علت پائین تر بودن ضریب بازیافت مخازن نفتی:
چرا ضریب بازیافت نفت از مخازن ایران در مقایسه با نقاط دیگر جهان پایینتر است؟
قبل از ورود به این بحث لازم است مكانیسمهای جابهجایی نفت را به دو روش زیر مورد بررسی قرار دهیم.
الف) «جابهجایی نفت بهطر ف جلو » یا به عبارت بهتر «جابهجایی با استفاده از فشار».
ب) جابهجایی از طریق «ریزش ثقلی» یا به عبارت بهتر «جابهجایی بهصورت طبیعی[1] كه بر اثر اختلاف وزن مخصوص بین مایع تزریقی و نفت ایجاد میشود. این فرآیند در یك سیستم متخلخل مرتفع بهصورت فیزیكی اندازه گیری شده[2] و بهلحاظ نظری نیز مشخص شده است كه اختلاف فاحشی بین بازیافت نفت در دو روش فوق الذكر وجود دارد. بازیافت نفت با روش كندتر «ریزش ثقلی» از بازیافت نفت با روش سریع «جابهجایی رو به جلو» بیشتر است.
اما در اوایل دوره تولید، روش بازیافت نفت از طریق جابهجایی سریع رو به جلو از روش جریان نفت از طریق ریزش ثقلی، عملكرد بهتری دارد. براساس میزان تزریق، بازیافت نفت از طریق ریزش ثقلی میتواند تا دو برابر روش جابهجایی رو به جلو یا «استفاده از فشار» باشد.
از مجموعه بررسیها چنین برمیآید كه بازیافت نفت در مخازن تك تخلخلی اصولاً تابعی است از نفوذپذیری سنگ مخزن، سرعت جابهجایی، فشار موئینگی و میزان «سیال دوستی»[3] سنگ مخزن. درصورتی كه سایر عوامل فوق ثابت فرض شوند، میزان نفت اشباع شده باقیمانده تابعی از سرعت جابهجایی نفت خواهد بود. در این صورت در حالت جابهجایی از طریق ریزش ثقلی، میزان نفت باقیمانده كمتر و در حالت جابهجایی با فشار یا رو به جلو، میزان نفت باقیمانده بیشتر خواهد بود.
قابل ذكر است كه در مخازن شكافدار شكستگیها بهمثابله محدوده یا اضلاع بلوكها عمل میكند و به همین دلیل فرآیند جابهجایی رو به جلوی نفت در چنین سیستمی بهجز در حوزههای خیلی نزدیك به چاههای تزریقی كارآمد نیست.
فرآیند سریع جابهجایی نفت بهطرف جلو، همراه با فشار موئینگی چندان قابل توجه نیست، زیرا نیروهای «گرانروی»[4] در حال حركت از نیروهای ناشی از فشار موئینگی بیشتر است. این درحالی است كه در فرآیند جابهجایی براساس ریزش ثقلی بهعلت آهسته بودن جابهجایی، فشار موئینگی نقش بارزی در نگهداری نفت در بلوكها ایفا میكند. از طرف دیگر، سرعت بالای تزریق در سیستم تك تخلخلی موجب میشود كه سیال تزریقی از بخش میانی خلل و فرجهای كوچك عبور نموده و لذا نفت قابل ملاحظهای برجای میگذارد.
برای مقایسه عوامل كاهش بازیافت نفت از مخازن ایران با مخازنی كه دارای بازیافت بالاتری هستند لزوماً باید این مخازن را تحت شرایط یكسان مقایسه كرد. بهعبارت دیگر، ناچاریم پرتقال را با پرتقال و سیب را با سیب مقایسه كنیم، نه اینكه سیب را با پرتقال.
بهعنوان مثال ما نمیتوانیم میدان نفتی «لالی»[5] ایران را با 10 درصد بازیافت با مخزن «لیكویو»[6] واقع در آمریكا 77 درصد بازیافت مقایسه كنیم. مخزن لالی مخزنی سنگآهكی شكافدار با میانگین نفوذپذیری 1/0 میلی دارسی با فشار موئینگی بالا و عمدتاً «نفت دوست»[7] است، درصورتی كه مخزن لیكویو مخزنی تك تخلخلی از جنس سنگ ماسهای با نفوذپذیری 2000 میلی دارسی و با فشار موئینگی بسیار پایین و «آب دوست»[8] است. اگر مخزن لالی در امریكا كشف و از آن بهره برداری میشد حتی 10 درصد نفت آن را بهرهبرداری نمیكردند زیرا آنها با استفاده از روش سریع در بهرهبرداری، این میدان را بسیار كمتر از آنچه كه میتوانست تولید كند به اتمام میرساندند.
مثال مناسب دیگر مقایسه مخزن شكاف دار «اسپرابری»[9] در امریكا با میانگین نفوذپذیری 1/0 میلی دارسی با میدان نفتی هفتكل در ایران است. این دو میدان دارای نفوذپذیری تقریباً یكسان هستند، اما میزان نسبی تولید روزانه از میدان نفتی هفتكل بهمراتب پایینتر از میدان اسپاربری در ابتدای بهرهبرداری میباشد.
ضریب بازیافت نفت بهصورت طبیعی در هفتكل حدود 22 درصد است درصورتی كه ضریب بازیافت طبیعی نفت در میدان اسپرابری كمتر از 8 درصد بوده است، ولی آنها بیش از 3000 حلقه چاه در این میدان حفر كردند، درحالی كه میزان نفتِ درجا در این میدان 2 میلیارد بشكه و میزان نفت درجا در میدان هفتكل حدود 7 میلیارد بشكه است و حال آنكه تنها حدود 40 حلقه چاه در آن حفر شده است. پس از یك دوره كوتاه برداشت نفت بهصورت طبیعی از میدان اسپاربری، برای مدتی طولانی آب و متعاقب آن برای مدت كوتاهی CO2 تزریق شد، در نتیجه كل بازیافت نفت از مخزن فوق تاكنون حدود 12 درصد بوده است.
درصورتی كه فشار میدان نفتی هفتكل را به حد اولیه آن در تاج مخزن یعنی [PSI1420[10 رسانده شود، ضریب بازیافت نفت این مخزن به بیش از 27 درصد میرسد. از سوی دیگر اگر میتوانستیم فشار مخزن هفتكل 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 میدانهای هفتكل و اسپرابری نشاندهنده آن است كه میدان هفتكل اولاً با سرمایهگذاری بسیار پایینتر به نحو بهتر و صحیحتر بهرهبرداری شده است و ثانیاً تخلیه سریع از مخازن شكافدار، همواره افت شدیدی در بازیافت نفت بهدنبال دارد.
نمونههای بالا نشانگر آن است كه مخازن ایران با حداكثر ضریب بازدهی، تحت شرایط تخلیه طبیعی قرار داشتهاند و نباید آنها را با مخازنی كه از ویژگیهای دیگری برخوردارند مقایسه كرد. در حقیقت ضریب بازیافت نفت در مخازن مشابه در كشور امریكا یا هرجای دیگر، فاصله بسیار زیادی با ضریب بازیافت نفت در ایران دارد، چنانكه به نمونهای از آن درمورد هفتكل اشاره شد. بنابراین ضریب بازیافت نفت در ایران را نباید با هیچ جای دیگر جهان كه دارای خصوصیات مخزنی متفاوت و دارای طبیعت تولیدی خاص خود است و یا از ویژگیهای دیگری برخوردارند مقایسه كرد.
با وجود این، در مطالعه تطبیقی ضرایب بازیافت نفت از مخازن شكافدار ایران با مخازن مشابه در سایر نقاط جهان باید به موارد زیر توجه كرد.
الف) كشورهایی كه دارای مخازن شكافدار از جنس سنگ آهك هستند (مشابه آنچه در ایران وجود دارد) غالباً در تملك شركتهای دولتی است، مانند كشورهای مكزیك، عراق، عمان، لیبی و سوریه. این كشورها اطلاعات كافی درمورد ذخایر نفتی خود منتشر نمیكنند، بهویژه درمورد ضریب بازیافت نفت از آنها.
ب) مخازن نفت كشورهای فوق عموماً شكافدار است، اما برای مثال مخازن نفتی كشور مكزیك غالباً دارای فشار بسیار بالاتری از «فشار نقطه اشباع»[11] است و بخش عمدهای از بازیافت نفت ناشی از جریان انبساط سیال در سنگ مخزن است، درصورتی كه بیشتر میدانهای نفتی ایران از ابتدا درحدود فشار نقطه اشباه هستند و از انبساط سیالِ بسیار كمی برخوردارند.
بنابراین برای مقایسه ضرایب بازیافت نفت از مخازن مكزیك با مخازن ایران در شرایط تقریباً یكسان، باید میزان بازیافت نفت را از فشار نقطه اشباع تا پایان طول عمر مخزن محاسبه و مقایسه كرد.
ج) بعضی از مخازن كشورهای فوق الذكر، حاوی غارهای بزرگ است مانند میدان نفتی كركوك در عراق و یا قوار در عربستان و بعضی دیگر حاوی «حفرههای كوچك»[12] مانند بسیاری از ذخایر نفتی مكزیك. ضریب بازیافت نفت از این مخازن بهدلیل وجود غارهای بزرگ نفتی یا حوزهها به مراتب بیش از ذخایر مشابه آن در ایران است.
د) حدود 15 مخزن شكافدار در قسمت شمال شرقی سوریه وجود دارد كه دارای نفت تقریباً سنگین و فشار كم است. این مخازن بهوسیله متخصصین شوروی سابق و بدون تجربه كافی مورد بهرهبرداری قرار گرفته بود. میزان بازدهی این مخازن كمتر از 16 درصد گزارش شده است كه نسبت به موارد مشاقه آن در ایران پایینتر است.
ه) در بسیاری از نشریات نفتی به میزان «تولید – فشار» مخازن مختلف اشاره میشود، ولی هیچگاه از بازیافت نهایی در این مخازن ذكری بهمیان نمیآید. اینگونه نشریات معمولا به میزان نفتی که در مدت زمانی معین استخراج میشود تكیه میكند، بنابراین مرجع مستند و كافی در زمینه مقایسه مخازن وجود ندارد.
از توضیحات بالا پیچیدگی مسئله تا حدودی روشن میشود. بههرحال براساس اطلاعات منتشر شده موجود درمورد مخازنی كه تا حدودی مشابه مخازن ایران هستند میتوانیم از روشهای درجهبندی استفاده كنیم تا تخمین بهتری از ضریب بازیافت بهدست آورد.
[1] . Displacement, Under Gravity
[2] . Long Core
[3] . Wettability
[4] . Viscosity
5 . در دامنه كوههای زاگرس
[6] . Lakeview
[7] . Oil Wet
[8] . Water Wet
[9] . Spraberry
[10] . Pound Per Square Inch
[11] . Bubble Point Pressure
[12] . Vugs
قبل از تزریق معمولا آزمایشات مخزنی و ژئوفیزیکی در منطقه انجام می شود. با این روش حرکت ناحیه هیدروکربنی و نوع مناسب تزریقی را شناسایی می کنند.
چهار نوع تزریق در مخازن نفت صورت می گیرد. تزریق غیر امتزاجی، تزریق امتزاجی، گرمایی و میکروبیولوژی.
در تزریق غیر امتزاجی میان ماده تزریق شده و هیدروکربن های موجود در زیر زمین واکنشی صورت نکرفته و دو ماده بصورت دو فاز مختلف در زیر زمین عمل می کنند. تزریق های شامل تزریق آب، گاز سنگین و مواد هیدروکربنی می باشد. مکانیزیم حرکتی نفت در این نوع تزریق فشار تولیدی توسط ماده تزریق شده می باشد.
در تزریق امتزاجی میان ماده تزریق شده و هیدروکربن های واکنش صورت می گیرد. این اوکنش باعث ایجاد هیدروکربن هایی با ساختار ملکولی میانی (نه سنگین و نه سبک) خواهد شد.
مکانیزیم حرکتی این نوع تزریق شامل کم شدن جاذبه میان نفت و سنگ مخزن، افزایش فشار بوسیله ماده تزریق شده و سبک شدن هیدروکربن در مخزن می باشد.
معمولا زمانیکه با نفت سنگین سر و کار داریم برای حرکت این نوع نفت در مخزن به سمت چاه از روش گرمایی و تزریق آب یا بخار آب به درون چاه استفاده می کنیم. این سبب بالا رفتن تمایل حرکتی نسبی نفت به آب درون مخزن خواهد شد.
روش جدید ایجاد انفجار درون چاه نیز برای روش گرمایی پیشنهاد داده شده است.
روش میکروبیولوژی استفاده از باکتری هایی که موجب شکسته شدن ساختارهای ملکولی هیدروکربن های درون مخزن و بالا رفتن حرکت نسبی آنها می باشد.
این روش جدید بوده و هنوز در مرحله آزمایش و پایلوت می باشد.
برای تزریق می بایستی تمامی عوامل سنگ مخزن، نوع هیدروکربن درون مخزن، فشار مخزن، مرحله بردداشت از مخزن، تجهیزات و پول تعریف شده برای پروژه و عوامل زیست محیطی مورد توجه قرار گیرند. معمولا تزریق در چاه دیگری با فاصله محاسبه شده از چاه تولیدی انجام می شود. در روش گرمایی توجه به نکات ایمنی اولویت دارد زیرا این روش خطرناک می باشد. با توجه به نوع روش های انتخاب شده، نتیجه مطلوب ممکن است سال ها زمان نیاز داشته باشد. معمولا پروژه های تزریق با توجه به قیمت های بازار نفت تعریف می شوند و ممکن است پروژه ای که امروز مقرون به صرفه باشد، در چند هفته آینده متوقف شده و روش های دیگری پیاده شوند. پس برای صرفه جویی در هزینه، مطالعه وضعیت بازار و قیمت ها از اولویت های پروژه های تزریق می باشد. تعیین نوع تزریق همچنین به مواد مورد استفاده و نزدیک بودن مواد اولیه مورد نیاز بستگی دارد. ممکن است در جایی تزریق آب مناسب باشد.
ولی به علت دور بودن از منبع آب، از نظر اقتصادی تزریق آب در منطقه مقرون به صرفه نبوده و از اولویت دوم تزریق مثلا تزریق گاز استفاده شود.
ولی در هر صورت به علت هزینه های بالای تزریق و زمان بردن برای بازگشت سرمایه در پروژه های تزریق، شرکت ها قبل از عملیات مطالعات گسترده زمین شناسی، مخزنی و ژئوفیزیکی را انجام می دهند.
اینجانب رضاصفری دانشجوی مهندسی نفت دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت هستم.این وبلاگ به منظور درج مطالب تخصصی مهندسی نفت و همچنین ارتباط بیشتر دانشجویان مهندسی نفت ایجاد شده است .در این وبلاگ سعی شده است با ارائه مطالب مفید و آموزنده در مورد مهندسی نفت به دانشجویان و علاقه مندان به این رشته کمک ناچیزی شود.دوستانی که علاقه مند به درج مطلب در این وبلاگ هستند لطفا از طریق ایمیل و یا ثبت نظر من را مطلع کنند تا مطالب آنها با نام خودشان در وبلاگ قرار گیرد.از آنجا که یکی از اهداف ما جلب نظر دوستان است نظرات شما در این راه یاری دهنده ما خواهد بود.
