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.

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.