<h2 style=”text-align: center;”> تحسين أنتاج آبار النفط
Oil Wells’ Production Optimization
علي مالك سليم – ماجستير هندسة بترول
حقن الماء Water Injection
تعتبر هذه الطريقة أحد الطرق المميزة في الحفاظ على الضغط المكمني ، ويتم حفر آبار الحقن بين الآبار المنتجة للنفط بشكل نوعي. على سبيل المثال في حالة وجود 4 آبار يتم حفر بئر حقن فيما بينها وبحيث يكون على مسافة متساوية عن جميع الآبار الأربعة المنتجة. ويتم حقن الماء لغرض دفع النفط بأتجاه الآبار المنتجة.
ويجب مراعاة الدقة في بئر الحقن من حيث المسافة بين بئر الحقن والآبار الأخرى المنتجة، ومعدل الحقن، والضغط اللازم لتحقيق الإزاحة المطلوبة للنفط بواسطة الماء المحقون.
ويستمر حقن الماء لحين ظهور كميات عالية من الماء في النفط المنتج ، أو أن تصبح عملية حقن الماء غير مجدية أقتصادياً. ولأن لزوجة الماء أقل من لزوجة النفط فأن الماء سيتغلغل في النفط ويصل الى البئر المنتج ، ويتجاوز كمية كبيرة من النفط تاركاً إياها خلفه مما يجعل من الصعب أستخلاصها وأنتاجها. لذا يجب أن يكون المهندسون حذرين جداً في تحديد كمية الماء المحقون ومراعاة خصائص المكمن والصخور والسوائل المكمنية لتجنب هذه الحالة. ويتم تحسين هذه العملية بتحسين الماء المحقون وذلك بتغيير لزوجة الماء لتصبح أعلى من لزوجة النفط. حيث أن هذا سيؤدي تحسين قابلية التحرك للنفط ، وجعل الحد الفاصل بين النفط والماء Oil/water Contact أكثر أستقرارا ، وتجنب تغلغل الماء في البئر المنتجة. ويتحقق ذلك بإضافة مواد بوليمرية معينة الى الماء المحقون.
أستخدام الحرارة في تحسين الإنتاج من المكمن:
وتستخدم الحرارة في المكامن الحاوية على نفوط ثقيلة. حيث أن هذه النفوط تكون ذات لزوجة عالية مما يجعل من الصعب (بل من المستحيل في بعض الأحيان) أنتاج النفط منها. أن أفضل طريقة لجعل النفط قابلاً للحركة هو من خلال تسخين التكوين لغرض تخفيض لزوجة النفط وتسمى هذه الطريقة الإنتاج بأستخدام الحرارة Thermal Recovery وهي على 3 أنواع:
1. التحفيز بالبخار SteamStimulation وفي هذه الطريقة يتم حقن البخار الى البئر المنتج لمدة زمنية معينة ( وتكون عادة ً لأكثر من شهر) ومن ثم غلق البئر لمدة زمنية أخرى (وتكون عادة ً بضع أيام) حيث يقوم البخار المحقون بتسخين المكمن مما يؤدي الى تأثير ملموس في لزوجة النفط ، وبالتالي يمكن وضع البئر في حالة الإنتاج لمدة زمنية معينة الى أن يبدأ الإنتاج بالانخفاض ، وعندها يتم إعادة العملية مرة ثانية وبنفس التسلسل (الحقن – الغلق – الإنتاج)
وتسمى هذه الطريقة بطريقة Hugh & Pugh
2. الإشباع بالبخار SteamFlooding وهي مشابهة لطريقة حقن الماء ما عدا أن البخار سيستخدم بدلاً عن الماء ، حيث يتم حقن البخار لتخفيض لزوجة النفط في حين يقوم البخار المتكاثف (الماء الحار) بإزاحة النفط الى الآبار المنتجة.
3. الحرق الموقعي In Site Combustion حيث يتم حقن الهواء الى بئر حقن في ظروف معينة تسهّل حدوث أحتراق قرب التكوينFormation مما يؤدي الى تولد مزيج من الغازات الحارة والبخار ، وأن أستمرار حقن الهواء يؤدي الى دفع هذا المزيج الى الآبار المنتجة وبالتالي حدوث التسخين والإزاحة في وقت واحد مما يحسّن أنتاج النفط.
عمليات تحفيز الآبار Well Stimulation Operations
وتقسم الى قسمين: التحميض Acidizing ، إحداث تشققات مكمنية Formation Fracturing ، الغرض من التحميض هو إزالة الأضرار من جدران البئر ، والتي قد تكون حدثت بسبب الحفر أو الأعمال الأخرى وذلك لتحسين الأنتاجية. حيث يتم حقن حامض الهيدروكلوريك HCL الى المكمن بضغط واطيء ، وبحقن هذا الحامض فأنه سيتدفق خلال الممرات ذات النفاذية ويتفاعل معها ويذيب الكربونات. مما يؤدي الى تكون قنوات تسمى بـ(حفر الديدانWormholes ) مما يسهّل تدفق النفط من المكمن الى البئر.
أما بالنسبة للتحميض في الصخور الرملية ، يستعمل مزيج من حامض الهيدروفلوريك والهيدروكلوريك (والذي يعرف بحامض الطينMud Acid ) ويتم حقنه الى المكمن لإذابة الطين والسيليكا (الى حد ما) .
أما إحداث تشققات مكمنية فيؤدي الى تقليل النفاذية permeability وتحسين أنتاجية البئر ، وتستعمل هذه الطريقة بعد أكمال الآبار المحكمة الأغلاق (المكامن ذات النفاذية القليلة جداً). وفي المكامن الكاربونية وبعد سائل التكسير يحقن الحامض بضغط يتجاوز ضغط التكسير للمكمن يقوم سائل التكسيرFracturing Fluid يبدأ بالكسر، أما الحامض فيتفاعل مع الجدران الحامضية ويؤدي الى ترك الجدران قوية السطح.
وكذلك تعتبر هذه الطريقة من أحدث الطرق لزيادة نفوذية الآبار وبالتـالي إنتاجيتها , وتعتمد أساساً على حقن سائل تحت ضغط في البئر أكبر من الضغط السكوني للطبقة , مما يؤدي إلى حدوث تصدع لصخور الطبقة فتشكل شقوق في المنطقة المجاورة للبئر مشكلةً قنوات لجريان الموائع فيها من الطبقة إلى البئر .
بعد تشكل الشق يتابع الحقن بالسائل بمعدل معين للمحافظة عليه مفتوحاً ومنعه من الإنغلاق مرة أخرى , وكذلك لتمكين الحبيبات الصلبة التي تحافظ على الشق من التجمع حيث تبقى داخل الشق بعد سحب السائل من الطبقة , نتائج التشقيق الهيدروليكي يمكن تقييمها من خلال الوضعيتين التاليتين :
1- في حال كون الطبقة المنتجة مكونة من صخور متماسكة وذات نفوذية ضعيفة فإن تأثير التشقيق الهيدروليكي يمكن مقارنته بزيادة قطر البئر بحيث يصبح مساوياً لقطر الشق المتشكل , وهذا يعني أن السوائل التي كانت تجري خلال الطبقة الضعيفة المسامية أصبحت تجري خلال الشقوق بقابلية جريان كبيرة ( نفوذيتها أكبر بكثير من نفوذية الصخر المجاور) .
2- إذا كانت المنطقة المجاورة للبئر تشكل حاجزاً أمام الجريان ( تمنع الجريان بشكل جزئي أو كلي) , نتيجة تلوثها فإن هذه الطريقة تضع البئر على اتصال مباشر مع الابار من خلال الشقوق الغير ملوثة أو المناطق ذات النفوذية الكبيرة .
طبقت طريقة التشقيق الهيدروليكي عام 1949 لأول مرة وأعطت نتائج لا بأس بها , وازداد فيما بعد تطبيقها العملي لأن نتائجها هي دائماً إيجابية فيما إذا طبقت بالشكل الصحيح .
المواد التي تستعمل للحفاظ على الشقوق :
تعتبر عملية المحافظة على الشقوق بعد إعادة سائل التشقيق من الطبقة هام جداً في تحقيق نجاح عملية المعالجة هذه , وهي تتم بحقن مواد صلبة تنقل من السطح بواسطة سائل التشقيق وفي المرحلة الثانية بعد حدوث التشقيق .
من المواد التي تحافظ على الشق مفتوحاً والغالية الاستعمال هي : حبيبات الرمل الكوارتزي والتي يجب أن تكون ذات أبعاد متجانسة وكروية وكذلك حبيبات الألمنيوم أو الزجاج أو خليط من الرمل الكوارتزي والألمنيوم ……. إلخ .
ويجب أن تتمتع هذه الحبيبات بالشروط التالية :
– ذات مقاومة كبيرة للانضغاط .
– ألا تتأثر بسائل التشقيق أو السوائل المتواجدة في الطبقة .
– أن تتمتع بنفوذية جيدة عند انضغاطها من قبل جدران الشق بعد تناقص الضغط في الكبقة نتيجة إعادة سحب السائل بعد انتهاء المعالجة .
– أن تكون سهلة التحضير وتكاليفها قليلة .
وأبعاد هذه الحبيبات يعتمد على نفوذية الطبقة حيث تستعمل حبيبات بأبعاد تتراوح بين (0.5 – 0.8 ) mm من أجل النفوذية القليلة , أما من أجل الطبقات ذات النفوذية الأكبر فتستعمل حبيبات بأبعاد تتراوح ما بين (0.8 – 1.5) mm وذلك من أجل تأمين استطاعة جريان كبيرة خلال الشقوق المتشكلة .
ويتم اختيار الطبقات التي يمكن أن تعالج بالتشقيق الهيدروليكي على النحو التالي :
1- آبار تخترق مجموعة طبقات منتجة , ولا تحوي فيما بينها تداخلات تحوي على المياه والغازات وفي حال احتواء الطبقة على قبة غازية وعلى مياه فيجب أن يختار المجال الذي يعرض للتشقيق بحيث يبقى سبعة أمتار على الأقل عن كل من الغازات أو المياه .
2-الآبار التي تكون فيها مواسير التغليف الإنتاجية بحالة جيدة من حيث مقاومتها ومسمنتة بشكل جيد من الخارج .
3- الآبار الحديثة ( التي لم ينتج منها بعد) والتي يلاحظ أثناء اختراقها للطبقات المنتجة أن نفوذية هذه الخيرة قليلة .
4-لآبار التي تعطي مردوداً قليلاً عند وضعها في الإنتاج مقارنةً مع الآبار المجاورة أو في حال عدم التمكن من وضعها في الإنتاج بالطرق الأخرى .
الأنتاج من البئر
تعني عملية الأنتاج من البئر جلب الموائع fluids من التكوين الى السطح. حيث يجب أن تصل الى السطح بتدفق وضغط مناسبين لكي تتم الأستفادة منه الى المنشآت السطحية surface treating facilities وفي بداية الأنتاج من البئر يكون الضغط عالياً مما يساعد على الأنتاج من البئر بشكل طبيعي natural flow مما يساعد على الأنتاج لفترات طويلة نسبياً . ومع مرور الوقت والأنتاج من البئر يبدأ الضغط المكمني بالأنخفاض وتبدأ السوائل المكمنية بالوصول الى السطح بضغوط أوطأ من السابق وقد لا تصل في بعض الأحيان وبذلك يبدأ مهندسو الأنتاج والمكامن بالتفكير في وسائل الرفع الصناعي.
