ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 107 (آذر 1392)

اکنون بیش از صد سال از حفر اولین چاه نفت در ایران میگذرد و صنعت نفت کشور در طی سده اخیر، فراز و نشیب های فراوانی را طی کرده است. در ارتباط با انتقال فناوری باید اذعان داشت که نبود مکانیزم های لازم برای تحقق این امر، صنعت نفت را در سطح واردکننده فناوری های خارجی نگاه داشته است. در این مقاله سعی شده اثربخشی فرایندهای انتقال فناوری در سطح صنعت نفت تحلیل و ارزیابی شود. در همین راستا با بررسی مدلهای مختلف در زمینه انتقال فناوری و با انتخاب فاکتورهای تاثیرگذار در فرایند انتقال فناوری و همچنین با درنظر گرفتن تجارب کشورهای موفق، فرایندهای انتقال فناوری در سطح صنعت نفت مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است. یافته های پژوهش، تصویری از فضای جاری انتقال فناوری در سطح ساختار و محیط صنعت نفت ارائه میدهد و مواردی از جمله نبود راهبرد انتقال فناوری در سطح صنعت نفت، نبود محیط مناسب برای انتقال فناوری و عدم حمایت کافی از این موضوع را به عنوان چالش های اساسی در این حوزه شناسایی کرده است.

هدف از مقاله حاضر، تلاش برای تحلیل روند ساخت تجهیزات صنعت نفت در داخل، از طریق انتقال فناوری است. در همین راستا، پروژه انتقال فناوری ساخت مته های حفاری در کشور که جزو کالاهای راهبردی در بخش بالادستی صنعت نفت است، مورد مستند سازی و تحلیل قرار گرفته است. شروع همکاری پروژه ساخت این مته ها در داخل، از اواخر دهه هفتاد و همزمان با شروع حمایت های کلان از ساخت داخل در کشور بوده است که با همکاری یک شرکت خصوصی داخلی (شرکت ابزار برقی ایران) و یک شرکت معتبر و صاحب تکنولوژی (بیکر هیوز امریکا)، شکل گرفته است. مستند سازی این پروژه بر مبنای روند تاریخی دوازده ساله از شروع مذاکرات تا توقف خط تولید این محصول و با استفاده از منابع موجود از جمله مصاحبه های مدیران صنعت نفت در سال های اخیر و همچنین جلسات متعدد با مدیران شرکت های طرف همکاری صورت گرفته است. در ادامه، بر اساس فعالیت های مدیریت فناوری و با استخراج چک لیست های انتقال فناوری، پروژه مذکور مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته و چالش ها و پیشنهادهایی به منظور بهبود فرآیندهای انتقال فناوری مشابه در کشور ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که محیط انتقال فناوری و حمایت سازمان های دولتی از شرکت های خصوصی، نقش اساسی در انجام موفقیت آمیز این پروژه ها دارد.

امروزه دستیابی به اهداف بلند توسعه و پیشرفت، بدون داشتن استراتژی و برنامه های مدون و قابل اجرا امکان پذیر نیست. استراتژی توسعه فناوری و شفاف کردن اولویت های تکنولوژیک، یکی از این برنامه ها در زمینه توسعه ی فناوری است که حتی در کشورهای در حال توسعه و آنهایی که تا چندی پیش از داشتن حداقل های توسعه محروم بودند، در حال اجرا شدن است. عربستان اکنون یکی از مهمترین کشورهای تولیدکننده و صادرکننده نفت است. با این حال، در صدد آن است که خود را دست کم در لبه فناوری و دانش فنی در حوزه ی بالادستی نفت در خاورمیانه قرار دهد. این کشور پس از تدوین استراتژی توسعه فناوری در بخش های مختلف بالادستی و پایین دستی، اسناد و مدارک آن را به نحوی وسیع در محیط مجازی منتشر کرده است. در این مقاله، استراتژی و اولویت های فناوری و حوزه های هدف فناوری در این کشور درحال توسعه، مورد بررسی قرار گرفته است.

افزایش گازهای گلخانه ای و از جمله دی اکسیدکربن سبب گرمایش زمین شده که با روند موجود و در درازمدت هرگونه حیاتی را بر روی کره زمین تهیه خواهد کرد. جدا از اهمیت زیست محیطی این موضوع برای هر کشوری و سلامت ملت ها، قوانین والزامات بین المللی در جهت وضع و ایجاد فرصت های تشویقی و پاداش های مالی برای کشورها و شرکت هایی که در جهت کاهش این آلاینده ها گام بر می دارند، سازمان یافته تر می شود و ازآنجایی که صنعت نفت، جایگاه ویژه ای در تولید طبیعی دی اکسیدکربن، استفاده از این گاز برای ازدیاد برداشت از مخازن نفت وگاز و همچنین کاهش انتشار آن دارد، شناخت پتانسیل های موجود همراه با انتقال تجربه و فناوری مرتبط برای کشورهای نفتی از جمله ایران و به خصوص برای خاورمیانه که دارای بزرگترین مخازن هیدروکربوی دنیا می باشد، بسیار مفید است. دراین مقاله، ابتدا میزان انتشار گازهای مختلف در خاورمیانه و جایگاه ایران، مورد بحث و بررسی قرار گرفته و سپس نتایج تحقیقات انجام شده در رابطه با پتانسیل تولید نفت و همچنین میزان ذخیره سازی در کل منطقه و همچنین میادین نفتی بزرگ آن ذکر گردیده است. نهایتا جایگاه و میزان فعالیت های انجام شده در بخش مدیریت کربن در تمامی کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا و همسایگان ایران که در این رابطه فعالیت و تجربه داشته اند، بررسی شده و سپس در مقایسه با دنیا، جایگاه و میزان پیشرفت آن ارزیابی گردیده است. این تجارب می تواند با توجه به اشتراکاتی که به لحاظ نوع مخزن و موقعیت جغرافیایی وجود دارد، به مشخص نمودن نقشه راه مدیریت کربن، ذخیره سازی آن و بالاخره، ازدیادبرداشت جهت افزایش سطح تولید نفت کشور کمک نماید.

امروزه توسعه روزافزون کشورهای جهان(به ویژه کشورهای کمترتوسعه یافته) در کنار رشد جمعیت، نیاز به انرژی های فسیلی را در این کشورها افزایش داده است. ازاین رو، تلاش در جهت کشف میادین نفت و گاز جدید که براساس آمارهای جهانی و سالیانه، تعداد آنها رو به کاهش است و افزایش تولید از میادین موجود، امری بدیهی و اجتناب ناپذیر شده است. به همین دلیل، شرایط بازار و اقتصاد نفت در کنار تجهیزات پیشرفته کشف و تولید نفت و گاز، دو عامل مهمی است که کشورهای تامین کننده نفت و گاز جهان به آن نیاز اساسی دارند. دراین مقاله، کاربردهای فناوری نانو به عنوان فناوری ای که بسیاری از علوم، تجهیزات و صنایع را متحول کرده است، در چهار رکن اصلی اکتشاف، حفاری، استخراج و مدیریت مخازن نفت و گاز بخش بالادستی صنعت نفت بررسی گردید. هم چنین نیازهای کوتاه مدت ایران به این فناوری با هدف توسعه سریع یا کاهش ضررهای مالی و معنوی(به عنوان کشوری که مجموع ذخایر نفت و گاز آن در رتبه نخست جهان قرار دارد)، با اشاره به مشکلات اصلی و عمده کشورمان در صنعت نفت بررسی شد و راهکارهایی از کاربرد این فناوری ارائه گردید. این بررسی نشان داد که با توجه به اهمیت صنعت حفاری و تاثیر آن بر سایر بخش های بالادستی، این صنعت بیش از سایر بخش ها به این فناوری نیازمند است و فواید کوتاه مدت زیادی از کاربرد آن در این بخش حاصل می شود. به علاوه، بخش های استخراج و مدیریت مخازن نفت و گاز نیز با توجه به اینکه هدف اصلی و یکسانی را دنبال می کنند(افزایش تولید از مخازن)، به نیازهای به نسبت مشابهی از این فناوری نیازمندند. هم چنین، باتوجه به اینکه مخازن ایران از نظر رفتار سنگ و سیال، مخازن ویژه ای در دنیا به حساب می آیند، استفاده از نتایج آزمایشگاهی و انجام آزمایش های علمی و کاربردی پیش از استفاده از این فناوری در بخش استخراج (با هدف کاهش ریسک پذیری)، الزامی است.

برنامه ریزی برای عملیات تزریق و تعیین زمان بهینه جهت اسیدکاری یک چاه تزریقی نیازمند تعیین خواص مخزن در اطراف دهانه چاه است. روش مرسوم برای تعیین این خواص، استفاده از دو چاه مشاهده ای و تزریقی است که این کار مستلزم توقف عملیات تزریق و صرف زمان و هزینه های اضافی است. بر اساس تحقیقات انجام شده استفاده از داده های روزانه تولیدی یا تزریقی می تواند راه حل مناسبی برای کاهش هزینه های جانبی باشد. در این مقاله سعی شده با استفاده از داده های روزانه تزریق شامل فشار، نرخ و مدت زمان تزریق، خواص اصلی دهانه چاه مانند میزان و شعاع آسیب تعیین گردد. در این روش به صورت مستقیم تنها از داده های روزانه تزریق استفاده می شود و وضعیت دهانه چاه و مخزن به شکل لحظه ای قابل بررسی است. در این مقاله با مطالعه کارهای انجام شده، فرآیند تزریق مدلسازی و روشی برای تعیین خواص مخزن در دهانه چاه ابداع گردید. در نهایت این روش به عنوان روش استاندارد تحلیل داده های تزریق برای تعیین خواص اطراف دهانه یک چاه تزریقی به مدت دو سال به کار برده شدکه نتایج حاصل با وضعیت واقعی چاه انطباق داشت.

ارزش افزوده اقتصادی حاصل از فروش میعانات گازی و کاهش شدید میزان عبوردهی سنگ به دلیل مسدود شدن در اثر میعانات مهم ترین تفاوت های مخازن گاز میعانی با مخازن گاز خشک است. برای تخمین میزان ارزش افزوده نیاز به محاسبه مقدار نسبت گاز میعانی است که این امر از طریق انجام آزمایشهای میدانی و آزمایش های خاص مبتنی بر خواص سیالات میسر می شود. در ابتدای دوران توسعه یک مخزن که انجام آزمایش خواص سیالات امکان پذیر نیست، روش هایی که توانایی مدلسازی کمیت هایی از قبیل نسبت گاز میعانی را دارند مورد توجه مهندسین قرار می گیرند. در این مقاله چگونگی مدلسازی نسبت گاز میعانی به وسیله یک شبکه عصبی مصنوعی که از توانایی جستجوی محدودهای با نام روش پس انتشار استفاده می کند مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی که بر مبنای استفاده از داده های گزارش شده از مخازن ایران است با مقدار واقعی آنها مقایسه گردید و نتایج حاصل شده موید این امر است که روش استفاده شده توانایی بسیار خوب و دقیقی در این زمینه دارد.

بررسی نتایج مطالعات قبلی انجام گرفته در سالهای 1366 و 1378 بر روی مخزن خامی یکی از میادین جنوب غربی ایران و همچنین آخرین گزارش های آمار سالیانه در سال 1388 در شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب نشان میدهد که این مخزن دارای 667/1 میلیارد بشکه نفت درجا بوده که با ضریب بازیافت 10 درصد، 167 میلیون بشکه نفت قابل استحصال خواهد داشت. نکته قابل تامل این است که میزان تولید انباشتی نفت مخزن خامی از این میدان تا سال 1389 به مرز 100 میلیون بشکه رسیده و این در حالی است که هنوز مخزن وارد دوره کاهشی تولید خود نشده است. این عدم همخوانی بین نفت درجا و عملکرد مخزن با توجه به مکانیزم های ضعیف موثر در تولید از این مخزن و همچنین شباهت زمین شناسی این میدان با میدان همجوار و میادین استفاده شده در فرمول بورای در حوضه خلیج فارس(مخازن ابوظبی)، موجب شد تا بررسی های دقیق تر پتروفیزیکی بر روی این میدان انجام گیرد. در این مطالعه از نمودارهای پتروفیزیکی و روابط تجربی موجود برای محاسبه ضریب سیمان شدگی در رابطه آرچی جهت محاسبه اشباع آب استفاده شد. روابط مورد استفاده در این مقاله، فرمول های شل و بورای میباشند که در آن متوسط نتایج حاصله در دو حالت عمق حفار و ضخامت چینه ای واقعی با حدود برش های مختلف برای تخلخل و اشباع آب مقایسه شده است.

یکی از متداول ترین شیوه های فرازآوری مصنوعی، روش فرازآوری با گاز است. در این روش نرخ تولید نفت تابعی از متغیرهای چاه، مخزن و شرایط تولید است و معمولا با آنالیز گره ای که بسیار پرهزینه و زمان بر است محاسبه می شود. به طور کلی ویژگی ها و متغیرهای چاه ها و مخازن مختلف با یکدیگر متفاوت است؛ علاوه بر این متغیرهای یک چاه یا مخزن خاص نیز در طول زمان تغییر می کند. بنابراین ساخت مدلی که بتواند نرخ تولید نفت در عملیات فرازآوری با گاز را در مسائل مختلف با سرعت و دقت پیش بینی کند ضروری به نظر می رسد. در این مقاله با استفاده از برنامه ریزی ژنتیک یک مدل دقیق جهت پیش بینی نرخ تولید نفت ارائه شده است. مقایسه پیش بینی این مدل با آنالیز گره ای، دقت زیاد مدل را نشان می دهد (خطای میانگین نسبی 53/1 درصد و بیشینه خطای نسبی 5 درصد). البته سرعت مدل برنامه ریزی ژنتیک به مراتب از آنالیز گره ای بیشتر است.

مهم ترین بخش در عملیات حفاری چاه های نفت وگاز، حفاری آخرین حفره واقع در مخزن هیدروکربوری است. در چاه هایی که دما و فشار مخزن بالا باشد، تماس سیال حفاری با دیواره چاه با قطر کم، تراوایی و شرایط خاص مخزنی، باعث تغییر در خواص سیال میگردد. لذا حفظ صافاب ومناسب نگهداشتن خواص حرکتی سیال توسط افزایه های به کاربرده شده،در اولویت مهندس طراح ترکیب سیال قرار میگیرد.بیشترین تاثیر دما و فشار در خواص پلیمرها بروز می کند. لذا،میزان استفاده این مواد، مهمترین بخش طراحی سیال جهت دما و فشار بالاست.برای اینکه بتوان پلیمر بیشتری را برای حفظ صافاب با در نظر داشتن عدم افزایش گرانروی به سیال حفاری افزود،می توان از رقیق کننده ها استفاده کرد. رقیق کننده ها یا تینرها با کم کردن گرانروی سیال اجازه استفاده بیشتر از پلیمرها را به ما میدهند و خواص سیال را با شرایط مذکور مناسب میسازند.

استفاده از داده های لرزه ای به خصوص در ایران تا به امروز منحصر به تعیین ساختار و ژئومتری یک مخزن نفتی و تخمین خواص مخزنی در مناطق دور از کنترل چاه ها معطوف شده است؛ در حالی که مطالعات نشان میدهد اگر فرض را براین بگیریم که داده ی لرزهای به نحو مناسبی پردازش شده باشد به گونه ای که بتوان تغییرات در نشانگرهای لرزه ای1 را تنها به تغییرات در خواص سنگهای زیر زمین نسبت داد، آنگاه می توان رابطه بین این تغییرات را در موقعیت چاه ها استخراج کرد و سپس از رابطه ی به دست آمده، در مناطق دور از چاه برای تخمین خواص ژئوشیمیایی سنگ منشا نیز استفاده کرد. تعیین کل محتوای کربن آلی(TOC)2 یکی از مراحل بنیادی در ارزیابی سنگهای منشا است. ازآنجایی که حفر چاه اکتشافی در نقاط مختلف میدان به منظور ارزیابی سیستم های نفتی مقرون به صرفه نبوده و زمان زیادی را می طلبد، در این مطالعه سعی شد با استفاده از وارونسازی داده های لرزه نگاری سه بعدی(3D) 3 و نشانگرهای لرزهای درونی که از داده های لرزه ای خام استخراج میشوند و پیدا کردن رابطه ی بین این نشانگرها و مقادیر TOC، این پارامتر مهم ژئوشیمیایی در کل مقطع لرزه ای تخمین زده شود. نتایج بیانگر آن است که امپدانس صوتی(AI) 4 بالاترین رابطه را با محتوای کربن آلی نشان می دهد. این رابطه، معکوس بوده و نقش موثری در شناسایی زونهای با توزیع بالای مواد آلی ایفا میکند. همچنین، ضریب همبستگی بالای 82 درصدی شبکه عصبی احتمالاتی در تخمین مواد آلی از نشانگرهای لرزه ای نشان از توانایی سیستم های هوشمند در برقراری روابط غیرخطی بین پارامترهای ورودی و خروجی دارد.

توصیف یک مخزن نفتی فرآیندی است برای توصیف کمی خواص مختلف مخزن در فضای چندبعدی با استفاده از اطلاعات موجود میدان. تخلخل و نفوذپذیری دو کمیت مهم و بنیادین مخزن هستند. این دو کمیت تاثیر زیادی در تصمیم گیری های عملیاتی و مدیریت تولید از مخازن دارند. در مخازن ناهمگن (به ویژه در چاه هایی که مغزه گیری نشده اند) برآورد تخلخل و نفوذپذیری از روی نمودارهای درون چاهی کاری پیچیده و مشکل است. در این مقاله اثر ترکیب کانی شناسی بر افزایش دقت تخمین تخلخل و نفوذپذیری یک میدان نفتی واقع در جنوب غربی ایران نشان داده خواهد شد. در این مطالعه سه روش برای تخمین تخلخل و نفوذپذیری استفاده شد. در دو روش نخست به ترتیب دو مدل که یکی از آنها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و دیگری با استفاده از منطق فازی و شبکه عصبی مصنوعی در یک چاه تهیه شده بودند در چاه دیگری مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج حاصل با داده های مغزه مقایسه گردید. قیاس های انجام شده نشان داد که با وجود دقت بیشتر روش دوم، هنوز داده های تخمینی کاملا با داده های مغزه منطبق نیست. در روش سوم، ابتدا با بررسی ترکیب کانی شناسی مخزن چندین ناحیه شناسایی شد و برای هر ناحیه مدل شبکه عصبی جداگانه ای تهیه گردید. براساس ناحیه بندی، اعتبارسنجی مدلها در چاه دیگری نشان داد که داده های تخمینی بسیار به داده های مغزه نزدیک هستند.