بررسی تزریق گاز به چاه های کم فشار برای افزایش بهره وری

مقدمه:
نفت و گاز طبیعی همچنان یکی از مهم ترین منابع انرژی جهان باقی خواهند ماند و نقش این منابع در اقتصاد و صنایع انرژی کشورها غیرقابل چشم پوشی است. ایران با برخورداری از بیش از ۱۰ درصد ذخایر نفت جهان و حدود ۱۳ درصد ذخایر گاز دنیا، در جایگاه ویژه ای از نظر تولید و بهره برداری انرژی قرار دارد و توسعه فناوری های بهینه سازی استخراج نفت و گاز، به ویژه در مخازن کم فشار، اهمیت فراوان دارد. پس از حفر چاه و برخورد آن با مخزن، فشار طبیعی موجود در مخزن سبب جریان نفت به سمت دهانه چاه می شود. این مرحله، که تحت عنوان بازدهی اولیه یا Primary Recovery شناخته می شود، معمولاً تنها ۳۰ تا ۵۰ درصد نفت مخزن را استخراج می کند و با کاهش فشار مخزن، تولید نیز کاهش می یابد تا جایی که استخراج اقتصادی دیگر ممکن نیست.

عوامل متعددی بر میزان تولید در مرحله اولیه تأثیر می گذارند؛ از جمله خواص سنگ مخزن، تخلخل و نفوذپذیری آن، دما و مقدار گاز آزاد موجود در مخزن. به عنوان نمونه، در برخی مخازن ایالات متحده آمریکا با نفوذپذیری پایین و انرژی مخزن کم، تنها ۵ تا ۲۵ درصد نفت توسط روش های اولیه قابل استخراج بوده است. این محدودیت ها باعث شکل گیری روش های مرحله دوم استخراج یا Secondary Recovery شد که شامل تزریق آب یا گاز برای افزایش فشار مخزن و بهبود جریان نفت است. در روش تزریق گاز، گاز طبیعی تحت فشار به چاه وارد شده و نفت را به سمت چاه تولید هدایت می کند. تجربه جهانی نشان می دهد که استفاده از گاز تزریقی به جای آب، به دلیل کاهش ویسکوزیته نفت و سازگاری آن با رزین ها، در برخی شرایط بازدهی بیشتری دارد و می تواند تا حدود ۵۰ درصد بازدهی بیشتر نسبت به روش های معمول فراهم کند.

یکی از مسائل پیچیده و مهم در فرآیند تزریق گاز، تشکیل رسوب آسفالتین در مخازن نفتی است. آسفالتین ها ترکیبات آروماتیک با وزن مولکولی بالا هستند که تحت شرایط تغییر فشار، دما و ترکیب سیال، ممکن است از حالت تعلیق خارج شده و به شکل رسوب در سنگ مخزن یا لوله های مغزی چاه جمع شوند. رسوب آسفالتین می تواند موجب کاهش نفوذپذیری، انسداد جزئی یا کامل چاه و افزایش هزینه های عملیات شود. در بسیاری از میادین نفتی، این پدیده منجر به کاهش تولید و نیاز به عملیات اصلاحی مانند اسیدزنی، شستشو و تراشیدن لوله ها شده است. بنابراین بررسی رفتار رسوب آسفالتین و تأثیر آن بر جریان نفت در مخزن، از جمله چالش های اصلی در فرآیندهای ازدیاد برداشت به شمار می رود.

روش های مرحله سوم یا Tertiary Recovery، مانند تزریق محلول مايسلار، تزریق دی اکسید کربن، تزریق بخار و حتی احتراق زیرزمینی، برای استخراج نفت باقیمانده از مخازن استفاده می شوند. تزریق گاز، به ویژه، با کاهش کشش سطحی و ویسکوزیته نفت، امکان استخراج بیشتر را فراهم می آورد. در ایران، با توجه به ذخایر گازی گسترده، تزریق گاز طبیعی به چاه ها در میادین مختلفی مانند جايزان، آغاجری و گچساران برای افزایش بازیافت نفت به کار گرفته شده است. جریان گاز در مخزن، با تعامل با نفت و رزین ها، رسوب آسفالتین را به صورت کنترل شده تشکیل می دهد و امکان مدیریت فشار و نفوذپذیری را فراهم می کند.

تحقیقات اخیر نشان داده است که بررسی مکانیزم حرکت نفت و رسوب آسفالتین در محیط های متخلخل، به کمک مدل های ترمودینامیکی و آزمایش های نیمه صنعتی، می تواند رفتار جریان نفت و اثر تزریق گاز را دقیق تر شبیه سازی کند. استفاده از مدل هایی که پدیده های جذب سطحی و دام افتادگی مکانیکی را همزمان بررسی می کنند، امکان پیش بینی میزان رسوب، تأثیر آن بر نفوذپذیری و اثرات عملیاتی بر تولید را فراهم می آورد. به کمک این مدل ها، شدت جریان، فشار تزریق و طراحی چاه ها به گونه ای تنظیم می شوند که رسوب ایجاد شده مانع از جریان نفت نگردد و بازدهی مخزن حداکثر شود.

با توجه به محدودیت های روش های اولیه و ثانویه استخراج، به کارگیری روش های تزریق گاز و ازدیاد برداشت پیشرفته اهمیت حیاتی دارد. این روش ها با افزایش بازدهی و کاهش اثرات منفی ناشی از رسوب آسفالتین، علاوه بر افزایش تولید نفت، طول عمر مفید مخزن را نیز افزایش می دهند و امکان بهره برداری اقتصادی از مخازن کم فشار را فراهم می کنند. در سطح جهانی و در ایران، توسعه این فناوری ها به ویژه در شرایطی که تولید نفت با قیمت های بالاتر اقتصادی است، یکی از محورهای اصلی بهینه سازی تولید انرژی محسوب می شود.

فهرست مطالب
مقدمه ۱
فصل دوم:
روش های ازدیاد برداشت نفت از مخازن ۱۷
فصل سوم:
تزریق امتزاجی گاز ۲۵
فصل چهارم:
روش های تعیین حداقل فشار امتزاج ۴۵
فصل پنجم:
افزایش بازیافت نفت با تزریق هوای گرم ۵۴
فصل ششم:
بررسی آثار تورمی تزریق گاز بر فشار اشباع و ضریب
انبساط حجمی نفت مخزن
۶۷
فصل هفتم:
کاربرد روش میکروبی در ازدیاد برداشت مخازن نفتی ۷۵
منابع

استفاده از منابع و جزوات موجود در کارخانه های فشار ضعیف و فشار قوی و ایستگاه های تقویت فشار.