ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 111 (اردیبهشت 1393)

شاید به جرات بتوان گفت مهمترین رویداد خبری اردیبهشت ماه 93 نه تنها در صنعت نفت، بلکه در سطح کشور، برگزاری نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی بود. از همان ابتدا و با سخنان وزیر نفت در مراسم افتتاحیه، مشخص بود که نمایشگاه نوزدهم از حال و هوای کاملا متفاوتی نسبت به نمایشگاه های قبلی برخوردار است. سخنان وزیر، حرف هایی صریح از جنس عمل و بدور از شعارزدگی های مرسوم بود؛ وزیر نفت با اشاره به سیاست های ابلاغی مقام معظم رهبری در خصوص اقتصاد مقاومتی به صراحت اعلام کرد:«بسیاری فکر می کنند اقتصاد مقاومتی به معنای منزوی شدن ایران در عرصه بین المللی است، در حالی که این گونه نیست؛ اقتصاد مقاومتی در واقع ایران را به قدرتی بزرگ تبدیل می کند. وزارت نفت خود را موظف به عملیاتی کردن سیاست های اقتصاد مقاومتی می داند و با انجام آن ها، تمام آرزوهای صنعت نفت برآورده خواهد شد و با اقتدار ملت را از شر تحریم ها نجات خواهیم داد»

مخزن هیدروکربوری به مثابه یک موجود واقعی و زنده ای است که دور از دسترس ماست. مملو از پیچیدگی، عدم قطعیت در شرایط و وضعیت و سرشار از نادانسته ها. در گذشته و در هنگام بهره برداری از نفت، صرفا بنا به بازتاب های مخزن به فعالیت های خود مثل تولید و غیره، حدسیاتی راجع به مخزن زده می شد، اما امروزه با به دست آوردن اطلاعات بیشتر از مخزن و با به کارگیری فناوری های نوین در آنالیز این داده ها، حدس ها کامل تر می شود. بشر از قرن ها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شکل از دیرباز مورد استفاده پیشینیان بوده است. در اوایل پیدایش صنعت نفت، آثار و علائم سطحی زمین از قبیل تراوش گاز، نفت و قیر به سطح زمین، به جویندگان نفت کمک کرد تا منابع زیر زمینی را کشف کنند.

کمپرسور تجهیزی است برای بالا بردن فشار سیالات تراکم پذیر به منظور انتقال از نقطه ای به نقطه دیگر، غلبه بر اصطکاک مسیر و یا رساندن فشار به میزان مورد انتظار در هر فرایند. در صنعت نفت و گاز، از کمپرسور برای انتقال گاز (تامین فشار لازم جهت جریان گاز و افت های مسیر)، تامین فشار مخازن ذخیره تحت فشار، تزریق گاز به میدان های نفتی به منظور بالا بردن ضریب بهره وری، بالا بردن سرعت واکنش ها در فرایندهای شیمیایی، تصفیه گاز و تامین هوای مورد نیاز برای تجهیزات ابزار دقیق استفاده می شود. با توجه به گستردگی کمپرسورهای موجود، شناخت درست و انتخاب صحیح یک کمپرسور ضمن تامین شرایط فرایندی مورد انتظار، باعث کاهش هزینه خرید و کاهش در هزینه تعمیرات و نگهداری آن می شود. در مقاله حاضر، ضمن معرفی کمپرسورهای مورد استفاده در صنعت نفت، محدوده عملکردی آنها از نظر اختلاف فشار و شدت جریان بیان شده و همچنین، سایر محدودیت های فنی در به کارگیری هر کدام ارائه می شود.با استفاده از راه کارهای ارائه شده و انتخاب صحیح کمپرسور،می توان به کاهش هزینه خرید و افزایش طول عملکرد کمپرسورها دست یافت.

در چند سال اخیر پرونده ای در خصوص شروط قبض- یا- تادیه1 به یکی از محاکم انگلستان ارجاع گردید و برای اولین بار رویه قضایی این کشور مجبور شد در این خصوص اظهار نظر نماید. دادگاه بررسی کرد که آیا شروط مذکور یک نوع جریمه قراردادی است یا خیر؟ این مقاله به بررسی موضع حقوق انگلستان و ایران در خصوص اعتبار و لازم الاجرا بودن شروط مذکور در پرتو رای صادره می پردازد. صنعت انرژی علی الخصوص قراردادهای طویل المدت به شدت به این شروط برای تضمین سرمایه گذاری های مربوطه وابسته است. با درج این شروط در قرارداد، بایع ملزم می گردد مقدار حداقلی از محصول را قبض و یا در صورت عدم قبض، قیمت آن را بپردازد. سوالی که ممکن است در خصوص اعتبار این شروط مطرح شود این است که ماهیت حقوقی این شروط چیست؟ آیا این شروط، افاده جریمه قراردادی می کند یا خسارت؟ و یا ماهیت آن غیر از این دو مفهوم است؟ شروط قبض- یا- تادیه ماهیتا افاده دین می کند و در حقوق ایران و انگلستان معتبر می باشد. از طرفی، در حقوق ایران قاعدهای به نام قاعده منع جریمه قراردادی(بر خلاف حقوق انگلستان) وجود ندارد؛ بنابراین، حتی اگر این شروط، جریمه هم تلقی شوند، باز، لازم الاجرا هستند.

در سال های اخیر رشد روز افزون مصرف انرژی و محدود بودن منابع انرژی به ویژه منابع هیدروکربنی که سهم عظیمی از انرژی مصرفی جهان را تشکیل می دهند، کشورهای تولیدکننده را به سمت تولید صیانتی و حداکثری حتی از مخازن محدود نفت وگاز سوق داده است. از این رو تولیدکنندگان نفت و گاز جهت بهبود راندمان تولید، بهینه سازی کل میدان و کاهش سرمایه گذاری و هزینه های عملیاتی به ایجاد میدان های هوشمند1 روی آورده اند که در توسعه آنها حفاری چاه های افقی2، چاه های افقی توسعه یافته3، چندشاخه ای4 و 5MRC اجتناب ناپذیر است.[1] این چاه ها نسبت به چاه های عمودی سطح تماس بیشتری با مخزن دارند. بنابراین، تولید از آنها دارای راندمان بالاتری است(شکل-1). به طورکلی چاه های MRC و چندشاخه ای از تولید بالاتر و اقتصادی تری نسبت به چاه های افقی و افقی توسعه یافته برخوردارند زیرا در اثر تولید از آنها، افت فشار کمتری ایجاد می شود و میزان تولید کلی چاه افزایش می یابد [2].

با افزایش جمعیت جهان و سطح استانداردهای زندگی و همچنین توسعه صنایع مختلف محلی، تقاضای جهانی جهت استفاده از سوخت های فسیلی، به خصوص گاز، افزایش یافته است. لذا، با رو به کاهش نهادن مخازن هیدروکربنی متعارف، اکتشاف و تولید از مخازن غیرمتعارف، نظیر گاز زغال سنگ از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شده است. یکی از این منابع هیدروکربنی، گاز متان تولید شده از لایه های زغالی است. اکتشاف، ارزیابی و تولید از این منبع انرژی در جهان، قدمتی بیش از 50 سال دارد. ولی با توجه به غنی بودن کشورمان از نظر مخازن متعارف نفت وگاز، تاکنون به این نوع منابع توجهی نشده است. وجود منابع عظیم زغال سنگ در رسوبات تریاس بالایی تا ژوراسیک میانی(گروه شمشک) در گستره عظیمی از شمال تا مرکز و شرق کشور، نیاز به توجه و ارزیابی آنها را نمایان می سازد؛ زیرا این منابع می تواند باعث افزایش قابل ملاحظه ذخایر گازی ایران و ارتقای جایگاه آن در بین کشورهای بزرگ دارنده منابع گازی شود. زغال سنگ هم به عنوان سنگ منشاء و هم به عنوان سنگ مخزن گاز متان عمل می کند. متان تولید شده در زغال به صورت جذب سطحی در ماتریکس زغال، گاز آزاد یا گازحل شده دیده می شود. البته نوع اول، بیشترین حجم ذخیره را به خود اختصاص می دهد. مقدار این گاز به عوامل مختلفی نظیر مقدار ماده آلی، درجه بلوغ، ترکیب، فشار، حرارت، رطوبت و خاکستر زغال سنگ بستگی دارد. با کاهش فشار لایه های زغالی از طریق پمپاژ آب، تولید گاز از زغال طی سه مرحله ی واجذب گاز از ماتریکس، انتشار گاز به داخل شکستگی ها و جریان آن در سیستم شکستگی ها به سمت چاه رخ می دهد. گاز تولید شده می تواند به طورمستقیم خطوط لوله گاز را تغذیه کند. با توجه به اینکه لایه های زغالی تخلخل و تراوایی پایینی دارند، ازدیادبرداشت از این مخازن از طریق حفاری افقی، ایجاد شکستگی هیدرولیکی و یا تزریق گاز دی اکسید کربن امکان پذیر است.

با توجه به ورود فناوری های جدید و پیشرفته در صنایع مختلف و تاثیر چشمگیر آن در بالابردن سود و بهره وری صنایع، لزوم ورود این فناوری ها به صنایع نفت و گاز بر کسی پوشیده نیست. فناوری نانو یکی از جدیدترین فناوری های مورد استفاده بشر در تمامی صنایع است. این مقاله با هدف ارائه کاربردهای نانو فناوری در صنایع بالادستی نفت وگاز و همچنین، آشنایی هرچه بیشتر با ساز و کار آن نوشته شده و در چهار بخش ازدیاد برداشت، حفاری، اکتشاف و مدیریت مخزن و حفاظت از تجهیزات به موارد استفاده نانو فناوری در صنعت نفت و گاز اشاره دارد.

سازند گچساران اولین سازند گروه فارس است. این سازند پوش سنگ سازند آسماری و سازندهای هم ارز در ایران و عراق به حساب می آید. سازند گچساران شامل یک توالی از سنگ های تبخیری مانند نمک، انیدریت، مارن های قرمز و خاکستری است. در ناحیه فارس، سازند گچساران به بخش های چهل، چمپه و مول تغییر رخساره می دهد، ولی در نواحی مجاور راندگی زاگرس، به سازند رازک تبدیل شده و این پدیده تا شمال شرقی عراق نیز دیده می شود. این سازند علاوه بر اینکه پوش سنگ مخازن نفتی ایران و عراق است، حاوی ذخایر مهم سلفور و سولفات و نمک است. سازند گچساران در حوضه زاگرس داراس سن یکسانی نیست بنابر این، با توجه به گسترش زمانی و مکانی این سازند، یقینا محیط رسوبی یکسانی نداشته است. به طور کلی، رسوبات بعد از نهشت سازند آسماری در زاگرس در مراحل کوه زایی های آلپی پایانی در زاگرس نهشته شده اند، به طوری که سازد گچساران و هم ارزهایش در محیط کولابی- سبخایی تشکیل شده اند.

شبکه عصبی به عنوان ابزاری سریع و قابل اعتماد می تواند جایگزین مناسبی برای شبیه سازهای معمول باشد. برای این منظور، شبکه باید به دقت آموزش داده شود. در حالت کلی، به نظر می رسد شبکه عصبی مصنوعی به شدت به تعداد داده های ورودی وابسته باشد اما در مورد تعداد الگوی بهینه، بحث و اختلاف نظر وجود دارد. در این مطالعه، سه نمونه متفاوت از داده که توسط سه روش شبیه سازی مونت کارلو، طراحی عاملی دو فاکتوری و 1CCD تولید گردیده به عنوان ورودی به شبکه عصبی داده شده و شبکه طبق این سه نمونه، آموزش داده می شود. سپس، شبکه توسط چندین داده که در آموزش شبکه نقشی نداشته اند، آزمایش می شود. جهت اطمینان از شبکه ی آموزش داده شده، عملکرد شبکه توسط آنالیزهای آماری(STUDENT T-TEST و 2ANOVA) سنجیده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهند که یک طراحی آزمایش مناسب می تواند جایگزین خوبی برای تعداد زیاد داده های ورودی باشد، خصوصا هنگامیکه با محدودیت اقتصادی و وقت مواجه هستیم.

چگونگی تاثیر متغیرهای حفاری بر نرخ نفوذ مته و پیدا کردن مهمترین آنها بسیار پیچیده بوده و تنها بخشی از آن شناخته شده است. با این حال، مدل های ریاضی متعددی در جهت ترکیب روابط شناخته شده پیشنهاد گردیده اند.در این مقاله،رابطه بین فاکتورهای حفاری با کف با نرخ نفوذ مته برای چاه های شماره X و Y میدان مورد مطالعه، با روش طراحی آزمایش سطح پاسخ، نشان داده می شود. میدان مورد مطالعه واقع در جنوب ایران، منطقه فارس ساحلی است. این میدان جزو میادین گازی کشور بوده که در آن، حفرات 26، 2/1 17 و 4/1 12 اینچ با تکنیک حفاری با کف حدود 2800 متر حفاری می شود.

روش های تحلیل داده ها به طور معمول بر پایه خصوصیات داده های پایا و غیرخطی بنا شده اند. روش هایی مانند تبدیل موجک و توزیع ویگنر- وایل نیز برای داده های ناپایا و خطی معرفی شده اند. روش تجزیه مد تجربی به عنوان یک روش تجربی برای تحلیل داده های ناپایا و غیرخطی ارائه گردیده است. تجزیه مد تجربی روشی برای تفکیک سیگنال به توابع مد ذاتی دارای تبدیل هیلبرت خوش رفتار است. در این پژوهش، به معرفی روش تجزیه مد تجربی و مطالعه رفتار طیفی توابع مد ذاتی پرداخته شده است. بررسی رفتار طیفی تابع مد ذاتی اول و سیگنال اولیه، نشاندهنده رفتار طبیعی تابع مد ذاتی اول به عنوان یک فیلتر بالاگذر است. همچنین، نمودار لگاریتم تعداد نقاط صفرگذر، نشان دهنده ارتباط مستقیم تعداد نقاط با محتوای فرکانسی سیگنال است.

در اکتشاف منابع هیدروکربوری،به کارگیری داده های سنجش از دور، می تواند نقش به سزایی در تعیین موقعیت تراوشات هیدروکربوری(چشمه های نفتی)ایفا کند.از جمله مزیت های استفاده از این داده ها میتوان به کاهش هزینه و ریسک موجود در فعالیت های اکتشافی اشاره کرد. در این تحقیق، به ارزیابی پتانسیل تصاویر فراطیفی1 در آشکارسازی چشمه های نفتی پرداخته می شود. این کار با استفاده از تصویر فراطیفی سنجنده ی هایپریون2، مربوط به منطقه کمارون در نزدیکی شهرستان ایذه، و به کارگیری الگوریتم های ACE، CEM، MF و MTMF در شناسایی و آشکارسازی هدف در سطح زیر پیکسل3 صورت گرفته است. پس از پیاده سازی الگوریتم ها و اعمال حد آستانه ها4، در نهایت چهار نقطه به عنوان تراوشات نفتی به دست آمد: نقطه-1 به مختصات 5/3548917 شمالی و 5/365182 شرقی(متر) توسط هر 4 الگوریتم، نقطه-2 به مختصات 5/3545782 شمالی و 5/366007 شرقی(متر) توسط الگوریتم های CEM، MF و MTMF، نقطه-3 به مختصات 5/3541447 شمالی و 5/369067 شرقی(متر) توسط الگوریتم های ACE، CEM و MF و نقطه-4 به مختصات 5/3547117 شمالی و 5/364057 شرقی(متر) تنها توسط الگوریتم ACE به دست آمدند. با مقایسه نتایج با نقشه موجود از تراوشات منطقه، صحت نقاط-1 و 2 مورد تایید واقع شد. به منظور بررسی دو مورد دیگر، نیاز به عملیات میدانی است.

صیانت از مخازن نفتی نیازمند بهینه سازی تولید و استفاده صحیح از روش های ازدیادبرداشت است. یکی از روش های مرسوم ازدیاد برداشت که امروزه بیشترین کاربرد را در صنعت نفت دارد، استفاده ازگاز دی اکسید کربن است. در طی سالیان گذشته، به دلیل مشکلات زیست محیطی ناشی از انتشار گاز دی اکسید کربن و همچنین تاثیرات مثبت این گاز بر پارامترهای مختلف نفت در فرآیندهای ازدیاد برداشت، استفاده از این گاز در صنعت نفت رشد چشمگیری داشته است. استفاده از این روش، قبل از پیاده سازی آن در میادین نفتی، نیازمند پیش بینی عملکرد مخزن است. در حال حاضر، مهم ترین ابزار پیشبینی رفتار مخزن، نرمافزارهای شبیه سازی است. با این وجود، صحت نتایج حاصل از شبیه سازی به صحت داده های ورودی به آن وابسته است. در جریان های چندفازی، مهمترین پارامتر تاثیرگذار بر جریان، تراوایی نسبی فازهاست که همواره مشکلاتی در تعیین منحنی های آن وجود داشته است. معمولا در شبیه سازها از رابطه کوری، به دلیل سادگی آن و به منظور تعریف تراوایی نسبی فازها استفاده می گردد. اما این رابطه، منحنی تراوایی نسبی فاز غیرترکننده را به اشتباه با تقعر روبه بالا نشان می دهد. در این پژوهش، با انجام آزمایشات ناپایای تراوایی نسبی، اثر تزریق دی اکسید کربن بر تراوایی نسبی بررسی شد. نتایج نشان می دهد که دی اکسید کربن با کاهش کشش سطحی و گرانروی نفت، موجب افزایش تراوایی نسبی نفت می شود. همچنین، رابطه کوری با حفظ سادگی، اصلاح گردید تا شکل واقعی تراوایی نسبی فاز غیرترکننده، حفظ شود. این رابطه، انعطاف پذیری مناسبی دارد و به راحتی داده های آزمایشگاهی را برازش می کند.

امروزه تولید نفت به علت کاهش ذخایر و فشار مخازن با چالش های بسیاری رو به رو شده است و نیاز به استفاده از روش های ثانویه و ثالثیه ی برداشت نفت روز به روز افزایش می یابد. از مهم ترین روش های عملیاتی برای بهبود برداشت از چاه های نفتی و به خصوص در مخازن کم فشار، استفاده از فرازآوری با گاز می باشد که به دو روش طبیعی و مصنوعی انجام می گیرد. در فرازآوری با گاز طبیعی، از گاز موجود در لایه های مجاور لایه ی نفتی استفاده می شود. گاز لایه های مجاور به درون لوله مغزی هدایت می شود و بدین نحو، نفت، سبک و تولید افزایش می یابد. در این تحقیق یک میدان با چند لایه ی نفتی تولیدی و دو لایه ی گازی برای عملیات فرازآوری با گاز به صورت طبیعی انتخاب شده است. دو سناریو برای تولید از مخزن در نظر گرفته شده است: در سناریوی اول، مخزن به طور طبیعی تولید می کند و در سناریوی دوم از عملیات فرازآوری با گاز طبیعی استفاده شده و بهینه سازی انجام می گیرد. تولید توسط سناریوی دوم به مراتب بیشتر از سناریوی اول و افزایش هزینه ها بسیار ناچیز است. نکتهی دوم، بهینه سازی برای استفاده از عملیات فرازآوری با گاز طبیعی می باشد که به کمک الگوریتم ژنتیک انجام می پذیرد و برای این کار از کوپل این الگوریتم و شبیه ساز مخزن استفاده شده، بهترین جواب برای تنظیم شیرهای عملیات فرازآوری با گاز طبیعی انتخاب می شود.

چاه آزمایی روشی مرسوم وکلیدی در صنایع نفت و گاز به شمار می آید.نتایج تحلیل داده های چاه آزمایی برای اتخاذ تصمیمات سرمایه گذاری بسیار مهم است. تحلیل چاه آزمایی یکی از مهم ترین روش های موجود برای مهندسان مخزن جهت تعیین برخی از خصوصیات مخزن مانند تراوایی متوسط، محل مرزها و گسل است.داده های چاه آزمایی اطلاعات بسیار ارزشمندی را برای تشخیص خصوصیات مخزن، پیش بینی عملکرد آن و تشخیص آسیب دیدگی سازند در نواحی اطراف چاه، در اختیار کارشناسان قرار می دهد که متعاقب تحلیل داده ها می توانند به ارائه راه کارهای سازنده پی برده ودر نهایت، مدیریت تولید و نحوه برداشت از یک چاه یا مخزن هیدروکربوری را بهتر شناسایی کنند. در این مقاله، پارامترهای مخزنی با استفاده از داده های چاه آزمایی در یکی از مخازن نفتی جنوب باختری ایران بررسی و توسط نرم افزار PANSYSTEM مورد تحلیل قرار می گیرد. اساس تحلیل داده ها در نرم افزار، بر اساس تطبیق نمودارهای الگو و استفاده از رگراسیون غیرخطی صورت می گیرد. براساس نتایج به دست آمده از آنالیز داده ها، مشخص گردید که مدل شعاعی همگن بر روی داده های چاه آزمایی انطباق مناسبی نشان می دهد. همچنین، ریزشکاف های مشاهده شده در ساختار زمین شناسی منطقه، نقشی در تولید نداشته و برخلاف پیش بینی های اولیه ی مخزن، فاقد تخلخل دوگانه تشیخص داده شد.