انغمار الطبقات المنتجة بالمياه

كاتب التقرير : م.رشيد الخولي

منسق الموضوع : م.رشيد الخولي

طريقة الأتصال بالكاتب : غير متوفرة حالياً

انغمار الطبقات المنتجة بالمياه

إن ازدياد نسبة الماء في السائل المنتج يعود لأسباب كثيرة أهمها :

1- تشكل المخاريط المائية :

تتشكل المخاريط المائية عند استثمار المكامن النفطية وفق نظم إنتاج بمعدلات كبيرة حيث تتشكل منطقة مجاورة للبئر ذات ضغط قليل فإذا كان البئر قريب من المنطقة الانتقالية ما بين النفط والماء فإن هذا الأخير يجري بسرعة ضمن منطقة النفط حتى يصل إلى البئر كون لزوجته أقل من لزوجة النفط وبالتالي فإن قدرته على الحركة هي أكبر .

على فرض أن الماء يتواجد في طبقة أفقية عند القاعدة فإنه يصعد إلى الأعلى باتجاه محور البئر مشكلاً مخروط مائي يتقدم باستمرار وتتزايد بالتالي نسبة الماء حتى تنعدم إنتاجية النفط في البئر والشكل ( 1 ) يوضح ذلك .

الشكل ( 1 ) مخروط مائي

1- المخروط المائي

2- منطقة النفط

3- منطقة الماء

أما في حال الطبقات المائلة فإن الماء يتقدم في مستوى الطبقة بشكل ألسن تغمر الطبقة أيضاً ( كلما كانت سرعة السحب كبيرة كلما حدث الانغمار بشكل أسرع وبالعكس )، والشكل ( 2) يوضح تقدم المياه الطبقية في الطبقات بشكل ألسن .

الشكل ( 2) تقدم المياه في مستوى الطبقة

ومن خلال الأعمال الحقلية والتجارب لوحظ أن الميل لتشكل المخاريط يتناسب عكسياً مع فرق الكثافة Δρ ويتناسب طرداً مع فرق اللزوجة ، إن فرق الكثافة بين الغاز والنفط (ρ_g- ρ_o ) أكبـر من فرق الكثافة بين النفـط والمـاء (ρ_o – ρ_w ) الذي يتراوح ما بين ( 0.05 ) غ/سم3 للنفوط الثقيلة و ( 0.3 ) غ/سم³ للنفوط الخفيفة ، لذلك فإن ميل الغاز لتشكيل المخروط أقل من الماء وعلى أي حال فإن لزوجة الغاز أقل بكثير من لزوجة الماء ولهذا فإن معدل تدفق الغاز عند فرق الضغط نفسه لمكمن ما سيكون أكبر من معدل تدفق الماء ، وهكذا فإن اختلاف الكثافة واللزوجة بين الماء والغاز يسعى ليوازن إحداهما الآخر .كما أن تقليل تشكل المخاريط المائية والغازية يتم بفضل اختيار نظام التثقيب فكلما قلت النسبة h_b / h أي كلما نقص طول المجال المثقب بالنسبة للسماكة الفعالة للنفط يقل احتمال تشكل المخاريط ويحصل العكس عند زيادة مجال التثقيب لذلك يفضل أن يكون مجال التثقيب في مركز الطبقة المنتجة للنفط ومن الناحية العملية فإن العديد من الآبار تثقب أقرب إلى خط التقاء الماء بالنفط في حال وجود قبعة غازية .

أحد الأسباب الرئيسية أيضاً لتشكل المخاريط هو فرق الضغط كما يظهر في الشكل ( 3 ) حيث يبدي البئر الشاقولي فرق ضغط كبير عند قاع البئر وفرق الضغط الكبير هذا في المنطقة المجاورة للبئر يسبب تشكل المخاريط والعكس صحيح فإن الفرق القليل للضغط يظهر ميلاً أقل لتشكل المخاريط .

الشكل ( 3 )

لتحقيق معدل إنتاج معين يجب أن يكون Δρ بين الطبقة والقاع أكبر في المكامن ذات النفوذية القليلة.منه في المكامن ذات النفوذية العـالية وهكـذا فإن المكامن ذات النفوذية العالية تظهر ميلاً أقل لتشكل المخاريط المائية من المكامن ذات النفوذية القليلة .

عموماً فإن المكامن ذات النفوذية المساوية لواحد" دراسي " وأكبر تظهر مشاكل أقل في تشكيل المخاريط مالم تكن بالطبع مكامن ذات سماكة قليلة جـداً ( حافة نفطية ) في المكامن المتشققة طبيعياً خصوصاً تلك التي تحوي شقوقاً شاقولية ستحصل مخاريط خطرة على الرغم من النفوذية العالية للمكمن وهذا سببه حركة المياه القاعية وغاز القبعة خلال الشقوق العالية النفوذية الشاقولية بسبب لزوجتها المنخفضة بالمقارنة مع لزوجة النفط مما يؤدي لتشكل المخاريط وحجز كميات هامة من النفط .

وفي المكامن الصخرية والكربوناتية المتشققة حيث مشاكل تشكل المخاريط خطرة تبعاً للتشقق الشاقولي العالي لذا و من أجل إنقاص تشكل المخاريط إلى أقل حد ممكن فإن الطريقة الوحيدة هي إنقاص فرق الضغط بين الطبقة وقاع البئر .

لكن من الناحية العملية فإن إنقاص فرق الضغط يترتب عليه نقصان في معدلات الإنتاج التي تتناسب طرداً مع Δp وقد نصل لحالات إنقاص للقيمة Δρ إلى حد صغير تصبح معه ظروف تشغيل البئر ومعدل الإنتاج غير اقتصادية والحل الأنسب لمثل هذه الحالة يتم بحفر الآبار الأفقية ذات نصف القطر الانحناء الكبير التي تحقق فرق ضغط بين الطبقة وجذع البئر ، حيث أن معدل الإنتاج لكل وحدة طول من المجال المنتج في البئر سيبقى صغيراً لكن بسبب طول الجذع الأفقي الكبير سنحصل على معدلات إنتاج من النفط عالية ، وبالتالي فإن الآبار الأفقية ستخفف من مشاكل تشكل المخاريط فقط في الحالات التي يكون فيها فرق الضغط هو العامل المؤثر في تشكيل المخاريط المائية .

2- منطقة انتقالية بتشبع مختلف :

ينتج البئر نسبة معينة من الماء مع النفط حتى عند الإنتاج بمعدل قليل وذلك إذا كان قريباً من المستوى الحر للماء وذلك بسبب وجود منطقة انتقالية والتي يفترض أنها مستوى فاصل بحسب الشكل(4) .

الشكل ( 4 ) منطقة انتقالية بتشبع مختلف :

a – وضع البئر في الطبقة

b – توزع التشبع بالسوائل في الصخور

تتغير درجة التشبع من 100% ماء عند المستوى الحر إلى نسبة المياه المترابطة ( الغير قابلة للحركة ) عند مستوى الطبقة الخازنة للنفط ولهذا يجب إبعاد قاع البئر عن المنطقة الانتقالية وليس عن المستوى الذي يفترض أنه يفصل ما بين المنطقتين .

3- عدم تجانس نفوذية الطبقات :

تتألف الطبقات الخازنة للمركبات الهيدروكربونية بشكل عام من مجموعة من التوضعات ذات نفوذيات مختلفة وتفصل فيما بينها تداخلات غير نفوذة ، فعند الإنتاج من هذه الطبقات بوقت واحد فإن سرعة الموائع تختلف في كل طبقة وبالتالي تقدم المياه لن يكون متجانساً في الطبقات حيث سيتقدم بسرعة في الطبقات ذات النفوذية الكبيرة بحيث يغمر البئر بالماء ، أو تزداد نسبة الماء بدرجة كبيرة مع أن بقية المناطق مازالت تحتوي على كميات كبيرة من النفط وذلك حسب ما هو موضح في الشكل ( 5 ) :

الشكل ( 5 ) طبقات ذوات نفوذية مختلفة

4- تداخلات مائية ضمن الطبقة المنتجة :

ينتج النفط في بعض الأحيان من عدة طبقات منتجة توجد فيما بينها تداخلات تحوي مياه وهذه التداخلات غير مغلقة , فإذا كان ضغط المنطقة التي تحوي النفط أكبر من ضغط المنطقة التي تحوي المياه فإن هذه الأخيرة تبقى ساكنة ولكن حتى إذا لم تتعرض منطقة الماء إلى أي ضغط فإنها سوف تتحرك باتجاه البئر مزيدة نسبة المياه المنتجة مع النفط ( نسبة الإماهة ) أو حتى يمكن أن تغمر البئر بالماء .

5- وجود مناطق تهريب في مواسير التغليف الإنتاجية وإسمنت سيء خارج المواسير :

إذا كان الإسمنت خارج مواسير التغليف مقابل الطبقة المنتجة نفوذذي أو حدث كسر للمواسير بسبب التآكل أو غيره والذي يمكن من خلاله تحرك الموائع من منطقة إلى أخرى فإنه يحدث خلل كبير في استثمار الطبقة المنتجة ، فإذا كان الإسمنت أو منطقة كسر المواسير تشكل صلة وصل ما بين طبقة النفط وطبقة المياه فإنه يحدث تهريب للنفط في منطقة الماء إذا كان ضغط الطبقة النفطية أكبر من ضغط الطبقة الحاوية على الماء بحسب ما هو موضح في الشكل ( 6 ) :

الشكل ( 6 ) تسرب النفط إلى منطقة المياه

أو يغمر البئر بالماء إذا كانت الطبقة الحاوية للمياه ذات ضغط أكبر بحسب الشكل ( 7 ) :

الشكل ( 7 ) تسرب المياه إلى منطقة النفط

وفي كلتا الحالتين عملية الإصلاح يجب أن تتم بإغلاق الطريق الذي يصل ما بين المنطقتين .