ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 145 (امرداد 1396)

جمهوری اسلامی ایران کشوری است که از منابع عظیم نفت و گاز برخوردار است، به طوری که این کشور یکی از بزرگ ترین دارندگان ذخایر نفت خام و گاز طبیعی جهان به شمار می رود. ایران 10 درصد نفت خام و 17 درصد گاز جهان را داراست. ایران برای صادرات محصولات انرژی و مشتقات نفتی از بندرها و جزایر خاص مانند جزیره خارک به عنوان پایانه ی صادراتی برخوردار است. یکی از نقاط کلیدی و حساس در این مورد بندر جاسک است که تاکنون بدون استفاده مانده است. بندر جاسک در کنار سواحل عمان (مکران) و اقیانوس هند واقع شده است. این بندر دارای ظرفیت فراوان ازجمله تبدیل شدن به هاب انرژی است. کارهای زیربنایی هم اکنون در حال انجام است و نیاز شدید به سرمایه گذاری خارجی دارد. از این بندر می توان به عنوان پایانه ی انرژی، محصولات صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، ال ان جی و غیره جهت صادرات به خارج کشور استفاده نمود. هرچند جاسک به عنوان یک گنج حیاتی در سواحل عمان مورد غفلت قرارگرفته و سالیان طولانی هیچ گونه استفاده ای از آن نگردیده است؛ اما می توان با برنامه ریزی صحیح از این بندر سود مطلوب جست. در جمع بندی نهایی، این بندر اکنون به عنوان پایانه دوم انرژی در حال طراحی است که با طراحی و ساخت آن به عنوان پایانه دوم استراتژیک کشور زمینه ی صدور نفت و گاز و محصولات پتروشیمی ایران به کشورهای حوزه اقیانوس هند انجام می پذیرد. همچنین طرح منطقه آزاد اقتصادی و منطقه ویژه انرژی در جاسک زمینه ی اشتغال را در این منطقه محروم فراهم می آورد و پیامد آن، توسعه اقتصادی و اجتماعی منطقه، افزایش امنیت کشور و رضایت ساکنان محلی است که در نهایت منجر به توسعه ی اقتصادی و سیاسی و شکوفایی کشور می شود. مقاله حاضر با روش تحقیق، توصیف و تجزیه و تحلیل به توانایی های ذاتی این بندر با تکیه بر انرژی (نفت و گاز) می پردازد.

بسیاری از میادین بزرگ کشور به نیمه دوم عمر تولیدی خود رسیده اند و تولید طبیعی از آنها در معرض کاهش چشم گیری قرار گرفته است. میانگین ضریب بازیافت از میادین نفتی کشور حدود 24/5 درصد بوده که در مقایسه با میانگین 34 درصدی ضریب بازیافت جهانی فاصله زیادی را نشان می دهد. اگرچه ضریب بازیافت از مخازن به ویژگی های سنگ و سیال هر مخزن بستگی دارد و به طور عام نمی توان مقایسه اصولی انجام داد، اما نگاهی به صنعت نفت و گاز جهانی نشان می دهد ضریب بازیافت از این میادین، غالبا با روش های تخلیه ثانویه و ثالثیه افزایش قابل توجهی داشته است. با وجود نزدیک به 120 میدان نفتی در کشور، فقدان اهتمام لازم برای افزایش ذخایر قابل استحصال و اجرای عملیات بهبود/ازدیاد برداشت به یکی از چالش های اساسی صنعت نفت ایران تبدیل شده است. پژوهش های انجام شده نشان می دهد تزریق گاز غیرامتزاجی مناسب ترین راه حل برای برداشت ثانویه و نگهداشت فشار اغلب میادین ایران است؛ اگرچه تزریق آب نیز به عنوان یکی دیگر از مهم ترین روش ها لازم است در مخازن خاص موردنیاز اجرا گردد. پژوهش ها نشان داده است تزریق 200 میلیون متر مکعب روزانه گاز به مدت 15 سال سبب تولید 15 میلیارد بشکه نفت اضافی از میدان خواهد شد؛ اگر حداقل 75 مترمکعب جایگزین یک بشکه نفت گردد. این در حالی است که در بدترین شرایط حداکثر 200 مترمکعب گاز موجب تولید یک بشکه نفت اضافی خواهد گردید که منجر به افزایش 5/47 میلیارد بشکه ای نفت قابل استحصال خواهد گردید. با فرض قیمت نفت هر بشکه 50 دلار، عایدی کشور از اجرای این برنامه ازدیاد برداشت، حداقل 274 میلیارد دلار و در حالت بهینه 750 میلیارد دلار خواهد بود که البته مطالعات دقیق برای هر مخزن مستلزم انجام مطالعات آزمایشگاهی و شبیه سازی است. مزایای تزریق گاز علاوه بر ازدیاد برداشت نفت موجب ذخیره سازی و برداشت بخش قابل توجهی از آن در سال های آتی خواهد بود و حتی می توان پس از تزریق گاز و تولید، آن را برای سایر مصارف خانگی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار داد.
از طرف دیگر، در سیاست های کلی اقتصاد مقاومتی (بندهای-14 و 15) به افزایش ظرفیت تولید نفت به منظور اثرگذاری بر بازارهای بین المللی تاکید ویژه ای شده است. نتیجه ی تقویت پروژ ه های ازدیاد برداشت در میادین کشور را می توان در ابعاد مختلف افزایش تولید ناخالص داخلی، افزایش درآمدهای نفتی، افزایش ظرفیت تولید نفت و حتی تقویت اثرگذاری بیشتر و موثر در بازارهای جهانی نفت بررسی نمود.

با توجه به اهداف بنیادین صنعت نفت مبنی بر استفاده از روش های بهره برداری با حداقل تخریب و آلودگی زیست محیطی و همچنین هزینه عملیاتی پایین، نیاز به استفاده از تکنولوژی های جدید همچون امواج فراصوت در این صنعت بیش از پیش مورد توجه است.
طبق تحقیقات و آزمایش های انجام شده، امواج فراصوت با نتایجی همچون کاهش گرانروی نفت، جدایش توده های آسفالتین موجود در نفت خام، حذف رسوبات واکسی، نمک زدایی و آب گیری از نفت خام و بهبود نفوذپذیری، نقش موثر و چشم گیری در افزایش تولید و برداشت از میادین نفتی داشته است ولی با این حال هنوز استفاده میدانی و عملیاتی از این تکنولوژی در اکثر میادین نفتی از جمله میادین نفتی ایران کاربردی نشده است.
در این مقاله سعی گردیده تا به صورت جامع با ذکر کاربردها و سوابق تحقیقاتی مرتبط با امواج فراصوت در بخش های متنوع صنعت نفت گامی در جهت استفاده هر چه بیشتر از این تکنولوژی در این صنعت برداشته شود.

هدف از انجام این مطالعه، ارزیابی خصوصیات ژئوشیمیایی و مقایسه هیدروکربن های میادین سعادت آباد و سروستان (واقع در ناحیه فارس داخلی) با استفاده از پارامترهای ژئوشیمیایی می باشد. از میان سازند های تحت مطالعه به عنوان سنگ منشا احتمالی، سازند کژدمی، فهلیان و افق احمدی به منظور مطالعه انتخاب گردیدند. این سازندها از سنگ های مولد مطرح در ناحیه فارس به شمار می روند. آنالیزهای انجام شده بر روی نمونه های سنگ مادر شامل پیرولیز راک ایول و آنالیز های تکمیلی (کروماتوگرافی گاز و طیف سنجی جرمی) بر روی بیتومن های استخراجی بودند.
نتایج حاصل نشان داد که کروژن نمونه ی همه ی سازند ها از نوع II هستند. با توجه به عمق قرار گیری نمونه ها، بلوغ مواد آلی سازندها در انتهای مرحله ی دیاژنز و ابتدای مرحله ی تولید نفت قرار دارند و زایش اولیه ی هیدروکربن های سیال رخ داده است. هیدروکربن های زایش یافته در میدان سعادت آباد درجازا می باشند و در میدان سروستان تقریبا نابرجا هستند.
نتایج آنالیزهای تکمیلی و پارامترهای بیومارکری نشان می دهد که نفت های موجود در میادین تحت مطالعه بخشی از سنگ منشا، با منشا شیلی کربناته و بخش دیگر از سنگ منشا با لیتولوژی کاملا شیلی تولید شده است. سنگ منشا نفت های تولید شده از این سازند ها با منشا دریایی و تا اندازه ای دریاچه ای می باشند که در محیطی نسبتا احیایی رسوب کرده اند. سنگ های منشا ناحیه مورد مطالعه به طور کلی از نظر پتانسیل هیدروکربور زایی در حد متوسطی به شمار می برند.

تعیین گرادیان شکست سازند یکی از مهمترین پارامترها در صنعت حفاری است. آگاهی از آن برای ایمنی چاه ها حیاتی است. تخمین صحیح گرادیان شکست در طراحی چاه، وزن گل، انتخاب عمق جایگذاری لوله جداری و عملیات سیمان کاری ضروری است.
در این مقاله یک روش جدید جهت پیش بینی گرادیان شکست سازند با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش برنامه ریزی با بیان ژن پیشنهاد شد. به کمک این روش رابطه ای بین متغیرهای مستقل یعنی گرادیان فشار منفذی، گرادیان فشار روباره و ضریب پواسون با متغیر وابسته گرادیان شکست سازند برای هر چاه ارائه گردید. برای این روش اطلاعات دو چاه در یک میدان در ایران مورد مطالعه قرار گرفت. رابطه گرادیان شکست چاه A محاسبه شد و با چاه B اعتبارسنجی گردید. در نهایت یک مدل ریاضی برای میدان توسعه داده شد. نتایج حاصل، موید دقت قابل توجه این روش است.

تاقدیس مظفری با راستای شمال غرب–جنوب شرق مرز غربی دشت سروستان را تشکیل می دهد. این تاقدیس در سطح از دو کوهانک مشخص به نام های کوه قره در غرب و کوه گشتاسب در شرق تشکیل گردیده است که در افق دهرم یکی شده و ساختمانی واحد را تشکیل می دهد .ساختمان گشتاسب بخشی از ساختمان مظفری است که در جنوب شرق آن واقع شده است، این تاقدیس دارای ابعاد54 کیلومتر و بیشینه پهنای 7 کیلومتر است و بر روی رخنمون سازند آسماری- جهرم قرار گرفته است. تاقدیس گشتاسب با راستای شمال غرب- جنوب شرق در پایانه شمال غربی، روند شرقی- غربی پیدا می کند. یال شمالی تاقدیس با شیب زیاد تا برگشته 50تا 70 درجه است در حالی که یال جنوبی آن دارای شیب 25-30 درجه می باشد و عدم تقارن به سمت شمال شرق را به وجود می آورد. در تاقدیس گشتاسب همچون سایر نقاط زاگرس، ویژگی های ریختاری- ساختاری به صورت قابل توجهی در پیوند با یکدیگرند.کهن ترین رخنمون در منطقه، مجموعه ای از سازندهای کربناته سروک- ایلام می باشد که بر روی آنها سازند گورپی(شامل آهک های رسی)، تاربور، پابده، ساچون و آسماری- جهرم قرار گرفته است. از شرق به غرب ساختمان مظفری یعنی از کوهان گشتاسب به سمت کوهان قره، به تدریج رسوبات سازندهای تاربورو ساچون با سازند گورپی و پابده جایگزین می گردد. این پژوهش با استفاده از روش های هندسی نوین و برداشت های صحرایی ، به بررسی هندسه افق دهرم و ویژگی های آن پرداخته است. در محدوده مطالعاتی 6 برش ساختاری عرضی، در جمع به طول 147 کیلومتر و یک برش طولی، به طول 51 کیلومتر ترسیم گردیده است. همچنین نقشه خطوط هم تراز در افق مخزنی دهرم با استفاده از برش های ساختاری ترسیم شده بازسازی گردیده است که بستگی سطحی ساختمان در افق دهرم دارای ابعاد 47 × 11/5 کیلومتر و بستگی قائم ساختمان در این افق 2000 متر می باشد. عملکرد سازند دشتک به عنوان افق گسسته میانی باعث ایجاد مخزن واحدی در گروه دهرم در بخش زیرین سطح گسستگی و ایجاد دو کوهانک در قسمت بالای افق مذکور گشته است.

تقریبا بیست وپنج درصد زمان های انتظار ناخواسته در محل دکل های حفاری به دلیل مباحث تمیزکاری چاه است. با توجه به اهمیت این موضوع و محدودیت های موجود در محل چاه، در ایجاد انواع مشکلات عملیاتی، دستگاه های شبیه ساز فضای دالیزی در فضاهای دانشگاهی، رشد پیدا نمودند که توانایی مطالعه بر روی پارامترهای موثر بر حفاری، از قبیل پارامترهای مرتبط با فضای دالیزی، سیال حفاری، خواص کنده ها، خصوصیات سرمته، فشار و دما را برای پژوهشگران فراهم می آورند. پژوهشگران تاثیر این پارامترها بر میزان ارتفاع بستر، غلظت کنده ها در فضای دالیزی، میزان خروج کنده ها از دستگاه و یا حتی تغییرات افت فشار ایجاد شده مورد بررسی و درنهایت در قالب یک رابطه تجربی آن را ارائه نمودند. با رشد شبیه سازی های کامپیوتری، مطالعات به سمت مقایسه نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی پیش رفت. فضای تست آزمایشگاه در نرم افزار گمبیت بعد از رسم شدن و مشخص شدن شرایط مرزی، مش زده شده و در یک سیستم کامپیوتری مناسب آماده شبیه سازی خواهد شد. نوع گسسته سازی معادلات، تایم استپ و نحوه کوپل فشار-سرعت در معادلات مومنتوم و پیوستگی از دیگر موضوعات کار در این زمینه است. راهکارهای اویلری-اویلری و یا اویلری لاگرانژی دو دیدگاه مهم در بررسی جریان های چندفازی هستند که در هر کدام فرضیاتی را باید اعمال نمود. در مطالعات حمل کنده در جریان های مایع-جامد، از نظریه سینتیک گازها برای جریان های دانه ای استفاده می شود که پارامترهای متعددی را شامل می گردد از قبیل دمای دانه ای، تانسورهای تنش کرنش برای فازهای جامد و مایع، فشار جامد، ویسکوزیته برشی جامد، تابع توزیع شعاعی، جرم مجازی و ضریب نفوذ دانه ای. در نهایت جهت اعتبارسنجی مدل و استقلال از کارهای تجربی، می باید نتایج ارائه شده توسط مدل با نتایج تجربی مقایسه شوند.

در تمامی مراحل اکتشاف، حفاری و بهره برداری از مخازن هیدروکربوری، هزینه های بسیاری برای تولید حداکثری از مخزن انجام می شود. امروزه شناسایی و ارزیابی عوامل موثر بر دبی و شاخص تولیدی چاه ها، بسیار حائز اهمیت است. یکی از پارامترهای مهم در برداشت از مخازن نفتی، وجود شاخص های تولیدی بالاست که این مسئله در صورت وجود شرایط زمین شناسی خاص مخزن هیدروکربوری، امکان پذیر است. یکی از فاکتورهای مهمی که موجب شاخص تولید بالا در مخزن آسماری این میدان شده است، وجود شکستگی های با تراوایی بالاست که در شعاع های مختلف چاه ها قرار گرفته اند. علاوه بر نمودارهای تصویری، یکی دیگر از راه های شناسایی گسل ها و شکستگی ها در مخزن، بررسی داده های هرزروی سیال حفاری است. در این میدان، مناطق با تراوایی بالا، باعث به وجود آمدن هرزروی های شدید در حین حفاری و آسیب دیدگی به مخزن شده است. هدف این تحقیق شناسایی مناطق دارای تراوایی بالا با استفاده از داده های هرزروی و بررسی اثر گسل ها و شکستگی ها بر شاخص تولید چاه های میدان مورد مطالعه است. برای دستیابی به این هدف، با توجه به داده های هرزروی مربوط به 363 حلقه چاه حفاری شده، مناطق با هرزروی شدید در میدان شناسایی و یک ارتباط بسیار خوبی میان نمودارهای شاخص تولید و بالاترین دبی با شکستگی های مخزن پیدا شده است. نتایج، نشان دهنده ارتباط بسیار خوبی بین گسل ها و شکستگی ها، داده های هرزروی و شاخص تولیدی مخزن است.

مسئله اندازه گیری جریان های چندفازی یکی از موضوعات بسیار مهم در صنایع نفت و گاز، از اوایل دهه 80 میلادی بوده است.جریان دوفازی آب-نفت غالبا در لوله های جریان خروجی جداسازپس از تفکیک سه فازی آب-نفت-گاز به دوفازی آب-نفت و تک فازی گاز، خود را نشان می دهد. در اینجا ابتدا لوپ طراحی و ساخته شده به عنوان یک لوپ همگن ساز معرفی شده و سپس به کمک شمارش گامای عبوری چشمه رادیواکتیو سزیم-137مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. در ادامه و پس از تایید صحت عملکرد سیستم دینامیکی فوق، امکان بهره گیری از آن در محاسبه درصدهای حجمی مختلف دوفازی آب-گازوئیل با استفاده از چشمه رادیواکتیو آمرسیم-241 مورد تست و بررسی قرار گرفته است. قرابت خوب و قابل قبول نتایج حاصل از اندازه گیری تجربی با مقادیر مرجع و از پیش آماده سازی شده درصدهای حجمی، توانایی بهره گیری از لوپ فوق در تلفیق با چگالی سنج گاما را جهت اندازه گیری کسر فازی به عنوان بخشی مهم در ساختار یک فلومتر چندفازی مورد تایید قرار می دهد.

پدیده مخروطی شدن آب وگاز بیانگر ساز و کار ورود آب موجود در زیر لایه آبده یا گاز موجود درکلاهک گازی به چاه های تولیدی نفت بوده و در میادین نفتی و چاه های موجود شایع است. یکی از روش های جلوگیری و کاهش این پدیده، روش مخروط شدگی معکوس می باشد. در تکنیک مخروط شدگی معکوس از روش تکمیل با سینک آب در ته چاه استفاده شده است. در این روش با استفاده از تکمیل دوگانه، در چاه تولیدی علاوه بر تولید نفت، به طور جداگانه آب از زیر سطح تماس تولید شده و سعی می شود با کنترل نسبت تولید آب و نفت، سطح تماس به صورت پایدار نگهداشته شده و یا حتی مخروط معکوس ایجاد شود. در این مقاله پدیده مخروط شدگی و پدیده مخروط شدگی معکوس مورد مطالعه قرار می گیرد. ما یک مدل ساده فرض می کنیم که به طور گسترده ای برای مسئله تکمیل دوگانه پذیرفته شده است. مدل شبیه سازی یک مخزن استوانه ای (سیلندری) با شبیه ساز مخزن اکلیپس 100 به کار می رود و هدف، مقایسه آب و نفت تولیدی کلی و برش آب در چاه تکمیل شده با تکمیل های مرسوم با چاه تکمیل دوگانه است. تجزیه و تحلیل ارائه شده نشان می دهد روش تکمیل دوگانه به طور موثر قادر به کنترل و حذف پدیده مخروط شدگی و حتی ایجاد مخروط معکوس آب می شود.

ریزش ثقلی یکی از مهم ترین مکانیزم های تولید در مخازن شکافدار می باشد. پیش بینی نمودار تولید و مدل سازی ریزش ثقلی از گذشته مورد توجه محققان بسیاری بوده است. این مطالعات شامل حل تحلیلی با فرضیات ساده کننده و یا استفاده از ابزارهای شبیه سازی و عددی برای مدل سازی آن بوده است. در صورت وجود دقت کافی در نتایج حل تحلیلی می توان از اعداد بدون بعد مرتبط با فیزیک مسئله برای پیش بینی نمودار تولید در شرایط مختلف استفاده کرد. در یکی از مطالعات قبلی و جامع ریزش ثقلی یک مدل تحلیلی برای پیش بینی عملکرد این مکانیسم و بر اساس زمان بدون بعد ارائه شده است. در تحقیق حاضر، نتایج مدل تحلیلی مذکور در شرایط مختلف با نتایج مدل های عددی ریزش ثقلی که توسط نرم افزارهای تجاری اکلیپس و کامسول شبیه سازی می شوند، مقایسه می شود. مقایسه نشان می دهد که نتایج مدل تحلیلی و مدل عددی شبیه سازی شده توسط اکلیپس تطابق خوبی با یکدیگر دارند، اما نتایج به دست آمده از نرم افزار کامسول در زمان های اولیه خطا دارد.