ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 162 (بهمن 1397)

با توجه به تحقیقات گسترده ای که در طول سال های زیاد در زمینه ژیومکانیک نفت انجام گرفته است لازم است تا با دید کلان تحقیقات انجام گرفته دسته بندی و مرور گردد. در این مقاله ابتدا مشکلات ناشی از تولید ذرات سازندی لیست می گردد و سپس عوامل موثر بر تولید ذرات سازندی مرور می گردند تا با تغییر این عوامل در میدان بتوان تولید ذرات سازندی را مدیریت نمود.
هم چنین تحقیقات انجام گرفته در زمینه پیش بینی تولید ذرات سازندی به چهار زیر دسته تحلیلی، عددی، آزمایشگاهی و میدانی تقسیم می شود. در کنار مرور تحقیقات بر مبنای این دسته بندی ، فرضیات مستتر در هریک از این روش بررسی و مورد مداقه قرار می گیرد. زیرا که استفاده از یک روش در محل نابجا می‌تواند نه تنها نتیجه مطلوب را به بار نیاورد بلکه برعکس منجر به افزودن مشکلات گردد به طوری که مشاهده می‌شود برخی از شرکت های نفتی به علت تجربه ناخوشایند استفاده از دانش ژیومکانیک، نسبت به کاربرد اصول این دانش مقاومت نشان می دهند با وجود اینکه این دانش بر پایه اصول ریاضی و مکانیک بنا نهاده شده است و در صورت استفاده صحیح از آن منجر به نتایج درست و ملموس می‌گردد.

چاه های افقی با طول زیاد به چاه های انحرافی گفته می شود که دارای طول بلند در جهت افقی هستند. این چاه ها در جاهایی حفاری می شوند که محدوده مخزن هیدروکربوری کوچک بوده و چندین کیلومتر از محل حفاری فاصله دارند. از مزایای این تکنولوژی می توان به مواردی همانند کاهش تعداد سکوهای لازم برای حفاری مخزن در بخش دریا، حفاری در بخش هایی که محدودیت سطحی وجود دارد و همچنین از بخش خشکی می توان به مخزن هیدروکربوری در بخش دریا دست یافت، کاهش هزینه های خطوط لوله و تجهیزات زیر سطحی در بخش دریایی و در نهایت کاهش مخاطرات زیست محیطی اشاره نمود. حفاری به روش ERD برای اولین بار در سال 1919 برای حفر یک چاه از ساحل به زیر بخش دریایی مخزن استفاده شد. به دلایلی که روشن است مخازنی که داری تراوایی پایین می باشند به جهت دستیابی به افزایش تولید نیازمند به حفر چاه بصورت افقی بوده و امروزه حفر چاه هایی تحت عنوان چاه های افقی با طول زیاد در دنیا رو به گسترش است، زیرا این فن آوری یک تکنولوژی مرزی است و محدوده های حفاری را به چالش می کشاند. از مهم ترین چالش های این نوع حفاری موضوع تمیز سازی، پایداری دیواره چاه و کنترل فشار درون چاهی در بخش حفره افقی می باشد. در این مقاله ضمن بررسی زمینه های توسعه چاه های ERD، مطالعه موردی این نوع چاه ها را در سراسر جهان مورد ارزیابی قرار می دهیم.

این تحقیق با هدف تعیین میان‌افزار مناسب بمنظور تولید سامانه‌های بومی SCADA مبتنی بر اهداف کسب و کار و چشم‌اندازهای مدنظر مدیران ارشد سازمان‌ها در حوزه نفت و گاز صورت پذیرفته است. بدین منظور ابتدا قابلیت‌های غیرکارکردی مورد نیاز در سیستم‌های SCADA تعیین و اولویت‌بندی شده، سپس به بررسی پارامترهای تاثیرگذار در هر یک از صفات کیفی امنیت و قابلیت همکاری پرداخته، و در انتها میزان دستیابی به این پارامترها توسط هر یک از فن‌آوری‌های میان‌افزار CORBA و OPC UA با استفاده از متد خبرگی دلفی مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است. با این روش می توان از شاخص‌های مرکزی و پراکندگی برای دستیابی به اجماع بین نظرات خبرگان بهره برد. نتایج حاصل از تحلیل‌ها نمایانگر ارجحیت استفاده از فن‌آوری میان‌افزار OPC UA نسبت به CORBA در سامانه‌های SCADA بمنظور دستیابی به قابلیت‌های غیرکارکردی مطرح شده می‌باشد.

امروزه فنآوری و تغییرات آن بهعنوان ابزاری برای خلق ثروت و رقابتپذیری در کسب و کار سازمانها نقشی حیاتی پیدا کرده و مدیریت صحیح آن میتواند دستاوردهای ارزشمندی برای سازمانها در پی داشته باشد. در چنین فضایی که فنآوری به یکی از مهمترین عوامل خلق ارزش تبدیل شده، شناخت و درکی مناسب از فنآوری و مدیریت کارا و موثر و همچنین برنامهریزی برای رشد و توسعهی مناسب آن برای سازمانی که میل به بقا و سرآمدی دارد ضروری است. یکی از اهداف مدیریت فنآوری حصول اطمینان از به‌کارگیری مناسب فنآوریهایی است که سود شرکت را بهینه کنند. در این زمینه مدیران فنآوری نیازمند ابزارهایی هستند تا اطمینان حاصل کنند فنآوریهای موجود و بالقوهی سازمان، در راستای نیازها و اهداف حال و آیندهی سازمان است. بهعبارتی اطمینان از اینکه فنآوریهای سازمان با اهداف استراتژیک و عملیاتی سازمان همراستاست. در این مسیر یکی از مهمترین و منعطفترین ابزارهای برنامهریزی نقشهی راه است. تعیین اولویتهای توسعهی فنآوری برای تمامی کشورها مهم است. اما این مساله برای کشورهای کمتر توسعه‌یافته یا در حال توسعه که از لحاظ محدودیت منابع قادر به سرمایه گذاری گسترده در امر توسعهی فنآوری نیستند از اهمیت ویژهای برخوردار است. در واقع نقشه ی راه ابزاری است برای پاسخ به سه سوال اساسی؛ کجا هستیم، میخواهیم به کجا برسیم و چگونه میخواهیم مسیر را طی کنیم؟ برای رسیدن به این اهداف ترسیم نقشه ی راه شامل تعیین دقیق اهداف و مسیرهای مختلف برای رسیدن به آنها و کمک به تمرکز منابع بر فعالیتهای کلیدی مورد نیاز ضروری خواهد بود.

مطالعه خواص سنگ مخزن یکی از موضوعات مهم کنونی در ارزیابی نهایی مخازن هیدروکربنی است. تعیین نواحی باکیفیت مخزنی بالا می‌تواند نقش به سزایی در مباحث تولید از مخازن هیدروکربنی و توسعه میادین داشته باشد؛ بنابراین مطالعه خواص پتروفیزیکی مخزن مانند تخلخل، نفوذپذیری، اشباع و روش سریع تجزیه‌وتحلیل این خواص بسیار مهم است. از روش‌های بررسی خواص مخزن، نمونه‌گیری از سنگ مخزن و انجام آزمایش‌های متعدد بر روی آن است. هدف این متن بررسی موشکافانه تست‌های مربوط نمونه مغزه گیری شده و معرفی روش جدید آزمایشگاهی آنالیز مغزه، روش مغز نگاری کامپیوتری و مقایسه روش‌های سنتی و جدید است. روش (DRP) ابزاری سریع و در حال تحول برای توصیف خواص سنگ است که دارای پتانسیلی برای کاهش زمان تجزیه‌وتحلیل خواص پتروفیزیکی و همچنین افزایش دقت در ارایه نتایج مبتنی بر روش آزمایشگاهی نسبت به روش‌های سنتی است. تاکنون این روش در حوزه هایی مانند کانی شناسی، توزیع سیالات، آسیب سازند به علت آسفالتین، اشباع سیالات، بررسی شکاف‌های باز و بسته، بررسی اسید کاری و عملیات اسید کاری، خواص PVT، مطالعات پوش سنگ، آنالیز آزمایشگاهی مغزه، تهاجم گل حفاری، هدایت حرارتی (جهت مدل‌سازی) و خواص مخازن کربناته پیچیده (ازجمله مخازن عظیم کربناته خاورمیانه) و ازدیاد برداشت کاربرد داشته است. 

کشور ایران، عموما از داده های نمودارگیری از گل حفاری(ماد لاگینیگ) بمنظور کمک برای تهیه نمودار ترسیمی زمین شناسی چاه3و ثبت پارامترهای حفاری با هدف حفاری ایمن و بهینه استفاده می‌گردد. بعبارتی این داده‌ها چشم حفار،کمپانی من و زمین شناس سرچاه بوده و اخطارها و اطلاعات لازم را بمنظور رصد حفاری در اختیار می گذارد. مانند ثبت لحظه ای درصد H2S گل حفاری، سختی سازند و افزایش یا کاهش حجم گل موجود در ستون چاه. در این مقاله تلاش شده است علاوه بر معرفی کاربردهای مهم و شناخته شده این داده ها، به ارزش بالای این اطلاعات در ارزیابی بهتر سنگ مخزن اشاره شود. همچنین با کاربرد آنها می‌توان در کاهش هزینه های حفاری و تکمیل چاه بیشتر آشنا شد. برای این منظور دو چاه گازی انتخاب شده اند. داده های سرعت نفوذ مته(ROP) 4 و نمودارهای ثبت گاز5 که بخش مهمی از داده هایمی باشند به همراه نمودارهای کامل ارزیابی مخزن این دو چاه انتخاب و پس از تلفیق همه اطلاعات، سازندهای مخزنی آنها مورد ارزیابی دقیق تری قرار گرفتند.

در این مطالعه نهشته های الیگوسن و میوسن زیرین بر مبنای مطالعات چینه نگاری سکانسی مورد تطابق سنگ چینه نگاری قرار گرفته است. این نهشته ها شامل سازند آسماری و بخش هایی از سازند پابده است که به عنوان یکی از مهمترین مخازن و سنگ منشا های هیدروکربوری در دنیا معرفی شده اند. این مطالعه شامل 10 برش چینه شناسی بوده و محدوده های حوضه پیش بوم خلیج فارس، فروافتادگی دزفول، زاگرس چین خورده و زاگرس مرتفع را شامل می شود. به جهت تعیین ارتباط جانبی نهشته ها با یکدیگر از نظر چینه شناسی، می بایست مطالعات زیست چینه نگاری، محیط رسوبی و چینه نگاری سکانسی انجام شود تا بتوان تغییرات و همبستگی جانبی نهشته ها را با ریسک کمتر در امتداد این برش ناحیه ای نمایش داد. برای همین پس از انجام مطالعات چینه نگاری سکانسی و تعیین دسته رخساره های پسرونده، پیشرونده، حداکثر سطوح غرقابی و مرزهای سکانسی توانستیم چهار نوع لیتولوژی غالب برای این نهشته ها تفکیک و مورد تطابق قرار دهیم.

مدل‌سازی مناسبمحیط‌های رسوبی از اهمیت بسیار بالایی در اکتشاف نفت و گاز برخورداربوده چراکه این امکان را به زمین‌شناسان می‌دهد تا رفتار سیستم های زمین را مورد تجزیه و تحلیل قراردهد. بدین ترتیب،با بکارگیری سناریوهای مختلف تصمیم‌های مهم درجهت مدیریت محیط‌های رسوبی امکان‌پذیر می شود. امروزه روش‌هایزمین‌آماری کاربرد گسترده ای درشبیه‌سازیمحیط های زمینی پیدا کرده است.روش‌هایزمین‌آمار کلاسیک در شبیه‌سازی ساختارهای ناهمگون، محدودیت داشته به طوری که در برخی موارد قادر به شبیه‌سازی صحیح نمی‌باشند؛ اما برخیروش‌های جدید زمین‌آماری نظیر روش شبیه‌سازی گوسی منقطع و چندگوسی، این محدودیت‌ها را نداشته و می تواند در مدل‌سازیمحیط‌های رسوبی ناهمگون و بسیار پیچیده بکار رود.در این تحقیق، ابتدا به بررسی الگوریتم روششبیه‌سازی گوسی ترتیبی پرداخته شدهسپس با بکارگیری روش گوسی منقطع و چندگوسی منقطع، الگوریتم آن‌ روش ها در فضای یک محیط رسوبی پیاده سازی می شود. الگوریتم های بکاررفته در این جا انعطاف‌پذیر بودهبه‌نحویکهبه‌راحتیبا وارد کردن برخی داده های حداقلی، آن را می توان برای پیاده سازیبر مخازن نفتی به‌کار برد. در این کار تحقیقاتیروش‌های گوسی منقطع و چندگوسی منقطع، در مدل‌سازی ساختارهای ناهمگون توانمند دیده شده به طوری که می تواند توصیف مناسبی ازناهمگونی‌های زمینی را نشان دهد.

هرزروی و ورود سیال حفاری به درون سازند یکی از مشکلات مرسوم در چاه های نفت و گاز می باشد که با توجه به اهمیت آن سالانه میلیون ها دلار، جهت مقابله با آن هزینه می شود. مهمترین بخش در حل معضل هرزروی گل تشخیص درست هرزروی و عوامل تاثیرگذار بر روی آن می باشد. یکی از پارامترهای که به ندرت در مطالعات به بررسی و تاثیر آن بر روی هرزروی پرداخته شده است، مشخصات کنده های حفاری می باشد. با توجه به نیروهای اعمالی بر کنده ها می توان گفت که نحوه انتقال کنده های حفاری و اثر آن ها بر روی میزان هرزوری به مقدار زیادی به مشخصات کنده های حفاری بستگی دارد. لذا نمونه گیری صحیح کنده های حفاری و تفسیر درست مشخصات و اطلاعات آن ها می تواند به ما در جلوگیری از مشکلات هرزروی کمک شایانی بکند. در این راستا در این مقاله به بررسی و اهمیت اثر مشخصات کنده های حفاری شامل مقدار،قطر، چگالی و همچنین شکل آن ها بر روی میزان هرزروی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش مقدار کنده های حفاری احتمال گرفتگی شکاف افزایش پیدا کرده و هرزروی کاهش می یابد. همچنین افزایش چگالی و قطر کنده ها موجب افزایش وزن کنده ها و کاهش انتقال آن ها به سمت بالا گردیده و احتمال گرفتگی شکاف ها کاهش می یابد. افزایش کرویت کنده ها موجب کاهش درگ آن ها و درنتیجه افزایش انتقال آن ها می شود که این به نوبه خود موجب افزایش احتمال گرفتگی شکاف و کاهش هرزروی می گردد.

در این بررسی به ارایه راهکاری مناسب جهت مهار حوادث چون فوران چاه نفت/گاز می پردازیم. این فوران ها نه تنها باعث از هدر رفتن حجم بسیار زیادی از منابع هیدروکربوری می شود بلکه باعث خصارات جبران ناپذیری به محیط زیست و همچنین آنش سوزی خیلی جدی و آسیب های جانی می شود. مهار فوران نفت/گاز با فشار بالا بسیار دشوار و به طبع آن خاموش نمودن آتش حاصل سخت تر می باشد. روش های سنتی مهار مستلزم حفر چاه های امدادی است و پمپاژ حجم زیادی سیال حفاری به منظور متوقف نمودن خروج سیال مخزن می باشد. این روش ها خسته کننده، پر هزینه و غیر قابل اعتماد هستند. علاوه براین، در صورت موفقیت، امکان بهره برداری از چاه اولیه وجود ندارد.
هدف از ابداع این روش تامین تکنیک و ابزاری توسعه یافته برای کنترل فوران نفت/گاز با فشار بسیار بالا از دهانه چاه، که بدینوسیله امکان مهار فوران در یک مدت زمان کوتاه، مطمین و خیلی کم هزینه و همچنین با امکان تولیدی نمودن چاه اولیه با هزینه بسیار کم پس از پایان موفقیت آمیز عملیات مهار می باشد. اهداف دیگر این طرح ایجاد سوراخی در بدنه لوله خروج سیال نفت/گاز جهت ورود پلاگ و تزریق گل به درون چاه می باد.

بیش ازپنجاه سال است که هیدروسیکلون های جداکننده مایع_جامدبه عنوان یک تجهیزعملیاتی درصنایع مختلف به کارمی روند. باتوجه به اهمیت این موضوع، شمارزیادی مطالعات آزمایشگاهی، عددی درپی تخمین عملکردهیدروسیکلون درباب افت فشارحاصله وراندمان جداسازی (قطرحدجدایش ذره) به ثمررسیده است. اغلب مطالعات عددی برای شبیه سازی الگوی جریان سیال درون سیکلون بانرم افزارتجاریFluent انجام پذیرفته است. روش دیگربرای این ارزیابی، کاربردCFD درنرم افزارCOMSOL Multiphysics می باشد. تمرکزاین مطالعه بیشتردرزمینه آگاهی ازتاثیرسرعت مماسی ورودی وشناخت الگوی جریان به واسطه شبیه سازیCFDبانرم افزارقدرتمندCOMSOL Multiphysicsاست. پسازآن،اینتحقیقروابط ارایه شدهازچندینمحقق (روابطبارت،ایزیا_لیث،کوچ_لیچ،لاپل،موشلناتز،ریتما) راباداده های آزمایشگاهی مقایسه کرده است تاعملکردآنهانسبت به یکدیگر مشخص گردد. دراین بین روابط بارت وکوچ_لیچ که تطابق مورد دلخواهی باداده های مرجع راداشتند، برایآنالیزحساسیت انتخاب شدند. طبق نتایج مشخص شد، سه پارامترهندسی مربوط به بدنه هیدروسیکلون تاثیربسزایی برعملکردجداسازی دارند. نتایج خروجی نشان دادکه باکاهش قطردهانه خروجی سرریزوپهنای ورودی میتوان ضریب بهره وری  هیدروسیکلون راافزایش داد، درحالی که افزایش قطربدنه تاثیرمنفی دربهره وری هیدروسیکلون دارد. ازسوی دیگربازدهی سیکلون باافزایش اختلاف دانسیته سیال_جامدوسرعت ورودی خوراک افزایش می یابد.
 

تزریق گاز یکی از روش‌های عملیاتی و رایج ازدیاد برداشت است که با چالش‌هایی از قبیل نیاز به تامین منابع عظیم گاز جهت تزریق به مخزن و راندمان روبش1 پایین مواجه است. به همین دلیل و برای بهبود مشکلات ذکر شده، استفاده از روش‌های دیگر ضروری می باشد. یکی از این روش‌ها، تزریق فوم می باشد. در این روش، فوم که از دو فاز گاز و آب تشکیل شده است به جای گاز به مخزن تزریق می شود. با این روش، برخی از مشکلات تزریق گاز از جمله راندمان روبش ضعیف آن بهبود می یابد. با توجه به مطالعات اندک در زمینه بررسی عملکرد شیوه های مختلف تزریق فوم به کمک شبیه‌سازی با نرم‌افزار‌های موجود، در این مطالعه عملکرد سه شیوه تزریق فوم در یک مخزن شکافدار بررسی و با هم مقایسه شده و بهترین و موثرترین روش تزریق با در نظر گرفتن جنبه های مختلف به خصوص اقتصادی و نه فقط صرف افزایش تولید انتخاب شده است. روش تزریق پیوسته فوم به عنوان شتاب دهنده تولید نفت و روش تزریق دوره‌ای فوم-آب به عنوان تقویت کننده ضریب بازیافت پیشنهاد می‌شود.