بخشی از مقاله
چکیده
تولید نفت و گاز در میادین نفتی و گازی تقریبا همراه با تولید آب سازندی - Formation Water - یا شورابه های نفتی - Oilfield Brine - می باشد. تولید آب شور یکی از مهمترین عامل در ایجاد خوردگی و یا کاهش شدید تولید نفت و گاز می باشد که در بسیاری موارد باعث مرگ چاه خواهد شد. یکی از مهمترین سوالات در مورد آب های شور تولیدی، در مورد منشا آنها می باشد. تعیین منشا آب شوری تولیدی در چاه های عمیق نفت و گاز در جهت مدیریت و کنترل این مشکل برای بالابردن تولید گاز و صیانت از منابع ملی، لازم و ضروری می باشد. علارغم انجام مطالعات زیاد در زمینه منشا آب های تولیدی در دنیا، هنوز این مسئله بحث برانگیز می باشد.
در ایران برای اولین بار این مطالعه انجام شده است. مخزن گاز کنگان در سازندهای آهکی- دولومیتی کنگان و دالان بالائی در عمق حدود 2500 متری قرار دارد. این مخزن با 36 حلقه چاه از سال 1374 شروع به تولید کرده است که اخیرا آب های تولیدی برخی از چاه ها شور شده که باعث کاهش اجباری تولید گاز شده است. جهت تعیین منشا شوری آب های تولیدی از روشهای هیدروشیمیایی و ایزوتوپی - 87Sr/86Sr ,2H, 18O - استفاده شده است.
منشاهای شوری می تواند انحلال نمک گنبد نمکی مجاور مخزن، سفره آب شور زیر مخزن گاز - آبده - و یا آب بین دانه ای شور واقع در بالای سطح تماس آب -گاز باشد. نتایج هیدروشیمیایی و ایزوتوپی تصور اولیه که منشا شوری آب آبده بوده و در اثر بالاآمدگی وارد چاه ها شده است، را رد کرد. نتایج نشان داد که محتمل ترین منشا شوری آب های تولیدی، آب بین دانه ای درون مخزن کنگان می باشد که بصورت یکسری لایه اشباع وجود دارند. با تکمیل چاه ها در لایه های با اشباع آب شور کمتر و یا بستن لایه های شور با روشهای موجود، آب شور تولیدی کاهش خواهد یافت.
-1 مقدمه
تولید نفت و گاز در میادین نفتی و گازی تقریبا همراه با تولید آب سازندی - Formation Water - یا شورابه های نفتی - Oilfield Brine - می باشد. اکثر چاه های نفت و گاز به محض شروع تولید، و در برخی موارد نیز پس از گذشت مدتی از تولید، شروع به تولید آب نیز میکنند. مشکل تولید آب شور یکی از معضلات بزرگ در میادین نفت و گاز بوده که هزینه های بسیاری به همراه دارد. تولید زیاد آب شور میتواند تولید نفت و گاز در یک مخزن را بشدت کاهش دهد و در بسیاری موارد باعث مرگ چاه شده است.
در برخی موارد شوری این دسته از آب ها به حدی است که علاوه بر رسوب در اطراف منطقه تولید چاه و کاهش تولید، باعث خوردگی و تخریب در لوله جدار، لوله مغزی - Tubing - و تجهیزات مورد استفاده در انتقال و پالایش گاز نیز میشود. در بسیاری از چاه ها، افزایش دبی تولید باعث افزایش شدید میزان شوری آب تولیدی میشود. به همین دلیل در چاه های که تولید آب با شوری بالا دارند باید دبی چاه کاهش یابد و در این شرایط بهرهبرداری از مخزن دچار مشکلات زیادی میشود. بنابراین، هزینه های ناشی از ایجاد خوردگی، پایین آمدن میزان تولید و مشکلاتی را در برابر عملیات پالایش و تصفیه گاز به واسطه تولید آب شور در میادین می باشد.
یکی از مهمترین سوالات در مورد آب های سازندی عمیق در حوضه های رسوبی، مربوط به منشاء آب های شور می باشد. تعیین منشاء آب های شور برای بررسی تاریخچه تکامل و بدست آوردن اطلاعات در مورد مهاجرت سیال در حوضه رسوبی مفید می باشد.[1] همچنین از دیدگاه مخازن نفت و گاز، بررسی و تعیین منشا آب و نمک اضافی و ارائه راهکارهای مناسب برای حل این مشکل در جهت بالابردن تولید، لازم و ضروری می باشد. مطالعه تولید آب و نمک اضافی سابقه چندانی ندارد. بررسی آب شور تولید شده موضوع مقالات متعددی در دیگر کشورها بوده است [2] ، [3] ، [4] .اما در ایران هنوز هیچ مطالعه ای در این زمینه به طور جامع انجام نشده است.
عمق زیاد و عدم مشاهده مستقیم، درجه حرارت و فشارهای بالای این آب ها در مخزن میزان املاح محلول زیاد و ماهیت ناهمگن و شکافدار بیشتر مخازن نفت و گاز باعث شده است تا شناخت پدیدههای حاکم بر انتقال آب و تعیین منشا شوری به راحتی انجام پذیر نباشد .[5] تعدادی از چاه های مخزن گاز گنگان از سال 1385 بطور پراکنده، شور شده اند که به علت افزایش شوری آب تولیدی ، به ناچار تولید گاز در این مخزن کاهش یافته است. میدان گازی کنگان در سال 1351 ، به عنوان بزرگترین میدان گازی خاورمیانه درعمق حدود 3 کیلومتری بعد از میدان گازی عسلویه، در 150 کیلومتری جنوب خاوری بوشهر و 20 کیلومتری شمال بندر کنگان در حاشیه خلیج فارس، کشف گردید.
این میدان در تاقدیس کنگان قرار داشته که در پلانژ شمال غرب این تاقدیس، گنبد نمکی بنام کوه نمک قرار دارد. مخزن اصلی این تاقدیس در سازندهای آهکی-دولومیتی کنگان و دالان بالائی قرار دارد. سنگ پوش - Caprock - این مخزن لایه های تبخیری و شیلی قاعده سازند دشتک می باشد. در تاقدیس کنگان 36 چاه بهره برداری گاز و یک چاه مشاهده ای وجود دارد که در چهار منطقه KA تا KD قرار دارند - شکل - . - - 1 تعدادی از چاه ها در سازند کنگان، تعدادی در سازند دالان و تعدادی نیز در هردو سازند کنگان و دالان تکمیل شده اند.
هیچ نوع تفکیکی از نظر زمین شناسی، عمق چاه، منطقه تولید و ... بین چاه های شور و شیرین در چهار منطقه وجود ندارد بطوریکه چاه های شیرین و شور در کنار یکدیگر و حتی در یک عمق قرار دارند. حتی چاه های نزدیک به سطح تماس آب و گاز شیرین تر هستند. جهت تعیین علل شوری، منشا شوری و مکانیسم انتقال شوری به داخل چاه های گاز کنگان از تمامی روشها و آنالیزها که در سطح دنیا بکار می رود، استفاده شد. در این مقاله از روشهای هیدروشیمیایی و ایزوتوپی جهت تعیین منشا آب های شور تولیدی مخزن گاز برای اولین بار در ایران استفاده شده است.
-2 روش مطالعه
از آب تولیدی کلیه چاه های گاز مخزن کنگان، چشمه های کارستی منطقه، آب دریا و چشمه شور گنبد نمکی مجاور تاقدیس کنگان نمونه برداری شد - شکل - - 1 - و یونهای عمده و فلزات سنگین در آزمایشگاه ACTLAB کانادا و آلمان، ایزوتوپهای پایدار اکسیژن 18 و دوتریم 18O - و - 2H در آزمایشگاه CSIRO استرالیا، آزمایشگاه ایزوتوپی در ژاپن و آزمایشگاه ایزوتوپی در دانشگاه اترخت-هلند و ایزوتوپ پایدار رادیوژنیک استرانسیوم - 87Sr/86Sr - در کشور هلند-آمستردام اندازه گیری گردید.
-3 بحث
چاه ها از نظر شوری آب تولیدی، به سه دسته کلی شیرین، نیمه شور و شور با مقادیر شوری به ترتیب کمتر از1000، بین 1000 تا 4000 و بیشتر از 4000 میلیگرم در لیتر تقسیم بندی شدند. هیچ تمایزی بین چاه های شور و شیرین از نظر تغییرات و مقدار کاهش فشار سر چاهی، طول بخش مشبک و یا حفره باز، فاصله منطقه تولید تا سطح تماس آب-گاز، زمان شروع تولید گاز و حجم گاز تولیدی پیدا نشد. آب آبران زیر مخزن گاز - آبده - دارای شوری بیش از 300000 میلیگرم در لیتر بوده است. شوری آب های تولیدی از 100 میلیگرم در لیتر - آب میعانی شیرین - تا حدود 100000 میلیگرم در برخی از چاه ها متغییر می باشد. مقدار آب تولیدی چاه ها کم بوده ولی مقدار شوری آنها بالاست.
