ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 112 (خرداد 1393)

امروزه فن آوری اطلاعات1 و ارتباطات در حوزه های گوناگون نقشی اساسی بر عهده دارد. یکی از زمینه هایی که با ورود فن آوری اطلاعات دچار تحول اساسی شده محیط زیست است. فن آوری اطلاعات در کندکردن تغییرات آب و هوایی نقشی دوگانه دارد. این بدان معنی است که فن آوری اطلاعات باید در تولید گازهای گلخانه ای خود و کنترل آن و همچنین توسعه و ارائه راه حل هایی که به کنترل انتشار گازهای گلخانه ای در بخش های دیگر کمک می کند مدیریت شده و اثرگذار باشد. پدیده ی گرمایش زمین و اثرات فن آوری اطلاعات بر محیط زیست ما را بر آن داشت تا به بررسی و ارائه ی راه حل در این زمینه بپردازیم. در این پژوهش فن آوری اطلاعات سبز2 با هدف بهبود و گسترش فن آوری های نوین با استفاده از روش سلسله مراتبی3 و تحلیل شبکه ای4 در شرکت ملی حفاری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کلی این پژوهش ابتدا به شناسایی شاخص های موثر فن آوری اطلاعات سبز در شرکت ملی حفاری ایران می پردازد و نتیجه ی تحقیقات نشان می دهد که سرمایه گذاری در شرکت ملی حفاری تاثیری متفاوت بر فن آوری اطلاعات سبز دارد. همچنین در این شرکت مهم ترین شاخص برای فن آوری اطلاعات سبز سیاست گذاری شناخته شد. ضمن اینکه مشخص گردید که با توجه به راهکارهای موجود در گسترش فن آوری اطلاعات سبز مناسب ترین راهکار برای شرکت ملی حفاری، مدیریت هزینه است.

آشنایی با انواع ریسک ها در توسعه ی میادین نفت و گاز کمک بسیار موثری برای سرمایه گذاران و شرکت هایی است که تمایل به حضور در این عرصه دارند. دلیل عمده ی ناموفق بودن بسیاری از شرکت های سرمایه گذار در توسعه ی میادین، عدم آشنایی و درک صحیح از دسته بندی ریسک ها و میزان اهمیت آنهاست. در این مقاله با معرفی و دسته بندی انواع ریسک ها در توسعه ی میادین نفت و گاز سعی شده دیدی کلی نسبت به ریسک های موجود در این صنعت حاصل شود. چرا که هزینه های سرمایه گذاری در این زمینه بسیار زیاد است و عدم آشنایی با انواع ریسک ها می تواند زیان های جبران ناپذیری برای سرمایه گذار درپی داشته باشد. ریسک های ذکر شده بر اساس مراحل مختلف توسعه ی یک میدان هیدروکربنی از کشف میدان تا تولیدی شدن آن و انتقال نفت تولیدی به مبادی مصرف در پنج دسته ی کلی ریسک زمین شناسی (اکتشاف، ارزیابی و توسعه)، ریسک تاسیسات سطح الارضی، ریسک تغییر در مقررات دولتی، ریسک متغیرهای اقتصادی و ریسک ناشی از شرکاء بررسی شده است. در این میان ریسک مرحله ی اکتشاف اصلی ترین ریسک در توسعه ی یک میدان ارزیابی گردید.

تطبیق تاریخچه ی تولید جهت ارزیابی مدل شبیه سازی شده ی مخزن و انتخاب بهترین سناریوی تولیدی بر اساس مدل، بسیار حائز اهمیت است. پذیرش تطبیق تاریخچه به این معناست که مدل قادر به پیش بینی رفتار مخزن است. در صورت کافی نبودن کیفیت یا کمیت داده های ورودی به شبیه ساز، تطابق انجام شده مناسب نخواهد بود. علاوه بر این خطای ناشی از ساده سازی جهت تعریف مسئله با معادلات ریاضی، خطای محاسباتی شبیه ساز و عدم قطعیت داده های ورودی از دیگر ضعف های شبیه سازی است. از طریق آمیختن اطلاعات لرزه نگاری چهار بعدی با داده های تولیدی می توان مدل شبیه سازی شده را محدودتر کرد تا تطبیق تاریخچه بهتر صورت گیرد. با استفاده از لرزه نگاری چهاربعدی که با انجام مکرر لرزه نگاری سه بعدی در زمان های متفاوت صورت می گیرد می توان جابجایی سیال را در مخزن و به ویژه بین چاه های تولیدی و تزریقی (که معمولا اطلاعات کمی از این نواحی موجود است) بررسی کرد. در این مطالعه، لرزه نگاری چهاربعدی بررسی شده و درباره ی جایگاه این شیوه ی نوین در صنعت نفت و نحوه ی بهره گیری از نتایج آن بحث خواهد شد. در نهایت با مطالعه ی موردی روی میدان نلسون در دریای شمال، به شرح نحوه ی اجرا و تحلیل نتایج بهره گیری از نتایج لرزه نگاری چهاربعدی در کنار داده های تولیدی جهت تطبیق بهتر تاریخچه ی تولیدی خواهیم پرداخت.

یکی از چالش های عمده در حفاری وجود لایه های شیلی در مقاطع مختلف است که می تواند سبب بروز مشکلات متعددی در زمینه ناپایداری چاه گردد. عوامل ناپایداری دهانهی چاه را می توان به دو دسته مکانیکی و شیمیایی تقسیم کرد. برخی از این عوامل قابل کنترل و بعضی دیگر غیرقابل کنترل هستند. از بین عوامل طبیعی و غیرقابل کنترل و در واقع از جمله دلایل عمده ی ناپایداری لایه های شیلی می توان به تورم کانی های رسی موجود در شیل، آب شستگی شیل های کم مقاومت و پرفشار بودن شیل ها اشاره نمود. اصولا شیل ها از کانی های رسی تشکیل شده اند و دلیل اصلی فعالیت کانی های رسی، ظرفیت تبادل کاتیونی آنهاست که هرچه بیشتر باشد واکنش بین گل حفاری و سازندهای حاوی کانی های رسی بیشتر شده و منجر به ناپایداری می گردد. در این مقاله برای تعیین عوامل ناپایداری شیمیایی، نوع لیتولوژی و کانی های رسی موجود در شیل ها مشخص شده و با توجه به ظرفیت تبادل کاتیونی آنها، در نهایت با مدنظر قرار دادن پایداری شیمیایی و مکانیکی و بررسی عوامل موثر بر گل حفاری، راهکارهای مناسبی جهت پایداری دهانه ی چاه ارائه گردیده است.

از مراحل مهم در اکتشاف مخازن هیدروکربنی، تهیه ی تصویر لرزه ای از ساختارهای زیرسطحی است. در اغلب موارد مخازن هیدروکربنی در ساختارهای پیچیده ی زمین شناسی قرار گرفته اند که تصویرسازی این ساختارها با روش های متداول، دشوار و گاهی غیرممکن است. از روش های نوین تصویرسازی، روش برانبارش صفحه ای است. روش سطح بازتاب مشترک با برانبارش صفحه ای، مقاطعی با نسبت سیگنال به نوفه ی زیادی تولید می کند که پیوستگی رخدادها در مقاطع حاصل از این روش مطلوب تر است. با این حال روش مذکور در نواحی با ساختار پیچیده (دارای رخدادهای با شیب متداخل) ضعف هایی دارد. روش سطح پراش مشترک که نسخه ی توسعه یافته ی روش سطح بازتاب مشترک است، علاوه بر برانبارش صفحه ای، بر پایه ی آشکارسازی پراش ها عمل می کند که منجر به تصویرسازی بهتر ساختارهای پیچیده می شود. در این تحقیق داده ی لرزه ای که ساختاری پیچیده دارد پردازش شد. سپس هر دو روش برانبارش ذکر شده اعمال گردید که رخدادهای موجود در مقطع حاصل از روش سطح بازتاب مشترک مطلوب تر بود اما امتداد رخدادهای با شیب متداخل در روش سطح پراش مشترک بهتر نمایش داده شده بود.

آماده سازی چاه یکی از مباحث مهم عملیاتی در نمونه گیری سیال گازمیعانی است. انباشتگی مایعات4 در ته چاه و تشکیل هیدرات گازی5 در خطوط لوله از مسائل عمده ی موثر بر نمونه گیری سیال مخزن است. این دو پدیده از جمله معیارهای برهم زدن شرایط پایدار برای نمونه گیری سیال مخزن هستند. درحین نمونه گیری، می توان معضل انباشتگی مایعات را با تغییر اندازه ی شیر سرچاهی6 و افزایش سرعت گاز در چاه به مقدار بیش از سرعت بحرانی مرتفع کرد و با افزایش دمای سیال از تشکیل هیدرات گازی جلوگیری به عمل آورد. در این مقاله کمترین مقدار سرعت بحرانی جهت بررسی امکان وقوع انباشتگی مایعات طی نمونه گیری سطحی یکی از میادین گازمیعانی فقیر ایران محاسبه می شود. در این مطالعه از داده های سطحی جهت بررسی شرایط انباشتگی مایعات استفاده شده است. بر اساس داده های میدان، نقطه ی مناسب جهت تعیین حداقل سرعت بحرانی، سرچاه7 خواهد بود. همچنین در مقاله ی حاضر شرایط تشکیل هیدرات گازی در سرچاه و جداکننده ها8 طی نمونه گیری بررسی می شود. از نتیجه ی این مطالعه می توان به عنوان راهنمایی برای نمونه گیری از سیال مورد اشاره استفاده کرد.

مشکلات حفاری در شیل های فعال یکی از مسائل اساسی صنعت نفت و گاز به شمار می رود. این شیل ها در حضور آب به سرعت دچار تورم و ریزش شده و مشکلاتی مانند ناپایداری دیواره ی چاه، چسبیدگی لوله ها و توپی شدن مته را پدید می آورند. با وجود عملکرد خوب گل های حفاری پایه روغنی جهت رفع مشکلات حفاری در شیل ها، این گل ها کاستی هایی نظیر آلودگی زیست محیطی، مشکلات دفع پسماند و هزینه ی فراوان نیز به همراه دارند. گل های حفاری پایه آبی گزینه هایی هستند که در صورت بازده مناسب می توانند جایگزین گل های پایه روغنی شوند. در این پژوهش تلاش بر این است که سازوکار ناپایداری شیمیایی سازند و عوامل مسبب ناپایداری دیواره ی چاه، بهتر شناخته شود. همچنین این مقاله سعی کرده ضمن مقایسه و رتبه بندی گل های پایه آبی در پایدارسازی شیل ها نشان دهد که پایداری سازندهای شیلی (که در گذشته تنها به کمک گل های پایه روغنی ممکن بود) امروزه توسط گل های حفاری پایه آبی و با هزینه ی کم تر و سازگارتر با محیط زیست نیز امکان پذیر خواهد بود.

انگیزش سازند به روش اسیدکاری از راه های کاهش آسیب سنگ مخزن، افزایش ضریب بهره دهی3 چاه و افزایش تولید از مخازن نفت و گاز است. تجربه نشان داده با طراحی عملیات مناسب و بهینه سازی آن می توان بهبود چشمگیری در تولید سازند ایجاد کرد. در این مقاله ابتدا شبیه سازی عملیات اسیدکاری ماتریسی چندمرحله ای در دو چاه یکی از مخازن نفتی جنوب ایران توسط نرم افزار StimCADE انجام می شود. سپس آنالیز حساسیت و بهینه سازی متغیرهای عملیاتی حساس از جمله حجم اسید و تعداد مراحل اسیدکاری جهت رسیدن به مقدار ضریب پوسته ی کمتر صورت می پذیرد. پس از آن جهت مقایسه ی سناریوهای متفاوت اثر ضریب پوسته ی کاهش یافته بر تولید چاه توسط نرم افزار PIPESIM بررسی شده و در نهایت نیز تحلیل اقتصادی این سناریوها انجام می شود. نتایج نشان می دهد که انجام عملیات اسیدکاری در هر دو چاه به روش معمول از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و بنابراین بهینه ترین سناریوی تولید، کاهش عملیات دومرحله ای به تک مرحله ای و همچنین کاهش حجم اسید HCL 28 درصد و افزایش حجم اسید کندکار امولسیونی خواهد بود.

تولید آب اضافی یکی از دغدغه های اصلی در بهره برداری از مخازن نفتی است که از دیدگاه اقتصادی نیز معضلی برای تولید نفت به حساب می آید. در سال های اخیر از شیوه های کنترلی متنوعی برای حل این مشکل استفاده شده که این روش ها با عدم قطعیت بسیاری مواجهند. عملیات قراردهی ژل های پلیمری در مخازن یکی از روش های شیمیایی کنترل آب تولیدی است. ریسک انجام این عملیات سبب شد تحقیقات دقیقی روی آن انجام دهیم. بنابراین ضروری است با استفاده از آنالیز حساسیت (غربالگری)، متغیرهای موثر بر این فرآیند را شناسایی کرده و تاثیرات متقابل این متغیرها مشخص شوند. در آینده می توان از این اطلاعات جهت اهداف مدل سازی و بهینه سازی استفاده کرد. در این پژوهش، امکان سنجی عملیات تزریق ژل های پلیمری DPR در مخازن کربناته توسط یک شبیه ساز شیمیایی سه بعدی و سه فازی بررسی شده است. بر اساس نتایج تحقیق حاضر انجام این روش با شرایط مناسب، منجر به کاهش برش آب چاه تولیدی، کاهش تولید تجمعی آب، افزایش طول عمر پروژه و در نهایت افزایش تولید تجمعی نفت می گردد. در ادامه با به کارگیری طراحی آزمایشی، از میان متغیرهای موجود، موثرترین آنها انتخاب شده و بر اساس اولویت و اهمیت (تاثیر) رده بندی شده و سپس اثرات متقابل بین متغیرهای حساس تجزیه و تحلیل گردیده اند. نتایج این بررسی نشان می دهد که به ترتیب نرخ تزریق پلیمر، غلظت cross-linker، زمان تزریق و غلظت پلیمر تزریقی تاثیرگذارترین متغیرها بر فرآیند تزریق ژل پلیمری هستند.