بخشی از مقاله
چکیده
استخراج نفت و گاز از مخازن زیرزمینی همواره با تولید مقادیر نسبتاً زیادي آب موجود در مخزن همراه است. با افزایش میزان برداشت هیدروکربن از مخازن نفت و گاز ، مقدار آب همراه تولیدي نیز افزایش می یابد به طوري که می توان گفت حجم آب همراه تولیدي از مخازن به عنوان جزء جدانشدنی فرآیند بازیابی هیدروکربن ها ، در حوزه هاي نفتی با قدمت بیشتر به مراتب بالاتر از سایر حوزه هاي نفتی با عمر پایین تر خواهد بود. آب تولیدي به همراه سیالات هیدروکربنی علاوه بر هیدروکربن و ذرات جامد ، داراي شوري ، فلزات سنگین ، مواد رادیواکتیو و مواد آلی محلول فراوانی بوده که هرکدام از این مواد داراي اثرات شیمیایی و زیست محیطی مخرب زیادي می باشند.
بنابراین نیاز به مدیریت پسماند آب همراه تولیدي از مخازن نفتی و گازي کشورهاي نفت خیز جهان به ویژه ایران که مخازن نفتی آن نیمه دوم عمر تولیدي خود را سپري می کنند و داراي مقدار آب تولیدي بالایی می باشند ، در جهت دفع این آبهاي زائد و حفظ محیط زیست امري کاملاً مهم و ضروریست. عواملی از قبیل نوع تکمیل چاه ، آب تزریقی به مخازن به منظور حفظ فشار مخزن ، میزان دبی تولیدي از چاهها و ... می توانند در میزان آب همراه تولیدي از مخازن هیدروکربوري مؤثر باشند. بدون تردید چنانچه این عوامل هنگام بهره برداري از یک مخزن هیدروکربوري به خوبی مدیریت و کنترل نشوند ، علاوه بر ضررهاي اقتصادي که در اثر بالا رفتن هزینه تولید ایجاد می شود ، تاثیرات زیست محیطی قابل توجهی نیز در بر خواهد داشت.
از طرفی بررسی هاي صورت گرفته بر روي چندین مخزن نفتی در جنوب غربی کشورمان نشان داده است که مواردي همچون جلوگیري از تشکیل و تولید آب همراه تولیدي در ته چاه ، تزریق مجدد این آب به مخازنی که با افت فشار طبیعی مواجه هستند و افزایش میزان مواد هیدروکربنی قابل تولید ، دفع آب همراه و کاهش آثار زیست محیطی مخرب آنها و ... از جمله مهمترین راهکارهاي مدیریتی آب همراه می باشند. در این مقاله ابتدا به تعریف آب همراه تولیدي از مخازن نفت و گاز و ویژگی هاي آن می پردازیم. سپس با بررسی انواع آلودگی هاي حاصل از این آب ها به بیان روشهاي مدیریتی مؤثر در دفع آنها و شرح راهکارهاي مناسب زیست محیطی در این زمینه خواهیم پرداخت.
واژگان کلیدي: آب همراه ، راهکارهاي زیست محیطی ، مخازن هیدروکربوري ، مدیریت پسماند
مقدمه
مشکل تولید آب در میادین نفت و گاز یکی از معضلات بزرگ بوده که هزینه هاي بسیاري را به همراه دارد. هزینه هاي ناشی از ایجاد خوردگی، پایین آمدن میزان تولید، هزینه هاي پالایش، انجام آزمایشات و عملیات و ... همگی به واسطه مشکل تولید آب نمک در میادین می باشد که بایستی با مدیریت صحیح مخزن در راستاي حل این مشکل گام برداشت. دلایل تولید آب از چاههاي تولیدي ارتباط مستقیم با مشکلات مکانیکی یا مخزنی دارد. مشکلات مرتبط با تولید آب را می توان به دو گروه مشکلات مجاور دهانه چاه و مشکلات مخزن دسته بندي نمود. بعضی از مشکلات را نیز می توان در هر دو گروه قرار داد. از مشکلات مجاور دهانه چاه می توان به نفوذ آب از پشت لوله هاي جداري و شکستن سدها اشاره کرد که آنها را نیز می توان در هر دو گروه قرار داد. از مشکلات ناشی از مخزن می توان به پدیدة مخروطی شدن، نفوذ آب از لایههاي با نفوذ پذیري بالا شکافهاي مرتبط پراکندة خارج از لایه تولیدي اشاره نمود.
تکنولوژي هاي زیادي براي تشخیص محل ورود آب و همچنین جلوگیري از تولید آن توسعه یافته است ولی قبل از انجام هر عمل پیشگیرانه باید به تشخیص مشکل و محل ورود آب پرداخت. پس از تشخیص مشکل می توان نسبت به تعریف استراتژي هاي مختلف و انتخاب گزینه صحیح تر جهت کنترل مشکل اقدام نمود. آب ورودي به دهانه چاه می تواند از دو طریق جریان یابد. در اولین حالت، آب معمولاً از مسیري جدا از محل ورود هیدروکربن به دهانه چاه وارد می شود.این نوع از تولید آب در تولید نفت و گاز مطرح است. کنترل تولید آب دراین مخازن منجر به افزایش هیدروکربن و بالا رفتن میزان بازیافت می شود. نوع دوم تولید آب، آبی است که معمولاً در مدت زمان کوتاهی پس از عملیات سیلابزنی با آب، همراه نفت تولید میشود.کاهش تولید آب از این نوع، منجر به کاهش تولید نفت خواهد شد.
آلودگی هاي آب همراه
به طور کلی دو عامل اصلی آلوده کننده آب هاي همراه تولید شده با هیدروکربن ها عبارتند از :
- 1 خصوصیات طبیعی آب همراه با توجه به محل قرار گرفتن این آب در مخزن هیدروکربوري که شامل مواردي از قبیل: مواد آلی محلول ، فلزات سنگین مانند کادمیوم ، سرب و جیوه ، شوري که میزان آن به رئولوژي مخزن بستگی دارد ، مواد رادیواکتیویته طبیعی که نسبتاً محلولند و ... می باشد.
- 2 مواد آلوده کننده اي که در طی فرآیند استخراج هیدروکربن ها وارد آب همراه شده و موجب آلودگی آن می گردند. این موارد را می توان به انواع مختلف زیر تقسیم بندي نمود.
•میکروب کش ها : بیوسایدها براي کنترل رشد باکتري هایی مانند باکتري هاي احیا کننده سولفات که باعث خوردگی تجهیزات می شوند ، مورد استفاده قرار می گیرند. معروفترین آنها آلدهیدها و نمک هاي استات آمین هستند.
•جلوگیري کننده هاي رسوبات از جمله فسفات هاي استر و پلیمرهاي آکریلیک
•ممانعت کننده هاي خوردگی مانند ترکیبات آمیدي و آمینی
•موادي همچون استرهاي پلی گلیکول که براي جدا نمودن آب و نفت استفاده می شوند و مواد شیمیایی مورد استفاده در استخراج گاز که شامل مواد آب زدا ، جداکننده هاي سولفید هیدروژن و ممانعت کننده هاي تشکیل هیدرات هستند.
•مواد بازدارنده پارافین که جهت جلوگیري از تشکیل هیدروکربن هاي جامد و چسبیدن آنها به جداره تفکیک گرها و تانک هاي ذخیره مواد هیدروکربنی مورد استفاده قرار می گیرند.تمامی آلوده کننده هایی که در بالا به آنها اشاره گردید ، مواد شیمیایی و خطرناکی هستند که هنگام ورود به چرخه محیط زیست می توانند اثرات تخریبی جبران ناپذیري را به سیستم حیاتی موجودات وارد نمایند. از اینرو هنگام تولید آب همراه از مخازن بایستی بتوان راهکارهاي مناسبی را جهت دفع این مواد زائد ارائه نمود و اثرات ناشی از این مواد در محیط را تحت کنترل درآورد.
عوامل مؤثر بر حجم تولیدي آب همراه
بدون تردید هزینه تولید آب همراه هنگام تولید آن به همراه سیالات هیدروکربنی از مخازن نفتی و گازي ، برابر با هزینه تولیدي همان سیالات با ارزش از مخازن است. از اینرو بحث در مورد فاکتورهاي مؤثر بر آب همراه به خاطر بار مالی آن بر صنایع نفت و گاز مساله اي مهم است. آب همزاد جزء لاینفک فرآیند بازیافت هیدروکربن ها است بنابراین اگر یک صنعتگر نتواند مدیریت این آب را بهینه نماید ، ممکن است یک منبع با ارزش را از دست بدهد و یا میزان قابلیت تولید از آن را کاهش دهد.[1] مدیریت آب همراه به دلیل حجم بالا و هزینه بهره برداري سنگین آن یک فاکتور کاملاً کلیدي است. علاوه بر این با وجود اینکه آب همراه یک رخداد طبیعی است ، اگر به درستی مدیریت نشود تاثیرات زیست محیطی آن می تواند قابل توجه باشد. در زیر به برخی از فاکتورهاي مؤثر که می توانند بر حجم آب همراه تولیدي در طی چرخه عمر یک چاه تاثیر بگذارند، اشاره می نماییم:
- 1 نوع چاه حفر شده در مخزن : با ثابت بودن تمامی شرایط تولیدي ، حجم آب همراه تولیدي از یک چاه عمودي بیشتر از حجم آب تولید شده در یک چاه افقی خواهد بود.
- 2 مکان حفر چاه : چنانچه مکان حفر چاه در یک مخزن هیدروکربوري با توجه به ساختار آن مخزن به خوبی انتخاب نگردد، آنگاه بدون توجه به نوع چاه - افقی یا عمودي بودن آن - میزان تولید آب همراه افزایش خواهد یافت.
- 3 چگونگی تکمیل چاه : هنگام تکمیل یک چاه بایستی به مکانیسم رانش سیالات هیدروکربنی موجود در آن مخزن توجه نمود. به طور مثال چنانچه سفره آبده عامل رانش نفت به سمت چاه تولیدي باشد ، باید پس از حفر چاه قسمت هاي بالایی ناحیه تولیدي را مشبک کاري نمود.
- 4 نوع امکانات جداسازي و تصفیه آب : از گذشته به منظور جداسازي آب همراه تولیدي از سیالات هیدروکربنی از تجهیزات و تصفیه کننده هاي سطحی استفاده می شود. البته این روش نیز شامل هزینه استخراج ، تجهیزات و مواد شیمیایی تصفیه کننده می باشد. همچنین در سطح زمین ، تزریق اکسیژن سبب خوردگی و تاثیرات میکروبی می گردد.
