پژوهش نفت
سال:1401 | دوره:32 | شماره:5 |تعداد مقالات:10

تراوایی یکی از مهم ترین پارامترها در مخازن هیدروکربنی است. درک صحیح از مقدار تراوایی و نحوه توزیع و گسترش آن در فرآیند مدیریت تولید از میدان سودمند است. فرآیند مغزه گیری به دلیل محدودیت های که وجود دارد برروی تعداد کمی از چاه های میدان انجام می گیرد درحالی که بیشتر چاه ها تحت عملیات چاه نگاری قرار می گیرند. بنابرین یافتن راهی برای تخمین خصوصیات مخزن توسط نگاره های چاه پیمایی و مدل سازی آن در میدان تکنیک با ارزشی است. بنابراین در این پژوهش از روش شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (پس انتشار خطا) برای تخمین تراوایی بخش های مختلف سازند شوریجه در حوضه رسوبی کپه داغ استفاده شده است. نمودارهای صوتی، نوترون و چگالی و نتایج حاصل از ارزیابی سازند شامل تخلخل و اشباع آب مفید به عنوان لایه ورودی و داده تراوایی حاصل از آنالیز مغزه دو چاه نیز به عنوان سلول های لایه خروجی برای آموزش شبکه مورد استفاده قرار گرفت. پس از آموزش شبکه با داده این دو چاه از داده آنالیز مغزه یک چاه دیگر برای آزمایش شبکه استفاده شد که در مرحله آزمایش شبکه ضریب هبستگی 98% برای تراوایی به دست آمد. با استفاده از این شبکه عصبی، تراوایی برای چاه های دیگر میدان که فاقد داده مغزه بودند تخمین زده شد. بعد از تخمین تراوایی به کمک شبکه عصبی نحوه توزیع و گسترش آن به کمک الگوریتم مدل سازی گوسی متوالی (SGS) در مقیاس میدان مشخص گردید. طبق مدل به دست آمده نواحی ماسه سنگی که عمدتاً در زون های B و D هستند به عنوان نواحی مخزنی تفکیک شده اند و همچنین نواحی مرکزی و شمال غربی میدان به دلیل میانگین تراوایی بالاتر نواحی مستعد برای حفاری های بعدی میدان می باشند.

عملیات شکافت هیدرولیکی به عنوان یکی از متداول ترین روش های ازدیاد برداشت چاه های نفت و گاز برای تولید مخازن نامتعارف و همچنین تولید بیشتر در مخازن، به کار برده می شود. تعیین راستای گسترش شکستگی و هندسه شبکه شکستگی ایجاد شده توسط فرآیند شکافت هیدرولیکی در افزایش نفوذپذیری مخزن نقش مهمی دارد. در این تحقیق به منظور درک بهتر مکانیزم ایجاد و گسترش ترک ها در فرآیند شکافت هیدرولیکی از انتشار آوایی (اکوستیک) استفاده شده است. آزمایش ها برروی نمونه های بلوکی بتنی تحت شرایط تنش سه محوره واقعی انجام شده و رفتارنگاری انتشار آوایی هم زمان با تزریق سیال به درون نمونه صورت گرفته است. به منظور بررسی رفتارهای انحراف ترک در فرآیند شکافت هیدرولیکی و تأثیر شکستگی های طبیعی سازند بر آن، از نمونه های شکاف دار استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که شکاف از پیش موجود، فشار شکست نمونه ها را کاهش داده و مقدار اختلاف تنش افقی، مسیر انتشار ترک را در طول آزمایش شکافت هیدرولیکی تحت تأثیر قرار می دهد. از رفتارنگاری انتشار آوایی در حین آزمایش های شکافت هیدرولیکی نتیجه و پاسخ مفیدی در تحلیل فرآیند شکافت هیدرولیکی به دست آمده و تحلیل داده های انتشار آوایی نشان می دهند که نوع ترک های ایجاد شده، اغلب ترک های کششی هستند.

خرابی و تعمیر تجهیزات، نقش تعیین کننده ای در دسترس پذیری کل سیستم دارد. در پژوهش حاضر، به ارائه یک راهکار کاربردی جهت تحلیل زمان تعمیر تجهیزات و پیش بینی رفتار تجهیز پرداخته شده است. جهت تخمین زمان خرابی و مدت زمان تعمیر تجهیزات، از تجربه فرد متخصص استفاده گردیده است؛ لذا این پژوهش، برروی تخمین زمان تعمیر و نرخ تعمیر تجهیز پمپ اصلی روان کاری در سیستم تولید توان توربین گازی با رویکرد وارد نمودن تجربه انسانی تمرکز نموده است. در مرحله بعد، یک تحلیل پیش بینی دسترس پذیری سالیانه تجهیز در یک بازه زمانی 20 ساله انجام گرفته که بدین ترتیب، سال های بحرانی تجهیز از نظر مدت زمان خرابی با ارزیابی و بررسی دسترس پذیری سالیانه مشخص می شود. برای این هدف، با استفاده از منطق فازی، از یک پایگاه دانش و تجربه انسانی جهت برآورد مدت زما ن های تعمیر استفاده شده و با طراحی یک سیستم عصبی-فازی، کل زما ن های تعمیر شبیه سازی شده است؛ که جهت تخمین و پیش بینی زمان تعمیر تجهیز به کار برده شده است. در ادامه، با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو، دسترس پذیری سالیانه، نرخ تعمیر وابسته به زمان و سایر شاخص های دسترس پذیری محاسبه شده است. مدل هدف، پمپ اصلی سیستم روغن کاری واحد توربین گازی پالایشگاه آبادان در ایران است. بررسی نتایج به دست آمده، نشان می دهد که اعمال تعمیرات پیش گیرانه در بازه های زمانی بهینه 150 تا 160 روزه، تأثیر به سزایی در افزایش دسترس پذیری تجهیز داشته و منجر به کاهش بازرسی های دوره ای اضافی می گردد. همچنین حداقل دسترس پذیری سیستم، 96% و حداکثر 99% پیش بینی شده است.

مطالعه و ارزیابی مخازن شکسته از بزرگ ترین چالش های مطالعاتی میادین نفتی محسوب می شود. از این رو ارائه روشی کارآمد در شناخت و تعیین میزان شکستگی ها ضروری است. نگارهای تصویری FMI از ابزار های بسیار قوی برای مطالعه و شناسایی شکستگی ها در اطراف دیواره چاه ها هستند. نگار تصویری FMI یک تصویر غیر مستقیم با تفکیک پذیری بالا از دیواره چاه نمایش می دهد. هدف از این پژوهش استفاده از نگار های تصویری FMI و نشان گرهای لرزه ای بهینه جهت ارزیابی توزیع شکستگی های میدان مورد مطالعه است. جهت نیل به هدف از داده لرزه ای سه بعدی پس از برانبارش و داده نگار تصویری FMI در سه چاه B، A و C موجود در یکی از میادین جنوبی ایران استفاده شد که دو چاه A و B جهت تخمین و شناسایی و چاه C نیز جهت اعتبار سنجی نتایچ مورد استفاده قرار گرفت. جهت شناسایی شکستگی ها در چاه های میدان و تفسیر نگارهای FMI، از نرم افزار ژئولاگ استفاده گردید. در نهایت شکستگی ها در چاه A با مجموع 152 شکستگی های باز و بسته با روند شمال شرقی-جنوب غربی و در چاه B با مجموع 235 شکستگی های باز و بسته با روند کلی شمال-جنوب شناسایی شد و زون های دارای چگالی شکستگی بالا نیز مشخص شد. سپس این نتایج به نرم افزار همپسون راسل انتقال پیدا کرد و با استفاده از ترکیب نشان گرهای لرزه ای بهینه چگالی شکستگی در میدان مورد مطالعه تخمین زده شد. همچنین با استفاده از میزان توزیع شکستگی ها، گسل های میدان نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از روش تلفیق نگارهای تصویری FMI و نشان گرهای لرزه ای مناسب، روشی کارآمد در مطالعه و ارزیابی توزیع شکستگی ها در مخازن شکسته است که می تواند در میادین مشابه نیز مورد استفاده قرار گیرد.

دشت گرگان در شمال ایران واقع شده و دارای گل فشان و افق های پرفشار است. از رسوبات میوسن و قدیمی تر این منطقه اطلاعات محدودی وجود دارد و داده های موجود از رسوبات پلیوسن و جوان تر، شناخت کاملی از زمین شناسی این ناحیه ارائه نمی دهد. عدم وجود فسیل های شاخص در رسوبات، تعیین سن و بررسی گسترش لایه ها را با ابهاماتی همراه کرده است. در این مطالعه نرخ های رسوب گذاری و فرونشست لایه های سنوزوئیک در دو چاه، با استفاده از نرم افزارهای مدل سازی حوضه مورد بررسی قرار گرفته است. رسوبات سنوزوئیک دشت گرگان شامل رسوبات پالئوسن-میوسن و سازندهای چلکن (پلیوسن پایینی)، آقچاگیل (پلیوسن بالایی)، آپشرون (پلیستوسن پایینی)، باکو (پلیستوسن بالایی) و نئوکاسپین (هلوسن) است که عمدتاً از ماسه سنگ و گل سنگ تشکیل شده اند. این مطالعه نشان می دهد، رسوبات ضخیم پلیوسن-عهد حاضر دشت گرگان با نرخ های بالا نهشته شده اند که هم زمان با افزایش فعالیت کوه زایی در منطقه و جدایش تدریجی حوضه خزرجنوبی از آب های آزاد و تغییر محیط رسوبی از دریایی به رودخانه ای-دلتایی است. نرخ های رسوب گذاری نهشته های سنوزوئیک به سمت بخش ساحلی دشت گرگان افزایش می یابند. کمترین نرخ های رسوب گذاری در نهشته های پالئوسن-ائوسن و بیشترین نرخ در سازند باکو (پلیستوسن بالایی) است. نرخ های رسوب گذاری بالا از عوامل شکل گیری گل فشان و افق های پرفشار در منطقه است و این نرخ ها می توانند تأثیر مهمی در عناصر و فرآیندهای سیستم نفتی ناحیه داشته باشند.

بخش قابل توجهی از منابع هیدروکربنی ایران از مخازن شکاف دار با ماتریس سنگ متراکم تولید می شود. ساختار حفرات این مخازن، پیچیدگی های زیادی دارد و حفرات و گلوگاه های ریز در ابعاد نانومتری ذخیره هیدروکربن را به عهده دارند. با درک ساختار فضای متخلخل و بررسی جریان سیال درون حفرات ریز می توان دید بهتری از رفتار فضای متخلخل در مقیاس بزرگ به دست آورد. بررسی جریان سیال در سنگ مخزن نیازمند ساختارهای سه بعدی با دقت مناسب است. با این وجود استفاده از روش های مرسوم برای بازسازی شبکه حفرات پرهزینه است و از طرفی با پیچیده تر شدن این ساختارها توانایی این روش ها در بازسازی شبکه حفرات به طور چشم گیری کاهش می یابد. در سال های اخیر با پیشرفت در علوم کامپیوتر به ویژه هوش مصنوعی دروازه جدیدی به منظور بازسازی ساختارهای پیچیده به مانند سنگ مخزن گشوده شده است. با استفاده از روش های یادگیری ماشین می توان مدل های سه بعدی با دقت بسیار بالا ایجاد و خواص پتروفیزیکی سنگ را از آن ها محاسبه کرد. یکی از این روش ها شبکه عصبی مولد رقابتی می باشد که توانایی خود در بازسازی شبکه حفرات را ثابت کرده است. در این پژوهش، از یک شبکه عصبی مولد رقابتی با لایه های همگشتی به منظور بازسازی تصاویر FIB-SEM یک سنگ مخزن متراکم در مقیاس حفره استفاده شده است. با استفاده از شبکه عصبی آموزش داده شده، تحقق های مختلفی از شبکه حفرات ساخته می شود. تخلخل و تراوایی تصاویر باز ساخته شده بسیار نزدیک به این خواص در نمونه تصویر واقعی بوده و دارای انحراف به ترتیب 07/1 و 24/5% برای تخلخل و تراوایی است. مشاهده می شود که شبکه عصبی مولد رقابتی تونایی بالایی در بازسازی شبکه حفرات دارد و می توان با کمک آن به بررسی شرایط سنگ مخزن در مقیاس حفره پرداخت.

سیلاب زنی از طریق تزریق گاز دی اکسید کربن مدت های مدیدی است که به عنوان یک روش رایج به منظور بهبود بازیابی نفت، کاهش اثر گلخانه ای گاز دی اکسید کربن، ذخیره سازی دی اکسید کربن بکار میرود. تزریق گاز به صورت امتزاج پذیر همواره به عنوان کارآمدترین روش جهت افزایش ضریب بازیافت مطرح بوده است. ولیکن شرایط مخازن همواره به گونه ای نیست که فشار مخزن بالاتر از فشار امتزاج پذیری باشد؛ بلکه به دلیل مشکلات ناشی از حفظ و نگهداری فشار مخزن در محدوده موردنظر، اغلب مخازن که تحت عملیات تزریق گاز امتزاج پذیر بوده اند، مقادیر فشاری کمتر از فشار کمینه امتزاجی را تجربه می نمایند. لذا در این موقعیت، فرآیند تزریق تحت شرایط نزدیک-امتزاج پذیر از لحاظ عملیاتی امکان پذیرتر است. هدف از این مطالعه بررسی رفتار جریانی نفت-دی اکسید کربن در مقیاس-منفذ در فرآیند تزریق گاز نزدیک-امتزاج پذیر در یک محیط متخلخل ناهمگن است. از این رو ابتدا ناحیه فشاری نزدیک-امتزاج پذیری مؤثر براساس معیارهای موجود محاسبه و تعیین می گردد. سپس شبیه سازی عددی در مقیاس-منفذ در حد پایینی ناحیه فشاری مورد نظر (کمینه فشار ناحیه برابر با 87/0 حداقل فشار امتزاج پذیری)، با بهره گیری از ماژول میدان فازی در ترکیب با روابط ناویراستوکس با اتخاذ خواص سطحی نفوذی و خواص هیدرودینامیک سیالات در نرم افزار کامسول صورت می پذیرد. بررسی کمی نتایج حاصل از این مطالعه به منظور درک بهتر از مکانیسم بازیافت نفت در مقیاس-منفذ نشان می دهد چنانچه شرایط فشاری در سرتاسر مدل سازی در ناحیه فشاری نزدیک-امتزاج پذیری مؤثر حفظ گردد، ضریب بازیافت نفت از حدود 50% به بیش از 90% ارتقاء می یابد که این میزان بازیافت به مقادیر مربوط به فرآیند تزریق گاز امتزاجی نزدیک است.

امروزه شرکت های نفتی می بایست هزینه تمام شده به ازای تولید هر بشکه نفت را به کمترین حالت خودش برسانند. اینجاست که مفهوم بهینه سازی و پایش چاه ها می تواند امری حیاتی برای شرکت های نفتی باشد. انجام آزمایش های فشار گذرا راهی معقول برای ارزیابی رفتار دینامیک چاه و مخزن می باشد، چراکه شعاع ارزیابی بیشتری نسبت به سایر روش ها دارد. انجام اینگونه آزمایش ها همچون آزمایش ساق مته هزینه بر بوده و در فواصل زمانی خاصی بررسی می شوند و نیازمند تجهیزات به خصوصی هستند. امروزه استقبال زیادی در بکارگیری روش های فرازآوری مصنوعی به خصوص استفاده از پمپ های شناور الکتریکی در میادین و چاه های تولیدی ایران به عمل آمده است، تا نرخ تولید بهینه را حفظ کنند. این پمپ ها به حسگرها و گیج هایی مجهز بوده که با بکارگیری پتانسیل این حسگرها و بررسی داده های پایش توسط آنها می توان راحت تر به آنالیز آزمایش های فشار گذرا و بررسی عمکرد دینامیک چاه و مخزن پرداخت. این حسگرها که در واحدی به نام واحد پایش ته چاهی در زیر موتور الکتریکی پمپ نصب می شوند، در سطح برای ما پارامترهایی همچون فشار ورودی، فشار تخلیه، دمای ورودی، دمای تخلیه و غیره را ضبط می کنند که ما می توانیم با آنالیز داده های فشار ورودی بر حسب زمان ثبت شده به وسیله علم چاه آزمایی، در مدت زمان مشخص به بررسی رفتار دینامیک چاه و مخزن بپردازیم. در این مقاله با بکارگیری داده های ثبت شده توسط پمپ شناور الکتریکی یکی از میادین جنوب غربی ایران و با به کارگیری علم چاه آزمایی، رفتار دینامیک چاه و مخزن مورد آنالیز، شاخص های کلیدی و عملکرد چاه و مخزن مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است و با مقایسه داده های حاصل از چاه آزمایی ساق مته و ناچیز بودن درصد اختلاف در حدود کمتر از 8% بین نتایج آنالیزها، نتایج قابل قبولی حاصل شد که نشان از مفید و مقرون به صرفه بودن این بررسی است.

نیاز روز افزون جهانی سبب شده است که در بهره برداری از منابع تجدیدناپذیر به خصوص منابع نفتی، تلاش بر بهترین استفاده و بهره برداری باشد. تزریق گاز در میادین نفتی یکی از روش های متداول در صنعت بهره برداری از مخازن هیدروکربوری است. از گازهای متداول تزریق گاز در مخازن، گاز دی اکسید کربن به دلیل نتایج خوب تزریق است. در تزریق گاز به مخازن مشکلاتی وجود دارد که از بارزترین آنها می توان به حرکت نامطلوب گاز در محیط متخلخل اشاره کرد. از دلایل حرکت نامطلوب گاز، چگالی و ویسکوزیته پایین گاز است. این عوامل سبب جدایش گرانشی و نیز پدیده انگشتی شدن می گردد. جایگزین کردن فوم به جای گاز یکی از راه کارهای کاهش مشکلات تزریق گاز است. سیلاب زنی نفت به وسیله فوم می تواند راندمان جاروبی بهتری نسبت به گاز داشته باشد. فوم ویسکوزیته ظاهری بالاتری نسبت به گاز دارد و در تزریق سبب کاهش پدیده انگشتی شدن خواهد شد. در این پژوهش، با استفاده از آب دیونیزه و در شرایط دمایی و فشاری اتمسفریک، در مرحله نخست توانایی فوم زایی محلول های طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت. در غلظت بحرانی wt. % 24/0 از سورفکتنت، تأثیر انواع پارامترها بر میزان فوم زایی مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، پایداری این محلول ها براساس زمان نیمه عمر فوم مورد اندازه گیری قرار گرفت و پارامترهای بهینه محلول نهایی جهت تزریق به میکرومدل تعیین گردیدند. در انتها، محلول به دست آمده از پارامترهای بهینه جهت تزریق به میکرومدل انتخاب شده و میزان نفت تولیدی برای محلول های مختلف توسط آزمایش محاسبه گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که حضور نانوذره سیلیکا نیمه عمر فوم را حدود 25% افزایش داده و اگر پلیمر زانتان گام نیز به همراه نانوذره استفاده شود، این افزایش نیمه عمر به 60% خواهد رسید. برای بررسی اثر تزریق فوم بهبود یافته با پلیمر زانتان گام و نانوذره سیلیکا از یک میکرومدل شیشه ای طراحی شده استفاده گردید. میزان نفت باقی مانده در میکرومدل در حالتی که از فوم بهبود یافته با پلیمر و نانوذره استفاده شد به حدود 4/4% کاهش پیدا کرد که علاوه بر تخلیه محیط متخلخل در زمان کوتاه تر، افزایش برداشت قابل توجهی نیز در مقایسه با حالت تزریق فوم بدون پلیمر مشاهده گردید.

از مهم ترین نگرانی های صنعت حفاری، کاهش اثرات منفی کنده های حفاری تولید شده در حین حفاری چاه های نفت-گاز است. رشد روزافزون صنعت نفت و افزایش حفر چاه های نفت و گاز منجر به تولید مقادیر زیادی از ضایعات حفاری شده است و سالانه میلیون ها فوت مکعب از پسماندهای حفاری تولید می شود به دلیل پیچیدگی، سرعت پایین و هزینه زیاد روش های مختلف به منظور مدیریت این پسماندها، استفاده از پتانسیل این پسماندها در بخش های ساختمانی توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. به همین دلیل در این پژوهش، از کنده های حفاری در بتن به عنوان جایگزینی برای بخشی از سیمان مورد استفاده در صنعت ساختمان، مورد تحقیق وبررسی قرار گرفته است. نوآوری این مطالعه فقط منحصر به تولید یک ماده جدید و مقرون به صرفه از کنده های حفاری نیست، بلکه کاهش اثرات منفی زیست محیطی نیز است. در این مطالعه، امکان استفاده از کنده های حفاری از سازندهای گروه بنگستان که شامل سیلستون (siltston) و سندستون (sandston)، در ساخت بتن به عنوان جایگزین بخشی از سیمان موجود در بتن ارزیابی شده است. برای دست یابی به این اهداف، مطالعات آزمایشگاهی برای تعیین کمیت مقاومت فشاری نمونه های بتن انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که مقدار بهینه در میزان استفاده از کنده های حفاری 25% است که باعث کاهش 34% از مقاومت کلی نمونه های بتنی می شود. علاوه بر این، اثر دو افزودنی خاکستر بادی و دوده سیلیکا بر بهبود مقاومت فشاری نمونه های بتنی حاوی کنده های حفاری بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن این مواد تأثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت فشاری نمونه های بتنی حاوی 25% از کنده های حفاری دارد به طوری که مقاومت فشاری از دست رفته از 34% به کمتر از 2% کاهش می یابد.