشار و در نتیجه توقف جریان چاه را عملیات کشتن چاه می نامند.

اقدام های لازم پس از فوران یک چاه

به دنبال وقوع حادثه فوران پرفشار و غیرقابل کنترل سیال مخزن در چاه های نفت و گاز (BlowOut)، ستاد بحران و گروه های عملیاتی ویژه تشکیل می شوند و شرایط منطقه از نظر ایمنی و زیرساخت ها برای فعالیت این گروه ها آماده می گردد. در این مرحله، نقش نیروهای حراستی و اچ اس یی در کنترل ورود و خروج و ایمن سازی محیط بسیار مؤثر خواهد بود.

از سوی دیگر، با توجه به اینکه عموماً موقعیت جغرافیایی چاه های نفت و گاز در مناطق سخت گذر و دور افتاده از شهرهاست، راه اندازی سیستم های ارتباطی و مخابراتی ماهواره ای، ویدئو کنفرانس، خطوط تلفن و موبایل ضروری است و ایجاد زیرساخت هایی همچون جاده های دسترسی و شناسایی منابع آب نزدیک به موقعیت حادثه، ساخت سد خاکی، استخر صحرایی ذخیره آب و خطوط لوله جریانی برای تأمین آب مورد احتیاج عملیات خنک سازی از دیگر الزام های کار در عملیات خاموش کردن آتش و مهار فوران چاه های نفت و گاز (Well Capping) به شمار می رود.

در نخستین اقدام، ابعاد حادثه آنالیز و از گسترش آتش سوزی جلوگیری می گردد؛ به همین منظور چنانچه مخزن سوختی در نزدیکی محل چاه وجود داشته و دسترسی به آن مقدور باشد، آن را دور می نمایند. در گام بعدی، با به کارگیری روش هایی، آهن آلات و تجهیزات سوخته آوار شده روی چاه حادثه دیده را جابه جا می نمایند تا دسترسی به دهانه چاه و اجرای عملیات مهار آتش آسان گردد. مهارگران برای اجرای عملیات حمله مستقیم به آتش و به منظور ورود به چاه و مسدود کردن آن در سطح، به پشتیبانی سوپرآب پاش ها و پمپ تراک های پرقدرت برای خنک کردن (Cooling) محیط، تجهیزات و موقعیت چاه احتیاج دارند و گروه آتش نشانی با پاشیدن پیوسته چند هزار لیتر آب در دقیقه در محیط، چتر ایمن خنکی ایجاد می نماید تا نزدیک شدن به دهانه چاه که به طور معمول دمای آتش در نزدیکی آن حتی به یک هزار درجه سانتیگراد هم می رسد، ممکن گردد.

روش های متعارف مهار فوران

به طور کلی روش هایی که برای مهار فوران و کنترل یک چاه دچار حریق شده به کار می رود را می توان به دو گروه تقسیم بندی کرد: کشتن از سطح (Top Kill Method) و کشتن از عمق (Bottom Kill Method). در روش T.K.M همه کوشش برای مهار فوران و خاموش سازی چاه دچار حریق از سطح انجام می گردد که مراحل متداول کنترل فوران چاه در این روش شامل خاموش کردن شعله های آتش ناشی از فوران، کنترل فوران و کشتن چاه و مسدود کردن آن است. در روش B.K.M نیز به فاصله 700 متری یا بیشتر یک محل چاه Location (چاه امدادی) ساخته می گردد و همزمان دو دکل مجهز به خدمات حفاری جهت دار با هدف رسیدن به چاه در حال حریق حفاری خود را شروع می نمایند و در صورتی که بتوانند به چاه در حال حریق برسند، با پمپاژ سیمان و گل مناسب چاه را خاموش می نمایند.

میدان نفتی رگ سفید

میدان نفتی رگ سفید در جنوب غربی کشور و 150 کیلومتری شرق اهواز و نزدیکی بندر دیلم واقع شده است. این میدان یکی از میدان های عظیم نفتی است که از اطراف در میان میدان های نفتی بی بی حکیمه (در جنوب شرق)، پازنان (در شمال شرق)، رامشیر (در شمال غرب)، زاغه- هندیجان- بهرگانسر و تنگو (در جنوب غرب) محصور شده است. مخزن آسماری این میدان در سال 1343 کشف و فراوری از آن از سال 1345 شروع شد. بهره برداری از بخش غربی میدان (رگ سفید-1) ازسوی شرکت بهره برداری نفت و گاز آغاجاری و بهره برداری از بخش شرقی میدان (رگ سفید-2) ازسوی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران انجام می گردد.

این میدان پس از میدان پازنان، دارای دومین حجم کلاهک گازی در میان میدان های نفتی کشور است که حجم گاز درجای اولیه آن حدود 7.7 تریلیون فوت مکعب برآورد شده است. مخزن آسماری میدان نفتی رگ سفید از دو برآمدگی با دو محور متفاوت تشکیل شده است که وجود کوه های خویز و بنگستان در جوار این میدان یک سیستم هیدرودینامیکی فعال در آن پدید آورده که در نتیجه، 189 متر اختلاف در سطح تماس آب-نفت بین یال شمالی و جنوبی پدیدار شده است.

رگ سفید در مرز فروافتادگی دزفول شمالی و جنوبی واقع شده و تقابل دو فرایند زاگرسی و عربی از لحاظ ساختمان چین و گسل های جانبی و در نتیجه توزیع نامتقارن و نامتجانس شکستگی ها باعث پیچیدگی ساختاری میدان شده است. با توجه به مشخص میزان شکستگی ها می توان ایـن نتیجه را گرفت کـه شدت شکستگی ها در یال های شمالی و جنوبی میدان رگ سفید از تعدد بیشتری برخوردار است؛ به طوری که در یال جنوبی و بعـد در یـال شـمالی و سپس در ناحیه لولایی و خاتمه در ناحیه دماغه ها به تدریج از شدت شکستگی ها کاسته می گردد. بنابراین با توجه به ساختار مخازن شکافدار ایران با حضور گاز محبوس شده و یا آزاد در مخازنی همچون رگ سفید، پازنان، گچساران، بی بی حکیمه، بینک، بخش چهار آغاجاری، نفت شهر و ...، ضروری است در زمان حفاری توجه ویژه ای به این شرایط ساختاری گردد. شکاف هایی که در بالاترین نقطه مخزن رگ سفید نهاده شده است، سبب می گردد پوش سنگ مخزن آسماری و همچنین بنگستان شکسته گردد و هیدروکربور مخزن بنگستان به آسماری نیز راه پیدا کند. این رفتار شکافی از بنگستان تا مخزن آسماری به طریقی عمل نموده که گاز همراه که در حدود scf/stb 650 است به هم متصل شده و از عمق 2600 متری خود را به وسیله این شکاف ها به پشت لوله جداری (Casing) یا داخل چاه رسانده و به دلیل فرار بودن گاز و فشار بالا به سطح زمین راه پیدا کند.

فوران چاه 147

دستگاه حفاری 95 فتح که 31 تیرماه سال 96 در موقعیت چاه 147 رگ سفید مستقر شده بود، در ساعت 12 و 57 دقیقه ظهر هفتم آبان ماه دچار انفجار و حریق شد و در پی این حادثه، فرزاد ارزانی و محمد سلیمی، دو تن از کارکنان شرکت ملی حفاری ایران (حفار و دکلبان) جان خود را از دست دادند.

این حادثه با مخاطره های محیطی فراوانی از جمله آلودگی گاز H2S، تشعشعات حرارتی، آلودگی صوتی و افزایش شدید دما همراه بود. دما در شعاع 30 متری دهانه چاه به 700 درجه سلسیوس رسیده بود و آلودگی صوتی که در حال عادی برای هشت ساعت کار 80 دسی بل است، در شعاع 30 متری به 180 دسی بل افزایش یافته بود. تاثیرگذاری شرایط محیطی فوران بر ضربان قلب و فشار خون کرکنان به دلیل ارتعاشات بالای ناشی از سرعت زیاد گاز را هم باید به این مخاطره ها افزود.

اقدام ها برای مهار فوران در رگ سفید

به دنبال این حادثه، کمیته مقابله با شرایط اضطراری و ستاد مهار چاه در سایت رگ سفید ایجاد و گروه های مجهز پزشکی و امداد و تجات در رگ سفید مستقر شدند و طراحی و ساخت جاده های دسترسی، ساخت دو استخر برای ذخیره آب در مجموع با ظرفیت حدود 200 هزار بشکه، ایجاد راستا دسترسی به ضلع غربی محل چاه برای تخلیه و پاکسازی محوطه چاه، ایجاد خطوط آبرسانی مناسب برای تغذیه و ذخیره سازی آب در استخر برای خنک سازی گروه عملیات مهار فوران چاه در دستور کار نهاده شد. استقرار و چیدمان ماشین آلات، ادوات و خطوط و چندراهه های سیستم خنک نماینده، نصب Header پناهگاه های اطفا حریق و سیستم خنک نماینده راستاهای عملیاتی مهار چاه، آماده سازی دو دستگاه اتی واگن برای پاکسازی راستا دستیابی به دهانه چاه، طراحی و ساحت 9 مدل استینگر با ابعاد متفاوت برای سناریوهای مختلف و آماده سازی دو دستگاه اتی واگن مجهز به استینگر، محوطه سازی و تامین و انتقال مخازن سیال مخصوص کشتن چاه، استقرار دو دستگاه blender و هشت دستگاه پمپ سیمان زنی، تامین دستگاه های کشنده، بولدوزرها، لودرها و تریلرهای لازم و پاکسازی محوطه چاه از دیگر اقدام هایی بود که در عملیات مهار فوران از سطح اجرایی شد.

برای انجام عملیات نصب استینگر روی چاه، 9 مدل استینگر (14 مرحله حمله به دهانه چاه) طراحی و ساخته شده و طراحی و ساخت سیستم مسدود نماینده ابداعی پیستونی با همکاری بخش خصوصی برای نخستین بار (3 مرحله حمله به دهانه چاه) انجام شد. در این میان، کج بودن شیرهای فوران گیر حدود 30 درجه نسبت به قائم، نیمه بسته بودن رمز برشی و نبود امکان دستیابی به T.H.S و نبود ثبات مجموعه سرچاهی (Well Head) در اثر واژگونی و تخریب آوار سازه و زیرسازه روی آن از عوامل پیروز نبودن روش Top Kill در رگ سفید به شمار می رود.

مهار از عمق با انجام اقدام هایی از جمله آماده سازی محل چاه های امدادی به موازات اقدام های پاکسازی اطراف چاه در حال فوران، انتقال و برپایی دو دستگاه حفاری در موقعیت عملیاتی چاه رگ سفید روی موقعیت های A و C، شروع و ادامه حفاری چاه عمودی توسط دستگاه 93 فتح تا عمق 2310 متری و راندن جداری در پوش سنگ، شروع و ادامه حفاری چاه جهت دار توسط دستگاه 94 فتح، ورود به مخزن آسماری از 2332 متر تا 2342 متری از چاه محل دستگاه 93 فتح و برقراری ارتباط با چاه هدف دنبال شد و پمپاژ 130 بشکه ای آب در هر دقیقه توسط پمپ های فشار قوی به وسیله چاه امدادی C تا مهار کامل فوران چاه 147 ادامه یافت.

در این عملیات، برای نخستین بار موقعیت چاه طی 14 روز ساخته شد؛ این در حالی است که ساخت موقعیت استقرار دکل حفاری و حفاری چاه در مناطق نفت خیز جنوب به طور میانگین پنج ماه زمان می برد. همچنین برای نخستین بار، فرآیند حمل، برپایی و Spud دکل در 10 روز انجام شد که در حالت عادی به 2 تا 3 برابر این مدت، زمان لازم بود. مهمتر از همه آنکه چاه موقعیت C در 34 روز به نقطه مورد نظر رسید و به قدری طراحی متخصصان مهندسی حفاری و زمین شناسی دقیق بود که درست در همان محل پیش بینی شده، چاه به نقطه هدف برخورد کرد. دکل 95 فتح که پیش از حادثه روی چاه 147 مشغول حفاری بود، برای رسیدن به همین نقطه حدود 90 روز در حال حفاری بود.

الگوی مدیریتی و اجرایی کنترل فوران

در الگوی مدیریتی و اجرایی کنترل فوران BOCIM یا Blowout Control Integrated Management بر پیشگیری، آمادگی و توانمندسازی، مقابله، بازسازی و بازتوانی تاکید می گردد که در بخش پیشگیری، مواردی از جمله آموزش کنترل چاه و کنترل فوران، بازرسی دوره ای تجهیزات مربوط به فوران، شناسایی ریسک های چاه های فراوریی و در حال حفاری، مستندسازی در راستای مدیریت دانش، استفاده از تجهیزات معتبر کنترل فوران در دستگاه حفاری، یکپارچه سازی مجموعه مقررات حفاری موجود، استفاده از افراد باصلاحیت و خدمات تخصصی مناسب حائز اهمیت است. در بخش آمادگی و توانمندسازی باید به جمع آوری اطلاعات، برنامه ریزی، مانور، ایجاد ساختارهای مدیرتی آموزشی، شناسایی افراد مجرب، تدوین دستورعمل کنترل فوران، تأمین تجهیزات و ماشین آلات تخصصی و عمومی، آموزش (بخش کنترل فوران) و توانمندسازی خدمات تخصصی توجه کرد و در بخش اقدام های مقابله ای نیز، تشکیل ستاد بحران، انجام عملیات مقابله، پشتیبانی و آنالیز علل و مشخص راهکارهای کنترل فوران ضروری است. بازسازی و بازتوانی هم با ایمن سازی/ بازسازی چاه، تهیه گزارش فوران و ذکر جزئیات و دلایل مربوطه، تهیه درس آموخته های فوران، بازسازی تجهیزات و ماشین آلات صدمه دیده و بازگرداندن وضع عادی به مناطق آسیب دیده امکانپذیر می گردد.

ابلاغ و پیگیری سه شیوه نامه

به همین دلیل پیشنهادهایی که درباره مدیریت یکپارچه کنترل فوران تا به امروز مطرح شده است؛ از جمله استفاده از افراد متخصص دارای گواهینامه های مرتبط IWCF در بخش های کارفرمایی و پیمانکاری و استفاده از تجهیزات و خدمات تخصصی مناسب در دستگاه حفاری در چارچوب دستورعمل های موجود، همچنین تصویب و ابلاغ آموزش ها و صلاحیت های لازم درباره کارکنان پیمانکاران حفاری در قالب قراردادهای حفاری و اجرای هدفمند آموزش و بازآموزی کارکنان کارفرمایی بخش حفاری. شناسایی افراد با صلاحیت و پیگیری اجرای آموزش های مورد احتیاج آنها دربره کنترل چاه (WELL CONTROL) و کنترل فوران (BLOWOUT CONTROL) در دو بخش خشکی و دریا، همچنین تأمین کسری تجهیزات، ماشین آلات و کالای تخصصی/عمومی مهار فوران در دو بخش خشکی و دریا در اسرع وقت و لزوم امضای قرارداد Call Out با شرکت های توانمند درباره کمبود خدمات حفاری در بخش دریا و تصویب و ابلاغ ساختار ماتریسی کنترل فوران به شرکت های تابع نیز از دیگر پیشنهادها مطرح شده در این زمینه است که می توان گفت بیش از نیمی از پیشنهادهایی که در سال 1396 در حضور وزیر نفت و معاونان ایشان و مدیران ارشد شرکت ملی نفت ایران ارائه شد تا به امروز اجرایی و سه شیوه نامه مهم در این حوزه برای نخستین بار پس از 120 سال برای صنعت حفاری کشور ابلاغ شده است: شیوه نامه نحوه تایید صلاحیت حرفه ای افراد مرتبط با عملیات حفاری، شیوه نامه نحوه دریافت گواهی ایمنی/ تطابق با استاندارد برای ماشین آلات و تجهیزات حفاری و شیوه نامه تدوین مجموعه مقررات ایمنی حفاری شرکت ملی نفت ایران.

رحمتی در انتها ارائه خود، پیروزیت صنعت نفت در مهار چاه 147 رگ سفید را مرهون عوامل متعددی از جمله کوشش بی وقفه مهارگران سرافراز صنعت نفت طی 58 روز، حضور طولانی مدت محسن پاک نژاد، معاون وقت امور فراوری شرکت ملی نفت ایران در محل حادثه و نقش دلگرم نماینده این حضور در هماهنگ سازی و همدلی کارکنان فعال در منطقه و کوشش کارکنان متعهد شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب و شرکت ملی حفاری ایران با راهبری و حضور موثر بیژن عالی پور و سپهر سپهری، مدیران عامل وقت این دو شرکت در منطقه مطرح کرد.

ثبت رکورد خوب در شرایط سخت

پس از این ارائه، مهران مکوندی، معاون فنی و مهندسی شرکت ملی حفاری ایران نیز با گرامیداشت یاد مرحوم فرزاد ارزانی و محمد سلیمی، به مقایسه مهار فوران چاه 147 رگ سفید با برخی دیگر از فوران های صنعت نفت کشور پرداخت و به طور نمونه درباره مهار چاه 23 کنگان شرح داد: برای مهار فوران این چاه، طی چند ماه اقدام های انجام شد اما به دلایل فنی و نبود ارتباط با مخزن، کنترل نشتی شدید گاز امکانپذیر نشد بنابراین حفر دو چاه امدادی A و B در دستور کار نهاده شد که چاه امدادی A توسط دستگاه 42 فتح و چاه امدادی B توسط دستگاه حفاری 82 فتح حفاری شد. چاه کنگان B سریعتر به مخزن رسید و با حفر 5 شاخه انحرافی، خاتمه فوران 145روز پس از زمان spud دکل حفاری با تزریق آب مهار شد. چند مرحله عملیات کشتن چاه از سطح (Top Kill) به وسیله وصل کردن خطوط پرفشار به تاج چاه انجام شد اما به دلیل ارتباط نداشتن تاچ چاه با مخزن پیروزیت آمیز نبود. فشار مخزن کنگان در لایه های مختلف مخزنی 1800 تا 2200 PSI است.

مکوندی درباره فوران چاه 24 نفت شهر هم گفت: این چاه در عمق 615 متری حین حفاری سازند گچساران با وزن گل 112 PCF به دلیل روبه رو شدن با یک گسل و ارتباط با مخزن دچار هرزروی شدید و کاهش فشار هیدرو استاتیک فوران کرد و پس از پاکسازی محوطه چاه از ضایعات دستگاه حفاری، با استفاده از استینگرهای ابداعی، ارتباط با چاه از سطح برقرار و فوران چاه با پمپاژ گل سنگین مهار شد. با توجه به فشار مخزن آسماری نفت شهر (1650 پام) حداکثر فشار پیش بینی در سطح (فشار بسته چاه در صورت بستن ولو استینگر) حدود 900 پام بوده است و با تمهیدهای فنی خاص عملیات مهار پیروزیت آمیز بود و به نتیجه رسید.

وی سپس به دلیل فوران چاه 147 رگ سفید پرداخت و اضافه نمود: با توجه به هرزوی های شدید در مخزن (گاها بدون برگشت سیال حفاری به سطح) پس از پیمایش و لوله بالا از عمق 2610 متری برای تعویض مته، چاه در عمق 1132 متری به دلیل کاهش فشار هیدرواستاتیک سیال و غلبه فشار مخزن آسماری (با داشتن گنبد گازی) دچار جریان شدید شد و با توجه به فشار و سرعت بالای جریان گاز، فوران و حریق رخ داد که کاهش فشار هیدرواستاتیک چاه می تواند ناشی از دو عامل کم بودن دانسیته سیال حفاری و عدم پر کردن چاه به میزان کافی باشد.

مکوندی با اشاره به اینکه فشار مخزن در چاه 147 رگ سفید 3400 پام و فشار بسته چاه در سطح حدود 2400 پام پیش بینی می شد، شرایط کنترل از سطح این چاه را سخت توصیف کرد و ادامه داد: با این حال، مهار چاه 147 رگ سفید 58 روز به طول انجامید که 35 روز آن پس از spud دکل 93 فتح بود و از این حیث رکورد بسیار خوبی ثبت شد. پس از برداشتن فوران گیرها و نصب تجهیزات سرچاهی نیز با پمپاژ سیمان در حجم مناسب، چاه ایمن سازی و متروک شد و چاه های 147C و 147B عملیاتی و فراوریی شدند.

فوران چاه 147 میدان رگ سفید پس از 58 روز کوشش طاقت فرسا، ساعت 20 و 45 دقیقه پنجم دی ماه سال 96 فروکش کرد.