ازدیاد برداشت از مخازن نفت

[فاطمه یاس]

عمر بیشتر مخازن نفتی دنیا به نیمه دوم خود رسیده است، به همین دلیل میزان برداشت نفت از آنها به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته، به همین دلیل شرکتهای نفتی از روشهای ازدیادبرداشت با استفاده از فناوریهای نوین برای بهره‌وری بیشتر در برداشت از ذخایر نفتی استفاده می‌کنند.

از دیدگاه تاریخی، برداشت نفت از مخازن به سه مرحله تقسیم‌ می‌شود. مرحله آغازین تولید با استفاده از انرژی طبیعی موجود در مخزن که منبع اصلی انرژی برای جابجایی نفت به سمت چاه تولیدی است، انجام می‌شود. منبع این انرژی طبیعی رانش کلاهک گازی (Gas Cap Drive) ، رانش آبده (Aquifer Drive) ، رانش گاز محلول (Solution Gas Drive) ، انبساط سنگ و سیال (Rock and Fluid Expansio) ، و ریزش ثقلی (Gravity Segregation) است. در این مرحله تنها در حدود ٣٠-٥ درصد نفت اولیه موجود در مخزن(Original Oil in Place (OOIP برداشت می‌شود.

مرحله دوم عملیات به طور معمول بعد از کاهش انرژی مخزن و در نتیجه کاهش برداشت نفت، استفاده می‌شود. برداشت ثانویه با افزایش انرژی طبیعی مخزن با کمک تزریق آب یا گاز انجام می‌شود. در این فرآیند گاز و آب را می‌توان برای تثبیت فشار با انبساط کلاهک گازی و آبده و یا رویکرد جابه‌جایی غیرامتزاجی نفت بر مبنای نفوذپذیری نسبی(Relative Permeability) و روبش حجمی(Volumetric Sweep Out) ، داخل ستون نفتی تزریق کرد.

جابجایی غیرامتزاجی گازی به اندازه سیلابزنی(Water Flooding) مفید نیست و امروزه به ندرت بعنوان برداشت ثانویه استفاده می‌شود. بنابراین سیلابزنی به طور معمول معادل این برداشت طبقه‌بندی می‌شود. آب، نفت را به سمت چاههای تولیدی می‌راند و این فرآیند تا زمانی که نسبت آب به نفت در چاههای تولیدی زیاد شود و تولید نفت بیشتر صرفه اقتصادی نداشته باشد، ادامه می‌یابد. در پایان این مرحله برداشت نفت به ٦٠-٤٠ درصد می‌رسد.

تزریق آب به مخزن دو اثر عمده را در پی دارد:

1- با نگه داشتن فشار مخزن بالاتر از نقطه حباب، از آزاد شدن گاز در مخزن جلوگیری کرده و نفوذپذیری نسبی نفت را بالا نگه می‌دارد.
2- نفت را در جلوی جبهه آب به سمت چاههای تولیدی می‌راند.
​

• 
  
  

  

  
  ​

در پایان این مرحله، در اثر عواملی که به طور عمده ناشی از شرایط ترشوندگی نامطلوب، ناهمگنی سنگ مخزن و به دام افتادن نفت در اثر مویینگی است، مقدار قابل توجهی از نفت (OOIP ٦٠-٤٠) در مخزن باقی می‌ماند. برای برداشت این مقدار نفت و افزایش برداشت نهایی، روشهای ازدیادبرداشت نفت (Enhanced Oil Recovery -EOR) مورد استفاده قرار می‌گیرند.


از آنجایی که این روشها اغلب بعد از روشهای ثانویه به کار گرفته می‌شوند، روشهای ثالثیه برداشت نیز نامیده می‌شوند. هدف از این روشها، افزایش مدت زمان تولید مخازن با تقویت سیلابزنی و یا سایر روشهای مرسوم که به حد صرفه اقتصادی خود رسیده‌اند، است.

باویر(Baviere) (١٩٩١) ازدیادبرداشت نفت را شامل روشهایی که با هدف افزایش برداشت نهایی نفت با تزریق موادی که به طور طبیعی در مخزن حضور ندارند، مانند مواد شیمیایی، حلالها، اکسیدکننده‌ها و حاملهای حرارتی، برای ایجاد مکانیزمهای جدید برای جابجایی نفت تعریف کرد. با این تعریف، ازدیادبرداشت نفت، روشهایی مانند تزریق آب و گاز که از انرژی مکانیکی برای ابقای فشار مخزن استفاده می‌کنند، همچنین روشهای نوین حفاری مانند حفاری افقی و تحریک چاه را در بر نمی‌گیرد.

روشهای بهبود برداشت نفت تعریف گسترده‌تری نسبت به EOR داشته و شامل همه روشهایی که منجر به افزایش برداشت نفت می شود از جمله تزریق آب و گاز و روشهای EOR است.
روشهای ازدیاد برداشت نفت شامل تزریق گازهای امتزاجی و غیرامتزاجی (Miscible and Immiscible Gases) ، مواد شیمیایی، انرژی حرارتی و یا روشهای نوین دیگر برای برداشت بیشتر نفت‌اند.

گازهای هیدروکربنی، دی‌اکسید کربن، نیتروژن، گازهای حاصل از سوخت، پلیمرها، مواد فعال در سطح (Surfactants) ، و حلالهای هیدروکربنی از جمله موادی‌اند که اغلب در این مرحله استفاده می‌شوند.
نمونه فرآیندهای حرارتی استفاده از بخار یا آب داغ یا تولید انرژی حرارتی درجا با سوزاندن نفت در مخزن‌اند. به طور کلی برداشت ثالثیه شامل تزریق یک یا چند نوع سیال داخل یک مخزن است.
سیالات تزریق شده و روشهای تزریق مکمل انرژی طبیعی مخزن برای جابه‌جایی نفت به چاههای تولیدی‌اند. این سیالات با سیستم سنگ و نفت مخزن نیز واکنش می‌دهند تا شرایط مطلوب‌تری را برای برداشت نفت به وجود آورند. این واکنشها ممکن است مثلاً تغییر ترشوندگی (Wettability Modification) ، یا رفتار فازی مطلوب باشند که به مکانیزمهای فیزیکی و شیمیایی و تزریق یا تولید انرژی حرارتی ارتباط می‌یابند.


روشهای برداشت ثالثیه نفت اغلب شامل تزریق بیش از یک سیال است. مثلاً حجم نسبتاً کمی از یک ماده شیمیایی گران (توده اولیه) تزریق می‌شود تا نفت را متحرک کند. این توده اولیه با حجم بزرگتری از یک ماده شیمیایی نسبتا ارزان (توده ثانویه) جابجا می‌شود.
از توده ثانویه به خاطر جابجایی موثر توده اولیه با کمترین اتلاف آن استفاده می‌شود. گاهی برای کاهش هزینه‌ها سیالات ارزان‌تر دیگری بعد از توده ثانویه تزریق می‌شوند.


در شکل زیر تقسیم بندی روشهای مختلف تولید از مخازن نفتی آورده شده است.

​

در یک دسته‌بندی کلی می‌توان روشهای ازدیاد برداشت را به دو دسته روشهای مبتنی بر تزریق گاز و روشهای مبتنی بر تزریق آب تقسیم کرد.
در روشهای ازدیادبرداشت که بر پایه آب هستند، آب به عنوان محرک اصلی و یا بعبارتی سیال حامل این روشها به شمار می‌رود. روشهای شیمیایی، روشهای متناوب، روشهای حرارتی، روشهای میکروبی و ... همگی از آب به عنوان سیال حامل استفاده می‌کنند.

علاوه بر این‌ها در روشهای انگیزش و تعمیر چاه نیز آب نقش اساسی دارد. در دفع آبهای زائد و سمی که از واحدهای نمکزدایی خارج می‌شود، تزریق آنها به لایه‌های زیرزمینی نیز مطرح است که اهمیت مطالعات در آنها کمتر از بحث تزریق آب به مخازن هیدروکربنی نیست.


در تزریق آب به مخازن هیدروکربنی با اهداف گوناگون، نکات مختلفی وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرند. آنالیز آب در علم مهندسی نفت، تنها انجام دادن آزمایشها برای یک منبع مشخص آب نیست، بلکه هدف نهایی، آماده‌سازی یک منبع آب کاندید به صورت مرحله به مرحله، که در نهایت بهترین کیفیت ممکن برای آب تزریقی مهیا شود.

​