ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 140 (بهمن 1395)

در این مقاله سعی شده ضمن اثبات وابستگی قیمت خدمات حفاری به قیمت جهانی نفت، انعطاف پذیری قراردادهای حفاری یک شرکت ملی ایرانی، به عنوان نماینده ی شرکت های ملی مطالعه شود. سعی شده به این سوال پاسخ داده شود که چه عامل یا عواملی سبب محدودیت انعطاف این قراردادها شده است؟ مشخص شده که انعطاف پذیری شرکت ملی مورد نظر توسط دو متغیر اساسی محدود شده است. ماهیت ملی بودن این شرکت باعث شده این شرکت به نوعی مجبور به عقد قراردادهای دراز مدت حفاری گردد. این مساله مانع از بهره مندی این شرکت از مزایای شرایط بازارعرضه و تقاضا (به خصوص در سال های اخیر که قیمت نفت افت داشته) شده است. شروط سخت گیرانه ی فسخ قرارداد نیز مانع از آن شده که این شرکت در زمان افت قیمت نفت از مزایای دکل ارزان در بازار سود ببرد. همچنین عدم گنجاندن بندهایی در قرارداد جهت تعدیل قیمت با نوسانات قیمت نفت به شدت از انعطاف پذیری قراردادهای این شرکت کاسته است. عقد قراردادهای کوتاه مدت تر یا حداقل تبدیل درصدی از قراردادها به قرادادهای کوتاه مدت، تسهیل شرایط فسخ و قراردادن بند تعدیل قیمت در اثر تغییرات اساسی بازار می توانند قراردادهای حفاری منعطف تر ایجاد کنند و در نهایت سود شرکت را افزایش دهند.

محدود بودن تعداد مخازن هیدروکروبنی و نیاز هرچه بیشتر نسل های آینده به منابع انرژی منجر شده بهره برداری از مخازن نفت و مدیریت صحیح آنها جهت تولید هرچه بیشتر از این منابع بیش از پیش مورد توجه واقع شود. فن آوری میادین هوشمند با توجه به پتانسیل های فراوانی که دارد از طریق شیرهای کنترلی امکان نظارت دائمی را جهت حداکثرسازی بازیابی نفت فراهم کرده که این امر موجب کاهش ریسک، سایر هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری و در نتیجه افزایش سود خالص فعلی می شود.
ایران بیشترین ذخایر نفتی و گازی دنیا را دارد و اجرا و تحقق پروژه ی میادین هوشمند در گرو نقشه ی راه مناسب جهت اجرایی شدن هرچه بهتر این فن آوری در ایران است. نتایج گزارش شده از اجرای فن آوری میادین هوشمند در کشور های مختلف، نقطه ی عطفی جهت حداکثرسازی تولید از ذخایر نفتی و گازی است که می توان با بررسی دقیق آنها در جهت تهیه و تدوین نقشه ی راه مناسب قدم برداشت. در این مقاله با ارائه ی گزارشی کلی از اجرای میادین هوشمند در نقاط مختلف دنیا (به خصوص در خاورمیانه) فرصت ها و چالش های میادین هوشمند بررسی شده و با ارائه ی نقشه ی راه مناسب مراحل اصلی جهت هوشمندسازی میادین نفتی تشریح شده اند.

معمولا خواص پتروفیزیکی در یک محیط رسوبی طبیعی از مکانی به مکانی دیگر متغیر هستند. این تغییرات مکانی که آنها را با عنوان ناهمگنی می شناسیم نقش مهمی در شاخه های مختلف علوم و مهندسی مانند زمین شناسی، هیدرولوژی و مهندسی نفت ایفا می کنند. با وجود توسعه ی معیارهای گوناگون برای کمی سازی و سنجش ناهمگنی، بسیاری از این معیارها در توصیف آرایش یا چیدمان مقادیر ویژگی ها، ضعف هایی دارند. برای حل این مشکل، یک معیار ناهمگنی پیشنهاد می شود که بر مبنای شناسایی خوشه های تراوا توسعه یافته است. بدین منظور چندین مدل زمین شناسی با ساختارهای مختلف ساخته شده و حساسیت معیار ناهمگنی جدید نسبت به چیدمان مقادیر تراوایی بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد که مجاورت یا عدم مجاورت مناطق پرتراوا در کنار مناطق کم تراوا تاثیر محسوسی بر مقدار عدد ناهمگنی خوشه ایدارد.

منطقه ی مورد بررسی در دشت مغان و در پهنه ی البرز باختری قرار دارد. برای شناخت شرایط دما و فشار ساخت سنگ های آتشفشانی و تاثیر آن بر رسش مواد آلی موجود در سنگ های رسوبی دشت مغان بررسی های ژئوترموبارومتری (زمین دما فشارسنجی) انجام شد. در ژئوترموبارومتری از مقدار تیتانیم در بیوتیت، از شیمی آمفیبول-پلاژیوکلاز به عنوان ترمومتر، همچنین از مقدار آلومینیوم هورنبلند به عنوان بارومتر و از ترکیب بیوتیت برای شناسایی فوگاسیته ی ماگما استفاده شد. بر اساس یافته های آنالیزهای یادشده دمای ساخت این سنگ های آتشفشانی 860-790 درجه ی سانتی گراد و فشار ساخت آنها 7/3- 6/2 کیلوبار تعیین شد. این سنگ ها همچنین فوگاسیته ی اکسیژن بالایی داشته اند. با توجه به بررسی های انجام شده، ساختار نفت گیر در این منطقه و از همه مهم تر توالی زمانی تولید سنگ های آتشفشانی و تولید هیدورکربن (سازندهای اجاق قشلاق و زیور) در دشت مغان می توان نتیجه گرفت که هیچ ارتباط منطقی میان هیدروکربن زایی در این منطقه و تولید سنگ های آتشفشانی وجود ندارد.

داده ی لرزه ای برداشت شده معمولا با نوفه همراه است که این نوفه ها در مراحل بعدی پردازش غالبا مشکلاتی ایجاد می کنند. بنابراین همواره مساله ی تضعیف نوفه از اساسی ترین و مهم ترین مراحل پردازش بوده است. یکی از مهم ترین نوفه ها در خشکی، زمین غلت است. نوفه ی زمین غلت از گروه نوفه های همدوس است و نسبت به سیگنال ها، سرعت و فرکانس کمتر و دامنه ی بزرگتری دارد. زمین غلت خاصیت پاششی دارد و سیگنال ها را در منطقه ای بادبزنی شکل می پوشاند. روش های متعددی برای تضعیف نوفه وجود دارد که متداول ترین آنها استفاده از فیلتر f-k است. روش بانک فیلتر جهتی هرمی با ساختار درختی دوتایی (PDTDFB) روشی قوی در پردازش تصویر است که می تواند مولفه های یک تصویر را در مقیاس ها و جهات مختلف تجزیه کند. با استفاده از این روش الگوریتمی تطبیقی به نام Adaptive PDTDFB طراحی شده که می تواند با استفاده از انرژی، زیرباندهای حاوی نوفه ی زمین غلت و زمین غلت با دگرنامی مکانی را تشخیص داده و تضعیف نماید. الگوریتم، مرحله ی دومی نیز دارد که در آن نوفه ی زمین غلت با دگرنامی مکانی باقیمانده از مرحله ی قبل تضعیف می شود. الگوریتم روی داده ی مصنوعی و واقعی اعمال و نتایج ارزیابی شده اند. بر اساس ارزیابی ها، فیلتر پیشنهادی به خوبی توانسته نوفه ی زمین غلت و زمین غلت با دگرنامی مکانی را با کمیت های بهینه برای الگوریتم تضعیف نماید. همچنین مقایسه ی روش پیشنهادی با روش f-k (به عنوان روش متداول) نشان می دهد که الگوریتم طراحی شده، بهتر از روش f-k، نوفه را فیلتر کرده است.

پالایه های فرکانسی به منظور تقویت محدوده های فرکانسی خاصی از طیف دامنه ی داده های لرزه ای و در نتیجه، بهبود نمایش ساختارهای متناظر با این محدوده ها صورت می گیرد. فرآیند پالایه کردن داده های لرزه ای می تواند در مراحل مختلف تفسیرهای ساختمانی و چینه ای مفید باشد. عموما مفسر لرزه ای پالایه ی مدنظر خود را از روی طیف دامنه داده ی لرزه ای طراحی می کند که این کار بیشتر مبتنی بر تجربه ی مفسر است. در این پژوهش روش بازترکیب طیفی برای انتخاب مناسب و اتوماتیک پالایه ی فرکانسی از روی طیف دامنه معرفی می گردد که فرض اصلی آن امکان بازسازی طیف دامنه ی داده های لرزه ای از مجموع طیف دامنه ی چندین موجک ریکر با فرکانس های غالب مختلف است. انتخاب پالایه های ریکر در روش بازترکیب طیفی بر اساس مساله ی کمترین مربعات غیرخطی جداپذیر و حل آن از طریق روش تصویر متغیر طرح ریزی می شود. نتایج در مرحله ی اعتبارسنجی نشان داد که روش بازترکیب طیفی به خوبی قادر است اساسی ترین مولفه های ریکر را از روی طیف دامنه تخمین بزند. بنابراین با این کار اشتباهات ناشی از انتخاب دستی و دخالت مفسر در انتخاب مولفه های ریکر اصلی از بین می رود. علاوه بر آن، عملکرد پالایه های ریکر حاصل از روش بازترکیب طیفی در مقایسه با پالایه ی فرکانسی ارمسبای نشان دهنده ی نتایج بهتری در تشخیص لایه های نازک است.

سازند کژدمی (آلبین-سنومانین زیرین) یکی از واحدهای سنگی گروه بنگستان است که در حوضه ی زاگرس، جنوب و جنوب غرب ایران گسترش دارد. سازند کژدمی در تنگ ماغر ستبرای 6/209 متر دارد و از نظر سنگ شناسی شامل تناوبی از شیل های خاکستری تیره با سنگ آهک مارنی و شیلی ضخیم لایه در بخش های زیرین، تناوب شیل های خاکستری با آهک های شیلی و ماسه ای کرم رنگ در بخش میانی و تناوبی از شیل های خاکستری و آهکی در بخش بالایی است. هم بری زیرین و بالایی آن به ترتیب با سازند های داریان و سروک پیوسته است. در این مطالعه 53 نمونه آمونیت جمع آوری شد که متعلق به دو خانواده ی Hoplitidae و Dovilleiceratidae و یک زیرخانواده ی Acanthoplitinae، هشت جنس و چهار گونه است که بر اساس آنها می توان دو بایوزون و دو زیر ناحیه ی آمونیتی Parahoplites melchioris Zone، Douvilleiceras mammillatum Zone، Hystroceras orbignyi subzone، Dipoloceracs cristatum subzone را تشخیص داد. همچنین با مطالعه ی میکروفسیل ها، نه جنس و ده گونه شناسایی شد که بر اساس آنها نواحی Hedbergella assemblage zone، Globigerinelloides algerianus Total range Zone، Favusella washitensis assemblage zone and Oligostegina facies zone قابل شناسایی هستند. بر اساس مطالعه ی آمونیت ها و فرامینفر ها، در برش تنگ ماغر برای سازند کژدمی سن آپسین پیشین تا آلبین پسین پیشنهاد می شود.

امروزه جهت بهره برداری نفت و گاز ابتدا گروه های اکتشاف، مناطق مورد نظر را شناسایی می کنند و در صورت مشاهده ی لایه های نفتی، با حفر چاه های متعدد بهره برداری از مخازن آغاز می گردد. سیستم گل حفاری، در عملیات حفاری نقش به سزایی ایفا می کند و می توان آنرا به دستگاه گردش خون در بدن تشبیه کرد. سیال حفاری محیط پیوسته ای است که توان تولید شده در پمپ ها را به نوک مته منتقل می کند. در برنامه ریزی سیال حفاری، باید به هیدرولیک آن توجه کرد؛ یعنی باید سرعت گردش سیال، خواص فیزیکی و نوع ذرات جامد معلق در سیال و درصد آنها را طوری درنظر گرفت که توان پمپ ها تنها اندکی تلف شود و بیشتر این توان در مته و برای تمیزکردن ته چاه مصرف گردد.
در این مطالعه هیدرولیک سیال میدان گازی پارس جنوبی از پمپ های حفاری تا خروج از مته، از نظر افت فشار بررسی شده است. در این تحلیل با استفاده از مدل قانون توانی2 سیال (ارتباط بین افزایش تنش برشی و نرخ برشی) به کمک نرم افزار فلوئنت افت فشار در رشته ی حفاری تجزیه و تحلیل شده است. در قسمت اول، نرخ جریان ثابت و متغیرهای رئولوژی سیال حفاری3 متغیر و در قسمت دوم، نرخ جریان متغیر و متغیرهای رئولوژی سیال حفاری ثابت فرض گردیده و افت فشار در سیستم گردش سیال بررسی شده است.
نتایج نشان می دهد در حالتی که گرانروی پلاستیک4 برابر با 15، نقطه ی واروی5 برابر 21 و وزن سیال حفاری6 برابر 2/10 پوند بر گالن است افت فشار در متغیرهای رئولوژی بیشینه است. همچنین با افزایش جریان خروجی پمپ ها از 850 به 1200 گالن در دقیقه افت فشار در سیستم سیال حفاری روند افزایشی دارد. با توجه به محدودیت های فشاری سیستم گردش سیال حفاری و تجهیزات سطحی، امکان افزایش نرخ جریان خارج از مقدار بهینه ی محاسبه شده وجود ندارد.

حذف دی اکسیدکربن از تجهیزات صنعتی از جمله تصفیه کننده ها و نیروگاه ها جهت کاهش انتشار، توجهات بسیاری را به خود معطوف کرده است. در میان فرآیندهای تبدیلی دی اکسیدکربن، کاربرد جامدهای با سوراخ های ریز یکی از مهم ترین روش های نوید داده شده است. توصیف جذب دی اکسیدکربن برای مواد در تقابل با محیط های متخلخلی که حفرات ریز دارند بر برخی مسائل مطالعات جذبی فعلی تمرکز دارد. در مطالعه ی حاضر روش های دقیق و تقویتی برای تخمین جذب دی اکسیدکربن در جامدهای با سوراخ های ریز به عنوان تابعی از فشار و دمای نسبی دی اکسیدکربن مدنظر است. عملکرد و دقت مدل های ساخته شده، مورد آزمایش قرار گرفته و قابلیت آنها در پیش بینی داده های پیشینه تایید شده است. در این مطالعه رابطه ای تجربی جهت تخمین مقدار جذب گاز دی اکسیدکربن روی محیط متخلخل ارائه می شود. نتایج نشان می دهد که رابطه ی توسعه داده شده در مقایسه با ایزوترم های جذب کلاسیک شناخته شده، پیش بینی بهتری از تخمین داده های جذب دی اکسیدکربن ارائه می کند. یافته های این مطالعه نشان می دهد که روش ارائه شده روشی قابل اعتماد جهت تحلیل و طراحی جداسازی دی اکسیدکربن و فن آوری های پالایش در این زمینه است.

کنترل نرخ تولید از چاه ها در هر مخزن هیدروکربنی متناسب با سیاست گذاری های تولید از اهمیت زیادی برخوردار است. جهت تنظیم نرخ جریان تولید معمولا از صفحات کاهنده 3 استفاده می شود. امروزه در چاه های برخی میادین از جمله پارس جنوبی برای کنترل جریان از شیرهای کنترلی چند اریفیسی4 (MOV) استفاده می شود که میزان باز یا بسته شدن آنها (از صفر تا صد درصد) از طریق سیستم کنترل گسترده (DCS) تنظیم می گردد. رابطه ی عملکرد صفحات کاهنده ی معمول از روابط تجربی به دست می آید اما رابطه ی فشار و نرخ جریان در شیرهای کنترلی چند اریفیسی از طریق ضریب جریان شیر (Cv) حاصل می شود. این ضریب، میزان جریان عبوری از شیر را به افت فشار داخل آن مرتبط می کند. برای تعیین شرایط عملکرد شیر باید این ضریب متناظر با درصد بازشدگی مورد نظر تعیین گردد. رابطه ی ضریب Cv و درصد بازشدگی شیر، نمودار مشخصه ی شیر نامیده می شود که می تواند خطی یا غیرخطی باشد. در این مقاله ساختار شیر کاهنده ی سرچاهی چند اریفیسی، توصیف روابط و چگونگی عملکرد آن در تخمین نرخ تولید چاه ها و تسهیم تولید سکو به هر چاه در چاه های یکی از میادین گازمیعانی کشور در بخش دریا بررسی می شود. بدین منظور نمودار مشخصه ی شیرهای کاهنده با استفاده از داده های آزمایش های سرچاهی ترسیم می شود. سپس با مشخص شدن روابط حاکم بر Cv و درصد بازشدگی شیر، رابطه ی فشار سرچاهی و نرخ جریان مشخص می گردد. روش مذکور برای برآورد نرخ جریان خروجی سکو و چاه های مختلف، حتی پس از عملیات مشبک کاری و اسیدکاری نیز قابل استفاده است. نتایج نشان می دهد در حالی که خطای رابطه ی عملکرد سرچاهی به مرور زمان افزایش می یابد یا زمانی که پس از عملیات مشبک کاری و اسیدکاری و تغییر متغیرهای چاه، برآورد نرخ جریان چاه امکان پذیر نیست، رابطه ی عملکرد ارائه شده برای شیرهای کاهنده ی چند اریفیسی به خوبی نرخ جریان چاه و سکو را در موقعیت های مختلف تخمین می زند. همچنین نتایج این مطالعه نشان می دهد که برای به دست آوردن رابطه ی عملکرد شیر کنترل در این میدان نیازی به مدل سازی پیچیده و بررسی رفتار ترمودینامیکی سیال در قالب الگوهای رژیم دوفازی جریان نیست.

همراه با نگرانی روبه رشد در مورد گرم شدن کره ی زمین ناشی از فعالیت های انسانی، ارتباط بین انتشار دی اکسیدکربن و رشد اقتصادی نیز پررنگ تر شده است. تحقیقات نشان می دهد که رابطه ای قوی بین برخی از آلاینده های زیست محیطی و سطح سرانه ی تولید ناخالص داخلی وجود دارد. عمده ی تحقیقات انجام شده نشان می دهند که کشورهای در حال توسعه با وجود سهم قابل توجه در انتشار، کمتر در کنوانسیون های بین المللی مورد تاکید قرار گرفته اند و در این میان ایران با مقدار انتشاری که آنرا در رده ی دهم جهانی قرار می دهد سهم قابل ملاحظه ای دارد. این مقاله با روش گردآوری اطلاعات توصیفی و آماری موجود درصدد است با ارائه ی تصویری از چالش های بین المللی پیش روی اقتصاد نفتی و پرانتشار کشورمان، ضرورت اولویت بخشی به ملاحظات زیست محیطی و مکانیسم های پاک و کم انتشار در صنعت را مورد تاکید قرار دهد. در این راستا، کوشش مقاله ی حاضر معطوف به شناسایی و معرفی فرصت ها و چالش های ناشی از تعهدات بین المللی کاهش انتشار، نقاط ضعف سیاست های ملی کاهش انتشار و ظرفیت ها و چالش های موجود برای دست یابی به اقتصاد کم انتشار است که در ادامه تشریح خواهند شد.