بخشی از مقاله
چکیده:
پدیده مخروطی شدن درمخازن نفتی و گازي عموما تحت تحت رانش آب و کلاهک گازي رخ می دهد. مخروطی شدن آب درچاه هاي نفتی وگازي ایران یکی ازمسایل و مشکلات اساسی است که برتولید نهایی، افزایش هزینه هاي عملیاتی و بروز مشکلات زیست محیطی تاثیر فراوانی دارد. بیش از شروع تولید ازمخزن سیالات مخزنی تحت شرایط تعادل بوده و سطح تماس آنها بدون تغییراست اما باتولید از مخزن هنگامی که نیروي ویسکوزدرجهت عمودي برنیروي ثقلی غلبه می کند جابه جایی سطوح تماس و پدیده مخروطی شدن رخ می دهد.
مشکل تولید آب یکی از مشکلات اساسی مسائل زیست محیطی مرتبط با تولید نفت و گاز، در حین بهره برداري می باشد. آب تولیدي شامل شوري بسیار زیاد، مواد شیمیایی، ترکیبات فلزي و آلوده شده به ترکیبات نفتی می باشد که داراي اثرات مخرب زیست محیطی می باشد.
نتایج حاصل از این تحقیقات نشان می دهدکه این پساب ها یکی از مهمترین پیامدهاي زیست محیطی منطقه است که باعث آلودگی آب دریا، خاك و پیامدهاي بعدي آن می شود. موارد متعددي جهت مدیریت تولید آب ناخواسته وجود دارد که در این مقاله اقدامات قبل وبعد از حفاري چاه جهت پیشگیري از مخروطی شدن آب در چاه هاي افقی مخازن گازي ایران مورد مطالعه قرار گرفته شده است وبه ارئه راهکارهایی جهت جلوگیري از تولید آب پرداخته شده است ودر نهایت با استفاده از نرم افزارغحبععهغشبیه سازي صورت گرفته است.
براي کنترل و حذف آثار زیانبار ناشی از فعالیت هاي نفتی و تولید آب در منطقه، در نظر گرفتن ملاحظات زیست محیطی در فرآیندها، خرید یا طراحی تجهیزات جدید، استفاده از روش هاي مختلف از جمله تولید با دبی کمتر از دبی بحرانی ،تکمیل دوگانه چاه ،طول چاه افقی،کنترل ستیغ آب بوسیله حفر چاه زاویه زیاد،مشبک کاري نا متقارن ونصب طک؟غطصک براي اجراي پروژه هاي پاکسازي محیط و انجام اقدامات اصلاحی ضروري است.
-1مقدمه
پدیده ي مخروطی شدن درمخازن نفتی و گازي تحت رانش آب و کلاهک گازي رخ می دهد در این پدیده آب وگازاز پایین وبالاي محل مشبک کاري شده وارد چاه می شوند ومشکلاتی را در درون چاه مخزن وتاسیسات سرچاهی پدید می آورند پیش از شروع از تولید سیالات مخزنی تحت شرایط تعادل قرار دارنداما باشروع تولیددرهمه جهات گرادیان غیر یک نواخت فشارایجاد می شود با افزایش سرعت سیال وهدر رفتن انرژي چاه تغییر توزیع هقحوهقندرمخازن نفتی وهحندرمخازن گازي روي می دهدو آب وگاز می توانند به طرف بازه مشبک کاري شده چاه جریان یابندمدت زمانی که طول می کشد تاآب به بازه تولیدي چاه برسد زمان میان شکنی نام دارد .دوره زیر بحرانی 1زمانی است که این مخروط به چاه نرسیده است، هنگامی که مخروط به ته چاه رسید دوره بحرانی 2وزمانی که دهانه چاه رافرا گرفت دوره فوق بحرانی 3نامیده می شود.
توزیع سیالات در اطراف چاه تحت تاثیر عوامل زیر استبذم
-1نیروهاي مویینگی
-2نیروهاي ثقلی
-3نیروهاي گراویته درپدیده ي مخروطی شدن نیروهاي دینامیکی رو به بالاکه در نتیجه افت فشاردر دهانه چاه به وجود می آیند باعث صعود
آب تا ارتفاعی که با نیروي وزن آب برابرشودمی گردند با دور شدن از چاه در جهت شعاعی به علت کاهش اثر نیروهاي دینامیکی رو به بالا ارتفاع نقطه تعادل میان این نیرو و نیروي وزن آب کاهش می یابدبنابراین مکان هندسی نقاط تعادل در سطح تماس آب–نفت شکل مخروطی به وجود می آوردتا زمانی که آب در زیر این سطح تماس ساکن باشدنفت در بالاي آب جریان داردبا افزایش دبی تولیدارتفاع مخروط بالاي سطح تماس اولیه آب ونفت افزایش می یابداین افزایش تا زمانی ادامه داردکه در یک دبی مشخص مخروط آب ناپایدار شده وآب تولید می شود.
مشکل تولید آب در میادین تفت و گازیکی از معضلات بزرگ بوده که هزینه ها و مشکلات زیست محیطی فراوانی را به همراه دارد.هزینه هاي ناشی از خوردگی ،کاهش میزان تولید،هزینه هاي پالایش و ...همگی به واسطه ي تولید آب نمک در میادین می باشد که بایستی با مدیریت صحیح مخزن در راستاي حل این مشکل گام برداشت.دلایل مخروطی شدن و تولیدآب از چاههاي تولیدي ارتباط مستقیم با مشکلات میکانیکی یا مخزنی دارد.
در کشور عزیزمان ایران،مشکل تا اندازه اي حاد می باشدبه عنوان مثال در سازند آسماري و بنگستان میدان اهوازدر سال 1383به ترتیب در مقابل 118و 57میلیون بشکه نفت تولیدي،1,8و.75میلیون بشکه آب تولید شده است با توجه به وجود سفره هاي آب زیرزمینی فعال در برخی از مخازن کشور و مشکل تولید آب در برخی از چاههاي این مخازن و با توجه به ارزش اقتصادي هر بشکه نفت تولیدي و اینکه یکی از راههاي کم هزینه وساده تر ازدیاد و برداشت - از نطر عملیات - جلوگیري از تولید آب می باشد،لزوم مطالعه و استفاده از روش هاي بهینه جهت جلوگیري از تولید آب و حفاظت از محیط زیست امري ضروري می باشد.
نفت اگرچه یک منبع بسیار با ارزش جهت تولید انرژي و بسیاري از مواد شیمیایی است اما بی توجهی در مراحل استخراج و انتقال آن می تواند آلودگی هاي زیست محیطی فراوانی را باعث شود که بعضا غیر قابل جبران می باشد.بررسی هاي انجام شده نشان می دهد که اصلی ترین عواملی که موجب آلودگی آب همراه نفت و گاز تولیدي از مخازن هیدرو کربوري شده و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن را تغییر می دهند ،عبارتنداز موقعیت جغرافیایی و ساختار زمینی که این آب براي هزاران سال با آن در ارتباط بوده است و دیگرمواد آلوده کننده اي که ضمن تولید واستخراج از مخزن وارد آن می گردند.
آلوده شدن آب هاي زیر زمینی در تماس با نفت و تولید و راه یافتن آن به محیط زیست ما می تواند مشکلات فراوانی را بوجود اورد که بسیاري از این مشکلات امروز شناخته شده اندو شاید بسیاري دیگر هم بعدها شناخته شوند.وقتی که نفت خام وآب همراه به سطح زمین راه پیدا می کندقسمت هاي سبک آن که بسیار سمی هستندمثل بنزن وتولوئن سریع بخار می شوندو هواي آن منطقه را آلوده می کننداما قسمت هاي سنگین ترترکیبات نفتی براي مدت هاي طولانی در محیط زیست باقی می ماندوخاك زمین و آب دریاها و اقیانوس ها و همین طور سواحل آنها را آلوده می کند.در این میان جانداران دریایی دچار آسیب شده و از بین می روندبنابراین اگرچه نفت و ترکیبات حاصله از آن براي حیات ضروري هستنداما بی توجهی در تولیدو انتقال آن وآلوده شدن محیط زیست به این مواد می تواندحیات را از انسان ها و سایر موجودات این کره خاکی بگیرد
تکنولوژي 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 ومحل ورود آب پرداخت پس از تشخیص مشکل می توان نسبت به تعریف استراتژي هاي مختلف و انتخاب گزینه صحیح ترجهت کنترل مشکل اقدام نمودآب ورودي به دهانه چاه می تواند از دوطریق جریان یابددر اولین حالت،آب معمولا از مسیري جدا از محل ورود هیدروکربن به دهانه چاه وارد می شوداین نوع از تولید آب در تولید نفت و گاز مطرح می باشد.کنترل تولیدآب در این مخازن منجر به افزایش هیدروکربن وبالا رفتن میزان بازیافت می شود در این نوع از تولید آب در گام اول باید براي کنترل آب چاره اندیشی می شود.نوع دوم تولید آب ،آبی است که معمولا در مدت زمان کوتاهی پس از عملیات سیلاب زنی با آب یا مخازن تحت آبده قوي،همراه نفت تولید می شود. ب4مکاهش تولید آب از این نوع،منجر به کاهش تولید نفت خواهد شد.
موارد متعددي جهت مدیریت تولید آب ناخواسته وجود دارد که در این مقاله اقدامات قبل وبعد از حفاري چاه جهت پیشگیري از مخروطی شدن آب درچاه افقی مخازن نفتی مورد مطالعه قرار گرفته شده است وبه ارائه راهکارهایی جهت جلوگیري از تولید آب پرداخته شده است.
-2 اقدامات قبل از حفاري چاه جهت پیشگیري از مخروطی شدن آب:
-1-2 بررسی سطوح تماس:
تکمیل چاه ها در نزدیکی سطح تماس آب-نفت یا نزدیک آن وهم چنین مشبک کاري هاي انجام شده در بالاي سطح تماس آب-گاز یا آب-نفت باعث تولید ناخواسته آب بصورت مخروطی می گردد. تکمیل چاهها در لایه هایی که درجه اشباع آب در آنها از درجه اشباع آب همزاد بیشتر باشد، باعث تولید آب ناخواسته می گردد. در بعضی مواقع سدهاي نفوذ ناپذیر مانند - انیدریدها و شیل ها - ، لایه هاي هیدروکربوري را از لایه هاي با اشباع آب بالا جدا می نمایند. بنابراین در صورت شکستن و از بین رفتن این سدها، سیال نا خواسته می تواند به درون چاه مهاجرت نماید.
-2-2 فاصله چاهها:
معمولا در صورتیکه مخروطی شدن در چاههاي مجاور رخ دهد در هر حال به اندازه مساحت محدودي می تواند آب از مخروط ایجاد شده، تولید شود و چنین تجربه شده است که اگر چاههاي مجاور در یک مخزن به گونه اي قرار بگیرند که مخروطهاي آنها با هم برخورد نکند یا بعبارت دیگر مخروط ها نتوانند همدیگر را تقویت کنند، در آن صورت حوضچه هاي نفتی بهتر و با بازدهی بیشتري از نفت تخلیه می شود. بنابراین دانستن موقعیت مخروطی شدن آب در چاه از لحاظ طول افقی و عمودي بسیار مهم می باشد از این رو محاسبات زیر در جهت این هدف طراحی شده اند.
