ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 146 (شهریور 1396)

کشورهای ساحلی دریای خزر (ایران، روسیه، آذربایجان، قزاقستان و ترکمنستان) طی سال های گذشته در سطوح مختلف شامل کارگروه های متعدد کارشناسی، کنفرانس وزرای خارجه و اجلاس سران روی سند پیش نویس کنوانسیون رژیم حقوقی دریای خزر مذاکره و کار کرده اند. اما پس از سال ها گفتگو هنوز نمی توان گفت راه باقیمانده تا حصول اجماع بر موارد اختلافی (از جمله معیارهای تحدید مرزها) کوتاه است. آنچه مانع حصول توافق بوده، اقدامات یکجانبه و دوجانبهی همسایگان مبتنی بر فرمول پیشنهادی روسیه جهت اعمال خط منصف اصلاح شده1 است که موجب تخصیص سهم های نابرابر برای پنج همسایه و کمترین سهم برای ایران می شود. همچنین نادیده انگاشتن موضع قوی و پیوستهی ایران مبنی بر ضرورت توجه به اصل حقوقی بین المللی انصاف در تعیین مرزها جهت تخصیص سهم های برابر برای همه کشورهای ساحلی بهویژه ایران، مزید بر عامل گفته شده است. در مقاله ی حاضر سیر تحولات در مواضع دول ساحلی طی بیش از بیست سال مذاکره بررسی شده است.

امروزه توسعه ی یکپارچه ی میادین مشترک نفت و گاز (به عنوان بهترین راهکار برداشت از این گونه منابع) تبدیل به رویه و عرفی بین المللی شده است. تعامل کشورهای ساحلی دریای شمال در توسعه ی میادین مشترک الگویی برای سایر مناطق جهان شده است. این الگو به خصوص می تواند برای خلیج فارس که تشابهات فراوانی با دریای مزبور دارد استفاده شود. در این مقاله سعی شده چالش های حقوقی، حاکمیتی و فنی توسعه ی یکپارچه ی میادین مشترک در دو منطقه ی دریای شمال و خلیج فارس مورد قیاس تطبیقی قرار گیرد. بررسی راهکارهای حقوق بین الملل در خصوص این موضوع نشان می دهد که این راهکارها با وجود هموار کردن مسیر، عملا کشورها را ملزم به اجرای توسعه ی یکپارچه نمی کنند. معاهدات مرزی در دریای شمال و خلیج فارس به خوبی مسیری را برای توسعه ی یکپارچه میادین مشترک فراهم کرده اند. هرچند که در خلیج فارس مشکلات مرزی بین تعدادی از کشورها همچنان به عنوان مانعی بزرگ بر سر راه توسعه ی یکپارچه باقیمانده و به چالش های حاکمیتی منطقه دامن زده است. کشورهای حوزه ی دریای شمال با امضای موافقت نامه های مجزا و دوجانبه، مسائل فنی فیمابین را به خوبی مدیریت کرده اند. این درحالی است که در خلیج فارس در پاره ای از موارد سعی شده این مسائل در بطن موافقت نامه های مرزی حل و فصل شود کارآیی آنها نیز محل سئوال است.

امروزه با گذشت بیش از صد سال از عمر صنعت نفت در جهان، هنوز موضوع اهمیت اطلاعات و داده های فنی در توسعه ی بالادستی این صنعت برای برخی شرکت‏های اکتشاف و تولید به قدر کافی آشکار نشده است. بدیهی است که اولین حلقه از زنجیره ی سترگ صنعت نفت از بالادست تا پایین دست، گردآوری، پردازش و تفسیر، ذخیره سازی و کاربرد اطلاعات فنی است. در این مقاله اهمیت اطلاعات فنی از جوانب مختلف از جمله ارزش داده ها در ارتباط با زمان، ارزش داده ها در صورت تجمیع با داده های دیگر، ارزش داده ها ناشی از افزایش بهره ‏وری کارکنان شرکت و تصمیمات صحیح اتخاذ شده و در نهایت ارزش داده ها به دلیل تاثیر در کاهش ریسک بررسی می‏شود. ضمن اینکه مفهوم ارزش اطلاعات (VOI)1 و مدیریت به‏هنگام مخازن بیان شده و نمونه‏ای از اطلاعات فنی مورد استفاده در سرشت ‏نمایی2 مخازن ارائه می‏گردد. در نهایت نیز بر موضوع صرف هزینه ‏ی لازم جهت اخذ و به‏کارگیری این اطلاعات در راستای افزایش دارایی‏ های هر شرکت نفتی تاکید می‏شود.

هدف این مطالعه بررسی فشار سیال منفذی و فشار شکست سازندهای مخزنی گروه دهرم در ناحیه ی فارس است. با توجه به جدا کردن دو لایه ی بالایی و پایینی چاه به وسیله ی میان لایه ها و اختلاف فشارهای شکست و سیال سازند، حفاری چاه ها در بعضی مخازن گازی با شرایط مختلف انجام می شود. قرارگیری این دو بخش در یک فاز در چاه های اکتشافی باعث مشکلات عدیده ی حفاری و هزینه های سرسام آور شده است. همچنین در برخی از موارد جدا کردن آنها سبب از دست رفتن یک جداری و عدم دست یابی به اهداف عمیق تر گردیده است. تحلیل فشار مخازن مختلف کمک زیادی به انتخاب صحیح محل پاشنه ی جداری و در نتیجه کاهش هزینه ی حفاری می کند. در این راستا فشار سیال سازندهای قسمت بالایی و پایینی چاه و همچنین فشار شکست در اعماق مختلف بخش مخزنی دو چاه اکتشافی در ناحیه ی فارس مطالعه شده و اختلاف این دو فشار (در چاه های نمونه) تخمین زده شد تا کمکی جهت کاهش هزینه های حفاری باشد. نتایج پژوهش نشان داد که بر اساس اطلاعات حفاری چاه های- AوB در گروه دهرم در مجموع به دلیل اختلاف گرادیان شکست سازندهای دهرم در مخازن مختلف، انتخاب وزن گل حفاری و نقطه ی جداره گذاری سناریوهای متفاوتی وجود دارد.

به دلیل نیاز فزاینده ی بشر به انرژی برای توسعه، نقش قابل توجه انرژی فسیلی در سبد انرژی و اینکه اکتشاف منابع هیدروکربنی حلقه ی مرتبط با زنجیره ی ارزش صنعت نفت و گاز به شمار می رود، کسب و کار اکتشاف پس از قریب 150 سال کماکان از جایگاه بسیار پر اهمیتی در این صنعت برخوردار است. یکی از مهم ترین دلایل حیات صنعت نفت در این زمان طولانی، تحولات فن آوری و نوآوری های به کار گرفته شده در آنست. از آن جمله می توان به ابداع و پیشرفت های فن آورانه ی مختلف در شاخه های زمین شناسی، ژئوفیزیک، ژئوشیمی، حفاری و توسعه ی نرم افزارهای مدل سازی و شبیه سازی برای یکپارچه کردن اطلاعات اشاره کرد که امکان دسترسی به اهداف با عمق بیشتر، اکتشاف آبهای عمیق و انواع تله های ساختمانی و چینه ای پیچیده را میسر کرده است. اصلاح و بازنگری روش های اکتشاف نیز نباید دست کم گرفته شود.
ابداع روش اکتشاف بر مبنای Play که امروزه در صنعت اکتشاف به یک روش مرجع تبدیل شده قریب بیش از دو دهه ی گذشته توسط شرکت های Exxon، BP & Shell انجام شده و هدف آن پاسخ گویی به نیاز صنعت اکتشاف در کاهش ریسک، اختصاص بهینه ی منابع و کسب حداکثری سود است. این روش در حقیقت تغییر نگرش شرکت های نفتی از نگاه به اهداف اکتشافی به play به عنوان واحد پایه ی اکتشاف است که امکان ارزیابی کمی احتمال موفقیت را به شیوه ای موثر و یکنواخت در حوضه ی رسوبی ممکن می سازد. این روش همچنین به شکلی پویا موجب به روزرسانی پورتفولیوی اکتشاف هر شرکت پس از کسب هر داده یا مطالعه ی جدید و هر حفاری اکتشافی می شود. روش اکتشاف بر مبنای Play به عنوان ابزاری تصمیم ساز و راهبردی برای مدیران، می تواند جهت تعیین سطح سرمایه گذاری در یک حوضه، اختصاص منابع مالی، نیروی انسانی و تعیین استراتژی هایی برنامه ی پنج ساله ی اکتشافی استفاده شود. این روش کارآیی خود در کاهش ریسک اکتشافی در محیطی که دائم حجم عظیمی از اطلاعات در حال تولید را دارد نشان داده است.
با توجه به شرایط کنونی اکتشاف در حوضه های رسوبی ایران که مرحله ی اکتشاف تله های ساختمانی آن تقریبا به پایان رسیده و اهداف باقیمانده غالبا کوچک، پیچیده و عمیق هستند، بهره گیری از روش اکتشاف بر مبنای Play خواهد توانست در اکتشاف سایر انواع تله های هیدروکربنی و افق های احتمالی جاافتاده بسیار راهگشا باشد. هدف از این نوشتار آشنا کردن خواننده با روش اکتشافی بر مبنای Play و مفاهیم آنست. در عین حال سعی شده مزیت های این روش در مقایسه با روش متعارف اکتشاف هیدروکربن نیز ارائه شود.

پایداری چاه و تعیین وزن بهینه ی گل حفاری یکی از دغدغه های اصلی در صنعت حفاری است. ناپایداری ناشی از حفاری منجر به از دست دادن بخشی از چاه یا کل آن می شود که این امر افزایش هزینه ی عملیات حفاری و تاخیر در زمان بهره برداری را به دنبال خواهد داشت. عوامل موثر بر پایداری چاه به دو دسته ی قابل کنترل و غیرقابل کنترل تقسیم می شوند. عوامل مهم قابل کنترل راستا، شیب چاه و فشار گل هستند. خصوصیات سنگ، فشار منفذی و تنش های برجای منطقه نیز عوامل غیرقابل کنترل هستند. تحلیل پایداری چاه یکی از روش های مرسوم جهت بررسی مشکلاتی نظیر ریزش و شکست چاه، هرزروی گل و گیرکردن لوله ها و مته های حفاری است. در این مقاله روش NYZA برای تعیین بازه ی وزن گل حفاری در یکی از میادین نفتی جنوب ایران بررسی شده است. نتایج مطالعات نشان داد که بدون اینکه مشکلی از لحاظ پایداری دیواره ی چاه یا ادامه ی حفاری به وجودآید می توان چاه را با فشار گل تا حدی کمتر از فشار ریزش حفر کرد. در روش NYZA چاه قائم و چاه های افقی در راستاهای تنش افقی کمینه و بیشینه را می توان با فشار گل معادل فشار منفذی در عمق مورد مطالعه حفاری کرد. همچنین نتایج نشان داد که حفر چاه افقی در راستای تنش افقی بیشینه نسبت به حفر چاه قائم و چاه افقی در راستای تنش افقی کمینه وضعیت پایدارتری دارد.

یکی از مسائل مربوط به گاز طبیعی، پدیده ی تشکیل هیدرات های گازی است. بسیاری ترکیبات گاز طبیعی در ترکیب با آب تشکیل هیدرات می دهند که این معضل از مهم ترین مشکلات تولید، فرآورش و انتقال گاز است. امروزه در چاه های تولیدی کشور به علت افت فشار مخزن و افزایش گرانروی سیال، با مشکل تولید نفت روبرو هستیم. بنابراین متناسب با سناریوی تولید از مخزن از روش های ازدیاد برداشت مانند تزریق گاز و آب یا فرآزآوری با گاز استفاده می گردد. اما با تمام این تلاش ها همچنان مشکلاتی در به کارگیری روش های مذکور وجود دارد. مثلا شرایط گاز فرازآوری از لحاظ سرعت زیاد و ماهیت گاز (که از آب اشباع است) به گونه ای است که معمولا در محل نصب صفحات کاهنده روی خطوط لوله انتقال گاز به چاه شاهد تشکیل هیدرات هستیم.
در تشکیل پدیده ی هیدرات، پیوند هیدروژنی باعث می شود آرایش مولکول های آب در جهت خاصی متناسب با تشکیل ساختار بلوری قرار گیرند. با بررسی اثر میدان مغناطیسی بر تشکیل هیدرات مشخص شد میدان مغناطیسی به عنوان یک ممانعت کننده عمل کرده و از تشکیل هیدرات جلوگیری می کند. این اثر در فرآیند فرازآوری چاه های نفتی با گاز بسیارحائز اهمیت است و به طرز چشم گیری می تواند از اتلاف بخشی از انرژی به صورت جریان برگشتی، کاهش تولید ناشی از مسدود شدن خط تزریقی و آلودگی حاصل از سوختن گاز برگشتی جلوگیری نماید و سلامت نیروی انسانی را تامین کند.

از اوایل دهه ی 80 میلادی تا کنون اندازه گیری جریان های چندفازی از موضوعات بسیار مهم در صنایع نفت و گاز بوده است. اندازه گیری جریان دوفازی آب-نفت اغلب در جریان سنج هایی با مکانیزم تفکیک سه فازی آب-نفت-گاز به دوفازی آب-نفت و تک فازی گاز اهمیت خود را نشان می دهد. در این پژوهش روش گامای عبوری جهت اندازه گیری درصد حجمی جریان دوفازی مذکور استفاده شد. استراتژی جانبی مورد استفاده جهت حذف مشکل وابستگی نتایج به رژیم جریان، استفاده از سیستمی همگن ساز جهت آماده سازی جریان قبل از اندازه گیری است. بنابراین لوپ طراحی و ساخته شده TPFHL به عنوان لوپ همگن ساز جریان دوفازی مطرح و عملکرد آن به کمک شمارش گامای عبوری چشمه ی رادیواکتیو Cs-137 اعتبارسنجی شد. سپس جهت افزایش بهبود کیفیت همگن سازی، سیستم معادل استاتیکی جریان چندفازی SEMPF با استفاده از محیط شبیه ساز مونت کارلو MCNP تایید شد که از نوآوری های این پژوهش به حساب می آید. در انتها با تغذیه ی درصدهای حجمی مختلف جریان دوفازی آب-گازوئیل به لوپ و تزریق «به معادل استاتیکی، امکان مقایسه ی عملکرد این دو سیستم جهت آماده سازی بستری همگن و اندازه گیری کسر فازی مولفه های جریان دوفازی با سنجه ی گامای مذکور فراهم آمد. نتایج نشان دهنده ی قابلیت زیاد معادل استاتیکی در آماده سازی شرایط همگن جهت انجام آزمایش های مورد نظر است.

شبیه سازی کوپل مدل ژئومکانیکی و دینامیکی مخزن در راستای مدیریت بهینه ی مخازن هیدروکربنی امری بسیار مهم و ضروری است. نتایج این شبیه سازی در مقیاس چاه، مخزن و میدان جهت بهینه سازی طراحی ها و عملیات، کاهش هزینه ها و خسارات احتمالی و در نهایت بهبود شرایط تولیدی مفید خواهند بود. پس از یکپارچه سازی بستر مدل های استاتیکی و دینامیکی در محیط نرم افزاری مثل پترل، فشارهای منفذی از مدل دینامیکی گرفته کالیبره می گردند و به عنوان اولین متغیرها در مدل کوپل ژئومکانیکی استفاده خواهند شد. فرآیند مدل سازی ژئومکانیک جهت اجرای کوپل با مدل دینامیکی، به ترتیب شامل ساخت گریدهای ژئومکانیک، وارد کردن مدل ساخت توابع و جنس مواد جهت حل معادلات ژئومکانیکی سنگ، توزیع خواص ژئومکانیکی و متغیرهای مخزنی، مدل سازی ناپیوستگی ها مثل گسله ها و شکاف ها ، تعریف شرایط اولیه ی ژئومکانیکی مخزن، تعریف شرایط مرزی و در نهایت تعریف سناریوهای شبیه سازی برای کوپل ژئومکانیک مخزن است. سپس با توجه به نحوه ی کوپل مورد نظر اعم ازیک جانبه، تکرارشونده (دوجانبه) و...، شبیه ساز ژئومکانیکی به حل عددی معادلات پرداخته و فرآیند کوپل را با ارائه ی نتایج هر مرحله کامل می کند. در پژوهش حاضر کاربردهای نتایج مدل کوپل ژئومکانیکی و فرآیند مدل سازی آن بر اساس ماژول های نرم افزار پترل شامل ژئومکانیک (PETREL RG) و همچنین شبیه ساز ژئومکانیکی ویساج (VISAGE) تشریح می گردد.