موقع النفط والغاز الطبيعي العربي

 

 

 
  الصفحة الرئيسية > قسم المقالات > النفط الخام

القوى التي تدفع النفط الى السطح
Oil Drive Mechanisms

المهندس بسّام جهاد

 

ما الذي يدفع بهذه الكميات الكبيرة من النفط إلي سطح الأرض؟
الجواب : جواب هذا السؤال هو الضغط ، أو بتعبير علمي أدق، هو فارق الضغطين قعر البئر والسطح. ومن المعلوم أن الضغط على سطح الأرض هو واحد ضغط جوي، أما الضغط في قاع البئر فهو اكثر بكثير، لذا فالنفط ينساب من منطقة الضغط المرتفع والتي تمثل قعر البئر إلى منطقة الضغط المنخفض والتي تمثل فوهة البئر على السطح. وإذا انعدم هذا الشرط توقف تدفق النفط بشكل طبيعي. والواقع أن هناك مجموعة من القوى هي المسؤولة عن الضغط في قاع البئر.

الضغط في قاع البئر:

هناك ثلاثة أنواع من الضغوط، وهي: ضغط الطبقات (الضغط الصخري)، وضغط المخزون، والضغط الكلي.

1- ضغط الطبقات: عبارة عن وزن الصخور العلوية، فكلما زاد العمق زاد ضغط الطبقات، وكلما زادت كثافة الصخر زاد ضغط الطبقات.

2- ضغط المخزون: وهو الضغط الناتج عن ثقل النفط أو الغاز أو الماء أو مجموعهم على حبيبات الصخور.

3- الضغط الكلي: وهو مجموع كل من الضغط الصخري وضغط المخزون. والضغط الكلي هذا يدفع النفط في البئر إلى مستوى معين حتى يتلاشى الضغط ويصبح مساويا للضغط الجوي وهذا المستوى عادة ما يكون تحت سطح الأرض.

إذن فما الذي يدفع النفط بقوة إلى السطح ؟ هانحن نكرر السؤال بدون إجابة شافية بالرغم من معرفتنا للضغط الكلي. والإجابة على هذا السؤال تكمن في وجود قوى أخرى تدفع النفط إلى أعلى وهي:

1- قوى دفع الغاز المذاب.
2- قوى دفع الماء.
3-قوى دفع القبة الغازية.
4- قوى دفع الغاز المختلط.

واحد أو اكثر من هذه القوى الأربع عادة ما تتوفر في أي حقل نفط مهما تغاير حجمه وتباين عمق مكمنه النفطي، ووجود أي نوع من قوى الدفع هذه في أي حقل له علاقة وطيدة بمواصفات المكمن والمخزون من النفط. وتسمى هذه القوى بالقوى الطبيعية والتي تتم فيها مرحلة الإنتاج الأولية.

القوى الطبيعية للمكمن:

قوى دفع الغاز المذاب:

تتكون هذه القوى الدافعة حينما يتحرر الغاز المذاب من النفط ويتمدد، هذا التمدد للغاز يخلق قوة تضغط على النفط فيندفع النفط من الطبقات إلى قعر البئر وبالتالي إلى أعلى. وبهذا النوع من الدفع يمكن استخراج من 5 إلى 15 بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

قوى دفع الماء:

تتكون هذه القوى الدافعة نتيجة تمدد مخزون الماء الذي يضغط على اسفل مخزون النفط ويدفعه إلى أعلى. وبهذا النوع من الدفع وحده يمكن استخراج اكثر من 25بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

قوى دفع القبة الغازية:

الغاز يكون دائما أعلى النفط، لأنه أخف، فيضغط على النفط ويدفعه إلى قعر البئر. وكلما زاد حجم المخزون من الغاز القابع فوق المخزون النفطي وكلما كان الغاز قابلا للتمدد فان ضغط قعر البئر لا يقل إلا بصورة تدريجية في هذه الحالة رغم زيادة الإنتاج. ويمكن استخراج 15 إلى 30 بالمائة من كمية النفط بفعل دفع الغاز وتمدده.

قوى دفع الغاز المختلط:

تنشأ قوة حركية هائلة في المكمن، إذا كان النفط مختلط مع الغاز وليس ذائبا فيه، وذلك لغياب الانسجام بين الخليطين،والنفط في مثل هذه الحالة يكون في حركة دائمة إلى اسفل بينما الغاز المختلط يكون في حركة دائمة إلى أعلى، ونتيجة لهذه الحركة يندفع النفط والغاز من الطبقات إلى قاع البئر، وبالتالي إلى السطح. وفي هذا النوع من المكامن أي مكامن النفط المختلط بالغاز يحافظ المكمن على ضغطه مادامت كمية النفط المنتج تخضع لمراقبة هندسية دقيقة فكلما قل الإنتاج من الآبار زادت الحركة بين النفط والغاز وبالتالي تزداد كمية النفط المستخرج على المدى البعيد إذ تصل أحيانا إلى 40 بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

Oil Drive Mechanisms

 

القوى المستحدثة لإنتاج النفط:

من خلال دراسة أنواع قوى دفع النفط، يتضح انه لا بد وان يكون هناك ضغطا عاليا في المكمن يضمن استمرار استخراج النفط من اسفل الآبار إلى السطح، وهذا الضغط المكمني يقل كلما زادت حدة الإنتاج وعلى كل حال فمهما حاولنا الحفاظ على الضغط الطبيعي للبئر بالطرق الهندسية المتاحة في وقتنا الحاضر فإننا لا نستطيع استخراج أكثر من 50 بالمائة من النفط الموجود في المكمن على أكثر تقدير. ولهذا تقوم المعاهد العلمية وشركات النفط العالمية على دراسة زيادة نسبة الإنتاج من المكامن وتنفق الكثير على هذا النوع من الأبحاث مستغلة الجديد في عالم التقنية لمحاولة استخراج النسبة الكبيرة المتبقية من النفط تحت الأرض. وهذه الأبحاث تتركز على دراسة الحالات التاليةللمكمن:

محاولة البقاء على الضغط الموجود إذا لوحظ استمرارية نقصانه.

محاولة إيجاد قوى دفع جديدة في حالة توقف أو انخفاض الإنتاجية وتسمى هذه مرحلة الإنتاج الثانوية.

محاولة إيجاد طرق حفر جديدة للوصول إلى أكبر مساحة ممكنة من مكمن النفط ، واحدث هذه الطرق هي طريقة الحفر الأفقي.

إنفعالية القوى المستحدثة لاستخراج النفط تعتمد على مواصفات المكمن كعمق وميول وتجانسالمكمن وخواص صخوره ، كما تعتمد أيضا على طبيعة النفط ونوعه وطريقة إزاحته الى السطح.

البقاء على الضغط:

لاستمرار تدفق النفط ضمن مرحلة الإنتاج الأولية ينبغي المحافظة على القوى الطبيعية لبقاء ضغط قعر البئر مرتفعا. وفي حالة تدهور الضغط في عدد من الآبار يعالج كل بئر على حدة بعد تشخيص الداء أو السبب الذي أدى الى انحدار القدرة الإنتاجية للبئر والتي عادة ما تكون نتيجة لانسداد مسامات الصخور المنتجة للنفط حول قعر البئر في اغلب الأحيان. ولفتح هذه المسامات يُضخ في البئر الماء أو الغاز المضغوط أو أحد مشتقات النفط مثل البروبين حسب ما تتوصل له دراسة المحاكاة للطبيعة في المختبر. وللبقاء على الضغط يتطلب أحيانا إغلاق البئر أو تقليل إنتاجيته لفترة معينة.

مرحلة الإنتاج الثانوية:

عندما يتوقف أو ينخفض الإنتاج في الكثير من آبار الحقل يعمد الى تحويل بعض الآبار الى آبار ضخ بعد دراسة هندسية متكاملة لحقل النفط وعلى اثر هذه الدراسة تحدد مواقع آبار الضخ. وتتضمن هذه الدراسة المعرفة التامة للتكوين الصخري للمكمن وحجم المخزون النفطي المراد إزاحته بطريقة اقتصادية كذلك ينظر إلى إمكانية الاستفادة من خاصية الجاذبيةالأرضية وهذا لا يتأتى إلا في المكامن ذات الطبقات المائلة.

وتتلخص فكرة المرحلة الثانوية للإنتاج بضخ سوائل أو غازات بضغط عالي، أعلى من ضغط قاع البئرفيندفع هذا السائل أو الغاز إلى قاع البئر ومن ثم إلى صخور المكمن فيزاح النفط منخلال مسامات الصخور إلى اقرب بئر منتج. وهناك عدة نماذج متبعة لتوزيع آبار الإنتاج وابار الضخ كنموذج نشر آبار الضخ بين آبار الإنتاج ، ونموذج تجميع آبار الضخ في قطاع من الحقل أو على أطراف المكمن ليتسنى محاصرة النفط من جميع الجهات وإرغامه على الاتجاه نحو الآبار المعدة للإنتاج. ويضخ الماء عادة في هذه المرحلة، وذلك لتوفره وقلة تكاليفه ولقدرة الماء على دفع النفط وملئ المكان المزاح منه النفط. وأحيانا يضاف مع الماء المُضخ بعض المواد الكيماوية لمساعدته للقيام بدوره كمواد (البوليمر). وأحيانا يُضخ الماء حارا ليرفع حرارة النفط ويقلل لزوجته ويجعله سهل الحركة إلى حيث يراد.

إن ضخ الماء أو غيره في المرحلة الثانوية من الإنتاج يزيد إنتاجية المكمن حتى تصل أحيانا إلى مثل ما انتج في المرحلة الأولى بضغط المكمن الطبيعي قبل أن ينهار. لكن تكاليف الضخ هذه باهضة الثمن لأن كميات المياه المُضخة كبيرة جدا وبحاجة إلى تحلية ومعدات ضخ ومراقبة متواصلة، وقد يلزم حفر آبار ضخ عديدة لاستكمال المشروع، لهذا لا بد من دراسة واسعة وجادة ليس للمكمن فحسب بل لمصادرالمياه وطرق تحليتها وكيفية نقلها إلى المواقع المُثلى لضخ الماء لاستخراج اكبركمية اقتصادية من النفط تتناسب مع تكاليف الضخ.

الحفر الأفقي:

يعتبر الحفر الأفقي أهم الطرق التقنية الحديثة التي ساهمت في محاولة زيادة استخلاص النفط من المكمن.

وطريقة الحفر الأفقي تختلف عن طريقة الحفر التقليدي (العمودي والمائل) كون أن الأولى تخترق مساحة اكبر من المكمن فيتدفق من البئر المزيد من المخزون النفطي نحو السطح ، وبعبارة أخرى أن الفرق بين الطريقتين هو الإنتاج من خط مستقيم بطريقة الحفر الأفقي بدلا من الإنتاج من نقطة واحدة من المكمن. لذا فان البئر المحفور بطريقة الحفر الأفقي يعادل هندسيا عدة آبار محفورة بالطريقة التقليدية. وتكمن جدوى الحفر الأفقي في إمكانية الوصول إلى الزيت المحتجز في مسامات الصخور والمعزول بالماء أو الغاز، وكذلك في المكامن النفطية ذات السمك القليل.

وكلما تقدمت العلوم وتواصلت الأبحاث استطاع الإنسان أن يزيد من نسبة كمية إنتاج النفط القابع تحت الأرض وربما في المستقبل يتمكن الإنسان من استخراج كل نقطة من النفط الموجود في المكمن ولو أن هذا يستحيل حسب المعلومات و الإمكانيات المتوفرة في الوقت الحاضر.

 
 

      اطبع هذه الصفحة    

         

 

المقالات والمواضيع المنشورة في الموقع تعبر عن وجهة نظر أصحابها - أتفاقية الأستخدام
كل الحقوق محفوظة ©2016 لموقع النفط والغاز الطبيعي العربي