نگاهی به مدیریت و صیانت از مخازن نفت و گاز در کشور

پیشرفت و تکنولوژی امروز در تمامی زمینه ها به خصوص بخش نفت و گاز رو به گسترش بوده به طوری که روش های سنتی بهره برداری پاسخگو و روش صحیح تولید نمی باشد. در این راستا صیانت از مخازن باید با جدیت بیشتری دنبال شود. در این مقاله به نکاتی مهم در این علم و روش های توسعه و گسترش آن به صورت مختصر اشاره شده است.
امروزه ما در دنیایی زندگی می کنیم که از نظر جغرافیائی ، فرهنگی ، سیاسی ، اقتصادی و تکنولوژی بسیار متنوع و گوناگون است . افزایش شگفت انگیز و متحیر کننده ارتباطات ، نقاط دنیا را در معرض دید همسایگان قرارداده و دهکده کوچک جهانی را پدید آورده است .دراین پدیده جدید، کشورها ، نواحی و ملتها دیگر از هم جدا نیستند و فعالیتهای صنعتی و روشهای بهتر ونوین انجام امور صنعتی مورد توجه وتقاضای همگان قرار گرفته است.
در سالهای اخیر حجم زیادی از افکار و پیشنهادات ، تکنولوژی را در سراسر دنیا به پیش برده است . با این وجود این باور وجود دارد که بیش از این مقدار به پیشنهادات و نظرات نیازمند می باشیم لذا بطور فزاینده ای نیاز به انتقال تکنولوژی بین ملتها احساس میگردد و هر سازمانی در کنار توسعه منابع انسانی مناسب خود ، ایجاد ، پشتیبانی و حفظ مخازن و منابع تکنولوژیک و علمی را در اولویت برنامه ریزی و کار قرار داده است . در این میان، حفظ و بهره برداری صحیح و بهینه از مخازن نفت و گاز که به عنوان شاهرگ حیاتی یک کشور مطرح هستند از نقش مهمی برخوردار است.
از دید مهندسی مخازن، با برداشت تدریجی از این مخازن ، فشار این مخازن متناسب با میزان برداشت کاهش می یابد. با افت فشار تدریجی، میزان تولید از چاههای موجود در یک مخزن به تبع کاهش یافته تا جایی که دیگر با استفاده از تولید طبیعی قادر به تولید نمی باشند، در این حالت به اصطلاح فشار مخزن به فشار ترک مخزن (Abandonment Pressure) می رسد. متأسفانه عدم آگاهی از این علم خطیر مدیریت و صیانت از مخزن، در زمان برداشت از مخازن نفتی و گازی در کشور درگذشته وضعیت تولید از این منابع عظیم را با چالشی بزرگ روبرو ساخته است به طوریکه در طول چند سال، میزان تولید از یک چاه نفتی حدود چندین هزار بشکه کاهش یافته است. دانش مدیریت و صیانت از مخازن مقوله ای در راستای صیانت از مخازن زیرزمینی بوده که طی سالیان اخیر با به پایان رسیدن عمر تولید طبیعی مخازن مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. اگر چه توجه به امر صیانت می بایست از زمان شروع برداشت از مخازن مد نظر قرار گیرد. لیکن با اتخاذ تصمیماتی در این مورد در حین تولید از یک مخزن نیز می توان از فرا رسیدن زودرس پایان عمر آن جلوگیری کرد. این دانش با بکارگیری منابع سخت افزاری و نرم افزاری تلاشهایی را در جهت بهینه سازی روشهای تولید با ملاحظات اقتصادی بمنظور افزایش ضریب بازیافت صورت می دهد.
● اهداف مدیریت مخازن
به طور خلاصه اهداف مدیریت مخازن عبارتند از:
▪ کاهش ریسک
▪ افزایش تولید نفت و گاز
▪ افزایش بازیافت
▪ کاهش هزینه‌های تولید
مدیریت مخازن مستلزم داشتن آشنایی کامل با اصول و مبانی مخازن نفت و گاز، میزان هزینه های استخراج و برداشت، روش های ازدیاد برداشت و سایر ملزومات علمی مهندسی نفت می باشد.
● فرآیند مدیریت مخزن:
مدیریت مخزن، عبارت است از اتخاذ و اجرای بهترین تصمیمات ممکن که شرکتهای بهره برداری نفت و گاز را قادر به دستیابی به اهداف و تعهدات از پیش تعیین شده در مورد تولید می‌سازد. تصمیم گیری در مورد وضعیت برداشت از یک مخزن و تعریف میزان توان تولید آن ( پیش بینی یا (forecast، مستلزم داشت آگاهی کامل نسبت به وضعیت جزئی مخزن اعم از وضعیت تک تک چاههای موجود در مخزن، میزان تولید مجاز مخزن و ... می باشد. این نکات در ابتدا به مدل کردن رفتارهای موردانتظار مخزن وابسته است.
شمای تمام فرآیند مدیریت مخزن در شکل زیر نشان داده شده است که شامل چهار مرحله می‌باشد:
۱) توصیف مخزن:
یکی از مهمترین مراحل مدیریت مخزن،"توصیف مخزن" است، این مرحله عبارت است از شناسایی و ارائه مدلی برای توصیف مخزن که رفتار و پاسخ آن تا حد امکان شبیه رفتار واقعی مخزن باشد. اگر مدل شناسایی‌شده با تمام اطلاعات همخوانی داشته باشد، می‌تواند از آن به عنوان مدل یک مخزن استفاده نمود و اگر مدل فوق‌الذکر حتی با یک نوع از اطلاعات موجود همخوانی نداشته باشد غلط بوده و نمی‌تواند نشانگر واقعی مخزن باشد. توصیف مخزن، فرآیندی پویا و دینامیک است که به محض دریافت اطلاعات جدید تکرار می‌شود. شبیه سازی یا مدل سازی مخزن توسط نرم افزارهای قوی مهندسی نفت قابل انجام است. این فرآیند شامل دو مرحلهٔ متوالی است:
الف) شناسایی مدلهای تفسیر اطلاعات
ب) یکپارچه‌سازی مدلهای فوق در مدل مخزن.
مدل های تفسیر اطلاعات، از تفسیر انواع مختلف اطلاعات بدست می‌آید. اطلاعات نمونه شامل اطلاعات زیر است :
الف) اطلاعات استاتیکی (زمین‌شناسی، ژئوفیزیکی، ژئوشیمی، پتروفیزیکی) توصیف کننده مخزن
ب) اطلاعات دینامیکی (اطلاعات سیالهای مخزن، ژئومکانیکی،چاهها و آزمایشات چاه‌آزمایی و بهره‌برداری) مرتبط با رفتار مخزن.
این اطلاعات در واقع اطلاعات عمومی مخزن از قبیل خواص فیزیکی سنگ و سیال ، آزمایشات چاهها و وضعیت تولید آنها و سایر موارد مرتبط با مخزن می باشد.
مدل مخزن از یکپارچه‌سازی مدلهای تفسیر انواع مختلف اطلاعات و توسط نرم افزارهای مهندسی حاصل می‌شود. اگر اطلاعات یکدست و صحیحی مورد محاسبه قرار نگیرد، دانش مربوط به آن نوع از اطلاعات در مدل تفسیری موجود نخواهد بود و نهایتاً مدل مخزن مدلی ناهماهنگ و ناقص می‌شود. جمع‌آوری مدلهای تفسیر اطلاعات در مدل واحد مخزن ممکن است به طریق قطعی و یا احتمالی صورت گیرد. در روش اخیر (احتمالی)، سطوح مختلف اعتبار داده مورد توجه قرار گرفته و یک مدل سه‌بعدی با تعریف و نمایش عدم قطعیتها ارائه می‌شود. تکنیکهای احتمالی برای اوقاتی که اطلاعات پراکنده ‌هستند روشهای خوبی می‌باشند. (مثلا‌ ًبرای اوقاتی که در ابتدای دورهٔ میدان هستیم)، در حالی که روشهای قطعی برای اوقاتی می‌باشد که اطلاعات زیادی از میدان در دست می‌باشد.
۲) اثبات مدل مخزن:
هدف توصیف مخزن عبارت است از تعریف یک مدل مخزن که اطلاعات دینامیکی و استاتیکی مخزن را نشان بدهد. به محض ساخته شدن مدل مخزن، باید هماهنگی و همخوانی آنرا با اطلاعات و مدلهای تفسیری موجود ثابت کرد. این به این معناست که مدل مخزن باید قادر به تولید مجدد تمام اطلاعات مورد استفاده در فرآیند توصیف باشد..
در مرحلهٔ اثبات، باید پاسخ مدل مخزن توسط شبیه‌سازهای مختلف (لرزه‌نگاری، چاه‌نگاری، جریان و مخزن) به منظور اثبات توانایی بازتولید اطلاعات و داده‌های فوق‌الذکر مورد محاسبه و بررسی قرار گیرد. برای یک مدل مخزن پاسخ مخزن پاسخی منحصر به فرد و یگانه است. اگر مدل شناسایی‌شده درست باشد، اطلاعات میدانی و پاسخ های مدل بر هم منطبق خواهند شد. در غیر اینصورت مدل باید مورد بازبینی قرار گیرد تا اشکالات موجود در مراحل و سطوح جمع‌آوری اطلاعات و یا تفسیر آنها شناسایی شود.
۳) عملکرد مخزن
۴) عملکرد چاه و توسعه میدان:
پس از اینکه مدل مورد تأیید قرار گرفت، این مدل می‌تواند برای پیش‌بینی رفتار آتی مخزن در سناریوهای مختلف توسعه مورد استفاده قرار گیرد. رفتار تولیدی مخزن اعم از فشار، دبی، درصدهای اشباع سیالات به وسیله شبیه‌سازهای تنظیم‌شده جریان محاسبه‌ می‌شوند. برای پیش‌بینی رفتار میدان، در نظر گرفتن کل سیستم(مخزن، چاهها و تجهیزات سرچاهی)ضروری است که با توجه به تأثیرات متقابل ، این موارد باید با یکدیگر مورد بررسی و توجه قرار گیرند. به عنوان مثال در هر نقطه از سیستم، دبی جریان با موازنه جریان ورودی و جریان خروجی تعیین می‌شود و بوسیلهٔ تاثیراتی که بر جریانهای ورودی و خروجی اعمال می‌شود دبی جریان به حالتی بهینه و اقتصادی می‌رسد. از شبیه‌سازی رفتار کل سیستم مخزن برای سناریوهای مختلف، به همراه ملاحظات اقتصادی، زیست‌محیطی و امنیتی، برنامه توسعه مخزن بدست می‌آید.
اجرای این برنامه اطلاعات جدیدی را تولید خواهد کرد. هماهنگی و همخوانی مدل مخزن با این اطلاعات جدید نیز باید مورد مطالعه قرار گیرد. در صورت مشاهدهٔ ناهماهنگی ها باید مدل مخزن ارتقا یابد و با تغییر تعدادی از اطلاعات ورودی و خواسته ها همهٔ فرآیند تکرار شود تا برنامهٔ توسعه تصحیح و تعدیل گردد. نتایج خروجی شبیه ساز مخزن و پیش بینی آن منجر به تعریف میزان برداشت از مخزن یا اتخاذ روشهایی پیرامون ازدیاد برداشت می گردد. سناریوهای تعریف شده توسط این شبیه سازها به عنوان نتایج مدلسازی مخزن، روش هایی مانند نیاز به حفر چاههای جدید، نیاز به اصلاح و تکمیل روش های بهره برداری، میزان تولید بهینه از مخزن و ... را با رعایت اولویت ارائه می دهد که شرکت های بهره بردار را قادر می سازد با انجام این تغییرات به اهداف مورد نظر دست یابند.
● نتیجه گیری و پیشنهادات:
۱) از مطالب فوق بر می آید که مدیریت مخزن باید به جای یک سری از تکنیکهای تصادفی و نامرتبط به صورت فرآیندی جامع و نظام‌یافته نگریسته شود و این مهم نیاز به یک تلاش جدی و همه‌جانبه دارد. دانشگاههای کشورهنوز هم مشاهده میشودکه هرکدام از اجزای فرآیند به هم‌پیوسته مدیریت مخزن، به صورت موضوعی مستقل نگریسته می‌شود. این مشکلات اساسی باید رفع گردد تا قادر شویم به دانش‌پژوهان اطلاعات و دانش کافی پیرامون مفاهیم اساسی توصیف مخزن، مدل مخزن، شبیه‌سازی مخزن و مدیریت مخزن، همچنین ارتباط بین انواع این اطلاعات و نهایتاً فرآیند یکپارچه‌سازی تمام اطلاعات موجود را انتقال دهیم.
توسعه‌ امر پژوهش با توجه به نیازهای جاری و آتی صنعت نفت است. در حال حاضر مؤسساتی مانند پژوهشگاه صنعت نفت، موسسه مطالعات بین‌المللی انرژی و پژوهشکده ازدیاد برداشت که در حال شکل‌گیری است و مراکز تحقیق و توسعه در هر یک از شرکت‌های تابعه اصلی وزارت نفت به این امر مهم می‌پردازند اما به منظور توسعه کمی و کیفی فعالیت‌های پژوهشی باید تعامل بیشتر و گسترده‌تری با دانشگاه‌ها صورت گیرد. اگرچه به این امر طی سال‌های گذشته توجه نسبی به عمل آمده اما نیازهای جاری و توسعه‌ای میادین حکایت از آن دارد که این حرکت از شتاب لازم برخوردار نبوده است که در این راستا رشته مدیریت مخازن همچنان مهجور مانده است. همکاری و تعامل با دانشگاه‌ها این مزیت را دارد که هم از توان‌ استادان می‌توان بهره گرفت و حتی نیازهای آموزشی صنعت را پاسخ گفت هم می‌توان از نیروهای پویا و خلاق جوان دانشجو بهره گرفت و در زمینه شناسایی بهتر، از نیروهای مستعد و آماده برای به‌کارگیری و اشتغال در این صنعت بهره برد. البته باید با جهت‌گیری هدفمند از توان دانشگاه‌ها بیشتر در زمینه خلق تکنولوژی به جای استفاده از تکنولوژی سود جست و حتی در موارد لازم از مراکز تحقیقاتی و پژوهشی خارج از کشور یا حتی از متخصصین و استادان ایرانی که در خارج از کشور نیز در این صنعت مشغول به‌کار پژوهش و تحقیق هستند به منظور استفاده هر چه بیشتر و بهتر از دستاوردهای علمی و فنی نوین بهره گرفت و همچنین رشته های تخصصی خاصی در زمینه مدیریت مخازن از مقاطع کارشناسی تا سطوح عالی در دانشگاهها تعریف و ارائه گردد. ضمن اینکه نوع خاص مخازن نفتی ایران (کربناته شکافدار) ایجاب می‌کند که مطالعات وسیع‌تری به منظور اکتشاف و توسعه و نحوه تولید خاص این مخازن صورت گیرد.
۲) یکی دیگر از نیازمندی های اساسی در این راستا، مجهز بودن به سیستم های نرم افزاری مخازن از جمله شبیه‌سازهای مخزن و نرم‌افزارهای سیستم اطلاعات میادین ، آموزش استفاده از این نرم‌افزار‌ها می باشد که خوشبختانه تعدادی از این نرم افزارهای شبیه ساز در بسیاری از ادارات مطالعات مهندسی مخازن در شرکتهای دولتی و خصوصی وجود دارد که از آنان جهت استفاده در امر شبیه سازی و تعریف سناریوهای تولید استفاده می گردد. با داشتن دانش و فن آوری های فوق الذکر تحقق به اهداف زیر باید مد نظر قرار گیرد:
▪ مدیریت مخازن و میزان تولید بهینه و صیانتی از آنها و اعتقاد به این امر مهم که ما در مقابل نسلهای آینده کشور مسوولیم.
▪ ضروری است که با تعامل بیشتر و گسترده‌تر با محیط داخلی و خارجی، حرکت صنعت بر مبنای شناخت دقیق و علمی از وضعیت موجود در ابعاد گوناگون شکل گیرد و به سوی اهداف مدنظر هدایت شود. در بیان اولویت‌های مهم این صنعت به بحث شناخت دقیق و علمی مخازن هیدروکربوری و مدیریت آن اشاره شد. در این راستا چنانکه مشهود است میادین هیدروکربوری کشورمان (چه در خشکی و چه در دریا) شامل میادین مستقل و مشترک است.
▪ در ۸ سال گذشته به منظور توسعه میادین نفت و گاز جمع سرمایه‌گذاری به روش بیع متقابل و فایناس خودگردان شرکت نفت جمعا ۶/۴۰میلیارد دلار بوده که ۲/۳۴میلیارد دلار آن مربوط به میادین مشترک نفت و گاز است. لازم به ذکر است که میدان‌های گازی مشترک ایران در دریا و خشکی با کشورهای همسایه شامل گنبدلی، پارس‌جنوبی، هنگام، سلمان، مبارک، بلال و دماغه پارس‌جنوبی و میدان‌های نفتی مشترک در دریا و خشکی شامل دهلران، پایدار غرب، نفت‌شهر، فروزان، اسفندیار، سلمان، مبارک، نصرت لایه نفتی پارس جنوبی، فرزام و آرش است می باشد که با اتخاذ تصمیمات صحیح و روش های صحیح برداشت در اولویت بهره برداری قرار گیرند. به طور خلاصه آنچه در مورد میادنی مشترک نفتی و گازی به عنوان اولویت صنعت نفت حایز اهمیت است به طور عمده ۳مساله زیر است:
الف) اگرچه در طی ۸ سال اخیر در توسعه میادین هیدروکربوری بیش از ۸۰درصد سرمایه‌گذاری به میادین مشترک اختصاص یافته اما با توجه به وضعیت بهره‌برداری هر روز تاخیر در مراحل مختلف کار تا تولید به سود طرف مقابل بوده و موجب از دست رفتن سهم کشورمان در بهره‌برداری خواهد بود بنابراین تولید با بکارگیری روش های صحیح علمی در بخش نفت از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
ب) باید با توجه به شناخت لازم از میادین مشترک نفتی و گازی سرمایه‌گذاری بیشتری در میان مدت برای توسعه این میادین انجام شود تا بتوان به سهم عادلانه از منابع این میادین دست یابیم .
ج) مدیریت مخازن مشترک باید برای جلوگیری از آسیب زدن به مخازن به‌صورت مشترک انجام شود. عدم بهره‌برداری بهینه از مخازن نفتی و گازی مشترک که به علت نداشتن اطلاعات کل مخزن و عدم آگاهی از مدیریت مخازن می‌باشد می‌تواند منجر به کاهش تولید و یا مسدود شدن مخزن شده و منافع طرفین را تحت‌الشعاع قرار دهد.
۳) در مورد مخازن غیر مشترک و داخلی، نیز بکارگیری روش های صحیح مدیریت و صیانت از مخزن باعث بقاء عمر بیشتر اینگونه مخازن گردیده که با توجه به افزایش روز افزون قیمت نفت در بازارهای جهانی و بعلاوه وابستگی اقتصاد کشور به اقتصاد نفت، می توان گفت این مهم از اولویت های مهم کشور بوده که به عهده صنعت نفت و به تبع متخصصین متعهد آن گذارده شده است.

منابع و مأ خذ:
۱- دنیای اقتصاد، دو شنبه و سه شنبه ۱۴ و ۱۵ شهریور ۱۳۸۴
۲- مدیریت مخازن، احمد اسدزاده فرخانی، مقاله
۳- Integrated reservoir management, Abdus sattar, Houston University
۴- Evolution of Reservoir Management Techniques: From Independent Methods to an Integrated Methodology .paper SPE No.۳۹۷۱۳-alain c.gringarten, center for petroleum studies, imperial college of science, technology& medicine, London , uk.

منبع : اندیشکده اعتلای صنعت نفت