روشهای ازدیاد برداشت در مخازن شکافدار

چند نمونه از روشهای ازدیاد برداشت در مخازن شکافدار

7-2-تزریق گاز غیر امتزاجی

تزریق گاز غیر امتزاجی گونه های مختلف گاز را شامل می شود، مانند گاز غنی شده، گاز متعادل، گاز خشک، گاز ازت خالص و ناخالص، هوا، گاز کربنیک و غیره، ولی بیشتر آزمایشها تقریباً بر روی گاز متعادل، گاز خشک، گاز ازت خالص و ناخالص و هوا انجام شده است.

کلیه موارد فوق می تواند به دو بخش تزریق گاز هیدروکربوری و تزریق گاز غیرهیدروکربوری تقسیم شود. این دو بخش به شرح زیر بیان می شوند:

2-7-2- تزریق گاز هیدروکربوری

نفت موجود در مخازن شکا ف دار به دو بخش متمایز تقسیم می شود که شامل شکافها و بلوکهای ماتریسی است. در عین حال وجود حفره ها یا شکافهای کوچک، تقسیم بندی جدیدی در درون بافت مخزن ایجاد نمی کنند. بدین ترتیب اگر حفره های کوچک به شکافهای اصلی متصل باشند، این حفره ها نیز جزئی از شکافها محسوب می شوند و اگر از طریق خلل و فرجها در داخل سنگها متصل باشند جزئی از بلوکهای ماتریسی محسوب می شوند.

جابه جا نمودن نفت موجود در شکافها، مشکل اصلی نیست، زیرا این عمل را می توان به وسیله آب یا گاز انجام داد مشکل اصلی از آنجا ناشی می شود که بتوان با استفاده از سازو کارهای لازم، ضریب بازدهی جابه جایی نفت را از بلوکهای ماتریسی با نفوذپذیری کم، بالا برد.

قبلا نیز گفته شد که تزریق گاز در مخزن با هدف نگهداری یا افزایش فشار مخزن موجب کاهش «کشش سطحی » نفت و کاهش فشار موئینگی، افزایش ضریب انبساط حجمی نفت و کاهش گرانروی نفت مخزن می شود. ولی بحثی از ترکیب گاز تزریقی مطرح نبوده است. بنابراین گاز تزریقی می تواند گاز متعادل با نفت مخزن یا گاز خشک (بیش از 75 درصد متان، C1) گاز ازت خالص و یا هوا باشد. در مورد تزریق گازهای غیر متعادل به « مخازن زیر اشباع» یا تزریق گازهای غیر هیدروکربوری، به منظور اطمینان از اینکه گازهای مذکور در اختلاط با نفت مخزن به علت رسوب آسفالتین، موجب بسته شدن خلل و فرج سنگ مخزن و جریان نفت نشوند، می بایست مطالعات لازم صورت پذیرد.

همان طور که قبلاً نیز گفته شد تزریق گاز موجب پایین آمدن کشش سطحی نفت و افزایش ضریب انبساط حجمی نفت می شود. از نظر جا به جایی نفت به وسیله ریزش ثقلی، گاز خشک در مقایسه با گاز غنی شده و یا گاز متعادل ، دارای وزن کمتر است که به جریان جا به جایی نفت کمک می کند، در عین حال اثر انبساطی آن نیز کمتر از گاز متعادل یا غنی شده است.

سعیدی دو فرآیند مخالف را با « شبیه سازی ترکیبی » با استفاده از یک بلوک ده پایی به وسیله مخلوطهای گاز متان خالص تا بیش از 10 درصد پروپان محاسبه کرده است. براساس این بافته ها در یک مخزن نفتی با فشار درونی مشخص ، تزریق گاز خشک یا متعادل به لحاظ میزان کشش سطحی نفت از یک طرف و اختلاف وزن مخصوص بین گاز و نفت از طرف دیگر، نتایج مشابهی به دست می دهد. بنابراین بازیافت نفت از طریق تزریق گاز خشک در یک مخزن شکاف دار تقریباً به همان اندازه ای است که با تزریق گاز متعادل حاصل می شود این پدیده در مورد مخازنی که دارای کلاهک گازی هستند بیشتر مصداق دارد.

3-7-2- تزریق گاز غیر هیدروکربوری

به دلیل کمبود گاز هیدروکربوری (عمدتا به علت استفاده در مصارف خانگی ، صنایع و نیروگاههای حرارتی در بسیاری از کشورها) و با توجه به اینکه آب، مایع مناسبی برای تزریق نیست مطالعاتی برای استفاده از گازهای غیر هیدروکربوری صورت گرفته است.

جایگزینهای پیشنهادی ، گازهای ازت خالص ، ازت ناخالص ، هوا و گازکربینک است، تزریق هر یک از این گازها دارای مزایا و معایبی است که مهم ترین آنها به شرح زیر است:

الف ـ قیمت تهیه گاز ازت خالص یا ناخالص از قیمت گاز هیدروکربوری کمتر است. هزینه تهیه گاز ازت حدود 50 سنت آمریکایی و هزینه گاز ناخالص حدود 35 سنت برای هر هزار پای مکعب است

ب ـ در حالت تزریق یا ترکیب هوا و گاز ازت، درجه حرارت مخزن به میزان قابل ملاحظه ای بالا می رود. این امر نه تنها باعث تزریق حجم کمتری گاز در مخزن می شود. بلکه میزان گرانروی نفت را کاهش می دهدو کاهش گرانروی به فرآیند جریان ریزش ثقلی و شاخص بهره دهی چاه کمک می کند از طرف دیگر گاز کربونیک تولید شده باعث کاهش آثار منفی گاز ازت در بازیافت نفت می شود.

ج ـ یکی از مهمترین معایب تزریق گاز ازت، کاهش حجم نفت (شور رفتن نفت)1 مخزن و در نتیجه پایین آمدن ضریب انبساط حجمی نفت براثر تبخیر ترکیبات سبک نفت است. این مورد به ویزه در مخازن شکاف دار به نحوه موثرتری انجام می شود.

برخی از مسائل اصلی در مطالعات آزمایشگاهی تزریق گاز ازت عبارتند از:

الف ـ کلیه مطالعات مربوط به تزریق گاز در نمونه سنگهای تک تخلخلی با تراوایی های متفاوت انجام گرفته ، لیکن در مورد مخازن شکفتن انجام نشده است. در مخازن شکاف دار گاز تزریقی در درون شکاف ها جریان پیدا کرده و بلوکهای ماتریسی را احاطه می کند. بنابراین گاز تزریقی نسبت به زمانی که به سنگ مخزن را احاطه و نفت موجود در بلوکها را جابه جا می کند سطح به مراتب بیشتری را نیز به مخازن تک تخلخلی در بر می گیرد.

ب ـ در مخازن شکاف دار، گاز ازت تزریقی، جایگزین گاز موجود در بلوکهای ماتریسی می شود. این جابه جایی از طریق دو فرآیند انتشار گاز و جریان ریزش ثقلی بین دو گاز صورت می گیرد.

ج ـ در بسیاری از مخازن، آثار تزریق گاز ازت به داخل کلاهک گازی، مطالعه نشده است. انجام این مطالعات در مخازن شکاف دار، نتایجی متفاوت در مقایسه با مخازن تک تخلخلی خواهدا داشت.

د ـ هنگامی که گاز ازت تزریقی با نفت موجود در بلوکهای ماتریسی مخلوط می شود درصد زیادی از ترکیبات سبک نفت مخزن تبخیر می شود. نتیجه این امر شور رفتن مخزن افزایش گرانروی نفت، افزایش کشش سطحی (I.F.T) بین گاز و نفت و آثار منفی دیگر است. این آثار منفی در حالت وجود نفت سبک در مخزن یا در فشار بالای مخزن ، جدی تر می شود.

هـ ـ تبخیر ترکیبات سبک نفت باعث تولید نفت سنگین تر می شود.

و ـ پس از تزریق حجم قابل ملاحظه ای گاز ازت در مخزن، گاز کلاهک مخزن، قابل استفاده برای فروش نیست مگر آنکه گاز ازت اضافی آن حذف شود. جدا نمودن گاز ازت از گازهای هیدروکربوری با استفاده از روش جذب معمول ترین روش موجود می باشد.

زـ بیشتر مخازن نفتی ایران دارای آسفالتین است. در صورتی که ترکیبی از گاز ازت با نفت مخزن باعث رسوب آسفالتین شود، تزریق گاز ازت به عنوان گاز تزریقی بسیار خطرناک است.

ح ـ قیمت گاز ازت خالص تحت فشار حدود psi 1300 دو تا سه برابر گران تر از ارزش هوا تحت همان فشار است. در حال حاضر شرکت « پمکس» 1 برای هر هزار پای مکعب گاز ازت حاوی 99 درصد در فشار psi 1300 گاز نزدیک به 5/0 دلار برای تحویل در سر چاه تزریقی می پردازد.

این شرکت روزانه حدود 2/1 میلیارد پای مکعب گاز ازت به میدان منطقه دریایی « کان تارل» 1 تزریق می کند.

4-7-2- تزریق هوا یا تزریق گاز ازت غیر خالص

نجات آزمایشگاهی نشان داده است که تزریق هوا در یک قطعه سنگ مرتفع تماماً جذب می شود. به بیان دیگر، اکسیژن موجود در هوا در طول کار آزمایشگاهی تولید نمی شود. لذا در صورتی که به جای تزریق گاز ازت خالص، از تزریق هوا که دارای مزایای گوناگونی است استفاده می شود، به ویژه در مخازنی که حاوی نفت سنگین تری هستند، می توان از مزایایی به شرح زیر بهره مند شد:

الف ـ وجود اکسیژن هوا در مخزن موجب سوختن تدریجی مقداری نفت می شود و درجه حرارت مخزن را بیش از 100 درجه سانتیگراد بالا می برد. این افزایش درجه حرارت، بستگی به میزان اکسیژن تزریقی دارد.

ب ـ به دلیل افزایش درجه حرارت مخزن، به حجم گاز کمتری برای تزریق نیاز است.

ج ـ افزایش درجه حرارت در مخزن، خصوصیت گرانروی نفت را کاهش می دهد و در نتیجه ، فرآیند جریان نفت از بلوکهای ماتریسی و شاخص بهره وری چاهها بهبود می یابد.

د ـ فرآیند سوختن نفت، گاز کربنیک (Co2) ایجاد می کند. این گاز تا حدودی آثار منفی گاز ازت را که در بالا به آن اشاره شد. کاهش می دهد. گاز کربنیک از دو منبع تولید می شود. یکی از سوختن نفت در درجه حرارت به نسبت پایین و دیگری از تأثیر حرارت حاصل بر روی سنگ آهک مخزن،

هـ ـ تزریق هوا در مقایسه با گاز، هزینه بسیار پایینی دارد.

5-7-2-تزریق گاز امتزاجی

اصلی ترین معیار افزایش بازیافت نفت از بلوکهای ماتریسی مخازن، تقلیل کشش سطحی بین گاز تزریقی و نفت مخزن است. در اثر این فرآیند، نفت مخزن ممکن است متورم نیز بشود. به بیان دیگر، از وقتی که کشش سطحی بین نفت و گاز تزریقی در داخل بلوکهای ماتریسی بسیار کم شود می توان به دنبال فرآیند امتزاجی گاز در مخازن بود. اما جابه جایی امتزاجی در مخازن شکاف دار، تنها در صورتی ممکن است که مایع تزریقی، توانایی، « ممزوج شدن کامل »1 با نفت را داشته باشد. در غیر این صورت، هنگامی که در یک بلوک ماتریسی نفتی، عمل امتزاج در بخش بالایی آن صورت گیرد. میزان گرانروی نفت در آن قسمت، کمتر از میزان گرانروی در بخش پایینی آن خواهد بود. در چنین وضعیتی، در قسمت بالای بلوک که گرانروی کمتری دارد، نفت به جای حرکت در جهت عمودی، از قسمتهای جانبی بلوک جریان می یابد. در اثر این امر، امکان ادامه فرآیند امتزاجی از بین می رود.

در این حالت در صورتی که معادل 80 درصد حجم مخزن با مخلوطی از C3-C6 به مدت 20 سال در مخزن تزریق شود می توان 90 درصد نفت درجا را تولید کرد. به طوری که ملاحظه می شود این فرآیند بازیافت نفت، نفت بسیار گران است و اجرای آن در مخازن شکاف دار از نظر اقتصادی مقرون به صرف نیست، زیرا C3-C6 ارزشی بالاتر از قیمت نفت خام دارد.

در مخازنی که دارای فشار اولیه بالایی هستند، نظیر میدان آغاجاری با فشار اولیه psi 3650 و دارای کشش سطحی بین گاز همراه و نفت در حدود 2 دین بر سانتیمتر، بازیافت نفت به تبع تزریق گاز غنی تر، کمی بیش از گاز تعادلی خواهد بود.

6-7-2-تزریق « آب توان یافته»2

تزریق آب در مخازن شکاف دار نیز یکی از روشهای ازدیاد برداشت است. برای افزایش توانایی آب برای بهبود جا به جایی نفت در مخازن شکاف دار، حلالهای مختلفی را می توان به آب اضافه کرد که کشش سطحی بین آب توان یافته با نفت موجود در سنگ مخزن را تقلیل دهد. عموم افزودنیهای حلال در آب در حالی می توانند موثر باشند که آب موجود در مخزنف حاوی نمک بسیار پایین باشد. آبهای مخازن نفتی ایران دارای نمک اشباع شده در حد بیش از PPM 300000 است. این ویژگی مخازن ایران، کاربری این نوع حلال افزودنی شناخته شده را در این زمینه، تقریباً غیر ممکن می کند. علاوه بر این، پایین بودن درصد تخلخل سنگهای مخازن نفتی ایران، مقدار قابل توجهی از افزودنیهای حلال را جذب می کند و این امر موجب تقلیل اثر مواد افزودنی می شود. به علاوه، این مواد افزودنی تقریباٌ گران هستند. به دلایل فوق این فرآیند نمی تواند این مخازن شکاف دار ایران کاربری موثری داشته باشد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.