بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
الگوي علمی توسعه بهینه میادین نفتی (مطالعه موردي میدان نفتی آزادگان)
کلمات کلیدي: توسعه پلکانی- بومی سازي-دوره عمر مخزن-بیع متقابل
چکیده:
یکی از موضوعاتی که از ابتداي پیروزي انقلاب اسلامی به صورت مداوم و همه ساله ایران را تحت فشار و تاثیر خود قرار داده، اعمال تحریم هاي مختلف سیاسی، اقتصادي از جانب قدرت هاي بین الملی بوده است. در سالیان اخیر موضوع ایران هسته اى باعث گشته که شدت تحریم ها فراتر رفته و صنایع مختلف کشور را متاثر از خود سازد، تا آن جا که به صدور قطع نامه هاى سنگین و تحریم فروش فن آورى یا سرمایه گذارى به ایران منجر گشته است. صنعت
عظیم نفت – گاز و پتروشیمی ازجمله حوزه هایی است که در تیررس اعمال فشارهاي بیگانگان بوده و اعمال تحریم ها تا حدودي روند پیشرفت و توسعه آن را با چالشهایی روبه رو ساخته است.اما به زعم تمام دشواري هاي موجود، این صنعت توانسته است تا کنون به خوبی در مقابل تحریم ها ایستادگی کرده و به خودکفایی در زمینه هاي زیادي دست یابد. از سوي دیگر بنا بر اذعان بسیاري از صاحبنظران غربی، اعمال تحریم هاي نفتی علیه ایران تنها امنیت انرژي جهانی را با خطر ساخته است. از جمله مواردي که در حوزه ي بالادستی صنعت نفت از اهمیت فراوانی نیز برخوردار است مقوله توسعه ي میادین نفتی می باشد. رسیدن به خودکفایی در توسعه میادین نفتی به عنوان یک نمونه بارز در بی اثر بودن تحریم ها و فشار بیگانگان و تاکید بر توانمندي نیروهاي داخلی می تواند مطرح شود. این مقاله ابتدا به معرفی مبانی فنی الگوي ایرانی توسعه میادین نفتی که بدون نیاز به استقراض خارجی می باشد، پرداخته و سپس با بررسی مطالعه موردي توسعه میدان نفتی آزادگان، ویژگی هاي منحصر به فرد آن را بیان می دارد.
(1 معرفی
در ارزیابی هاي فنی و اقتصادي ذخایر نفتیمعمولاً، دو پارامتر به عنوان مبناي برنامه ریزي تولید و سرمایه گذاري هاي آتی در نظر گرفته می شوند که عبارتند از میزان سیال درجاي اولیه مخزن((OFIP و بازیافت نهایی از مخزن که گاهی آنرا ذخیره می نامند.[1] سیال درجاي مخزن کل سیال هیدروکربوري است که در مخزن وجود دارد؛ و ذخیره، درصدي از همین میزان سیال درجا است که با استفاده از روش هاي فنی شناخته شده و با توجیهات اقتصادي قابل برداشت است. بر خلاف سیال درجا که می توان آن را قبل از هر گونه تولید، با استفاده از شیوه هایی محاسبه نمود. ذخیره، پارامتري کاملا تخمینی بوده و با عدم قطعیت فراوانی در ابتداي عمر مخزن مواجه است. البته میزان سیال درجاي مخزن نیز با گذشت زمان می تواند تغییر کرده و تصحیح شود، اما به هر حال عدم قطعیت موجود در
تخمین ذخیره به مراتب بسیار بالاتر از سیال درجا می باشد. به طور معمول در صنعت نفت می توان میزان نفت درجا را بر اساس فرمول زیر محاسبه کرد
در فرمول بالا ترم Vb بیانگر حجم کل مخزن می باشد که از سنگ و سیال تشکیل شده است.ø بیانگر میزان خلل و فرج و فضاي خالی سنگ مخزن می باشد که سیال مخزنی را در خود جاي داده است. Sw بیانگر میزان آب موجود در مخزن نفتی می باشد که باید آن را از محاسبات سیال نفتی به شیوه بالا حذف نمود.ترم Boi نیز یک پارامتر تغییر دهنده شرایط مخزنی به شرایط استاندارد در سطح می باشد. به هر روي در محاسبه میزان نفت درجا با استفاده از فرمول بالا بر اساس پارامترهاي تخمین زده شده عدم قطعیت فراوانی وجود خواهد داشت، زیرا تمام پارامترهاي موثر در محاسبه این ترم خود نیز در ابتداي عمر مخزن کاملا دقیق نمی باشند. به مرور و با کسب اطلاعات بیشتر پارامترهاي به کاررفته در فرمول فوق می توانند تصحیح شده و تخمین بهتري از سیال درجا صورت گیرد. از سوي دیگر به منظور تخمین میزان ذخیره باید ضریب بازیافت مخزن را به شیوه اي محاسبه نموده و با استفاده از سیال درجاي مخزن، میزان ذخیره را بدست آورد. میزان ضریب بازیافت و سیال درجا ، هر دو داراي عدم قطعیت بوده و لذا تخمین میزان ذخیره ، دچار ریسک زیادي می شود. بی شک با گذشت عمر مخزن و کسب اطلاعات بیشتر از شیوه تولید از مخزن و نیز مکانیزم هاي رانش سیال و همچنین با کسب اطلاعات بیشتر و دقیق تر از ترم هاي موثر در محاسبه سیال درجا، تخمین میزان ذخیره نیز بهبود خواهد یافت.میزان ذخیره مخزن طبق فرمول زیر عبارت است از:
یکی از مهمترین مفاهیمی که به منظور تخمین بهتر از میزان ذخیره در مخازن هیدروکربوري مورد استفاده قرار می گیرد، مفهوم چرخه عمر مخزن می باشد. در برنامه توسعه هر میدان نفتی معمولا 3 بازه زمانی را می توان مجزا از هم تشخیص داد که مجموعا چرخه عمر مخزن را میسازند.
اولین دوره تولید را دوره توسعه اولیه1 می نامند که در آن کمترین اطلاعات پیرامون رفتار و خواص مخزن در دست می باشد. دوره دوم را دوره تولید پایدار و باثبات است2 که در این دوره دبی تولید از مخزن تقریبا ثابت بوده و با کسب اطلاعات کافی از مخزن رفتارهاي آن پیشبینی می شود. نهایتا دوره سوم تولیدي از عمر مخزن نیز دوره کاهشی نام دارد3 که دوره پایانی هر نقشه توسعه اي میدان می باشد. پیرامون این سه دوره در قسمتهاي بعد بحث خواهد شد. از آنجا که میزان ذخیره در هر مخزن پایه برنامهریزي هاي تولید بوده و بالطبع پایه سرمایه گذاري ها در نقشه توسعه میادین میباشد، لذا هرچه اطلاعات موجود در تخمین میزان ذخیره بیشتر باشد، با دقت بیشتري می توان نقشه توسعه را تهیه کرد.
(2 عدم قطعیت هاي موجود در تخمین میزان ذخیره
همان طور که در بخش هاي قبل نیز بیان شد، میزان بازیافت نهایی(ذخیره) همواره با عدم قطعیت همراه بوده و تنها زمانی به طور یقین می توان از میزان ذخیره سخن گفت که تمام اطلاعات از مخزن کسب شده باشد و این مهم نیز تنها در پایان عمر مخزن امکانپذیر است. بیشک موارد مختلفیرا میتوان به عنوان پارامترهاي موثر در عدم قطعیت در تخمین میزان ذخیره هیدروکربروي نام برد که هر کدام از آنها نیز خود به نوعی غیرقطعی اند (شکل (1 که مهمترین انها عبارتند از:
(1 عدم قطعیت موجود در پیش بینیآینده تولید از مخزن4
(2 عدم قطعیت هايموجود در قیمت نفت و گاز
(3 عدم قطعیت در تعیین دقیق میزان هزینه ها5
(4 عدم قطعیت ها و پیشامدهاي اقتصادي،سیاسینظامیو...
شکل :1 شمایی از انواع عدم قطعیت هاي موجود در تخمین میزان ذخیره هیدروکربوري
از سوي دیگر هر کدام از موارد بالا خود نیز ابهامات دیگري را نهفته دارند؛ به عنوان مثال می توا ن گفت: دستیابی به شناختی از پیش بینی تولید نیازمند شناخت مکانیزم هاي رانش سیال مخزن، پروفایل هاي فشاري، چینش زمین شناسی مخزن، ترکیب سیالات مخزن، زمان میان شکنی گاز و آب و سایر موارد می باشد که تمام موارد فوق با گذشت زمان به قطعیت می رسند. در واقع می توان گفت در پیش بینی ذخیره مخزن تنها موردي که قطعیت دارد، همان عدم قطعیت است.
(3 دوره هاي زمانی چرخه عمر مخزن
با استفاده از تعاریف تولید صیانتی و تخمین ذخایر می توان گفت: جهت توسعه هر مخزن، باید بتوان اطلاعات دقیقی را از خواص سنگ، سیال، ویژگی هاي مشترك سنگ و سیال، تاریخچه ي تولید، پروفایل فشار، سطوح تماس سیالات و سایر موارد مورد نیاز را بدست آورد. در ابتداي تولید از مخزن، تیم مدیریت مخزن باید با استفاده از انالوژي6 با چاه ها و مخازن اطراف به تولید اولیه از چاههاي یک مخزن با دبیپایین اقدام نماید. با گذشت زمان و با تولید اولیه از مخزن، اطلاعات لازم و دقیق تر جهت توسعه مخزن و تولید با دبی بالاتر تامین می گردد. در این حالت با گذشت زمان همان گونه که دقت اطلاعات بالاتر می رود میزان عدم قطعیت ها و ریسک هاي احتمالی کاهش مییابد.(شکل(2
شکل :2 نمودار کاهش ریسک با گذشت زمان
با تولید از مخزن، داده هاي دریافتی بیشتر، با کیفیت تر و متنوع تر خواهند شد. از سوي دیگر می توان دوره اولیه در هر چرخه عمر مخزن را خود به چند دوره با دامنه زمانی کوتاه تر تقسیم نمود. در این دوره ها دبی تولید به صورت مرحله به مرحله افزایش می یابد(تولید پلکانی). همانطور که در شکل-3 می توان مشاهده کرد، با این الگو می توان علاوه بر حداکثر کردن کمیت،کیفیت و دقت و تنوع داده ها ، تجهیزات و تسهیلات سطح الارضی مورد نیاز براي
مراحل بعد که مخزن با دبی بالاتري در آنها تولید خواهد کرد، را تامین نمود. در پایان دوره اول چرخه عمر مخزن، دبیتولید بهینه به منظور استفاده در دوره دوم (دوره توسعه پایدار) مشخص خواهد شد.[2]
شکل:3 نمایی از دوره اول و دوم عمر مخزن
در دوره توسعه پایدار، مخزن تقرباًی با دبی ثابت و در بازه ي بلند مدت به تولید خود ادامه می دهد. رسیدن به تولید بهینه در این دوره، با استفاده از اطلاعات حاصل از دوره نخست می تواند خود بیانگر تولید صیانتی از مخزن هیدروکربوري باشد. می توان گفت اگر دوره توسعه اولیه مدت زمانی بسیار طولانی و یا بسیار کوتاه را به خود اختصاص دهد، دستیابی به تولید صیانتی در دوره دوم امکان پذیر نخواهد بود و تولید دیگر صیانتی نخواهد بود؛ زیرا در این حالت نمی توان از حداکثر توان مخزن بهره برد.از سويدیگر اگر دوره دوم توسعه مخزن بسیار طولانی مدت باشد، پروژه توسعه مخزن دیگر اقتصادي نخواهد بود و اگر کوتاه مدت باشد میزان ذخیره قابل بازیافت کاهش خواهد یافت.(طبق تعریف و با توجه به شکل 4می توان سطح زیر نمودار دبی در مقابل زمان را برابر با میزان دخیره در نظر گرفت)
شکل :4 مقایسه بین تولید صیانتی و غیرصیانتی بر اساس زمان
البته در حالتی که دوره دوم (توسعه پایدار) به طول بینجامد می توان با انجام عملیات ازدیاد برداشت میزان ذخیره را بالاتر برده و پروژه را نیز تا حدودي اقتصادي کرد. در هر حال، مدل بهینه را طبق شکل بالا نمونه شماره 2 می توان انتخاب نمود.
دوره سوم را می توان به بیانی طولانی ترین دوره عمر مخزن نامگذاري نمود. این دوره که دوره کاهشی (کاهش تولید) نیز نام دارد، تقریبا پس از تولید 55تا %70 از میزان ذخیره آغاز شده و تا ترك مخزن ادامه خواهد داشت. در این دوره دبی تولیدي شروع به افت کرده و به تدریج کاهش پیدا می کند و انرژي مخزن نیز شروع به کاهش می کند. در این وضعیت تیم مدیریت مخزن دبی تولید را به گونه اي تنظیم می کند که بیشترین ذخیره را بتوان از میزان باقیمانده بدست اورد. [3, 4]
به منظور تعیین روند کاهش دبیتولید در این دوره اینگونه می توان عمل کرد:
