ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 91 (تیر 1391)

بیش از 100 سال از اکتشاف و تولید نفت در ایران می گذرد؛ این بدان معناست که عمده میادین بزرگ کشور در نیمه دوم عمر خود قرار دارند. براساس آمارها، متوسط تولید هر چاه از حدود 20 هزار بشکه در روز سال های اول بهره برداری، به حدود 2 هزار بشکه تقلیل یافته است. از طرفی، علاوه بر افزایش هزینه های مرتبط با توسعه میدان، با کاهش میزان ذخیره مخزن، هزینه تولید هر بشکه نفت خام افزایش قابل توجهی یافته است و بنابراین علاوه بر عزم جدی در اجرای سریع روش های ثانویه و ثالثیه ازدیاد برداشت، سرمایه گذاری هدفمند در فازهای مختلف اکتشاف و توسعه، برای اخذ به موقع اطلاعات مورد نیاز، انجام آزمایش های مربوطه و آزمایش پایلوت، برای روش بهینه تخلیه مخزن جزو لاینفک طرح های توسعه و ازدیاد برداشت از میادین است. اگر چه مقوله ازدیاد برداشت در بخش اجرا، با پروژه های متعدد تزریق آب و گاز (غیرامتزاجی و پایلوت امتزاجی) و در بخش پژوهش، با فعالیت هایی نظیر سیلاب زنی مغزه، آزمایش های تزریق امتزاجی، تزریق مواد شیمیایی، روش های حرارتی و... در سطح شرکت ملی نفت ایران انجام شده است، اما به تازگی با طرح افزایش یک درصدی ضریب برداشت از طرف مجلس، فعالیت های جدید نیز در بخش های مختلف صنعت شکل گرفته اند. همچنین جلسات متعدد کارشناسی در واحدهای مختلف ستادی، پژوهشی و عملیاتی شرکت ملی نفت ایران به بررسی موضوع پرداختند و به تازگی، مطابق مصوبه هیئت مدیره، کمیته ای نیز به نام کمیته ازدیاد برداشت تشکیل شده است تا موضوع را بیشتر پیگیری کند. در این نوشته، ابتدا تعریف ازدیاد برداشت و اصطلاح تولید صیانتی که بارها استفاده می شود و ارتباط آنها با مدیریت مخزن بررسی می شود، سپس چالش های صنعت در پروژه های ازدیاد برداشت و کمبودهای پیشرو، بیان و راهکارهای کارشناسی ذکر می گردند. ازدیاد برداشت در ادبیات مهندسی نفت، تخلیه مخزن ممکن است به سه دوره برداشت اولیه، ثانویه و ثالثیه تقسیم شود. در مرحله برداشت اولیه (طبیعی) هیچ گونه سیالی در مخزن تزریق نمی شود و فقط از انرژی طبیعی مخزن (تراکم سنگ، انبساط سیال، کلاهک گاز و آبران) برای تخلیه مخزن استفاده می شود. در مرحله ثانویه و ثالثیه برداشت مخزن، سیالی خارجی برای تولید بیشتر نفت درجا به مخزن تزریق می شود. تزریق آب و گاز (هیدروکربوری و غیرهیدروکربوری) که برای تثبیت فشار مخزن است، روش های ثانویه خوانده می شود و روش هایی نظیر تزریق امتزاجی، مواد شیمیایی و... که هدف اصلی انجام آنها کاهش اشباع نفت از طریق تغییر شرایط اولیه فصل مشترک سنگ و سیال است، در طبقه روش های ثالثیه قرار می گیرند. روش های ثالثیه در ادبیات مهندسی نفت به روش های EOR شناخته می شوند. به طورکلی انتظار می رود با توجه به خواص مخزن نفتی و شرایط اقتصادی، توسعه میدان سه مرحله داشته باشد.

مخازن گاز میعانی به واسطه رفتار فازی متفاوتی که از خود نشان می دهند، به مطالعات گسترده و ویژه ای نیاز دارند. در این گونه مخازن، با افت فشار مخزن بر اثر تولید، اجزای سنگین موجود در گاز جدا شده و اطراف دهانه چاه به شکل مایع تجمع پیدا می کنند. تجمع میعانات در اطراف چاه، باعث کاهش شدید تراوایی گاز و بالطبع کاهش تولید گاز خواهد شد. علاوه بر این، بخش اعظمی از میعانات گازی باارزش، درون مخزن حبس می شوند. تثبیت فشار از مهم ترین روش هایی است که تاکنون برای کاهش تشکیل میعانات درون مخزن استفاده شده است. گاز تولیدی از مخزن، نیتروژن، دی اکسیدکربن و متان از پرکاربردترین گازهای استفاده شده در تزریق به میادین گاز میعانی هستند که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. میدان پارس جنوبی قسمتی از بزرگ ترین میدان گاز میعانی جهان است که با برداشتی که در چند سال اخیر از این میدان صورت گرفته، فشار مخزن به نزدیک فشار نقطه شبنم رسیده است و بررسی سناریوهای مختلف تثبیت فشار در این میدان اهمیت به سزائی دارد. با توجه به این مسئله که میدان پارس جنوبی با قطر مشترک است، برای حفظ منافع ملی، استفاده از روش های تثبیت فشار از حساسیت های خاص خود را دارد که نیازمند مطالعه ای جامع و دقیق است. در این مقاله به بررسی روش های تثبیت فشار به کار رفته در میادین میعانات گازی مشابه در کشورهای دیگر پرداخته می شود و پیشنهاد اولیه ای درباره انتخاب روش مناسب تر برای اجرا روی میدان پارس جنوبی ارائه می دهد.

در این تحقیق پیشرفت های اخیر در سیلاب زنی با مواد فعال کننده سطحی مرور شده است. براین اساس، نقش مواد فعال کننده سطحی در ازدیاد برداشت نفت، انواع سیستم های سیلاب زنی با مواد فعال کننده سطحی، اثر آلکالین و پلیمر در فرآیند سیلاب زنی و مکانیزم هایی که مواد فعال کننده سطحی به ازدیاد براشت نفت کمک می کند، بررسی شده است. اضافه کردن آلکالین به سیلاب زنی با مواد فعال کننده سطحی، مقدار مواد فعال کننده سطحی موردنیاز را کاهش می دهد. برای کنترل تحرک توده تزریقی، پلیمر اضافه می شود. نتایج بررسی های اخیر نشان می دهند، استفاده از مواد فعال کننده سطحی به منزله روش ثالثیه ازدیاد برداشت مفید تر است. این بررسی ها همچنین نشان می دهند، استفاده از سیلاب زنی با مواد فعال کننده سطحی درمخازن نفت سنگین، با تشکیل امولسیون و به دام انداختن قطرات نفت، به بهبود بازیافت از این مخازن کمک می کند.

فشار نقطه حباب، نسبت گاز محلول به نفت و ضریب انبساط حجمی نفت سه ویژگی مهم سیال مخزن هستند که در محاسبات مهندسی نفت کاربرد زیادی دارند. برای پیش بینی این ویژگی ها، یک شبکه عصبی مصنوعی براساس 75 مجموعه داده که ازگزارش های PVT مخازن جنوبی ایران جمع آوری شده اند، فراهم شده است. این مدل درصد مولی اجزای هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی (C1-C11، C12+، H2S، CO2، N2)، وزن مخصوص C12+، جرم مولکولی C12+و دمای مخزن را دریافت می کند و فشار نقطه حباب، نسبت گاز محلول به نفت و ضریب انبساط حجمی نفت را پیش بینی می کند. این مدل شبکه عصبی Backpropagation است که الگوریتم Bayesian regularization آن را آموزش داده است. تعمیم پذیر بودن این مدل به وسیله 18 مجموعه داده مجزا آزمایش شد و مدل توانست فشار نقطه حباب، نسبت گاز محلول به نفت و ضریب انبساط حجمی نفت را به ترتیب با میانگین خطای نسبی مطلق 559/2، 533/4، 871/5 درصد پیش بینی کند. همچنین این شبکه هر سه ویژگی را با ضریب همبستگی بالاتر از 95% پیش بینی کرد.

تولید گاز از مخازن زیر زمینی معمولا با تولید آب همراه است. بالا بودن میزان نمک موجود در آب همراه، تولید گاز طبیعی را با اختلال مواجه می سازد و منجر به افت سریع میزان تولید گاز می شود. بر این اساس دبی گاز باید همواره کنترل شود تا تعیین گردد که آیا تولید گاز همچنان مقرون به صرفه است یا خیر. اگرچه شستشوی آب راه حل مناسبی برای مشکل فوق و بدون نیاز به شناخت کامل فرآیند محسوب می شود، اما بسیار مهم است که این فرآیندها بررسی و شناخته شوند. گام اولیه، بررسی وضعیت موجود مخزن و میزان رسوبات ظاهر شده با افزایش میزان تولید است که از راه شبیه سازی امکان پذیر بوده و به عنوان هدف این تحقیق ارائه می شود. در این پژوهش برای بررسی جریان های حرارتی و سیال چند جزئی و چند فازی از نرم افزار شبیه ساز پتراسیم2 استفاده شده است. برای این منظور از مدول معادله حالت EWASG که برای شبیه سازی جریان انتقال آب نمک با میزان نمک متغیر و یک گاز غیر قابل میعان با حلالیت اندک تهیه شده، استفاده شده است. فرض بر این است که سیستم چند فازی، شامل سه ترکیب وزنی آب، نمک (NaCl) و متان (CH4) است. برای بررسی شدت رسوب گذاری یک چاه گازی، از یک مدل استوانه ای با شعاع و ارتفاع 500 متر استفاده شد و تغییرات به صورت دو بعدی بررسی گردید. تغییرات فشار، دما، دانسیته مایع، اشباع گاز، مایع و جامد و همچنین تغییرات غلظت نمک در محلول زیر زمینی با گذر زمان به دست آمد و مشاهده شد. عمده رسوب گذاری پس از گذشت 130 روز از عملیات تولید در نواحی اطراف دیواره چاه ایجاد و به تدریج در جهت شعاعی پیشروی نمود.

یکی از اهداف اکتشافی در عملیات لرزه نگاری، تعیین پارامترهای اجسام مدفون در زیر زمین است. برای تعیین این پارامترها روش های متفاوتی وجود دارد. به تازگی روش جدیدی به نام مومنت4 ارائه شده است که با استفاده از این روش می توان پارامترهای فیزیکی اجسام مدفون، همچون ضخامت، رسانایی5 و شعاع را به دست آورد. معادلات مومنت می توانند برای مولفه های افقی و عمودی و برای مرتبه های اول و دوم و nام به صورت آنالیزی نوشته شوند. به عبارت دیگر، با استفاده از معادلات مرتبه nام مومنت، می توان پارامترهای مجهول یعنی رسانایی و شعاع کره مدفون را تشخیص داد. توسط یک منبع دوقطبی مغناطیسی، یک میدان مغناطیسی به زمین اعمال می شود؛ در اثر اعمال این میدان مغناطیسی، کره مدفون در زمین، واکنش نشان داده و بنابراین می توان پاسخ کره را اندازه گیری نمود. پاسخ الکترومغناطیسی کره مدفون را می توان با استفاده از معکوس تبدیل لاپلاس6، از حوزه فرکانس7 به حوزه زمان8 انتقال داد و مومنت مرتبه nام، را برای کره مدفون به دست آورد. هدف این مقاله تخمین رسانایی و شعاع کره مدفون، با استفاده از داده های الکترومغناطیس هوایی9 و با به کار بردن روش مومنت است. در این تحقیق با استفاده از روش مذکور، مومنت یک کره مدفون محاسبه می گردد و از طریق معادله مومنت به دست آمده، رسانایی وشعاع آن تخمین زده می شود.

در این مقاله، زمین آمار چند نقطه ای به عنوان روشی جدید برای مدل سازی سه بعدی شکستگی ها معرفی می شود. این روش نسبت به زمین آمار کلاسیک، پیوستگی داخلی شکستگی ها را بهتر نشان می دهد. الگوریتم های زمین آمار چند نقطه ای، مدل هایی را ارائه می دهند که توانایی تولید تصاویر واقعی را داشته و پیوستگی بین پدیده های زمین شناسی را به خوبی نشان می دهند. زمین آمار چند نقطه ای وابسته به تصاویر آموزشی است که این تصاویر آموزشی ضرورتا به هر داده زیرزمینی که در مکان خاص حضور دارند، مقید نبوده و باید نمایانگر کل محدوده مورد مطالعه باشند. در این مقاله از شبکه شکستگی ناپیوسته به عنوان تصویر آموزشی استفاده می شود و با استفاده از داده های حاصل از چاه و رخ نمون و مطالعات آماری صورت گرفته، تصویر آموزشی مصنوعی ساخته می شود. در این تصویر طول، جهت و شیب شکستگی ها از اطلاعات آماری حاصل شده است. سپس از این تصاویر آموزشی، الگوهایی با ابعاد 3×3 ساخته شده و همه الگوها در پایگاه داده الگوها ذخیره می شوند. پس از آماده کردن الگوها، از الگوریتم SIMPAT برای شبیه سازی استفاده شده است. در این مقاله از داده های سخت (چاه) و نرم (لرزه نگاری) برای شبیه سازی بهتر و جستجوی دقیق تر الگوها استفاده شده است. در ادامه نتایج مدل سازی سه بعدی شکستگی با داده های تولید منطبق شده و عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفته است.