در مقاله ی مدیریت و صیانت از مخزن (بخش اول) ، با اصول مربوط به بهره برداری بهینه از منابع آشنا خواهیم شد.
مخازن هيدروكربوري يكي از مهم ترين منابع انرژي جهان به شمار مي روند، اما با توجه به محدود بودن اين منابع، برنامه ريزي و اقدام لازم براى بهره برداري بهينه از آن ها امري حياتي است.
حفظ و بهره بردارى صحيح و بهينه از مخازن نفت و گاز كه شاهرگ حياتى يك كشور هستند، از اهميت ويژه اى برخوردار است. به همين دليل، امروزه مديريت و صيانت از مخازن نفتی کشور ، جايگاه مهمى يافته است، در همین راستا مقاله ی مدیریت و صیانت از مخزن (بخش اول) ، آغازی است برای پرداختن به این امر که بسیار حائز اهمیت می باشد.

هدف از مديريت مخازن، اقدام و برنامه ريزي لازم براى بهره برداري بهينه از يك مخزن است و در حقيقت، بخش عمده آنچه كه امروزه به عنوان مديريت مخازن ناميده مي شود، در حوزه مهندسي مخازن قرار دارد. دست يافتن به بهره برداري بهينه از يك مخزن، نيازمند بررسي جنبه هاي اقتصادي آن است، اما قبل از آن، بايد وضعيت مخزن از لحاظ علمي، كاملاً مورد بررسي قرار گيرد.

در این راستا صیانت از مخازن باید با جدیت بیشتری در امر تولید وارد شده و به مدیریت صحیح بپردازد.

از دید مهندسی مخازن، با برداشت تدریجی از مخازن هیدروکربنی، فشار این مخازن متناسب با میزان برداشت، کاهش می یابد. با افت فشار تدریجی، میزان تولید از چاه های موجود در یک مخزن به تبع کاهش یافته تا جایی که دیگر با استفاده از تولید طبیعی قادر به تولید نمی باشند.
در این حالت به اصطلاح فشار مخزن به فشار ترک مخزن (Abandonment Pressure) می رسد. متاسفانه عدم آگاهی از این علم خطیر مدیریت و صیانت از مخزن، در زمان برداشت از مخازن نفتی و گازی در کشور، در گذشته وضعیت تولید از این منابع عظیم را با چالشی بزرگ روبرو ساخته است، به طوریکه در طول چند سال، میزان تولید از یک چاه نفتی حدود چندین هزار بشکه کاهش یافته است.

مدیریت و صیانت از مخزن
مدیریت و صیانت از مخزن

توجه به امر صیانت می بایست از زمان شروع برداشت از مخازن مد نظر قرار گیرد لیکن با اتخاذ تصمیماتی در این مورد در حین تولید از یک مخزن نیز می توان از فرا رسیدن زودرس پایان عمر آن جلوگیری کرد.
در حقيقت مهندس مخزن مشخص  میكند كه مخزن چه وضعيتي دارد، چه نوع سيالي در آن وجود دارد، وضعيت توليد آن مي تواند به چه شكل باشد، ميزان ذخيره آن چقدر است، براي توليد از آن چه روشي بايد به كار گرفته شود، چه دوره اي براي بهره برداري از اين مخزن تعريف مي شود و چه مخزني براى برداشت ثانويه به ترزيق گاز يا آب نياز دارد. اين امور و بسيارى از كارهاى ديگري كه در حيطه وظايف مهندس مخزن تعريف مى شود، همه به نوعي براي توليد اقتصادي و بهينه از مخزن مى باشدكه اين دقيقاً هدف عمده مديريت مخازن است.
باید عنوان کرد كه مديريت مخازن نيازمند داشتن آشنايى كامل به اصول و مبانى مخازن نفت و گاز، ميزان هزينه هاى استخراج و برداشت، روش هاى ازدياد برداشت و ساير ملزومات علمى در مهندسى نفت است.

* صيانت از مخازن، در حقيقت به معناي بهره برداري بهينه مي باشد. در يك مخزن نفتي كه زير زمين قرار دارد، مقداري هيدروكربور به صورت نهشته موجود مى باشد. صيانت به اين معناست كه با مطالعات دقيق و به كارگيري تكنولوژي هاي مختلف و برنامه ريزي خوب، سعي شود كه حداكثر مقدار ممكن از هيدروكربور موجود استخراج شود.

اما در اين ميان، مسايل مختلفي مطرح مي شود؛ از جمله اين كه آيا امكانات تكنولوژيكي موجود و فيزيك مخزن، اجازه مى دهد كه هر آن چه در مخزن وجود دارد، استخراج گردد؟ يا اين كه با توجه به شرايط مخزن، ضريب برداشت مخزن تا چه حد مي تواند افزايش يابد.
يكى از راه هاى صيانت از مخازن، حفظ فشار و جلوگيرى از افت فشار مخازن مى باشد و تزريق ماده مناسب به درون زمين، يكى از راه هاى جلوگيرى از افت فشار در مخازن است.
با توجه به شكل زیر، عدم آگاهى از علم خطير مديريت و صيانت از مخازن ، ( نفتى و گازى) كشور در زمان برداشت در گذشته، وضعيت توليد از اين منابع عظيم را با چالش بزرگى روبه رو ساخته است؛ به طورى كه در طول چند سال، ميزان توليد از يك چاه نفتى حدود چندين هزار بشكه كاهش يافته است.

اهداف پیش بینی شده در مدیریت مخزن
اهداف پیش بینی شده در مدیریت مخزن

دانش مديريت و صيانت از مخازن ، مقوله اى در راستاى صيانت از مخازن زيرزمينى بوده كه با به پايان رسيدن عمر توليد طبيعى مخازن طى ساليان اخير مورد توجه ويژه اى قرار گرفته است. اگر چه توجه به امر صيانت بايد از زمان شروع برداشت از مخازن مد نظر قرار گيرد، اما با تصميم گيرى در اين مورد در حين توليد از يك مخزن نيز مى توان از فرا رسيدن زودرس پايان عمر آن جلوگيرى كرد. اين دانش با به كارگيرى منابع سخت افزارى و نر م افزارى، در جهت بهينه سازى روش هاى توليد، با در نظر گرفتن مسايل اقتصادى به منظور افزايش ضريب بازيافت، تلاش هايى را صورت مى دهد.

با توجه به شكل زیر كه در آن شماى كلى فرآيند مديريت مخزن نشان داده شده است، مى توان چنين عنوان كرد كه مديريت مخازن نيازمند داشتن آشنايى كامل به اصول و مبانى مخازن نفت و گاز، ميزان هزينه هاى استخراج و برداشت، روش هاى ازدياد برداشت و ساير ملزومات علمى در مهندسى نفت است.

شماى كلى فرآيند مديريت مخزن
شماى كلى فرآيند مديريت مخزن

اهداف مدیریت مخزن:

به طور خلاصه اهداف مدیریت مخزن عبارتند از:

– کاهش ریسک
– افزایش تولید نفت و گاز
– افزایش بازیافت
– کاهش هزینه های تولید

فرآیند مدیریت مخزن:
مدیریت مخزن، عبارت است از اتخاذ و اجرای بهترین تصمیمات ممکن که شرکت های بهره برداری نفت و گاز را قادر به دستیابی به اهداف و تعهدات از پیش تعیین شده در مورد تولید می سازد.
تصمیم گیری در مورد وضعیت برداشت از یک مخزن و تعریف میزان توان تولید آن (پیش بینی یا Forecast)، مستلزم داشتن آگاهی کامل نسبت به وضعیت جزئی مخزن اعم از وضعیت تک تک چاه های موجود در مخزن، میزان تولید مجاز مخزن و … می باشد. این نکات در ابتدا به مدل کردن رفتارهای مورد انتظار مخزن وابسته است.

* شمای تمام فرآیند مدیریت مخزن، شامل چهار مرحله می باشد:
– توصیف مخزن
– عملکرد مخزن
– عملکرد چاه
– توسعه میدان

توصیف مخزن:

یکی از مهمترین مراحل مدیریت مخزن، “توصیف مخزن” است. این مرحله عبارت است از شناسایی و ارائه مدلی برای توصیف مخزن که رفتار و پاسخ آن تا حدالامکان شبیه رفتار واقعی مخزن باشد. اگر مدل شناسایی شده با تمام اطلاعات همخوانی داشته باشد، می توان از آن به عنوان مدل یک مخزن استفاده نمود و اگر مدل فوق الذکر حتی با یک نوع از اطلاعات موجود همخوانی نداشته باشد غلط بوده و نمی تواند نشانگر واقعی مخزن باشد.

توصیف مخزن فرآیندی پویا و دینامیک است که به محض دریافت اطلاعات جدید، تکرار می شود. شبیه سازی یا مدلسازی مخزن توسط نرم افزارهای قوی مهندسی نفت قابل انجام است. این فرآیند شامل دو مرحله متوالی است:

  1. شناسایی مدل های تفسیر اطلاعات
  2. یکپارچه سازی مدل های فوق در مدل مخزن

مدل های تفسیر اطلاعات، از تفسیر انواع مختلف اطلاعات به دست می آید. اطلاعات نمونه شامل اطلاعات زیر است:

– اطلاعات استاتیکی (زمین شناسی، ژئوفیزیکی، ژئوشیمی، پتروفیزیکی) توصیف کننده مخزن
– اطلاعات دینامیکی (اطلاعات سیالات مخزن، ژئومکانیکی، چاه ها و آزمایشات چاه آزمایی و بهره برداری) مرتبط با رفتار مخزن

این اطلاعات درواقع اطلاعات عمومی مخزن از قبیل خواص فیزیکی سنگ و سیال، آزمایشات چاه ها و وضعیت تولید آنها و سایر موارد مرتبط با مخزن می باشد.

اثبات مخزن:
هدف توصیف مخزن عبارت است از تعریف یک مدل مخزن که اطلاعات دینامیکی و استاتیکی مخزن را نشان بدهد. به محض ساخته شدن مدل مخزن، باید هماهنگی و همخوانی آن را با اطلاعات و مدل های تفسیری موجود ثابت کرد. به این معناست که مدل مخزن باید قادر به تولید مجدد تمام اطلاعات مورد استفاده در فرآیند توصیف باشد.

عملکرد مخزن، عملکرد چاه و توسعه میدان:
پس از اینکه مدل مورد تایید قرار گرفت، این مدل می تواند برای پیش بینی رفتار آتی مخزن در سناریوهای مختلف توسعه مورد استفاده قرار گیرد. رفتار تولیدی مخزن اعم از فشار، دبی، درصدهای اشباع سیالات و … به وسیله شبیه سازهای تنظیم شده جریان محاسبه می شوند.
برای پیش بینی رفتار میدان، در نظر گرفتن کل سیستم (مخزن، چاه ها و تجهیزات سرچاهی) ضروری است که با توجه به تاثیرات متقابل، این موارد باید با یکدیگر مورد بررسی و توجه قرار گیرند.

ازدیاد برداشت از مخازن:
يكى از مباحث روز مهندسى نفت در دنيا، استفاده از روش هاى مختلف ازدياد برداشت است. روشن است كه اگر افزايش برداشت بدون برنامه ريزى صورت گيرد، براى سازند مخزنى از لحاظ فنى مشكلاتى ايجاد خواهد كرد. بنابراين براى جلوگيرى از آسيب هاى احتمالى مخزن و افزايش برداشت از آن، بايد از استانداردهايى كه هم اكنون در دنيا وجود دارد، استفاده كرد. اين موضوع بدان معناست كه تحت عنوان مديريت مخزن نمى توان بنا به ميل خود، برداشت از مخازن را افزايش داد؛ بلكه بايد براى افزايش برداشت، برنامه اى طراحى شود كه به مخازن آسيب نرسد. بنابراين افزايش توليد در يك مقطع زمانى، بنا به دلايل مختلف، به معناى افزايش برداشت در دراز مدت نيست و اگر چه افزايش برداشت منجر به افزايش سرمايه و بهبود وضعيت اقتصادى كشور مى شود، اما در اين زمينه از لحاظ فنى، محدوديت هاى جدى وجود دارد.

مهم ترين نيروهاي موجود در مخازن كه نفت به كمك آن ها به طور طبيعي جريان مي يابد، عبارتند از:
– نيروي حاصل از فشار گاز حل شده در نفت
– نيروي حاصل از فشار گاز جمع شده در قسمت بالاي كلاهك
– فشار هيدرواستاتيك سفره آب مخزن كه در زير ستون نفت قرار گرفته است
– نيروي ريزش ثقلي، كه برخي مخازن داراي ستون نفت بسيار مرتفع براي توليد طبيعي از آن بهره مي برند

سهم مشاركت هر يك از اين نيروها در رانش نفت متفاوت است و به وضعيت ساختماني و زمين شناسي سنگ مخزن و خواص فيزيكي و ترمو ديناميكي سيالات موجود در مخزن بستگي دارد. در مقابل اين نيروها، نيروهاي مخالفي نيز سبب محبوس نگه داشتن يا ايجاد تنگنا در بازيابي نفت مي شوند كه مهم ترين آن ها، نيروي فشار مويينگي سنگ مخزن و نيروي اصطكاك حاصل از حركت سيال در خلل و فرج سنگ مخزن تا ته چاه است. براي استحصال و بازيافت كامل نفت، بايد چنان نيرويي در اعماق مخزن وجود داشته باشد كه بتواند علاوه بر غلبه بر نيرو هاي مخالف، موجب رانش نفت به سمت بالا گردد. كاهش و افت نيروهاي موافق باعث مي شود تا بازيافت نهايي كم شود، به همين دليل براي بالابردن توليد از مخازن نفتي از روش هايي تحت عنوان “روش هاي ازدياد برداشت” استفاده مي شود. معمولاً 30 درصد نفت به طور طبيعي از مخزن برداشت مي گردد و 70 درصد باقى مانده، نيازمند به كار گيري برخي روش هاي ازدياد برداشت است. در شكل زیر، اين روش ها به همراه خلاصه اى از چگونگى عملكردشان نشان داده شده اند.

روش های ازدیاد برداشت
روش های ازدیاد برداشت

در مدیریت و صیانت از مخزن (بخش اول) ، با مباحث اولیه و ضروری این امر آشنا شدیم و در مدیریت و صیانت از مخزن (بخش دوم) ، مساِِئل تکمیلی بیان می شود و بیشتر با این مبحث اشنا خواهیم شد.

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

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

فارسی