ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز
پیاپی 160 (آذر 1397)

هرچند تا قبل از دهه 1970 توجه بسیار اندکی به فناوری در حوزه بالادستی صنعت نفت شده است اما در طول چهار دهه گذشته فناوری و مدیریت آن به سرعت مورد توجه بازیگران حوزه بالادستی صنعت جهانی نفت قرار گرفته است و در نتیجه فضای رقابت مبتنی بر فناوری و نوآوری در صنعت نفت شکل گرفته است. براین اساس بازیگران مختلف حوزه بالادستی صنعت نفت در این عرصه از طرق مختلفی ایفای نقش کرده و راهبرد انتخابی خود را داشته‌اند. به منظور کنکاش بیشتر نقش بازیگران عرصه فناوری در حوزه بالادستی صنعت نفت و چگونگی تحولات آن در 4 دهه اخیر، در این مقاله حوزه بالادستی صنعت نفت به عنوان یک صنعت فناوری محور مورد تحلیل قرار می‌گیرد و روند حرکت بازیگران در ایفای نقش در حیطه فناوری حوزه بالادستی صنعت نفت تشریح می‌شود و در نهایت به نتیجه‌گیری پرداخته می‌شود.

با ورود به نیمه دوم عمر اکثر مخازن نفت در ایران، انتظار کاهش دبی از مخازن به علت کاهش فشار مخازن انتظار می رودکه برای افزایش تولید غالبا افزایش فشار مخازن را باید برنامه ریزی کرد. از روش های افزایش تولید در چاه های تولیدی می توان به روش های تحریک چاه و یا حفاری مجدد و یا مشبک سازی مجدد مخازن اشاره که روش های یاد شده را می توان با دستگاه لوله مغزی سیار عملیاتی و اجرایی نمود. لوله مغزی سیار، لوله ای است که اثر تزریق سیالات احیا کننده و یا تحریک کننده در چاه های تولیدی، سیالات هیدروکربوری نفتی را از مخازن به سطح زمین آورده و در چاه های تزریقی (تعمیراتی) سیالات را از سطح زمین به مخزن حمل میکند .بالاترین و بهینه ترین دبی جریان سیال مخازن با انتخاب صحیح قطر داخلی لوله و حداقل کردن انرژی مصرفی بدست می آید. لوله مغزی، ممکن است به علت تعمیر و یا به خاطر تغییر پارامترهای تولید (مثلا نرخ جریان) تعویض شود، به همین دلیل به عنوان یک قطعه مصرفی در نظر گرفته میشود. لوله مغزی باید با در نظرگرفتن محدودیتهای تولید، پارامترهای چاه و در نظرگرفتن شرایط موجود در بازار و ایجاد توازن بین آنها انتخاب شود. تکنولوژی جدید این امکان را می دهد تا نصب لوله مغزی به صورت پیوسته و بدون اتصالات صورت بگیرد. لوله مغزی سیار بدون نیاز به نگهدارنده، و یا بالابر به درون چاه فرستاده میشود و طبیعتا زمان و هزینه بسیار کمتری را در پی خواهد داشت . در این مقاله با توجه به روند تولید مخازن ایران می توان انتظار حفاری مجدد مخازن، تحریک چاه، و یا مشبک سازی مجدد را انتظار داشت که دستگاه لوله مغزی سیار  همراه با پمپ تراک میتواند این امر را مهیا سازد. با توجه به سابقه حدودا 80 ساله لوله مغزی سیار، تکنولوژی حفاری توسط لوله مغزی سیار یا Coiled Tubing Drilling (C.T.D)  جزء تکنولوژی های جدید (new technology) همچنان محسوب میشود.

هندسه و مقیاس کاملا متفاوت چین‌ها از سطح به عمق در فروبار دزفول، مطالعات ساختاری را بیش از سایر بخش‌های کمربند چین‌خورده-رانده زاگرس در مسیر اکتشاف و حفاری‌های هیدروکربوری ضروری ساخته است. در این پژوهش، با استفاده از داده‌های میدانی، نیمرخ‌های لرزه‌نگاری، اطلاعات چاه‌ها و نقش‌های زمین‌شناسی به بررسی تاثیر افق‌های جدایشی بر هندسه چین‌های بخش شمالی فروبار دزفول پرداخته شده است. در طی چین‌خوردگی تبخیری‌های گچساران، به دلیل شکل‌پذیری بالا باعث تفاوت هندسه چین‌های تشکیل شده در سطح (گروه فارس) و عمق (افق‌های مخزنی آسماری و سروک) شده است. عملکرد این افق جدایشی به صورت جابجایی محور چین‌ها از سطح به عمق، شکل‌گیری گسل‌های راندگی متعدد در سطح و جوش‌های نمکی قابل مشاهده است. واحدهای کرتاسه زیرین-تریاس میانی (سازندهای گرو تا دشتک) به عنوان افق جدایشی میانی موجب تغییر سبک چین‌خوردگی در واحدهای بالا و پایین خود شده‌اند. فعالیت بخش کلهر همراه با سازندهای گورپی و پابده چین‌های گوش خرگوشی و تغییرات ضخامت در یال‌ها نسبت به منطقه لولایی شکل داده است. در فرایند دگرریختی گستره مورد مطالعه سری هرمز یا معادل آن نقش افق‌ جدایشی قاعده‌ای را ایفا نموده است.

ناحیه مورد مطالعه بخشی از ناحیه جنوبی حوضه کاسپین جنوبی را در بر می گیرد  و در استان مازندران قرار دارد. حوضه رسوبی کاسپین جنوبی در جنوب پشته آپشرون بصورت یک حوضه پشت کمانی (Backarc) و گودال عمیق در حال کشش که دارای پوسته اقیانوسی است و از غرب توسط کوه های قفقاز و تالش، از جنوب توسط کوه های البرز و از شرق بوسیله حوضه کپه داغ احاطه شده است. این حوضه در زمان پلیوسن به صورت یک حوضه فرونشین با رسوبگذاری نهشته های تخریبی کم عمق است.که ضخامت زیاد رسوبات نشانه فرسایش شدید نواحی بیرون از آب و مرتفع است که تامین کننده رسوبات پلیوسن بوده است . سنگ مخزن اصلی این ناحیه ،رسوبات سری قهوه ای یا چلکن به سن پلیوسن میانی می  باشد. رسوبات چلکن دارای رخنمون های متعددی در سلسله جبال البرز می باشد .این واحد سنگی سنگ مخزن نفت و گاز مناسبی را در زیر زمین ایجاد کرده است. جهت مطالعه این واحد سنگی تعداد 3 برش در جنوب ساری دریال شمالی البرز برداشت شده است.این برشها شامل برش امامزاده پهنه کلا ، برش معدن شن و ماسه، برش امامزاده علی می باشد.
این واحد سنگی متشکل از کنگومرا، ماسه سنگ، مارن و لایه های ماسه ای می باشد. که در سه برش ذکر شده در منطقه پهنه کلا (جنوب ساری) نمونه برداری و مطالعه شد. در این برش ها واحد سنگی چلکن متشکل از رخساره های سنگی شامل رخساره های دانه درشت G، دانه متوسط S و دانه ریز F و رخساره های مخلوط تخریبی و کربناته نیز می باشد. از ساخت های مهم این واحد سنگی لامینه بندی مسطح، لامینه بندی مورب، بورینگ (حفراتی که توسط موجودات زنده ایجاد شده است) می باشند. واحد سنگی چلکن در غرب سواحل دریای خزرجنوبی شرایط مناسبی جهت ایجاد سنگ مخزن را داشته است . همچنین با توجه به کانی های رسی شناسایی شده در این سری مخزنی، پیشنهاد می شود گل حفاری  از نوع گل آب پایه با انتخاب یون پتاسیم باشد تا مشکلی در رابطه با حفاری ایجاد نشود.

امروزه اکتشاف منابع نفت و گاز در مناطقی با پیچیدگی زمین شناسی تمرکز یافته است .برای نیل به این اهداف، روش های جدید جهت شناسایی تله های چینه ای و تعیین رخساره های رسوبی مورد نیاز است. استفاده از داده های لرزه ای به خصوص در ایران تا به امروز منحصر به تعیین ساختار و ژیومتری یک مخزن نفتی و تخمین خواص مخزنی در مناطق دور از کنترل چاه ها معطوف شده است.استفاده ازروش های کمی در تفسیرداده های لرزه ای به جای روش های کیفی درمراحل اکتشاف تا تولید مخازن نفتی،به مرور زمان جای خودرادرصنایع بالادستی نفت پیداکرده است. در این مطالعه تصحیح نمودارهای صوتی با اطلاعات لرزه ای موجود در چاه (چکشات)، تفسیر افقهای لرزه ای، تهیه موجک و ساخت لرزه نگاشت مصنوعی، ایجاد انطباق بین اطلاعات چاه و لرزه نگاری، ساخت مدل اولیه، انجام وارونسازی و استفاده از روش های مختلف برای تعیین تخلخل انجام شده است.  به منظور انجام تعبیر و تفسیر در این میدان ابتدا با استفاده از نمودارهای صوتی و چگالی، موجک مصنوعی تهیه و با موج حاصل از  لرزه نگاری شبه سه بعدی در نرم افزار مقایسه  شد. سپس سر سازندها مشخص شده و نقشه های زمانی و عمقی تهیه گردید. پس از آن،  به وسیله نمودار پاگیری صوتی شبه حجمی با روش وارون لرزه ای تهیه شد. لازم به ذکر است نشانگرهای لرزه ای کمک شایانی در جهت برآورد خواص مخزنی سازند مورد مطالعه می نماید. در نتیجه علاوه بر آن با استفاده از نشانگرها، ساختارهای چینه ای (کانال) و شکستگی ها در این مطالعه تشخیص داده شد که برای توسعه این میدان و کاهش هزینه حفاری حایز اهمیت می باشد. ازجمله اهداف این مطالعه میتوان به شناسایی تله های چینه ای وتعیین رخساره های رسوبی،تعیین وتخمین تخلخل دررخساره های رسوبی،استفاده ازنشانگرهای مختلف درتخمین تخلخل وپیشنهاد نقاط باتخلخل بالاجهت اهداف اکتشافی وتوسعه اشاره نمود.

با افزایش میزان مصرف سوخت های فسیلی در چند دهه اخیر و با توجه به پایان پذیر بودن این منابع، تلاش های زیادی جهت کشف منابع جدید و پیدا کردن انرژی های جایگزین صورت پذیرفته است. معرفی منابع نامتعارف هیدروکربنی به منظور ایجاد پشتوانه برای این سوخت های رو به اتمام در همین جهت می باشد. تجمعات هیدرات گازی به عنوان بخش قابل توجهی از ذخایر هیدروکربنی نامتعارف، در صورت رسیدن به بهره برداری اقتصادی می توانند نقش پررنگی در جایگزینی سوخت های فسیلی داشته باشند. همچنین، گسترش و پراکندگی رسوبات حاوی هیدرات های گازی به گونه ای است که بسیاری از کشورها می توانند به این منابع دسترسی داشته باشند. به علاوه، استفاده از متان به عنوان یک سوخت های پاک، می تواند گام بزرگی به سمت به کارگیری انرژی های پاک در آینده باشد. در همین راستا، مسئله گرم شدن جهانی کره زمین به دلیل اثر گلخانه ای متان موجود در ساختار هیدرات های گازی از دیدگاه حفظ محیط زیست دارای اهمیت زیادی است. اثرات گرم شدن زمین به خصوص در مناطق قطبی و جدایش و راهیابی متان موجود در ساختار هیدرات های گازی به درون آب و به دنبال آن به فضای اتمسفر می تواند اثرات زیست محیطی مخربی همچون اسیدی شدن آب، کم شدن غلظت اکسیژن آب و در نهایت تحلیل رفتن لایه اوزون و تشدید افزایش دمای جهانی اتمسفر و به تبع آن افزایش دمای آب دریاها و اقیانوس ها رابه همراه داشته باشد.  با این وجود، مطالعات نشان می دهد که متان و دی اکسید کربن آزاد شده از رسوبات هیدرات گازی در مقایسه با دی اکسید کربن ناشی از فعالیت های صنعتی مدرن سهم بسیار کمتری در گرم شدن زمین و دیگر آثار مخرب بر روی چرخه حیات موجودات کره زمین را دارا می باشد.

در این پژوهش به بررسی خصوصیات ژیوشیمیایی سری قرمز بالایی به سن پلیوسن در گستره خزر جنوبی به منظور تعیین جایگاه آن در سیستم هیدروکربنی منطقه پرداخته می شود. چاه مورد مطالعه از لحاظ موقعیت جغرافیایی در دشت گرگان قرار گرفته، همچنین از نظر چینه شناسی در حوضه خزری واقع شده است. ارزیابی ژیوشیمیایی آن به دو روش پیرولیز راک-اول و پتروگرافی آلی صورت گرفت. بر اساس آنالیز داده های موجود، کروژن از نوع  ارزیابی گردید. ماده آلی نمونه ها غالبا بیش از 1% بوده و از نظر کمی در حد خوب قرار دارند. از نقطه نظر کیفی در ابتدای بلوغ حرارتی برای تولید هیدروکربن واقع شده است و قابلیت تولید گاز را نشان می دهند. مطالعه پتروگرافی آلی به منظور تعیین نوع، ترکیب ماده آلی و درجه بلوغ سنگ منشاء انجام گردید که اکثر ماده آلی از ماسرالهای ویترینایت تشکیل شده که نشان دهنده منشاء از گیاهان خشکی است.

در حال حاضر مدل پسی کاربرد زیادی در تشخیص و محاسبه کربن آلی سنگ‌های مادر پیدا کرده است. این مدل از همپوشانی لاگ‌های تخلخل و لاگ مقاومت‌ویژه استفاده می‌کند. در سنگ‌های فقیر اشباع از آب این دو لاگ با یکدیگر موازی و می‌توانند بر روی هم قرار داشته باشند، اما در سنگ‌های مخزنی هیدروکربن‌دار و سنگ‌های غیر مخزنی غنی از ماده آلی جدایشی بین این دو لاگ اتفاق میافتد که متناسب با غنی‌شدگی آلی است. یکی از مهمترین قسمت‌های کار با مدل پسی تعیین خط مبنا است چون با تعیین صحیح خط مبنا می‌توان مقدار کربن آلی کل(TOC) را بدرستی برآورد کرد. در سال 2012 طرح ارزیابی مخازن نفت و گاز کشف‌نشده و مخازن قابل بازیافت در سنگ مادرهای بخش تحتانی ژوراسیک تا کرتاسه تحتانی ایالت آلاسکای امریکا انجام و در نبود داده‌های ژیوشیمی‌آلی و برای تعیین قابلیت هیدروکربن‌زایی شیل‌ها، روش اصلاحی براساس لاگ‌های چاه‌پیمایی ارایه شد. در این روش به جای تعیین خط مبنا و محاسبه logRΔ از پارامترهای ΔDTX و  استفاده شده است. در این مقاله برای تعیین کربن آلی کل یا TOC از داده‌های دو ناحیه مختلف واقع در جنوب غرب ایران بهره‌برداری شد و در مرحله بعد به‌جای پارامتر logRΔ از پارامتر جدید  در مدل پسی استفاده گردید. مقایسه TOC حاصل از این روش با TOC به‌دست آمده از داده‌های آزمایشگاهی نشان داد که درستی و دقت این روش نسبت به مدل پسی بیشتر است. در این مقاله بدلیل محرمانه بودن داده‌ها، تنها نتایج پژوهش انجام شده اعلام می‌شود.

اندازه‌گیری نرخ سیال نفت یا گاز تولیدی از میادین هیدروکربنی و دبی خوراک و فرآورده ها در مبادی تولید، تحویل، توزیع و مبادله جریان، جایگاه ویژه‌ای دارد. لذا صحت و دقت سیستم های اندازه گیری دبی جرمی یا حجمی جریان همواره از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. در این راستا یکی از موضوعاتی که همواره چالش‌های فراوانی را به دنبال دارد اندازه گیری دبی جریانات چند فازی است. در سیالات چند فازی به‌علتاختلاف سرعت‌ ظاهری فازها نسبت به یکدیگر، الگوهای متنوعی از رژیم جریان وجود دارد که لازم‌است در انتخاب سامانه‌های اندازه‌گیری جریان‌ چند فازی مد نظر قرار گیرد. لزوم اندازه گیری جریان های چند فازی غالبا" در محل تولید سیال مخزن مطرح می باشد، ازجمله اندازه گیری دبی جریان سیال سه فازی تولیدی یکی از میادین گازی میعان معکوس حوزه خلیج فارس و مشترک با قطر است که رویکرد اصلی این پژوهش می باشد. سیال این میدان از نوع گاز میعات معکوس بوده و با افت فشار جریانی، بصورت سه فازی در می آید و اندازه گیری نرخ جریان مذکور در سکوهای دریایی و پالایشگاه های خشکی اهمیت بسیاری دارد.
در این مورد نه تنها سیال در هر دو محل مذکور بصورت سه فازی است، بلکه تحت سرپرستی دو مدیریت جداگانه بوده و یکی از مهمترین نقاط تبادل می باشد. در این مقاله مروریپس از معرفی اجمالی جریانسنج هایی که کاربردبیشتری درصنعت نفت دارند، به مشکلات اندازه گیری نرخ جریان سیالات چند فازی پرداخته و سپس دلایل اختلاف مقادیر اندازه گیری ریشه یابی میگردد. در این خصوصمشخصات کلی جریانسنج‌های مبادی تولید و تحویل گاز ارایه گردیدهو سپس وضعیتموجود اندازه گیری، منابع ایجاد خطا و تاثیر پارامترهای مختلف روی اندازه گیری های موجود بیان می گردد. در پایان جهت بهبود شرایط موجود، پیشنهاداتی ارایه گردیده است.

بیش از 50 سال هیدروسیکلون ها به عنوان یک ابزار عملیاتی برای جداسازی مایعات از جامدات در صنایع مختلف استفاده شده اند. در این مقاله تاثیر سرعت مماسی ورودی به هیدروسیکلون بر عملکرد آن و همچنین  شناخت الگوی جریان مورد بررسی و مطالعه قرر گرفت. به این منظور از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی و نرم افزار COMSOL استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده مشخص گردید سرعت محوری در ناحیه نزدیک به بدنه سیکلون منفی است، و این به معنی جهت جریان رو به پایین است. این در حالی است که سرعت حرکت رو به بالا در مرکز سیکلون دارای سرعت مقدار مثبتی است. از طرفی فشار استاتیکی در نزدیکی دیواره بیشترین مقدار خود را دارد، با این حال فشار به سمت مرکز فشار در حال کاهش است. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش شعاع از مرکز محور، سرعت مماسی افزایش می یابد. با این وجود ماکسیمم سرعت مماسی در فاصله ای  بین مرکز است.

سازند آسماری مخزن اصلی نفت در ایران است که به‌طور عمده از واحدهای کربناته تشکیل شده و اعتقاد بر اینست که در زمان زمین‌شناسی نیوژن، سیستم شکستگی مناسبی پیدا کرده است. یکی از دلایل اصلی پیچیدگی در رفتار مخازن کربناته، وجود تخلخل دوگانه‌ی حاصل از شکستگی صفحات است. یک روش مرسوم برای توضیح متغیرهای شکستگی استفاده از شبکه ناپیوسته‌ی شکاف1 است. بنابراین با توجه به کمبود اطلاعات و نواقص موجود در مدل شبکه‌ی ناپیوسته‌ی شکاف، هدف این مقاله ارایه‌ی نتایج روش‌های مختلف برای توصیف شکستگی مخزن است. در این راستا از اطلاعات نمودارهای تصویری استفاده شده و با استفاده از تحلیل‌های استریونتی، شکستگی‌های اصلی تقسیم‌بندی گردید و سپس با توجه به نقشه‌های هادی، شدت شکستگی در مخزن توزیع شده و با استفاده از روش شبکه‌ی عصبی مصنوعی، روش‌های زمین‌آمار و پیاده‌سازی یک گردش کار در نرم‌افزار پترل2 مدل گسسته شکستگی‌ها انجام شد. پس از آن مدل‌سازی متغیرهای مخزنی (تخلخل و تراوایی) در مدل مخزن درشت‌نمایی شده است. در نتیجه در ناحیه‌هایی از مخزن که از لحاظ ساختاری شکستگی بیشتری دارند داده‌های دینامیکی نیز تطابق خوبی نشان می‌دهند.