ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 155 (تیر 1397)

این پژوهش به بررسی، توسعه و تدوین مدل ریاضی تعیین سطح بهینه تولید نفت خام و گاز غنی، بر اساس فاکتورهای فنی و زمین شناسی و عناصر قراردادی در پروژه های نفت و گاز ایران می پردازد. مقصود از سطح بهینه تولید، سطحی از تولید است که به ازای آن سطح از تولید، منافع اقتصادی حاصل از پروژه نفت و گاز حداکثر می گردد. برای این منظور ابتدا مدل های رایج در تعیین سطح بهینه تولید نفت و گاز مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند و پس از شناسایی نواقص و اشاره به کاستی های هریک، مدل جامعی برای تعیین سطح بهینه تولید نفت و گاز در پروژه های نفت و گاز ایران پیشنهاد گردید. مدل پیشنهادی در این پژوهش از شاخه مدل های بهینه یابی غیرخطی و پویاست که در آن، حداکثرسازی ارزش خالص فعلی هریک از پروژه های نفت و گاز به ازای سطح تولید موردنظر به عنوان تابع هدف تنظیم گردیده و فاکتورهای فنی، تکنولوژیکی و عناصر قراردادی به عنوان قیود (محدودیت) به مدل تحمیل شده اند. نتایج حاصل از این پژوهش در تعیین سطح تولید نفت خام و گاز غنی و نیز تدوین طرح جامع توسعه میادین نفت و گاز کشور از سوی واحد برنامه ریزی تلفیقی شرکت ملی نفت ایران قابل استفاده است. همچنین نتایج این پژوهش به شرکت های فعال در صنعت نفت و گاز کمک می کند برای توسعه و بهره برداری بهینه از میادین نفت و گاز، استراتژی ها و برنامه های موثرتر و سودمندتری طراحی نمایند.

یکی از فناوری هایی که جهت تولید مایعات هیدروکربنی از گاز طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد، فناوری تبدیل گاز به مایعات یا GTL می باشد. مجموع ظرفیت تولید GTL جهان در سال 2017 قریب به 250 هزار بشکه در روز بوده است که 70 درصد آن مربوط به کشور قطر می باشد. براساس برآورد سازمان اطلاعات انرژی آمریکا (EIA)، این ظرفیت تا سال 2021 به 270 هزار بشکه در روز افزایش خواهد یافت. واحد های GTL نسبت به LNG ارزش افزوده بیشتری ایجاد می کنند و با توجه به رقابت بین فناوری GTL با پالایشگاه های نفتی، آینده آن شدیدا به قیمت نفت خام وابسته می باشد. بر اساس مرور تکنولوژی و معرفی مجتمع ها و طرح های فعال GTL در دنیا و بررسی اقتصاد و امکان سنجی بهره گیری از این فناوری در ایران و با توجه به عواملی همچون تحریم های بین المللی، محدودیت های صادراتی، عدم نیاز بازار داخلی به فرآورده های حاصل از این فناوری و نیز پیچیدگی های تکنولوژیکی، تردیدهایی در خصوص توسعه فناوری GTL در ایران وجود دارد.

تخلخل، تراوایی، بلوغ بافتی و وضعیت سیمان شدگی از جمله عواملی هستند که کیفیت مخازن هیدروکربوری را کنترل می کنند. در این میان وضعیت سیمان شدگی مخازن به دلیل تاثیر مستقیم بر تخلخل، از سایر عوامل مهم تر و حائز توجه و اهمیت ویژه در مدل سازی های مخزن می باشد. مخزن سروک به سن کرتاسه میانی از مخازن اصلی در جنوب غرب کشور است که در دشت آزادگان جنوبی، در گروه بنگستان قرار دارد. ضخامت آن در چاه اکتشافی مورد مطالعه حدود 648 متر است. هدف از انجام این پژوهش، مطالعه وضعیت سیمان شدگی این سازند مخزنی مهم با انجام مطالعات تفصیلی با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان و میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) بر روی نمونه های مغزه سازند مخزنی سروک می باشد. نتایج نشان می دهد که سیمان های پر کننده منافذ و جانشینی در این سازند وجود دارد که به ترتیب از انواع کربناتی (کلسیت و دولومیت)، اکسید و هیدرواکسید آهن (هماتیت و گوتیت)، سولفیدی (پیریت) و کانی های رسی (کائولینیت، کلریت و ایلیت) است. نتایج مطالعات میکروسکوپ الکترونی (SEM) نشان داد میانگین اندازه کانی های رسی که بیشتر از نوع کائولینیت هستند، حدود 2 میکرومتر است. اندازه تک بلورهای کلسیت از حداقل 612/1 میکرومتر تا حداکثر 022/5 میکرومتر تغییر می کند. میانگین اندازه تک بلورهای کلسیت در حدود 570/2 میکرومتر است. میزان سیمان شدگی متغیر و در اغلب موارد شدید است، به حدی که سازند کیفیت مخرنی خود را از دست داده است. سیمان کربناته به ترتیب گسترش و فراوانی در نمونه ها از انواع سیمان های کلسیتی دروزی، سیمان هم محور و هم اندازه، سیمان رگه ای و سیمان دولومیتی تشکیل شده است.

هدف از این مطالعه بررسی مشخصات سنگ نگاری و پتروفیزیکی مخزن آسماری میدان نفتی A و تاثیر فرایندهای دیاژنزی بر روی خصوصیات پتروفیزیکی می باشد. در این مطالعه بیش از 850 مقطع نازک تهیه شده از مغزه ها و خرده های حفاری سازند آسماری به منظور مطالعه فرایندهای دیاژنزی مورد بررسی قرار گرفتند. براساس این مطالعه مهمترین فرایندهای دیاژنتیکی موثر بر مخزن شامل دولومیتی شدن، سیمانی شدن، انحلال، تراکم و درجازایی می باشد. از اینرو فرایندهای دیاژنزی مهمترین عامل در توزیع خواص پتروفیزیکی مخزن می باشند. براساس این مطالعه با افزایش عمق، کیفیت مخزنی از راس مخزن تا زون های پایینی کاسته می شود. کاهش کیفیت مخزنی با افزایش عمق و همخوانی آن با کاهش درصد دولومیتی شدن، حاکی از تاثیر غالب فرایند دیاژنزی دولومیتی شدن در توزیع خواص پتروفیزیکی مخزن می باشد. به طورکلی مخزن از نوع هیبریدی با غلبه اثرات دیاژنزی می باشد.

سازند فهلیان شامل توالی کربناته نسبتا ضخیمی از گروه خامی به سن نئوکومین – بارمین می باشد. مطالعات صورت گرفته بر روی این سازند در منطقه مورد مطالعه واقع در دزفول جنوبی، منجر به شناسایی 19 ریزرخساره در 5 کمربند رخساره ای رمپ خارجی، رمپ میانی، پشته های سدی، لاگون و پهنه کشندی شده است. مهمترین فرایندهای دیاژنزی شناسایی شده در سازند فهلیان عبارتند از انحلال، میکرایتی شدن، تراکم، دولومیتی شدن، سیلیسی شدن، پیریتی شدن، سیمانی شدن و شکستگی که در طی مراحل مختلف دیاژنز دریایی، متئوریک و دفنی ایجاد شده اند. به طور کلی محیط رسوبی تاثیر مستقیم و چندانی بر روی خصوصیات مخزنی سازند فهلیان در چاه A نداشته است و اغلب فرایندهای دیاژنزی نظیر تراکم مکانیکی و سیمانی شدن نیز سبب کاهش ویژگی های مخزنی این سازند شده اند. بنابراین چاه مورد مطالعه از شرایط مخزنی مطلوبی برخوردار نیست. فرایندهای دیاژنزی نظیر دولومیتی شدن، استیلولیتی شدن، شکستگی های ریز و سیمان نسل اول هم ضخامت اطراف دانه ها به طور محدود نقش موثری را در افزایش کیفیت مخزنی این سازند ایفا نموده اند. بر اساس اطلاعات حاصل از نگار های چاه پیمایی نوترون، چگالی و زمان گذر صوت در کمربندهای رخساره ای شناسایی شده، مقادیر این نگارها موید بالاتر بودن کیفیت مخزنی در زیرمحیط های رمپ میانی و لاگون از سایر زیرمحیط ها می باشد.

به منظور حفاری هرچه بهتر چاه ها و افزایش سرعت حفاری فاکتورهای متعدد تاثیر دارد که باید به بهترین وجه ممکن با هم ترکیب شوند که بهترین سرعت حفاری حاصل شود. در این مطالعه با بررسی گزارش های روزانه حفاری، زمین شناسی، گل و نمودارگیری از چاه در 76 حلقه چاه مختلف میدان پارس جنوبی، تجزیه و تحلیل مشکلات حفاری مرتبط با سیال حفاری، پارامترهای بهینه حفاری و بهترین برنامه کاربردی سیال حفاری در حفره های مختلف بررسی شد و در ادامه با استفاده از داده های موجود فاکتورهای تاثیرگذار بر سرعت حفاری به صورت ریاضی با استفاده از رگرسیون خطی چندتایی، مدل سازی شده و نشان داده شد که چه میزان، این پارامترها می توانند در سرعت حفاری موثر باشند. همچنین اثر خصوصیات گل از قبیل وزن گل، گرانروی پلاستیکی و نقطه واروی بر روی میزان سرعت حفاری ارائه گردید و مشخص شد که با افزایش وزن، گرانروی پلاستیکی و نقطه واروی، میزان نفوذ مته کاهش می یابد. در ادامه، میزان حساسیت نفوذ مته نسبت به چرخش مته و وزن روی مته مورد بررسی قرار گرفت که در آن، چرخش مته نسبت به وزن مته، اثری بیشتری بر روی نرخ نفوذ مته دارد. با استفاده از این اطلاعات قبل از عملیات حفاری، تا حد زیادی می توان از مشکلات احتمالی جلوگیری و هزینه های حفاری را به میزان چشمگیری کاهش داد.

در مخازن نفتی نسبت گاز به نفت از پارامترهای مهم در تولید از مخزن می باشد. در صورت بالا بودن این نسبت1، میزان نفت تولیدی کاهش یافته وگاهی باعث بسته شدن چاه تولیدی می شود. کنترل نسبت گاز به نفت تولیدی یکی از اصلی ترین موارد موثر بر بهبود تولید نفت و دستیابی به حداکثر میزان نفت قابل بازیابی است. در این مقاله، مروری بر پژوهش های انجام شده در این خصوص ارائه می گردد. مطالعات انجام شده بر روی این مخازن در سه بخش (1) دلایل بالا بودن نسبت گاز به نفت تولیدی، (2) مشکلات ناشی از بالا بودن نسبت گاز به نفت تولیدی و (3) ارائه راه حل و مدیریت تولید در این مخازن، ارائه شده است. یکی از مهمترین مشکلاتی که نسبت گاز به نفت تولیدی بالا می تواند ایجاد کند، عدم اطمینان پذیری جریان پایا ناشی از تشکیل رسوب آسفالتین است. تشکیل رسوب آسفالتین با رسوب گذاری در مخزن ، چاه تولیدی و خطوط لوله انتقال باعث به وجود آمدن مشکلات زیادی در چرخه تولید می شود.

در صنعت نفت از ابزارهای ویژه ای جهت ثبت و بررسی مشکلات درون چاهی استفاده می نمایند. بررسی و رفع انواع مشکلات در چاه ها معمولا نیازمند عملیات و تجهیزات خاص می باشد. به دلیل عدم امکان رویت فیزیکی، این عملیات اغلب بصورت سعی و خطا، بدون دقت کافی همراه با هزینه بالا انجام می گیرد. دراین مقاله به استفاده از فناوری دوربین های درون چاهی در صنعت حفاری و بهره برداری پرداخته و مزایا و کاربرد آن بررسی می شود. همچنین به محدودیت های به کارگیری و مشکلات عملیاتی ناشی از آن اشاره می گردد. در ادامه، کاربرد آن در عملیات مانده یابی و در بررسی وضعیت رشته تکمیلی و دیواره چاه توضیح داده می شود. استفاده از این فناوری در عملیات نمودارگیری درمقایسه با نمودار های مرسوم تولیدی بیان گردیده و در پایان، به استفاده از آن درعملیات سیمان کاری، اسیدکاری و مشبک کاری اشاره می شود.

در این مقاله رویکرد جدید مدل پروکسی(جایگزین1) برای تطابق تاریخچه خودکار2 در یک میدان بزرگ در جنوب غربی ایران با متغیرهای پاسخ های تولید نفت، فشار ته چاه و فشار میانگین ارائه گردیده است. فرایند مهم انتخاب و غربالگری پارامترهای ورودی به مدل توسط دو روش الگوریتم «انتخاب ویژگی3» انجام شد که یکی، روش سنتی و دیگری، روش نوین بوروتا4 می باشد. سپس، با انجام فرایند نمونه یابی از پارامترهای اولیه توسط CCF، فرایند ساخت مدل پروکسی انجام گرفت. روش موردنظر برای ساخت مدل پروکسی، ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات5 است. سپس برای پروکسی ساخته شده با استفاده از دو روش بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک6، ازدحام ذرات7 انجام شد. در این مقاله از نرم افزارهای تخصصی مهندسی نفت از جمله پترل و همچنین از نرم افزارهای آماری استاتیستیکا و نرم افزارهای ریاضی DX7 استفاده شد. ساخت مدل پروکسی با ماشین پشتیبان با استفاده از 1086 نمونه با R2 برابر با 9/0 و 88/0 برای مجموعه داده های آموزشی8 و آزمایشی9 موفق عمل کرد. همچنین الگوریتم GA نتایج بهتری نسبت به PSO برای یافتن بهترین راه حل ارائه نمود.

پردازش منطقی و تحلیل اثرات متقابل پارامترهای متفاوت حفاری طی یک مدل سازی ریاضی، به جهت حصول حداکثر راندمان، بهینه سازی حفاری نامیده می شود که مهم ترین نتیجه آن، تعیین عوامل قابل کنترل برای رسیدن به کمترین هزینه حفاری است. به لحاظ اینکه نرخ نفوذ مته (ROP) اثر مستقیمی بر هزینه عملیات حفاری دارد، از اهمیت به سزایی برخوردار است. پارامترهای مشخصی بر روی مقدار نرخ نفوذ تاثیرگذارند که عبارت اند از: نوع مته، وزن روی مته، سرعت حفاری، ویژگی های سیال حفاری، هیدرولیک مته و شرایط سنگی سازند. این پارامترها به تنهایی قابلیت تغییر نرخ نفوذ را ندارند بلکه به صورت همزمان در یک چاه نسبت به هم تغییر کرده و باعث افزایش یا کاهش نرخ نفوذ می شوند. بنابراین بایستی چگونگی رفتار این پارامترها نسبت به هم سنجیده شود تا بتوان این مقدار را محاسبه نمود و در مورد هزینه ها اندیشید. مقاله پیش رو مطالعه ای در مورد چگونگی تخمین نرخ نفوذ با بهره گیری از داده های 17 حلقه چاه در میادین نفتی پایدارغرب و آبان و میادین گازی وراوی و تابناک را به کمک مدل بورگوین و یانگ بررسی می نماید. همچنین مدلی تجربی و کاربردی که به کمک نرم افزار متلب به صورت رگرسیون خطی می توان محاسبه نمود، را ارائه می دهد. در انتها می توان از رابطه ارائه شده که دارای خطای نسبتا مناسبی است، در انجام محاسبات بعدی استفاده نمود.