دانلود تحقیق برنامه ریزی استراتژیک برای مدیریت مخازن نفت و گاز ایران

مقدمه ایران دارای یکی از بزرگ ترین ذخایر « نفت در جا »1 در دنیاست که حجم اولیه آن بیش از 450 میلیارد بشکه تخمین زده می­شود.

از این مقدار حدود 400 میلیارد بشکه در مخزن « شکاف دار»2 و بقیه آن در مخازن « تک تخلخلی »3 قراردارند.

از این مجموعه بیش از 91 میلیارد بشکه نفت خام یعنی بیش از 20 درصد قابل برداشت است.

به علاوه باید توجه داشت که متوسط بازیافت نفت خام از مخازن شکاف دار تا حدودی کمتر از مخازن تک تخلخلی با همان خصوصیات است.

هدف اصلی این نوشته بررسی بازیافت اقتصادی و قابل قبول نفت از این مخازن عظیم است.

این امر نه­ تنها به سود کشور ایران است بلکه سایر کشورهای جهان نیز از آن منتفع می­شوند.

برای بررسی این موضوع کلیدی لازم است هر یک از عوامل اصلی مهندسی مخازن نفت به شرح زیر مطالعه شوند.

چرا ضریب بازیافت نفت از مخازن ایران در مقایسه با نقاط دیگر جهان پایین تر است؟

موقعیت عملی بازیافت نفت از مخازن « تک تخلخلی » و « شکاف دار» ایران چگونه است؟

مهم ترین عوامل اقتصادی بازیافت بیشتر نفت از مخازن ایران کدام­اند؟

حداکثر برداشت از نفت در جا با در نظر گرفتن فرایند تولید اولیه و ثانویه به چه میزان است؟

چگونه می­توان سرمایه گذاری لازم جهت تزریق گاز مورد نیاز به میزان 20 میلیارد پای مکعب در روز به مخازن نفتی را تامین کرد؟

برای بررسی ظرفیت­های ممکن بازیافت و استحصال نفت از مخازن کشف شده موجود، مطالعه گسترده مخازن نفت و گاز کشور چه در خشکی و چه در مناطق دریایی لازم به نظر می­رسد.

به منظور انجام این مطالعات به زمان، نیروی انسانی متخصص و حمایتهای مالی نیازمندیم.

این کار لزوماً باید از طریق «مدل سازی مفهومی »4 از تمام مخازن موجود کشور انجام گیرد.

با انجام این روش می­توان کلیه مخازن نفت و گاز کشور را طی دوره زمانی قابل قبول و با هزینه معقول مطالعه نمود، و این در حالی است که از کیفیت کار نیز کاسته نخواهد شد.

قبل ورود به مباحث اصلی، بهتر از به طور اجمال فرق­های اساسی بین مخازن شکاف­دار و تک تخلخلی را بیان کنیم.

تفاوتهای اصلی مخازن نفتی شکاف­دار و تک تخلخلی به شرح زیر خلاصه می­شود: تعریف مخزن شکاف دار مخزن شکاف دار مخزنی است که در ساختار آن شکستگی یا ترک وجود داشته باشد ضمن آن که این شکاف­ها شبکه­ای را ایجاد کنند.

این شبکه می­تواند تمام یا بخشی از مخزن نفت را شامل شود.

در ساختار این شبکه هر یک از سیال­ها می­توانند درون شبکه شکاف­ها از هر نقطه به نقطه دیگر جریان یابند.

مثال­های بارز مخازن شکاف­دار در ایران به مفهوم کامل آن، مخازن نفتی هفتکل، گچساران و آغاجاری است.

مخازن کرکوک در عراق و « کان ترل»5 در مکزیک از نمونه­های دیگر این مخازن به شمار می­روند.

نمونه­های مخازن شکاف دار غیر کامل، مخازن بی بی حکمیه، بینک، مارون و اهواز است.

به بیان دیگر، در مخازن مذکور وجود شبکه­ شکستگی­های نامنظم در مخزن، کل ساختار مخزن را شامل نمی­شود.

مخازن شکاف دار، مرکب از سنگهای شکسته با فضاهای کوچک خالی بین آنها است و این شکستگی­ها به صورت منظم و غیرمنظم تشکیل شده­اند.

در این گونه مخازن « حفره­ها »6 و حتی غارهای بزرگ می­تواند نیز وجود داشته باشد.

فواصل شکاف­های افقی معمولاً از مواد غیر قابل نفوذ پر شده­اند، در حالی که فواصل شکاف­های عمودی غالباً خالی هستند.

بنابراین چنین مخازنی دارای دو گونه بریدگی است: یکی شکافها یا شکستگی­های باز و توخالی و دیگری لایه­های افقی نازک غیر قابل نفوذ.

« بلوک­های ماتریسی»7 بر حسب فاصله بین دو گسستگی تعریف می­شوند.

این گسستگی­ها می­توانند فاصله بین دو لایه قابل نفوذ یا دو لایه غیر قابل نفوذ افقی و یا فاصله بین دو لایه قابل نفوذ و غیر قابل نفوذ باشند.

فرایند جا به جایی نفت با گاز یا با آب تحت « ریزش ثقلی»8 جا به جایی نفت چه در مخازن تک تخلخلی و چه در مخازن شکاف دار شبیه یکدیگر است9، هر چند که مکانیسم تزریق گاز یا آب در هر یک از این دو نوع مخزن با یکدیگر متفاوت است.

به بیان دیگر، در مخازن شکاف­دار به علت نفوذ­پذیری کم سنگ مخزن، بخشی از گاز یا آب تزریقی وارد سنگ مخزن شده و بقیه گاز یا آب تزریقی به ناچار از طریق شکافها سنگ­های با نفوذ­پذیری کم را دور می­زند، در حالی که در مخازن تک تخلخلی، سیال تزریق شده از خلل و فرج به هم پیوسته عبور می­کند.

به هر حال جریان سیال تزریقی چه در مخازن تک تخلخلی و چه در مخازن شکاف­دار از قوانین خاص خود تبعیت می­کند، ولی سازوکار حاصل در هر دو حالت تقریباً یکسان است.

وجود شکستگی­های موجود در مخازن شکاف­دار در مقایسه با مخازن تک تخلخلی دارای ویژگیهای زیر است: الف فرایند « ریزش ثقلی» و در مخازن شکاف­دار در مقایسه با مخازن تک تخلخلی سرعت نسبی بالاتری دارد.

دلیل این امر آن است که نفوذپزیری بسیار پایین تر سنگ مخزن در مقایسه با نفوذپذیری شکافها موجب می­شود که سطح گاز و نفت در شکافها پایین تر از سطح آب و گاز در بلوک­های ماتریسی نفتی قرار گیرد.

به ترتیبی مشابه می­توان گفت که سطح آب و نفت در شکافها از سطح آب و نفت در بلوکهای ماتریسی بالاتر است.

بر طبق آزمایشهای انجام شده در مخازن تک تخلخلی با نفوذپذیری مثلاً یک میلی دارسی، جریان « ریزش ثقلی» به زمان بسیار طولانی تری در مقایسه با مخازن شکاف­دار با همان نفوذپذیری نیاز دارد.

ب در سیستم مخازن شکافدار، نفت تولید شده از سنگ مخزن، در فاصله­های دورتری از « چاه­های تولیدی » به دست می­آید.

لذا به دلیل بهره­وری بالا در مخازن شکاف­دار، فاصله چاه­های تولیدی از یکدیگر به مراتب بیش از فواصل چاه های تک تخلخلی در نظر گرفته می­شود.

ج وجود شکافها، به تفکیک گاز یا آب از نفت کمک می­کند.

این امر باعث می­شود که میزان گاز اضافی یا آب اضافی قابل تولید در ستون نفت، کمتر شده و بدین ترتیب انرژی مخزن با بازدهی بیشتری حفظ می­شود.

د فرایند « همرفت حرارتی »10 در مخازن شکاف­دار موجب ایجاد نفت اشباع نشده در ستون نفتی می­شود، حتی هنگامی که فشار مخزن به پایین تر از نقطه اشباع برسد.

این فرایند را اطلاحاً « کاهش فشار نقطه اشباع »11 می­نامند.

در نتیجه تا وقتی که عملاً گازی در مخزن تزریق نمی­شود، آثار ریزش ثقلی افزایش می­یابد؛ در غیر این صورت گاز ایجاد شده در درون سنگ، نفوذپذیری سنگ را کاهش می­دهد.

ه وجود شکاف­ها باعث یکنواخت تر شدن فشار آب یا گاز یا نفت در مخازن شکاف­دار می­شود، لذا سطوح آب و نفت یا گاز و نفت یکنواخت تر خواهد شد.

و فرایند اشاعه « گاز در گاز »12 یا « نفت در نفت »13 و یا « گاز در نفت»14 موجب به تعادل رسیدن ترمودینامیکی هر چه سریع تر سیالات موجود در مخزن می­شود.

به همین دلیل است که در جریان شبیه سازی این مخازن، فرایندهای «همرفت اشاعه »15 را نمی­توان نادیده گرفت.

با توجه به مزیت­های فوق، مخازن شکاف­دار با نفوذپذیری کم را می­توان از نظر تجاری، با سرعت زیاد و هزینه­ها ی نسبتاً پایین تر از مخازن تک تخلخلی با همان مشخصات تخلیه کرد.

مخازن شکاف­دار دارای معایب زیر نیز هستند: الف وجود گسستگی ­های افقی باز یا بسته، تاثیر فرایند ریزش ثقلی بین گاز و نفت یا نفت و آب را در مقایسه با مخازن تک تخلخلی کاهش می­دهد.

این امر در مقایسه با مخازن تک تخلخلی نشان می­دهد که بازیافت نفت با یک ضخامت نفتی مساوی از یک بلوک نفتی در مخزن شکاف­دار بازیافتی کمتر از مخازن تک تخلخلی پیوسته دارد.

این امر به دلیل وجود « ارتفاع ناحیه نگهدارنده »16 و « خصوصیت موئینگی سنگ مخزن»17 است.

در واقع در مخازن شکاف­دار، ضخامت کل سنگ مخزن در جهت عمودی به قطعات یا بلوکهای جدا از هم تقسیم می­شود و این بلوک­ها به طور مشابه با خصوصیاتی متفاوت تکرا می­شوند.

در صورتی که در مخازن تک تخلخلی در وضعیت فوق این گونه قطعات جدا از هم وجود ندارد.

لذا میزان نفت غیر قابل استحصال در مخان تک تخلخلی بیش از مخازن شکافدار بوده و در حالیکه سرعت استحصال نفت در مخازن شکاف­دار نسبت به مخازن تک تخلخلی در شرایط مساوی بالاتر است.

بعضی از افراد به دلیل عدم شناخت مکانیسم بازیافت نفت در مخازن شکاف­دار استنباط نادرستی دارند.

و تصور می­کنند که در مخازن شکاف­دار همواره یک فشار « موئینگی پیوسته»18 درون بافتی وجود دارد.

تولید از مخازن شکاف­دار در کشورهای مختلف نشان می­دهد که در بهره­برداری دراز مدت از آنها، فرایند « موئینگی پیوسته » در این گونه مخازن قابل توجه نیست؛ برای مثال، اگر فشار موئینگی درون بافتی پیوسته­ای در میادین هفتکل یا آغاجاری وجود می­داشت میزان بازیافت نفت از آنها به وسیله گاز به 60 درصد می­رسید، در حالی که ضریب بازیافت نفت در میدان هفتکل در بخش گازی آن به حدود 28 درصد و در آغاجاری به 35 درصد می­رسد.

ب کاربرد روش امتزاجی جهت بالا بردن ضریب بازیافت نفت در مخازن شکاف­دار، مستلزم استفاده از حجم زیادی کندانسه است که این امر از نظر اقتصادی توجیه پذیر نیست.

بنابراین نتیجه می­گیریم که فرایند جا به جایی نفت از طریق گاز یا آب در مخازن شکاف­دار و تک تخلخلی مشابه یکدیگر است، با این تفاوت که بازیافت نفت در مخازن شکاف­دار به دلیل شکستگی سنگ مخزن و کوتاه شدن ارتفاع بلوک­های ماتریسی کمتر از مخازن تک تخلخلی است.

1.

چرا ضریب بازیافت نفت از مخازن ایران در مقایسه با نقاط دیگرجهان پایین تر است؟

قبل از ورود به این بحث لازم است مکانیسم­های جا به جایی نفت را به دو روش زیر مورد بررسی قرار دهیم.

قبل از ورود به این بحث لازم است مکانیسمهای جا به جایی نفت را به دو روش زیر مورد بررسی قرار دهیم.

الف ـ « جا به جایی نفت به طرف جلو»19 یا به عبارت بهتر « جا به جایی با استفاده از فشار»20 ب ـ جا به جایی از طریق « ریزش ثقلی» یا به عبارت بهتر « جا به جایی به صورت طبیعی »21 که بر اثر اختلاف وزن مخصوص بین مایع تزریقی و نفت ایجاد میشود.

این فرایند در یک سیستم متخلخل مرتفع به صورت فیزیکی اندازهگیری شده22، و به لحاظ نظری نیز مشخص شده است23 که اختلاف فاحشی بین بازیافت نفت در دو روش فوق الذکر وجود دارد.

بازیافت نفت با روش کندتر « ریزش ثقلی» از بازیافت نفت با روش سریع « جا به جایی رو به جلو» بیشتر است.

اما در اوایل دوره تولید، روش بازیافت نفت از طریق جا به جایی سریع رو به جلو از روش جریان نفت از طریق ریزش ثقلی، عملکرد بهتری دارد.

بر اساس میزان تزریق، بازیافت نفت از طریق ریزش ثقلی میتواند تا دو برابر روش جا به جایی رو به جلو یا « استفاده از فشار» باشد24.

از مجموعه بررسیها چنین بر میآید که باز یافت نفت در مخازن تک تخلخلی اصولاً تابعی است از نفوذپذیری سنگ مخزن، سرعت جا به جایی، فشار موئینگی و میزان « سیال دوستی»25 سنگ مخزن.

در صورتی که سایر عوامل فوق ثابت فرض شوند، میزان نفت اشباع شده باقیمانده تابعی از سرعت جا به جایی نفت خواهد بود.

در این صورت در حالت جا به جایی از طریق ریزش ثقلی، میزان نفت باقی مانده کمتر و در حالت جا به جایی با فشار یا رو به جلو، میزان نفت باقی مانده بیشتر خواهد بود.

قابل ذکر است که در مخازن شکافدار، شکستگیها به مثابه محدود یا اضلاع بلوکها عمل میکند و به همین دلیل فرایند جا به جایی رو به جلوی نفت در چنین سیستمی به جز در حوزههای خیلی نزدیک به چاههای تزریقی کارامد نیست.

فرایند سریع جا به جایی نفت به طرف جلو، همرا با فشار موئینگی چندان قابل توجه نیست، زیرا نیروهای « گرانروی»26 در حال حرکت از نیروهای ناشی از فشار موئینگی بیشتر است.

این در حالی است که در فرآیند جا به جایی بر اساس ریزش ثقلی، به علت آهسته بودن جا به جایی، فشار موئینگی نقش بارزی در نگهداری نفت در بلوکها ایفا میکند.

از طرف دیگر، سرعت بالای تزریق در سیستم تک تخلخلی موجب میشود که سیال تزریقی از بخش میانی خلل و فرجهای کوچک عبور نموده و لذا نفت قابل ملاحظهای بر جای میگذارد.

برای مقایسه عوامل کاهش بازیافت نفت ازمخازن ایران با مخازنی که دارای بازیافت بالاتری هستند لزوماً باید این مخازن را تحت شرایط یکسان مقایسه کرد.

به عبارت دیگر، ناچاریم پرتقال را با پرتقال و سیب را با سیب مقایسه کنیم، نه اینکه سیب را با پرتقال.

به عنوان مثال ما نمیتوانیم میدان نفتی «لالی»27 ایران را با 10 درصد باز یافت با مخزن «لیک ویو»28واقع در امریکا با77 در صد بازیافت مقایسه کنیم.

مخزن لالی مخزنی سنگ آهکی شکاف دار با میانگین نفوذ پذیری 1/0 میلی دارسی با فشار موئینگی بالا و عمدتاً «نفت دوست»29 است، در صورتی که مخزن لیک ویو30 مخزنی تک تخلخلی از جنس سنگ ماسهای با نفوذپذیری 2000 میلی دارسی و با فشار موئینگی بسیار پایین و «آب دوست»31 است.

اگر مخزن لالی در امریکا کشف و از آن بهرهبرداری میشد حتی 10 درصد نفت آن را بهرهبرداری نمیکردند زیرا آنها با استفاده از روش سریع در بهرهبرداری، این میدان را بسیار کمتر از آنچه که میتوانست تولید کند به اتمام میرساندند.

مثال مناسب دیگر مقایسه مخزن شکاف دار «اسپرابری»32 در امریکا با میانگین نفوذ پذیری 1/0 میلی دارسی با میدان نفتی هفتکل در ایران است.این دومیدان دارای نفوذ پذیری تقریباً یکسان هستند، اما میزان نسبی تولید روزانه از میدان نسبی هفتکل به مراتب پایین تر از میدان اسپرابری در ابتدای بهرهبرداری میباشد.

ضریب بازیافت نفت به صورت طبیعی در هفتکل حدود 22 درصد است در صورتی که ضریب باز یافت طبیعی نفت در میدان اسپرابری کمتر از 8 درصد بوده است، ولی آنها بیش از 3000 حلقه چاه در ایران حفر کردند، در حالی که میزان نفت در جا در این میدان 2 میلیارد بشکه و میزان نفت در جا در میدان هفتکل حدود 7 میلیارد بشکه است و حال آنکه تنها حدود 40 حلقه چاه در آن حفر شده است.

پس از یک دوره کوتاه برداشت نفت به صورت طبیعی از میدان اسپرابری، برای مدت طولانی آب و متعاقب آن برای مدت کوتاهی co2 تزریق شد، در نتیجه کل بازیافت نفت از مخزن فوق تا کنون حدود 12 درصد بوده است.

در صورتی که فشار میدان نفتی هفتکل را به حد اولیه آن در تاج مخزن یعنی PSI 1420 33 رسانده شود، ضریب بازیافت نفت این مخزن به بیش از 27 درصد میرسد.

از سوی دیگر اگر میتوانستیم فشار مخزن هفتکل را به حد اولیه فشار مخزن اسپرابری یعنی معادل PSI2250 افزایش دهیم، ضریب بازیافت نفت مخزن فوق به حدود 35 درصد میتوانست برسد.

تفاوت اصلی بازیافت نفت در میدان هفتکل و اسپرابری نشان دهنده آن است که میدان هفتکل اولاً با سرمایهگذاری بسیار پایین تر به نحو بهتر و صحیح تری بهرهبرداری شده است و ثانیاً تخلیه سریع از مخازن شکافدار، همواره افت شدیدی در بازیافت نفت به دنبال دارد.

نمونههای بالا نشانگر آن است که مخازن ایران با حداکثر ضریب بازدهی، تحت شرایط تخلیه طبیعی قرار داشتهاند و نباید آنها را با مخازنی که از ویژگیهای دیگری برخوردارند مقایسه کرد.

در حقیقت ضریب بازیافت نفت در مخازن مشابه در کشور امریکا یا هر جای دیگر، فاصله بسیار زیادی با ضریب بازیافت نفت در ایران دارد، چنان که به نمونهای از آن در مورد هفتکل اشاره شد.

بنابراین ضریب بازیافت نفت در ایران را نباید با هیچ جای دیگر جهان که دارای خصوصیات مخزنی متفاوت و دارای طبیعت تولیدی خاص خود است و یا از ویژگیهای دیگری برخوردارند مقایسه کرد.

با وجود این، در مطالعه تطبیقی ضرایب نفت از مخازن شکافدار ایران با مخازن مشابه در سایر نقاط جهان باید به موارد زیر توجه کرد.

الف ـ کشورهایی که دارای مخازن شکافدار از جنس سنگ آهک هستند ( مشابه آن چه در ایران وجود دارد ) غالباً در تملک شرکتهای دولتی است، مانند کشورهای مکزیک، عراق، عمان، لیبی و سوریه.

این کشورها اطلاعات کافی در مورد ذخایر نفتی خود منتشر نمیکنند، به ویژه در مورد ضریب بازیافت نفت از آنها.

ب ـ مخازن نفت کشورهای فوق عموماً شکاف دار است، اما برای مثال مخازن نفتی کشور مکزیک غالباً دارای فشار بسیار بالاتری از « فشار نقطه اشباع»34 است و بخش عمدهای از بازیافت نفت ناشی از جریان انبساط سیال در سنگ مخزن است، در صورتی که بیشتر میدانهای نفت ایران از ابتدا در حدود فشار نقطه اشباع هستند و از انبساط سیال بسیار کمتری برخوردارند.

بنابراین برای مقایسه ضرایب بازیافت نفت از مخازن مکزیک با مخازن ایران در شرایط تقریباً یکسان، باید میزان بازیافت نفت را از فشار نقطه اشباع تا پایان طول عمر مخزن محاسبه و مقایسه کرد.

ج ـ بعضی از مخازن کشورهای فوق الذکر، حاوی غارهای بزرگ است مانند میدان نفتی کرکوک در عراق35 و یا قوار در عربستان و بعضی دیگر حاوی «حفرههای کوچک»36 مانند بسیاری از ذخایر نفتی مکزیک.

ضریب بازیافت نفت از این مخازن به دلیل وجود غارهای بزرگ نفتی یا حوزهها به مراتب بیش از ذخایر مشابه آن در ایران است.

د ـ حدود 15 مخزن شکافدار در قسمت شمال شرقی سوریه وجود دارد که دارای نفت تقریباً سنگین و فشار کم است.

این مخازن به وسیله متخصصین شوروی سابق و بدون تجربه کافی مورد بهرهبرداری قرار گرفته بود.

میزان بازدهی این مخازن کمتر 16 درصد گزارش شده است که نسبت به موارد مشابه آن در ایران پایین تر است.

ه ـ در بسیاری از نشریات نفتی به میزان « تولید ـ فشار» مخازن مختلف اشاره میشود، ولی هیچ گاه از بازیافت نهایی دراین مخازن ذکری به میان نمیآید.

این گونه نشریات معمولاً به میزان نفتی که در مدت زمانی معین استخراج میشود تکیه میکنند، بنابراین مرجع هستند و کافی در زمینه مقایسه مخازن وجود ندارد.

از توضیحات بالا پیچیدگی مسئله تا حدودی روشن میشود.

به هر حال بر اساس اطلاعات منتشر شده موجود در مورد مخازنی که تا حدودی مشابه مخازن ایران هستند میتوانیم از روشهای درجه بندی استفاده کنیم تا تخمین بهتری از ضریب بازیافت به دست آوردیم.

در ذیل به چند نمونه دیگر از این موارد اشاره میکنیم.

1-1.

میدان نفتی فهود ( عمان )37 این میدان از جنس سنگ آهک با فشار کم و دارای نفت سبک است، شبیه آن چه در هفتکل وجود دارد.

فرق اصلی این دو مخزن، ارتفاع بلوکهای آنها و نفوذپذیری سنگ مخزن است.

در مخزن هفتکل ارتفاع بلوکهای ماتریسی حدود 10 پا نفوذپذیری 2/0 میلی دارسی است، در حالیکه در میدان نفتی فهود ار تفاع بلوکها بیش از 200 فوت و نفوذپذیری حدود 10 میلی دارسی است.

میزان نفت اشباع باقیمانده در بخش گازی سنگ مخزن که به وسیله روش « نمودارگیری خاص»38 اندازهگیری شده در چاههای میدان نفتی فهود، حدود 40 درصد و در میدان هفتکل حدود 70 درصد است.

دلیل این اختلاف زیاد، اختلاف بین اندازه بلوکها و شاخص منحنی فشار موئینگی است که چندین سال قبل از اندازهگیریهای میدان نفتی فهود برای مخزن هفتکل ترسیم شده بود.

شاخص فشار موئینگی این دو میدان کاملاً مشابه و هر دو دارای Sorg 39 حدود 40 درصد است.

با وجودی که در میدان هفتکل، میزان نفوذپذیری حدود 50 بار کمتر از میدان فهود است، عملکرد هر دو میدان رفتار مشابهی را نشان میدهند، در حالی که این عملکرد باید تا حدودی کمتر از میدان فهود باشد.

دلیل عمده این امر آن است که نفت تولیدی از میدان هفتکل با سرعت کمتری از میدان فهود صورت گرفته است.

از سال 1972 تا 1987 در میدان نفتی فهود، تولید نفت همراه با تزریق آب انجام میگرفته است.

این آب تزریقی در بازیافت نفت از سنگ مخزن ، تأثیر بسیار کمی داشته و بخش زیادی از آب تزریقی از چاههای مجاور استخراج شده است.

از این رو تزریق آب به درون چاههای این میدان پس از 15 سال متوقف شده است40 .

2-1.

میدان نفتی «ابکتون» (مکزیک)41 این میدان نفتی شکاف دار از نوع سنگ آهکی با بافت حفرهای است و سنگ مخزن آن نفوذپذیری بالاتری به سنگ مخزن میدان هفتکل دارد.

میذان ذخیره نفت در هر دو مخزن مشابه است.

سنگ مخزن این میدان از نوع نفت دوست بوده و میزان ذخیره نفت آن هم نزدیک به میدان هفتکل است.

نفت تولیدی از میدان ابتکون تحت فشار زیاد آب و عمدتاً از لایههای بالایی مخزن به دست میآید.

ضریب باز یافت نفت از سنگ مخزن حدود 20 در صد تخمین زده میشود.

باز یافت نفت از حفرههای درون این بلوکها که دارای نفوذ پذیری کمی هستند حاصل میشود.

به نظر میرسد در این میدان تخلخل حفرههای داخل بلوکهای ماتریسی حدود 5 در صد تخلخل سنگ مخزن باشد، لذا با توجه به بازدهی تقریباً کامل جابهجایی نفت درون حفرهها، متوسط جابهجایی نفت موجود در بلوکهای ماتریسی حدود 8/15 درصد محاسبه شده است.این میزان کمی کمتر از راندمان 17 درصدی است که برای مخزن هفتکل در نظر گرفته شده است.

در نتیجه میزان بازیافت نفت از طریق آب در مخرن هفتکل کمی بیش از مخزن ابکتون است.

علت این امر، سرعت بهرهبرداری از مخزن هفتکل است که به مراتب آهسته تر از مخزن ابتکون بوده است.

3-1.

میدان نفتی «اسپرابری» (امریکا)42 میدان نفتی اسپرابری، میدانPSI 2250 43 و میانگین نفوذپذیری ماتریس حدود 1/0 میلی دارسی یعنی نزدیک به نفوذپذیری مخزن هفتکل با نفوذپذیری 2/0 میلی دارسی است.

بهرهبرداری از میدان اسپرابری به وسیله دست اندرکاران مختلفی صورت گرفت.

آنها قصد داشتند تا جایی که ممکن ایت هر چه سریع تر از این مخزن بهره برداری کنند، با امید به اینکه میزان بازیافت نفت آن از میدان نفتی هفتکل بیشتر باشد.

در خلال سه سال از شروع بهرهبرداری، نزدیک به3000 چاه در این میدان حفر شد ولی حدود 7 درصد نفت در جای مخزن استخراج شد، زیرا متعاقب آن در مدت کوتاهی فشار مخزن به حدود PSI 500 کاهش یافت.

از آن پس آب به مخزن تزریق شد ولی این امر با بازیافت نفت بسیار کم همراه بود.

سپس گاز CO2 به مخزن تزریق کردند، اما باز هم بازیافت نفت ناچیز بود.علیرغم تمام کوششهایی که تا کنون به عمل آمده است جمع نفت بازیافتی از این مخزن حدود 12 درصد میباشد.

در حالی که مخزن هفتکل با فشار اولیه PSI1420 با حجم نفت در جای سه برابر میدان اسپرابری، با حدود 40 حلقه چاه، تخلیه شده است.

ضریب بازیافت طبیعی این میدان حدود 22 در صد بالغ میشود.

پس از تزریق گاز در سال 1976 اکنون تخمین زده میشود که ضریب بازیافت نهایی نفت از میدان هفتکل به حدود 28 درصد افزایش خواهد یافت.

اگر فشار مخزن هفتکل میتوانست به حد فشار مخزن اسپرابری یعنی PSI2250 برسد، میزان بازیافت نفت از آن تا حدود 35 در صد افزایش مییافت.

دلیل اصلی چنین اختلاف زیادی در بازیافت نفت، استفاده کامل از فرآیند ریزش ثقلی و سرعت پایین تولید از مخزن بوده است.

4-1.

بررسیهای آزمایشگاهی44 ضریب بازیافت نفت از یک قطعه سنگ آهک 160 سانتیمتری با نفوذپذیری یک میلی دارسی، تحت فشار و حرارت مخزن، همراه با فشارهای مختلف تزریق گاز نشان داد که حداقل ضریب بازیافت نفت بین 60 تا 70 درصد است، یعنی غالباً میزان نفت اشباع باقیمانده در یک نمونه سنگ آهک نفت دوست، بین 30 تا40 درصد تغییر میکند.

این یک تجربه منحصر به فرد آزمایشگاهی است که از یک سنگ مخزن نفت دوست، با نفوذپذیری بسیار پایین صورت گرفته است.

نتیجه این آزمایش تأیید میکند که میزان نفت اشباع شده باقیمانده در میدانهای هفتکل و آغاجاری متناسب با ارتفاع بلوکهای سنگ آهک و فشار موئینگی آنهاست.

به طور کلی میتوان نتیجه گیری کرد که ظریب بازیافت نفت از بلوکهای ماتریسی مخازن شکافدار ایران با نفوذپذیری بسیار کم و تحت تأثیر جریان ریزش ثقلی، بسیار بالاتر از نفت تولیدی از مخازن مشابه آن در کشورهای دیگر است.

2.

مناسبترین فرآیند بازیافت نفت از مخازن تک تخلخلی و شکاف دار چیست؟

در پاسخ به این سوال نه تنها باید کاربرد ابزارهای مختلف مورد استفاده موجود در این زمینه را بشناسیم بلکه باید گزارشهای تهیه شده و مطالعات انجام شده در مورد میدانهای مختلف نفتی و همچنین مطالعات آزمایشگاهی برای اندازه گیری میزان نفت اشباع باقیمانده از نمونهگیریهای مختلف را نیز مورد برسی قرار دهیم.

به عبارت دیگر: الف ـ تحقیق و ارزیابی مخازن جهان که بهترین تولید نفت را بر اثر تزریق گاز یا آب یا هر سیال دیگر داشتهاند.

ب ـ مطالعات آزمایشگاهی درباره میزان نفت اشباع باقیمانده بر اثر جابجایی آب یا گاز یا هر سیال دیگر و ارزیابی آنها.

در این زمینه در سال 1989 یک پروژه آزمایشگاهی توسط «موسسه نفت فرانسه»I.F.P 45آغاز شد.

اساس این کار آزمایشگاهی بر مبنای مشاهدات عینی از بازیافت نفت از چندین مخزن نفتی، همراه با تزریق آب یا گاز در آنها بود.

بافت سنگ این مخازن تقریباً یکنواخت و تولید نفت از آنها به آرامی و تحت شرایط تزریق آب از لایههای پائین یا گاز از لایههای بالایی مخزن صورت میگرفت.

با این آزمایشها مشخص شد که کدام روش تزریقی بر دیگری ترجیح داد و از آن میتوان به عنوان یک اصل در کشورهای نفت خیز جهان استفاده کرد.

موسسه نفت فرانسه و محققان دیگر، اندازهگیریهای مختلف فشار موئینگی نفت را بر روی نمونههای سنگ مخزن انجام دادند.

این مطالعات در مجموع نشان داد که در مخازن تک تخلخلی آب دوست، میزان نفت اشباع شده باقیمانده ناشی از تزریق گاز به مراتب پایین تر از میزان نفت اشباع شده باقیمانده بر اثر تزریق آب است.

این کشف مهم در دهم اوت سال 1999 توسط موسسه نفت فرانسه به نام سعیدی به عنوان کاشف اصلی و لانژرون46 به عنوان دستیار به ثبت رسید ( ثبت امریکا به شماره 363، 937، 5).

1-2.

تاریخچه مختصر بررسیهای میدانی تاریخچه مختصر بررسیهای میدانی که منجر به کشف این مفهوم پایهای شد به شرح زیر است: 1-1-2.

میدان نفتی « زلتون» ( ناصر)47 این میدان در دهه پنجاه میلادی توسط شرکت « اکسان »48 در لیبی کشف شد.

این مخزن از جنس سنگ آهک با بافت تقزیباً یکسان و نفوذپذیری دو دارسی است.

جنس نفت آن از نوع سبک است و توسط « آب رانی» طبیعی از لایههای پایین شروع شده و از سالها پیش تا کنون ادامه دارد.

تولید نفت این میدان سالها به میزان 700 هزار بشکه در روز ادامه داشت.

در حال حاضر این مخزن با تولید حدود 30 هزار بشکه نفت در روز همراه با بیش از یک میلیون بشکه آب بهرهبرداری میشود.

میزان نفت تولید شده از این میدان حدود 52 درصد نفت در جای اولیه آن است.

این مخزن به عنوان نمونهای بارز در جا به جایی نفت توسط آب محسوب میشود و همه شرایط مناسب را برای جا به جایی کامل آب با نفت داراست.

حداکثر ضریب بازیافت نفت از این مخزن حدود 55 درصد با بهرهبرداری 99 درصد آب و یک درصد نفت پیش بینی میشود که بالاترین رقم ممکن جا به جایی آب با نفت است.

2-1-2.

میدان نفتی « قوار »49 این میدان به عنوان بزرگ ترین میدان نفتی جهان توسط شرکت « آرامکو»50 در عربستان کشف شد.

طول این میدان 250 کیلومتر از سنگ آهک با نفوذپذیری حدود یک دارسی در قسمت شمالی میدان و حدود 100 میلی دارسی در قسمت جنوبی آن است.

اکنون تولید نفت از این میدان، تحت فشار ثابت حدود PSI 4000 به کمک تزریق روزانه 5 میلیون بشکه آ ب از بخش پایین مخزن به طرزی دقیق طراحی شده است.

حداکثر بازیافت نفت از این میدان عظیم، با نفوذپذیری بسیار عالی، بین 50 تا 55 درصد است.

البته باید توجه داشت که وجود کانالهایی عریض و مرتفع در بخشی از این مخزن 51 با ضریب بازیافت 100 درصد، در بالا بردن ضریب بازیافت این میدان موثر است.

3-1-2.

میدان نفتی « انتظار»52 این میدان توسط شرکت « اکسیدنتال»53 در دهه شصت میلادی در لیبی کشف شد.

سنگ مخزن این میدان از نوع سنگ آهکی با درجه نفوذپذیری حدود 200 میلی دارسی است که حاوی نفت سبک است و به وسیله «آب رانی» طبیعی مخزن، نفت تولید میشود.

از سال 1980 تا چند سال پیش روزانه 100 میلیون پای مکعب گاز به این میدان تزریق میشد54.

مطالعات انجام شده بر روی این مخازن نشان میدهد که میزان بازیافت نفت از بخش آب رسانی مخزن حدود 50 تا 55 و میزان بازیافت نفت از بخش گازی آن حدود 70 تا 75 درصد میباشد.

به عبارت دیگر میزان بازیافت نفت به وسیله گاز بین 15 تا 25 درصد بیش از آب است.

4-1-2.

میدان نفتی « لیک ویو»55 این میدان در ایالات کالیفرنیای امریکا قرار دارد و در سال 1910 کشف شد و در سال 1934 به تولید رسید.

سنگ مخزن آن از نوع سنگ ماسهای و میزان آب اشباع اولیه آن حدود 25 درصد است.

میزان نفوذپذیری آن حدود 2 دارسی است.

تولید نفت این میدان تحت جریان ریزش ثقلی و بدون تزریق گاز صورت گرفته است56.

فشار اولیه مخزن از حدود PSI1600 به حدود PSI 200 کاهش پیدا کرده ولی ضریب بازیافت به بیش از 77 درصد افزایش یافته است.

ضریب بازیافت این میدان شبیه میدان انتظار لیبی است.

میزان نفت در جای این مخزن حدود 60 میلیون بشکه بوده و حدود 250 حلقه چاه در آن حفر شده است و لذا میزان نفت در جای این مخزن به نحو دقیقی شناخته شده است.

5-1-2.

میدان نفتی « فهود»57 این میدان نفتی شکافدار، بخشی از حوزه عملیاتی شرکت « شل» در کشور عمان است.

سنگ مخزن این میدان از نوع آهکی است و حاوی نفت سبک است.

در این میدان بیش از 15 سال آب تزریق میشد، ولی میزان موفقیت آن بسیار کم بود.

در حقیقت حجم زیادی از آب تزریق شده، از چاههای مجاور برداشت میشد.

به همین دلیل شرکت «شل» تزریق آب به این میدان نفتی را از سال 1987 متوقف کرد58.

دلیل عمده پایین تر بودن بازیافت نفت به وسیله گاز در این میدان ( حدود 60 درصد ـ در مقایسه با میادین نفت لیک ویوی امریکا و انتظار کشور لیبی) نفت دوست بودن سنگ مخزن این میدان است.

6-1-2.

میدان نفتی هفتکل59 فرایند دوگانه جا به جایی با آب و گاز فرایندی جدید و منحصر به فرد بود که برای اولین بار در تاریخ صنعت نفت جهان مهندسان شرکت نفت ملی ایران در سال 1972 در میدان نفتی هفتکل طراحی کردند و علی رغم مخالفت اولیه اعضای کنسرسیوم، در سال 1976 به مرحله اجرا درآمد.

تا قبل از شروع تزریق گاز، میزان تولید از این میدان حدود 14 هزار بشکه در روز بود.

این میزان تولید پس از تشکیل ستون نفتی در مخزن، به 40 هزار بشکه در روز رسید.

ارتفاع ستون نفتی نیز از 130 پا، قبل از شروع تزریق گاز، به حدود 400 پا پس از تزریق گاز افزایش یافت.

از زمانی که ستون نفتی به وضعیت پایدار خود رسید نزدیک به 200 میلیون بشکه نفت تا کنون از این میدان نفت استخراج شده است.

بازدهی نفت ناشی از تزریق گاز، بیش از 28 درصد برآورد میشود.

به طور کلی میدان نفتی هفتکل از فشار اولیه کمی ( معادل PSI 1420) برخوردار است و افزایش بازیافت نفت شامل افزایش فشار مخزن و اختلاف بین ضریب بازدهی « نفت ـ گاز» و « نفت ـ آب » میشود که در اثر تزریق گاز انجام گرفته است.

این فرایند دو گانه جا به جایی نفت، ابتدا با آب و سپس توسط گاز ـ که برای اولین بار در میدان نفتی هفتکل تجربه شد ـ در لیبی، امریکا، چین، اندونزی،خاورمیانه و سایر کشورهای جهان به کار گرفته شده است.