ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 176 (خرداد 1399)

بخش عمده ای از هزینه های مربوط به توسعه میادین نفتی در قسمت تحت الارضی به حفاری مرتبط می باشد،بالا بردن بازدهی حفاری به معنای دستیابی به اهداف مورد نظر در مدت زمان کمتر و با هزینه پایین ترامروزه مورد توجه تمامی مهندسین و دست اندرکاران حفاری قرار گرفته است.چرا که زمان و هزینه حفاری یک عامل تعیین کننده در بازگشت سرمایه در پروژه های نفت و گاز است.جهت نیل به بازدهی بیشینه روش ها و مدلهایی ارایه شده اند که به آن بهینه سازی حفاری اطلاق میشود.در همین راستا دو شاخص اصلی هزینه و مدت زمان حفاری را میتوان برشمرد،اگرچه هزینه حفاری شاخصی مهمتر بحساب می آید اما با توجه به عدم قطعیت و پیچیدگی بالای محاسبات هزینه حفاری،دربیشتر موارد شاخص طول مدت زمان حفاری را مناسبترین شاخص کنترل و بهینه سازی عملیات مدنظرقرار میدهند.بنابراین به منظور کاهش مدت زمان حفاری،عوامل فنی و مهندسی تاثیرگذار در نرخ نفوذ مانند خصوصیات گل حفاری،هیدرولیک،وزن روی مته،دور مته،عمر مته و سایر موارد مورد مطالعه قرار گرفت.در این تحقیق به بررسی 5حلقه چاه در میدان سراجه پرداخته شد و پس از پردازش اطلاعات،در ابتداهیدرولیک بهینه با روابط ریاضی و برنامه کامپیوتری با احتساب حداکثر قدرت قابل دسترسی در مته،به منظور تمیزکاری مناسب در ته چاه محاسبه شد که در میزان نفوذ موثر است.در ادامه به منظور بالا بردن بازدهی حفاری در میدان سراجه فرآیند با استفاده از نتایج حاصل از هیدرولیک بهینه با روش هایی به صورت تجربی، مقایسه ای و محاسباتی در 3 مرحله صورت گرفت و پس از آن نتایج این مراحل مورد مقایسه قرار گرفتند تا در نهایت با استفاده از نتایج اولیه و مقایسه ای،چاه نهایی با نرخ نفوذ بالاتر و هزینه کمتر نسبت به حفاری های انجام شده طراحی شد.

رسوب آسفالتین پدیده ای است که در تمامی طول مسیر تولید از مخزن تا دهانه چاه، از ته چاه تا سر چاه، در طول خطوط انتقال سر چاهی و تمامی تجهیزات سر چاهی مشکلات متنوعی را بوجود می آورد. علیرغم مطالعات زیادی که بر روی این موضوع انجام شده است، این پدیده هنوز به خوبی شناخته نشده و بسیاری از مشکلات ناشی از آن همچنان هزینه های هنگفتی را به صنعت نفت و گاز در دنیا وارد می کند. به منظور رفع این مشکل با توجه به ماهیت متفاوت آسفالتین هر مخزن، می بایست سیال به طور دقیق مورد مطالعه قرار گرفته و خصوصیات آسفالتین موجود در نفت با استفاده از آزمون های آزمایشگاهی و مدلسازی نرم افزاری مورد شناسایی دقیق قرار گیرد. از آنجاییکه گرفتن نمونه سیال نفتی و انجام آزمایش امری زمانبر بوده و هزینه بالایی دارد لذا شبیه سازی رایانه ای کمک شایانی در این زمینه به صنعت نفت می نماید و بدین ترتیب می توان با شناخت بهتر پدیده آسفالتین نسسبت به انتخاب راه حل مناسب اعم از روش های تزریق حلال، فراصوت یا الکترومغناطیس اقدام نمود. با توجه به پیچیدگی مدلسازی رسوب آسفالتین و همچنین عدم توانایی مدلهای ساده و قدیمی آسفالتین در ارایه تطابق مناسب با داده های آزمایشگاهی، در این مطالعه با استفاده از معادله حالت پیچیده PC-SAFT که دقت بالای آن در این زمینه در کارهای پیشین تایید شده است، این مساله مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مدلسازی  معادله PC-SAFT با نتایج حاصل از سایر مدلها مقایسه گردید. نتیجه حاصل از این مقایسه این است که مدل جامد در فشارهای مختلف و دمای مخزن دقت بالاتری نسبت به معادله حالت PC-SAFT ارایه می کند. در حالیکه در دماهای پایین تر معادله حالت PC-SAFT نتایج بسیار دقیقی در پیش بینی رسوب آسفالتین نسبت به سایر مدلها ارایه داده است.

در اکثر مخازن نفتی و گازی بعد از گذشت مدت زمانی از تولید به دلیل بر هم خوردن تعادل میان نیروهای گرانشی، مویینگی و ویسکوز، آب و گاز موجود در سفره زیرزمینی (آبده) و کلاهک گازی به شکل یک مخروط به طرف دهانه چاه تولیدی روانه می گردد که در نتیجه آن همراه با نفت به طور همزمان، آب و گاز تولید می شود. مشکل تولید آب یکی از مشکلات اساسی زیست محیطی مرتبط با تولید نفت و گاز می باشد. آب تولیدی دارای نمک بسیار زیاد، مواد شیمیایی و ترکیبات فلزی است و به ترکیبات نفتی آلوده می باشد که تاثیرات مخربی بر محیط زیست می گذارد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهدکه این پساب ها یکی از مهمترین پیامدهای زیست محیطی منطقه است که باعث آلودگی آب دریا، خاک و پیامدهای بعدی آن می شود. موارد متعددی جهت مدیریت تولید آب ناخواسته وجود دارد که در این مقاله اقدامات قبل و بعد از حفاری چاه، جهت پیشگیری از مخروطی شدن آب در چاه های عمودی مورد مطالعه قرار گرفته است و به ارایه راهکارهایی جهت جلوگیری از تولید آب پرداخته شده است؛ در انتها با استفاده از نرم افزار اکلیپس 300، مخزن مورد مطالعه شبیه سازی  شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که برای کنترل و حذف آثار زیانبار ناشی از فعالیت های نفتی و تولید آب در منطقه، در نظر گرفتن ملاحظات زیست محیطی در فرآیندها، خرید یا طراحی تجهیزات جدید، استفاده از روش های مختلف از جمله تولید با نرخ  کمتر از نرخ  بحرانی، مسدودسازی ته چاه و استفاده از چاه افقی برای اجرای پروژه های پاکسازی محیط و انجام اقدامات اصلاحی ضروری است.

عملیات حفاری در سازند های پرفشار با چالش های و سختی های زیادی رو به رو شده است. فشار بالای سیال سازند، جریان مداوم سیال به درون چاه، آلودگی سیال حفاری، نمک ها و مارل های روان و پیشرونده با رفتار پلاستیکی، تنگی چاه و گیر لوله ها، تنها تعداد اندکی از این مشکلات و گرفتاری ها در حفاری سازند های پرفشار است. انتخاب فرمولاسیون مناسب با وزن گل بهینه می تواند بر این چالش ها فایق آمده و اهداف پیش رو را تحقق دهد. فروبار (Fe2O3)، باریت(BaSO4)، گالنا(PbS) و ایلمنایت (FeO.TiO2) از جمله افزایه های وزن افزای معمول مورد استفاده در گل حفاری هستند. اما وزن مخصوص فروبار و باریت در دسترس در عملیات حفاری با توجه به وجود ناخالصی ها، کاهش پیدا کرده است. همچنین استفاده از گالنا با توجه به مسایل و محدودیت های زیست محیطی با مخالف ها و ممنوعیت هایی روبرو است. برای غلبه بر این چالش ها، CY-Max بعنوان یک وزن افزای جدید، جهت ساخت یک گل حفاری فوق سنگین برای حفاری سازندهای پرفشار، معرفی شد. آزمایش های مختلفی برای یافتن بهترین فرمولاسیون برای ساخت گل حفاری فوق سنگین به وزن گل 174 پوند بر فوت مکعب، انجام شد. خواص مختلفی از جمله هرزروی صافابو خواص ریولوژیکی برای نمونه های گل حفاری مورد بررسی، اندازه گیری و آنالیز قرار گرفت و در نهایت بهترین فرمولاسیون بدست آمد. علاوه بر این، خصوصیات مورد نیاز گل حفاری برای حفاری یک سازند پرفشار در میدان بی بی حکیمه واقع در جنوب غرب ایران بدست آمد. ماده وزن افزای پیشنهاد شده (CY-Max) و فرمولاسیون جدید برای ساخت گل حفاری فوق سنگین توانست خصوصیات مورد نیاز را کسب نموده و بصورت موفقیت آمیزی در عملیات حفاری مورد استفاده قرار بگیرد.

سیالات مخازن زیر زمینی بطورکلی مشتمل بر دو نوع هیدروکربنی و آبی می باشند بطوریکه همزمان با تولید نفت و گاز،  بخش عظیمی از تولید در میادین نفت و گاز را آب تولیدی تشکیل داده و مشکلات زیست محیطی عدیده ای را بوجود می آورد. با توجه به مشکلات بوجود آمده ناشی از این پساب و مشکل کمبود آب در کشورمان، تصفیه و استفاده مجدد از آن امری ضروری است که هدف اصلی این پژوهش می باشد. بدین منظور، پس از بررسی اجزای مختلف تشکیل دهنده آب تولیدی، به بیان مراحل مختلف تصفیه آب تولیدی در چهار مرحله پیش تصفیه، تصفیه اولیه، تصفیه ثانویه و تصفیه نهایی پرداخته و در ادامه راه های استفاده مجدد از آب تولیدی به همراه سیستم تصفیه مناسب هر یک از آن ها بیان خواهد گردید. به منظور رعایت مسایل زیست محیطی دفع پساب آب تولیدی و با توجه به  مخاطرات ناشی از آن و التزام پایبندی به قوانین و محدودیت های مربوطه، فعالیت های متعددی درخصوص تصفیه پساب انجام شده است. بطور مثال استفاده از واحد های جداکننده ای پی آی و دستگاه شناورسازی هوا پیشنهاد شده است به نحوی که با استفاده از واحد های جداکننده ای پی آی، هیدروسایکلون، واحد شناورسازی هوا و فیلتراسیون شنی بتوان مجددا از پساب تصفیه شده استفاده نمود. همچنین به منظور استفاده مجدد از آب تولیدی در مصارف شهری، کشاورزی و آبیاری، اضافه شدن واحد میکروفیلتراسیون سرامیکی و بستر کربن فعال به واحد های قبلی پیشنهاد شده است. در ادامه روش های مختلف افزایش کارایی این واحدها مورد بررسی قرار گرفته و استفاده از منعقد کننده ها برای واحد جداکننده ای پی آی، استفاده از سیستم هوادهی متناوب و استفاده از اریفیس هایی با نسبت گلوگاهی کمتر برای واحد شناورسازی هوا، کاهش اندازه دانه های فیلتراسیون برای واحد فیلتراسیون دانه ای وایجاد پوشش آب دوست بر روی غشا برای واحد میکروفیلتراسیون به منظور افزایش کارایی این واحد ها پیشنهاد شده است.

لکه های نفتی در آب دریا می تواند اثرات زیانباری بر روی موجودات زنده دریایی و تخریب زیست محیطی داشته باشد. استفاده از پیمایش های میدانی برای تعیین موقعیت و وسعت این لکه های نفتی، بسیار وقت گیر و هزینه بر است. سنجش از دور با پوشش مکانی مناطق وسیع و ثبت جزییات در مقیاس های مکانی مختلف، امکان نظارت بر لکه های نفتی را در بازه های زمانی دلخواه امکان پذیر می نماید. بر این اساس، مسیولان در سطوح محلی و منطقه ای می توانند با سرعت و دقت بیشتر تصمیمات لازم جهت جلوگیری یا کاهش اثرات زیانبار لکه های نفتی را اخذ کنند. این تحقیق با بررسی رفتار طیفی لکه های نفتی در محدوده طیف اپتیک سعی در بررسی کارایی سنجش از دور اپتیک در پیمایش لکه های نفتی دارد. بر این اساس نواحی ماورای بنفش، مریی، مادون قرمز نزدیکو مادون قرمز حرارتی طیف الکترومغناطیس بررسی شده و نقاط قوت و منفی این محدوده های طیفی مورد بحث قرار می گیرد.

مخازن گاز میعانی یکی از مهم ترین و با ارزش ترین و پیچیده ترین نوع مخازن هیدروکربوری هستند. پیچیدگی آن ها از این نظر است که رفتاری خلاف رفتار ترمودینامیکی سیالات هیدروکربوری دارند و آن هم به علت وجود ترکیبات میانی[1] می باشد که در این گونه مخازن وجود دارد و باعث ارزشمند شدن این مخازن شده است. با رسیدن فشار مخزن به نقطه شبنم، ترکیبات میانی به صورت میعان در مخزن شکل گرفته که علاوه بر کاهش بهره دهی این مخازن، موجب از دست رفتن این بخش از سیال هیدروکربوری می شود. از چالش های مهم این گونه مخازن، نگه داشتن فشار در بالای فشار نقطه شبنم جهت جلوگیری از میعان شدن ترکیبات میانی است که از دیر باز، مهم ترین دغدغه مهندسین مخازن است. همچنین به کار بردن روش های مختلف و به روز به منظور حذف میعانات به دام افتاده در مخزن به خصوص نواحی اطراف چاه تولیدی و نیز تولید آن ها در سطح از دیگر چالش مطرح در این گونه مخازن است. در این مطالعه، ابتدا به توصیف مخازن گاز میعانی پرداخته شده است و سپس مروری بر روش های جلوگیری از تشکیل میعانات در داخل مخزن و نواحی اطراف چاه تولیدی در مخازن گاز میعانی انجام شده است.

اهمیت و نقش حساس امورحقوقی در شرکتهای نفتی، تبیین صحیح جایگاه این امور و تقویت کاکرد آن را ضروری می نماید. در این راستا  اقدام نخست، تعیین خط مشی مناسب برای امور حقوقی در چارچوب اهداف و ماموریتهای هر شرکت است. در گام بعدی شناسایی وظایف و  ماموریت های این امور در شرکتهای نفتی، الزامات پشتیبان آن و تعیین نواقص احتمالی موجود در عملکردشان قرار می گیرد. بدیهی است در تبیین این فرآیند، حفظ منافع و تقویت بنیه شرکت متبوع و در سطح کلان منافع صنعت نفت در اولویت می باشد.