بهبود بازیابی از مخازن نفت در ایران

نقش ارزنده زئولیت ها به عنوان کاتالیست های فرایندی تولید الفین های سبک
دی ۱۰, ۱۳۹۶
هزینه های هنگفت خوردگی و لزوم کنترل آن در صنعت نفت
دی ۱۰, ۱۳۹۶

بهبود بازیابی از مخازن نفت در ایران

با توجه به بهره برداری از مخازن نفتی، عمر بیشتر این مخازن به نیمه دوم خود رسیده است، به همین دلیل میزان برداشت نفت

از آنها به میزان قابل ملاحظه ‌ای کاهش یافته لذا شرکتهای نفتی دنیا استفاده از روشهای بهبود بازیافت نفت برای بهره ‌وری بیشتر در برداشت از ذخایر نفتی و یا تولید از مخازنی که در قبل به دلیل خواص ضعیف پتروفیزیکی توجیه اقتصادی نداشته اند را در دستور کار خود قرار داده اند.
روش‌های مختلفی برای بهبود بازیافت مورد استفاده قرار می‌گیرد شامل فنآوری‌هایی مانند حفاری افقی، حفاری شعاعی با جت، چاههای چند شاخه ای، مشبک‌کاری انتخابی، شکافت هیدرولیکی، اسیدی و یا تزریق ژل درجا، از نوع IOR هستند. این فرآیند می تواند در مرحله نخست تولید یا در مراحل دوم و سوم انجام شود. در IOR، فرآیند تولید عوض نمی شود، بلکه فنآوری به گونه ای تعدیل می گردد که با فرآیند سابق، میزان تولید نفت از مخزن افزایش می یابد. یا به زبان دیگر تمرکز این فناورهای نوین برای افزایش تولید، چاه محور می باشد.
در طول بازه تولید از مخازن نفتی، در یک مخزن تنها ۲۰ تا ۳۵ درصد نفت مخزن توسط روشهای معمول استخراج نفت تولید می شود و به همین علت جهت برداشت قسمت اعظم سیال باقیمانده و با هدف بهره برداری حداکثری از ذخایر نفتی، باید از روشهای بهبود بازیافت نفت استفاده نمود.

درصد ضریب بازیافت نفت یا به عبارتی درصد نسبت میزان نفت قابل برداشت نسبت به میزان نفت در جای مخازن به طور متوسط در دنیا حدود ۳۶% است. در حالی که در ایران این عدد به طور متوسط حدود ۲۵% گزارش می‌شود. این آمار لزوم استفاده از این روش‌ها در ایران را بیشتر

توجیه خواهد کرد.

با توجه به اینکه مخازن ایران عمدتاً از نوع کربناته شکافدار می باشد لذا لایه شکافی با اسید یکی از بهترین روشهای بهبود بازیافت نفت خصوصا در مخازنی با مشخصات مخازن ایران می باشد. در برخی موارد علیرغم فشار بالای مخزن، تراوایی مناسب

جهت جریان یافتن سیال از مخزن به سمت چاه وجود ندارد. در چنین شرایطی انجام عملیات لایه شکاف اسیدی یا

 

هیدرولیکی می‌تواند با ایجاد کانالی با قابلیت انتقال و هدایت مناسب، سیال را از مخزن به سمت چاه هدایت کند.
در عملیات لایه شکافی با اسید، اسید با فشاری بیش از فشار شکست سنگ مخزن به داخل چاه پمپ شده و سبب ایجاد شکاف در سنگ مخزن می‌شود. با ایجاد این شکاف ها، ارتباط کانال جریان در اثر ایجاد مجراهای جدید افزایش می‌یابد. این روش یکی از موثرترین روش های انگیزش چاه می باشد: در عین حال یکی از پیچیده ترین و چالش برانگیزترین روش هاست. با توجه به پیچیدگی مخازن ایران، طراحی و مهندسی این فناوری در ایران چالشی بزرگ محسوب می گردد چرا که یک عملیات نامناسب ممکن است باعث خسارت جبران ناپدیر به مخزن گردد.

در خصوص ضرورت استفاده از این فناوری در ایران موارد ذیل می‌بایست مورد توجه قرار گیرد:
• افزایش تولید از مخازن نفت و گاز همواره مسأله مهمی برای کشورهای تولیدکننده نفت و گاز است. این در حالی است که براساس برنامه پنجم توسعه باید تا پایان این برنامه حدود ۵/۲% به ضریب برداشت نفت ایران افزوده شود.
• از طرفی امروزه ۸۰% تولید نفت کشور از میدان هایی است که در نیمه دوم عمر خود قرار دارند. برای بالا بردن نرخ تولید از مخازن، استفاده از روشهای انگیزش یکی از گزینه های موثر است.
• شکاف اسیدی یا هیدرولیکی از روش های عملی انگیزش و یکی از مهمترین فناوری‌های تأثیر گذار در افزایش بازیابی نفت و گاز است که میتواند تولید را تا چندین برابر افزایش دهد.
• هم اکنون لایه شکافی جهت افزایش و اقتصادی کردن تولید در ۹۰% چاه های خشکی در آمریکا و در ۶۰% چاه های نفت و گاز در سراسر دنیا اجرا می شود.
• از طرفی با توجه به آمارها در آمریکا، عملیات لایه شکافی به طور متوسط بین ۳-۵ روز طول می کشد که بین ۲۰-۵۰ سال تولید را در پی خواهد داشت.

از آنجاییکه در ایران لایه تولیدی مخازن از ضخامت بالایی برخوردار است و از طرفی نفوذپذیری لایه های مخازن کربناته بسیار متنوع است تنها تزریق اسید با دبی بالا نمیتواند راهکار ایجاد شکاف مناسب با هدایت شوندگی بالا شود زیرا مسیر سیال تزریقی درون لایه با نفوذ پذیری بالاتر خواهد بود که اثر پذیری عملیات شکاف اسیدی را کاهش خواهد داد. این موضوع لزوم استفاده از تکنولوژیهای جدید جهت انجام شکاف اسیدی مخصوصا در کشورهای نفتی حوضه خاورمیانه شده است. در اینجا به طور مختصر به معرفی سه تکنولوژی در جهت بهینه سازی عملیات شکاف هیدرولیکی و اسیدی چند گانه می پردازیم . در شکاف اسیدی چندگانه، جدا سازی لایه های هدف بوسیله ابزار مکانیکی درون چاهی می باشد. پنج تکنولوژی جهت ایجاد شکاف چندگانه هیدرولیکی و اسیدی را می توان شامل ۱- توپک و دریچه کشویی شکاف ۲- توپک و پلاگ کامپوزیت ۳- شکاف با جت ۴- حفاری شعاعی با جت ۵- روش فیش بونز نام برد.

در روش توپک و دریچه کشویی شکاف با در نظر گرفتن طراحی اولیه و تعداد شکاف های تعریف شده در حین عملیات در چاه عمودی و یا افقی، یک چیدمان از دریچه شکاف و دو عدد توپک در دو طرف هر دریچه کشویی در نظر گرفته میشود. به عنوان مثال اگر در برنامه عملیات شکاف اسیدی یا هیدرولیکی بخواهیم ۵ شکاف در ۵ لایه ایجاد کنیم بایستی در چیدمان مورد نظر ۵ دریچه کشویی به همراه ۱۰ توپک به درون چاه فرستاده شود. تعداد بالای شکاف تا بیشتر ۲۰ عدد در مدت زمان کمتر از ۴۸ ساعت را میتوان از مزایای این روش دانست.

     System Specifications: 	Openhole: 3¾” ~ 9⅞” (95.25 mm ~ 222.25 mm) Cased hole: 4½” ~10¾” (114.3 mm ~ 273.05 mm)

     System Specifications:

 Openhole: 3¾” ۹⅞” (۹۵٫۲۵ mm ۲۲۲٫۲۵ mm)

Cased hole: 4½” ۱۰¾” (۱۱۴٫۳ mm ۲۷۳٫۰۵ mm)

 

 

 

در این روش در ابتدا یک چیدمان از قبل تعیین شده توپک و دریچه کشویی شکاف با توجه به محل مورد نظر ایجاد شکاف به درون چاه فرستاده می شود و توپک ها و آویزه لوله به روش هیدرولیکی با افزایش فشار سیال درون لوله به ترتیب از انتها به ابتدا نشانده می شود (شکل بالا یک نمونه از چیدمان دریچه کشویی شکاف و توپک در یک چاه افقی می باشد). به منظور باز کردن هر دریچه یه عدد توپ به درون لوله فرستاده میشود که با هدایت سیال تزریقی در درون جایگاه خود درون هر دریچه کشویی مینشیند که باعث بالا رفتن فشار درون لوله و در نتیجه باز شدن دریچه میشود. حال میتوان با افزایش دبی تزریقی و ایجاد فشار بالای فشار شکست سازند یه شکاف در لایه ایجاد و گسترش داد. با تکرار فرستادن توپ های بعدی در درون لوله دریچه قبلی ایزوله شده و دریچه جدید باز میشود و در نتیجه جریان بالای اسید به لایه جدید انتقال داده میشود. با ادامه چنین عملیاتی میتوان کل لایه تولیدی را بدون نگرانی از تفاوت نفوذپذیری لایه ها مورد پوشش قرار داد و چندین شکاف با نفوذپذیری و هدایت شوندگی بالا ایجاد نمود.
از نقاط مثبت این تکنولوژی مدت زمان بسیار کوتاه جهت ایجاد شکاف چندگانه می باشد و البته بعد از پایان عملیات میتوان چاه را برای تولید باز و توپ های درون چاه را در سطح جمع آوری کرد و تولید را با توجه به برنامه چاه ادامه داد. باید یادآوردی کرد که به دلیل نبود نیاز به کشتن چاه در حین عملیات هیچ آسیبی به شکاف ایجاد شده وارد نشده و شکاف توان هدایت شوندگی خود را حفظ مینماید. از تجهیزات و مواد مورد نیاز برای انجام این عملیات را میتوان دکل سبک ، پمپ های فرکینگ، بلندر، واحد جمع آوری داده ها، سیال اسیدی و تانک ذخیره سازی نام برد.
در روش توپک و پلاگ کامپوزیت جهت انجام شکاف هیدرولیکی و یا اسیدی چندگانه دیگر لازم به فرستادن کل رشته لوله و توپک ها در یک زمان به درون چاه نمی باشد. در این روش جهت جداسازی لایه ها از یک نوع کامپوزیت پلاگ با فناوری نو استفاده میشود که این پلاگ میتواند به روش الکتریکی ، مکانیکی و یا هیدرولیکی با استفاده از لوله حفاری، لوله مغزی و وایر لاین درون چاه قرار داده شود.

مقاومت حداکثری فشاری و دمایی تا فشار ۱۵۰۰۰ پام و دمای ۴۰۰ درجه فارنهایت طراحی شده است. در این فناوری برای انجام عملیات شکاف اسیدی در ابتدا بایستی مشبکاری با توجه به طراحی اولیه انجام گردد. سپس عملیات شکاف اسیدی یا هیدرولیکی مطابق با طراحی در ناحیه مشبک شده انجام می پذیرد. در این مرحله یک کامپوزیت پلاگ بعد از ناحیه شکاف قرار داده شود و با روش هیدرولیکی یا مکانیکی در محل مورد نظر نشانده می شود. با این روش این ناحیه جداسازی شده و میتوان در ناحیه بعدی شکاف را ایجاد نمود. برای رسیدن به این مقصود عملیات مشبک کاری در ناحیه بعدی تکرار شده و عملیات شکاف در ناحیه مشبک شده تکرار میگردد و پلاگ کامپوزیت بعدی در محل نشانده میشود. با تکرار این روش میتواند تا بیش از ۲۰ شکاف در چاه افقی یا عمودی ایجاد کرد. از خواص فوق العاده سودمند این نوع پلاگ های کامپوزیت این است که در مدت زمان بسیار کوتاه ۱۵ تا ۳۰ دقیقه ای براحتی به تکه های بسیار ریز حفاری شده که با سیال برگشتی به سطح از درون چاه برداشته و چاه تمیز میگردد. از تجهیزات و مواد مورد نیاز برای انجام این عملیات را میتوان لوله مغزی یا وایرلاین ، پمپ های فرکینگ، بلندر، واحد جمع آوری داده ها، سیال اسیدی و تانک ذخیره سازی نام برد.

در روش تکنولوژی شکاف با جت با استفاده از یک نازل و توپک با قابلیت نشانده و آزاد شدن چندگانه در درون چاه قابلیت ایجاد چندین شکاف در درون ناحیه تولیدی را فراهم می آورد. در این روش در ابتدا محل مورد نظر جهت ایجاد شکاف مشخص می شود و سپس رشته ای شامل جت و توپک با استفاده از یک لوله مغزی به درون چاه فرستاده میشود. توپک در زیر لایه مشبک شده به روش مکانیکی نشانده می شود و سپس سیال با دبی بالا از طریق لوله مغزی و نازل به درون لایه تولیدی تزریق می شود و بر طبق اصل برنولی سیال با سرعت بسیار بالا شکافی در درون لایه ایجاد میشود. در این مرحله به دلیل گسترش دادن شکاف ایجاد شده سیال اسیدی از طریق لوله مغزی و جداری بین لوله مغزی و لوله درون چاهی به درون چاه تزریق میشود که به گسترش شکاف در درون لایهمنجر می شود. بعد از تکمیل ایجاد شکاف، توپک را رها ساخته و به زیر لایه مشبک شده بعدی انتقال داده شده و توپک را دوباره نشانده می شود و مراحل قبلی را دوباره تکرار می کنند. از مزیتهای این تکنولوژی قابلیت محدودیت در تعداد شکاف و محل آن در درون چاه وجود ندارد. با توجه به وجود دستگاه ثبت دما و فشار درون چاهی قابلیت ثبت این دو متغییر در درون چاه می باشد که آنالیز داده ای در حین عملیات و بعد از عملیات نقش اساسی دارد. در این تکنولوژی قابلیت مشبک کاری لوله جداری و سپس شکاف درون لایه تولیدی در یک زمان را دارا می باشد. . از تجهیزات و مواد مورد نیاز برای انجام این عملیات را میتوان لوله مغزی ، پمپ های فرکینگ، بلندر، واحد جمع آوری داده ها، سیال اسیدی و تانک ذخیره سازی نام برد.

حفاری شعاعی با جت:
حفاری شعاعی با جت (RJD) جهت انگیزش چاه‌های نفتی و گازی جدید و قدیم (در چاه‌های باز یا چاه‌های جداره گذاری شده و در شرایط فرا تعادلی یا فرو تعادلی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش از یک سرمته حفاری (سرمته فرزکاری) استفاده می‌شود تا حفره جانبی به قطر ۲۰ الی ۲۴ میلی‌متر بر روی جداری و سپس با استفاده از جت سیال حفره جانبی در اعماق و جهت‌های مختلف در سازند ایجاد گردد. سیال از طریق یک شلنگ فشارقوی که به لوله مغزی سیار متصل است به نازل منتقل می‌شود. حفره‌های جانبی‌ ایجاد شده در سازند دارای قطرهایی بین ۴۰ تا ۵۰ میلی‌متر و طول بیش از ۱۰۰ متر هستند.

شماتیکی از روش RJD و تجهیزات مرتبط با آن

این روش دارای مزایای متعددی می‌باشد:
• ایجاد و افزایش کانال‌های تراوش مخزن
• اتصال شکاف¬های طبیعی به یکدیگر و در نتیجه زهکشی سریع‌تر ناحیه‌ای
• تشکیل شکستگی‌های کوچک و بزرگ‌ مقیاس در اطراف حفره ایجاد شده
• امکان اسیدکاری عمیق و شکستگی‌های جهت‌دار
• حذف موانع در اطراف چاه و حتی ناحیه دور از آن
• امکان برقراری ارتباط بین مشبک¬کاری گذشته و ناحیه بکر
• فراهم آوردن امکان افزایش بهره‌وری سازند در اثر ترکیب با اسیدکاری و عملیات شکافت هیدرولیکی
• گسترش ناحیه تخلیه مربوط به هر چاه
• کاهش مقاومت جریان با افزایش شعاع تخلیه
• افزایش شعاع تاثیر عملیات¬هایی مانند اسیدکاری، تزریق نیتروژن، تزریق CO2 و گرما
• دسترسی بهتر به نقاط بهره‌ده چاه
• قابلیت جت کاری چند جهته در اعماق مختلف
• بهبود نفوذپذیری بدون وارد آوردن آسیب به سازند
• بهبود کارایی عملیات ژئومکانیکی و همچنین عملیات حساس به جهت
• قابلیت کاربرد سیالات و مواد شیمیایی مختلف به عنوان سیال جت کاری
• استفاده به عنوان جایگزین لایه شکافی
• روشی برای کنترل لایه شکافی و دیگر برنامه‌های تزریق مواد شیمیایی و یا بخار.
• کاربرد آسان این روش در فواصل مشبک‌کاری

فناوری Fishbones:
فناوری فیش بونز یک روش برای انگیزش چاه‌های حفره باز می‌باشد. در این روش علاوه بر انگیزش چاه یک عملیات تکمیل دائم برای چاه‌های افقی و قائم حفره باز انجام می‌گردد. این تکنولوژی قابل اجرا در چاه‌های خشکی و فراساحلی می‌باشد. در واقع فناوری انگیزش چند شاخه‌ای (MST) یک روش تکمیل چاه حفره باز است که بدون داشتن مشکلات شکافت هیدرولیکی، چاه و مخزن را به هم متصل می‌نماید. روش مذکور تعریف تازه‌ای از دقت و کارایی را در انگیزش مخازن ارائه می‌دهد. این امکان وجود دارد که به طور قائم از طریق حفره طولانی در یک عملیات پمپ کاری یا مته کاری کوتاه، چاه به مخزن متصل گردد. عملیات مذکور بسیار ساده می‌باشد؛ رشته آستری به صورت معمول به همراه طوقه‌ها (که بیرون از چاه از هم جدا هستند) و طوقه‌های آویزه آستری به درون مخزن فرستاده می‌شوند. در صورت نیاز دستیابی به ۵۰، ۱۰۰ یا ۲۰۰ حفره جانبی، به راحتی امکان پذیر می‌باشد.

در حال حاضر شرکت نروژی Fishbones As دو فناوری برای سازندهای مختلف معرفی نموده است:
۱- فناوری Fishbones MST که بیشتر برای سازندهای کربناته مناسب می‌باشد و مبتنی بر جت‌کاری می‌باشد.
۲- فناوری Deamliner که متناسب استفاده برای سازندهای متراکم و ماسه سنگی می‌باشد و از مته‌هایی با قطر کوچک برای نفوذ در سازند بهره می‌برد.
این روش‌ها دارای مزایای متعددی می‌باشد:
• اجتناب از تولید آب یا گاز ناخواسته به خاطر تعیین محل و میزان نفوذ قابل پیش بینی حفره‌های جانبی.
• شتاب دادن به فرآیند تکمیل چاه با حذف سیمان کاری، مشبک کاری، تمیزکاری، راندن رشته‌های عملیات شکافت هیدرولیکی و دیگر عملیات.
• سهولت انجام عملیات با استفاده از پمپ‌های دکل و مصرف سیالات بسیار کمتر.
• افزایش تولید با اتصال چاه به مخزن همراه با ۳۰۰ حفره جانبی. شبیه سازی‌ها حتی در قیاس با شکافت هیدرولیکی نتایج تولیدی بسیار مثبتی را نشان می‌دهند.
• شتاب دادن به تولید با انگیزش یکپارچه در برنامه حفاری چاه.
• کاهش مواجهه با مسائل HSE با کاهش تعداد عملیات، زمان و نیروی انسانی و کاهش اثرات زیست محیطی به خاطر استفاده از سیالات کمتر.
• اجتناب از برگشت سیال و دفع سیال در عملیات شکافت هیدرولیکی.
• قابلیت تراوایی موثر مخزن ممکن است در اثر لایه بندی یا گسلش پایین باشد. لایه‌ها یا گسل‌ها را می‌توان همراه با چاه مادر، یا بدون نفوذ به گسل‌ها، با روش Fishbones مورد نفوذ قرار داده و زهکشی کرد.
• فواصل مختلف، فشارهای متفاوتی دارند و به سختی می‌توان به صورت هیدرولیکی آنها را مورد انگیزش قرار داد. این فناوری این امکان را فراهم می‌آورد تا بخش‌های با رژیم‌های فشاری متفاوت مورد انگیزش قرار گیرد.

 

لازم بذکر است که تکنولوژی های معرفی شده سالهاست به طور مداوم در میدان های نفتی و گازی توسط کشور های تولید کننده در حال استفاده است و جا دارد که ورود آنها را به کشور تسهیل شود. شرکت تاپ سلکت (Top Select Holdings Limited) به عنوان یک سرویس کمپانی پیشرو در زمینه افزایش تولید بهینه با استفاده از تکنولوژی های روز دنیا، تجربه انجام عملیات شکاف اسیدی و پروپانتی بیش از ۵۰۰ چاه را در اقصی نقاط دنیا را دارد و این تجربه شامل به کارگیری تکنولوژی های توصیف شده در مطالب صفحات قبل می باشد. حاصل این تجربه هرچند مورد توجه شرکت های ایرانی قرار گرفته و تاپ سلکت با تنظیم کردن یک قرارداد مشاوره ای مدیریتی وارد پروژه شکاف اسیدی چا های آذر شد. با فراهم آوردن یک تیم با تجربه و صاحب دانش پروژه شکاف اسیدی چاه مورد قرارداد تیم تاپ سلکت با موفقیت انجام گردید. طبق برنامه شکاف اسیدی، یک مرحله شکاف اسیدی در لایه سروک پایینی و یک مرحله شکاف اسیدی در لایه سروک بالایی ایجاد گردید. به منظور ایجاد شکافی با خاصیت هدایت پذیری بالا سیال اسیدی و افزودنی های مناسب در دما و فشار بالای مخزن سروک طراحی و استفاده گردید. نکته مهم در عملیات شکاف اسیدی هدایت سیال پایه اسیدی به لایه مورد هدف و همچنین جلوگیری از هرزروی سیال با از استفاده از افزودنی ها مخصوص می باشد که این مهم با دقت و کیفیت بالا انجام پذیرفت. البته در این پروژه به دلیل محدودیت های موجود در تجهیزات درون چاهی از پیش خریداری شده، از پلاگ شنی جهت جداسازی دو لایه سروک بالایی و پایینی استفاده شد. در نتیجه عملیات شکاف اسیدی، تولید هر لایه در مقایسه با تولید اولیه به مقدار قابل توجه ای افزایش پیدا کرد.
این موفقیت میتواند به عنوان یک آرامش خاطر برای مدیران نفتی و زمینه ای برای تغییر آینده استراتژی افزایش تولید باشد. بنظر میرسد که وقت آن رسیده که دیدگاه و استراتژی افزایش تولید را منطبق بر دیدگاه جهانی و یا دست کم کشور های همسایه منطبق نماییم. و این تفکر کهنه که امکان ایجاد شکاف در مخازن ایران وجود ندارد را به کنار گذاشته و اجازه حرکت قطار صنعت نفت و گاز را همجوار با تکنولوژی های جدید بدهیم. و در پایان نیاز بسیار مبرم به تاکید بر این نکته است که به منظور موفقیت عملیات شکاف اسیدی، پروپانتی یا حفاری شعاعی، جدا از اینکه تکنولوژی، امکانات و تجربه شرکت اجرا کننده بایستی کافی باشد، همه عوامل مخصوصا طراحی اولیه هر چاه بایستی با این ذهنیت شکل گرفته باشد که این چاه روزی در تولید مشکل پیدا خواهد کرد و برنامه افزایش تولید در آن زمان چه خواهد بود و چاه را با در نظر گرفتن این واقعیت تجهیز نماییم.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *