استخراج النفط

Pumpjack on an oil well in Texas

استخراج النفط extraction of petroleum، هي العملية التي يتم فيها استخلاص النفط القابل للاستخدام واخراجه من الأرض.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 العثور على حقل نفط

يستخدم علماء الجيولوجيا عمليات المسح الزلزالية للبحث عن البنى الجيولوجية التي يمكن لها تكوين خزانات النفط. ويتمثل الأسلوب "التقليدي" هنا في إحداث تفجير تحت الأرض في منطقة مجاورة، وملاحظة الاستجابة الزلزالية التي تقدم معلومات حول البنى الجيولوجية الموجودة تحت الأرض. لكن تُستخدَم كذلك في هذا الشأن الأساليب "السلبية"، وهي الأساليب التي تُستمَد فيها المعلومات من الموجات الزلزالية التي تحدث طبيعيًا.

هناك أدوات أخرى أيضًا تُستخدَم أحيانًا للبحث عن البترول، مثل أجهزة قياس الجاذبية الأرضية وأجهزة قياس المغناطيسية. يبدأ استخراج النفط الخام طبيعيًا بحفر الآبار في الخزان الأرضي. وعند التوصل إلى بئر النفط، سيلاحظ وجوده عالم جيولوجي (الذي يُعرَف على منصة النفط باسم "مسجل بيانات عينات الطين"). يجلس هذا المسجل على المنصة. قديمًا في الولايات المتحدة، كانت بعض حقول النفط تتواجد حيث يصعد النفط طبيعيًا إلى السطح، لكن معظم هذه الحقول اُستنفدت لفترة طويلة، فيما عدا بعض الأماكن في ألاسكا.

وعادةً ما تُحفَر العديد من الآبار (المعروفة باسم الآبار متعددة الأطراف) في نفس الخزان، وذلك لضمان قابلية معدل الاستخراج للبقاء على نحو اقتصادي. وقد تُستخدَم أيضًا بعض الآبار (الآبار الثانوية) لضخ الماء، أو البخار، أو الأحماض أو أنواع خليط الغازات المتعددة في الخزانات لرفع ضغط الخزان أو الحفاظ عليه، ومن ثم الحفاظ على معدل الاستخراج الاقتصادي.

 الانتاج الثلاثي

يتم حقن البخار في العديد من حقول النفط حيث يكون النفط أثقل وأكثر ثخانة من النفط الخام العادي.

 طرق إنتاج النفط

يتم إنتاج النفط من المكمن في البداية عن طريق الاستفادة من الطاقة الكامنة والتي يكون مصدرها على عدة أشكال:

1- نظام الدفع المائي.

2- نظام الدفع الغازي.

3- نظام الدفع المرن.

4- الإنتاج بفعل الثقالة الأرضية.

5- نظام الدفع بفعل الغاز المنحل وهذا ما يعرف بالاستثمار الطبيعي أو الأولي للمكمن.

وقد يجتمع أكثر من نظام في آن واحد، ومهما كان نظام الدفع فإن هذه الطاقة تدفع موائع الطبقة إلى قاع البئر ومن ثم إلى السطح وهذا ما يحصل في قترة الإنتاج الذاتي.

ولكن مع استمرار الإنتاج من المكمن يتناقص الضغط الطبقي بشكل تدريجي وتنخفض الطاقة الكامنة لقيم أقل من الطاقة اللازمة لإيصال النفط إلى السطح، ويصل النفط إلى مستوى معين داخل البئر، عندئذٍ نلجأ إلى استخدام الإنتاج الميكانيكي وهكذا يمكن أن نبدأ بطريقة الرفع الغازي مباشرة إذ أن الضغط الطبقي لا يزال مرتفع نسبياً، وعندما تصبح هذه الطريقة غير اقتصادية (استهلاك نوعي كبير للغاز) تلجأ إلى الإنتاج بالضخ وذلك بتركيب مضخة مناسبة للبئر والسائل المنتج ويبقى الوضع هكذا حتى تضعف الطاقة الكامنة وتصبح غير قادرة على دفع النفط إلى قاع البئر (لا تتجاوز كمية النفط المنتج حتى هذه اللحظة % 30-20 من احتياطي الطبقة) عندها نلجأ إلى طرق الإنتاج المدعم أي طريقة المحافظة على الضغط الطبقي وزيادة المردود النفطي Oil Recovery والتي من شأنها تحسين المؤشرات التكنولوجية والاقتصادية لاستثمار المكمن.

 الأسس النظرية لطرق الإنتاج المدعم

 حقن الماء في الطبقة

يتم حقن الماء داخل أو خارج الكونتور النفطي، فعند الحقن في المنطقة خارج الكونتور ينشأ كونتور اصطناعي لتغذية المكمن بالطاقة ويقترب هذا الكونتور مع الزمن من منطقة الاستثمار مما يخلق ظروفاً ملائمة لزيادة سحب النفط وبالتالي زيادة المردود النفطي وتحسين الإنتاجية.

وفي حالة النفوذية الضئيلة Low Permeability للصخور توزع آبار الحقن داخل الكونتور في المنطقة المائية النفطية من الطبقة ضمن أجزاء المكمن الأكثر نفوذية. وتحدد المسافة بين صفوف الآبار الإنتاجية Production Well وأبار الحقن Injection Well انطلاقاً من التركيب الجيولوجي والخصائص الفيزيائية لتجمعات النفط الطبيعية.

هناك نظام الحقن المائي المركزي Central Injection الذي يميز ما بين الحقن المائي المحوري والحقن المائي الحلقي. إذ يتميز الحقن المائي المحوري بتوزيع آبار الحقن على طول محور المكمن أما الحقن المائي الحلقي فيتميز بتوزيع آبار الحقن على شكل حلقة Ringبحيث يقسم المكمن إلى مساحتين غير متساويتين، المساحة الصغرى هي المركزية والكبرى هي المساحة الحلقية.

وهناك عاملين يؤثران على انخفاض معدل مردود النفط للطبقات من جراء استخدام حقن الماء: أ- ليس للمياه سوى فعالية واحدة هي إزالة النفط من الوسط المسامي Porous Media الحاوي عليها وذلك بتأثيرها على فصل القوى الشعرية Capillary Pressure والتي من خلالها فإن 80-30% من النفط يبقى محتفظاً به المكمن وذلك حسب نوعيته.

ب- إن حركية المياه المحقونة بشكل عام أكبر من حركية النفط المراد إزاحته وبالتالي فإن 50 % منه يبقى خارج حدود التأثير.

تطبق طريقة حقن الماء في الطبقات التي تحقق الشروط التالية:

1- وجود احتياطي كبير من النفط يمكن استخراجه بشكل اقتصادي.

2- الطبقة النفطية معزولة هيدروديناميكياً.

3- الطبقة ذات نفوذية جيدة ومتجانسة أفقياً وشاقولياً.

4- لزوجة النفط ليست كبيرة.

ومن العوامل الرئيسية التي تؤثر على فعالية الحقن هي استطاعة الطبقة على تقبل الموائع المحقونة ولذلك يجب الحرص على أن تكون المنطقة المجاورة لآبار الحقن (المنطقة القاعية) ذات مواصفات رشحية ممتازة وإن لم تكن كذلك يجب العمل على تحسين هذه المواصفات كي تزيد من فعالية الحقن.

ومن محاسن هذه الطريقة أنها تدعم الضغط الطبقي مما يقلل من مدة استثمار الكمية نفسها من النفط فيما إذا لم يحصل حقن. كما أن هذه الطريقة تؤمن منطقة تصريف جيدة للمياه الطبقية والغازية غير النافعة والتي تشكل أيامنا هذه مشكلة خطيرة من مشاكل تلوث البيئة في أغلب حقولنا.

 حقن الغاز الطبيعي في الطبق

إن الطبقات التي تتمتع بنفوذية وتجانس جيدين والحاملة للنفط قليل اللزوجة في تشكيلات الصخور أكثر المشروعات ملائمة للمحافظة على الضغط الطبقي واستعادته عن طريق حقن الغاز في الطبقة وذلك ضمن القبعة الغازية في حال وجودها أو في الجزء المرتفع من المكمن من أجل تكوين قبعة غازية اصطناعية. إن عملية المحافظة على الضغط الطبقي عن طريق حقن الغاز في الطبقة من بداية الاستثمار تتطلب بناء محطات ضغط وتوفير ضواغط قوية وإنشاء مثل هذه المحطات مع جميع المعدات الإضافية يتطلب إنفاق مبالغ طائلة وبذل جهود كبيرة.

وبالنسبة لشبكة الآبار فيجري توزيع آبار الحقن في إطار شبكة منتظمة على مساحة المكمن مع الأخذ بعين الاعتبار أن يحتل كل منها قسماً محدداً من هذه المساحة يمكن في نطاق مراقبة انتشار (الغاز) الذي يجري حقنه. وتبعاً لشبكة الهندسية لتوزيع الآبار المعمول بها يجري اختيار هذا النظام أو ذلك من أنظمة الحقن (الغازي) الميداني.

فعلى سبيل المثال تكون الشبكة المربعة لتوزيع الآبار منسجمة مع ما يسمى بنظام النقاط الخمس وبموجب هذا النظام يقع كل بئر إنتاجي في مركز مربع رؤوسه آبار حقن وليس من الصعب ملاحظة أن كل بئر حقن يقوم بخدمة /4/ آبار إنتاجية إلى الآبار الحقلية 1:1.

ولدى استخدام الشبكة المثلثية لتوزيع الآبار يجري إتباع النظام السباعي للنقاط وفي هذا النظام يقع بئر إنتاجي في مركز المسدس الذي تكونه آبار الحقن ويقوم كل بئر حقن بخدمة (3) آبار إنتاجية، كما وتشكل النسبة العامة بين الآبار الإنتاجية إلى آبار الحقن نسبة 2:1.

وإن الغازات المحقونة يجب أن تكون نظيفة من الحبيبات الصلبة والسوائل والأبخرة المائية وغاز H2S و CO2 وكذلك O2، كمية الغاز تحدد تجريبياً وقد لوحظ أن نتائج الحقن تكون جيدة عند حقن لكل (100-150 m3/day) متر واحد سماكة الطبقة، وهذه الطريقة تؤدي إلى تحسين الإنتاجية وزيادة المردود.

 المعالجة الحرارية

تعتبر الطرق الحرارية خاصة بالنفط الثقيل بشكل أساسي لتأمين الوسيلة التي تحقق استثمار وزيادة الإنتاج من مكامنه، وذلك بالتأثير على خاصية اللزوجة عن طريق رفع درجة الحرارة حيث يمكن تمييز الطرق التالية:

 أولاً – طريقة الحرق الداخلي

وتعتمد على توليد الحرارة في الطبقة المنتجة نفسها بواسطة حرق جزء من نفطها مباشرة بالتماس مع الهواء المحقون تحت الضغط في آبار حقن محددة، فتتكون جبهة احتراق بطيئة تتراوح ما بين 600-400 م متجهة نحو الآبار المنتجة طاردة أمامها خليطاً معقداً من غاز الاحتراق وبخار الماء ومواد هيدروكربونية طيارة ومن ثم مكثفة وأخيراً نفط الطبقة المسخن. وتسمى هذه الطريقة بالحرق الجاف.

وتجدر الإشارة إلى أنه من أجل زيادة عامل شمولية الطبقة بالحرق تستخدم طريقة الحرق الرطب وتتم هذه الطريقة بإضافة ماء بنسبة 0.3-0.2 % من كمية الهواء المحقونة في البئر، وهنا تتم الاستفادة من الحرارة المصروفة على تسخين الصخور لتسخين الماء ومن ثم يتبخر الماء ويمر عبر جهة الاحتراق ولدى وصوله إلى منطقة المنتجات السائلة والساخنة يتكثف البخار وتزداد بسرعة حركة السوائل مما يجعلها تصل بشكل أسرع إلى الآبار الإنتاجية.

وبتعبير آخر فإن المياه تلعب دور المزيج الجيد وذلك باعتبار أن لزوجة الماء كمزيج أعلى من لزوجة الهواء وبالتالي يزيح النفط بشكل منتظم ويسمى هذا النوع من الحرق بالحرق الرطب.

 ثانياً – طريقة حقن البخار

تعتمد هذه الطريقة على الحقن تحت ضغط لبخار الماء المصنع على السطح في مولدات للبخار ويتكثف بعدها في الطبقة بعد أن يرفع حرارة النفط الخام Crude Oil وينخفض بالتالي لزوجته وهذا يتأثر بشكل كبير بارتفاع الحرارة.

تطبق هذه الطريقة من أجل استثمار طبقات النفط الثقيل والثقيل جداً وتبين التجارب العالمية أن استخدامها لن يكون فعالاً في الطبقات العميقة والتي تزيد عن (1000 م) وتحد من فعاليتها المسامية ونسبة الغضار العالية High Clay Ratio. يتم حقن البخار وفق الحالتين التاليتين:

أ- الحقن الدوري للبخار Cyclic Steam Lnjection:

ويعتمد هذا النوع من الحقن على حقن (100 bpd تقريباً) في البئر المنتجة ولزمن محدود (أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع) وبعد ذلك يغلق البئر ليسمح للبخار التكثف Condonsation ولحرارته بالانتشار والتبرد في المكمن بشكل كاف وتبلغ هذه الفترة بالعادة أسبوعاً إلى أسبوعين والتي يجب تحديدها بدقة إذ أنه من الضروري تكثيف كامل البخار في الطبقة بحيث لا ينفلت عند فتح البئر.

لا تؤثر هذه الطريقة على معامل عطاء الطبقة (المردود) مباشرة. وإنما تحسن فقط من إنتاجية البئر نتيجة لانخفاض لزوجة النفط في المنطقة المتأثرة بالحرارة حول البئر والتخلص من البارافينات والأصماغ المترسبة فيها.

وفي هذه الحالة يتكثف البخار بعد أن يعطي حرارته للطبقة ويعطي جزءاً منه مع النفط المنتج إلى السطح وفي أثناء عملية الإنتاج من البئر المحقون بها بخار الماء تبرد بشكل تدريجي تلك المنطقة القاعية التي تأثرت بالحرارة وتخف إنتاجية البئر بشكل تدريجي وتبدأ من جديد ترسبات البارافينات والأصماغ عندها تعاد عملية الحقن من جديد.

ب- الحقن المستمر للبخار (الكسح):

تعتمد هذه الطريقة على الحقن المستمر للبخار عبر بعض الآبار (آبار الحقن) وذلك من أجل زيادة كمية النفط المنتج من قبل آبار أخرى (آبار الإنتاج) وتوزع آبار الحقن وآبار الإنتاج بشكل دقيق في الطبقة وذلك تبعاً لخصائص المكمن.

تطبق طريقة الكسح بعد مرحلة تنشيط الآبار بواسطة الحقن الدوري للبخار لتسهل جريان الموائع في المكمن.

إن حرارة المنطقة القريبة من البئر تكون قريبة من حرارة البخار المحقون الذي تنخفض حرارته كلما تحرك بعيداً عن البئر مع تمدده نتيجة انخفاض الضغط وبعد مسافة معينة يتكاثف البخار بقطرات البخار والغاز. أما في منطقة المياه الحارة فإنه يحصل تغيير في مواصفات النفط والصخر نتيجة:

1- التمدد الحراري للنفط وانخفاض لزوجته.

2- انخفاض كمية النفط المتبقي.

3- تغيير في النفوذية النسبية نتيجة ذوبان الشموع المترسبة.

تقود هذه التغييرات إلى الحصول على المزيد من النفط. إن مجال تطبيق طريقة حقن البخار محدود ولكنها تقبل لرفع عامل مردود الطبقة عندما يكون عمق الطبقة المنتجة لا يتجاوز (1500 م) وسماكة الطبقة المنتجة لا تزيد عن (10-5) م.

يجب الانتباه إلى أن الطرق الحرارية خطرة لأنه يمكن أن يحصل اختراق في الطبقات وبالتالي انتشار الحرارة ضمن الطبقة كبير 550C وهذا يؤدي إلى تحرر الغازات وارتفاع الضغط ضمن الطبقة بشكل كبير.

إن من أهم مزايا هذه الطريقة هو اختصار التشبع بالنفط إلى حدود دنيا (20-10%) في المنطقة المسخنة بالبخار ونتيجة لذلك يمكن الحصول على مردود عالHigh Yield وبشكل وسطي ما يقارب 45%.

أما المشكلة الرئيسية في عملية الدفع في البخار فتكمن في ضياع الحرارة من الصخور المسخنة إلى الطبقات الواقعة في الأعلى والأسفل من الطبقة المنتجة. من العوامل المفيدة في تقييم عمليات حقن البخار (O.S.R)(Oil Steam Ratio) العامل البخاري النفطي والذي يعرف بأنه عدد البراميل من النفط المنتج من جراء حقن البرميل الواحد من المياه بشكل بخار أما بالنسبة لتقييم عمليات الحرق فيعتمد العامل الهوائي النفطي (A.O.R )(Air Oil Ratio). والذي يعرف بأنه كمية الأقدام المكعبة النظامين من الهواء المحقون لكل برميل من نفط المنتج.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 ثالثاً – طرق التسخين الحديثة

أ- القذف الإلكتروني النبضي:

تبدو هذه الطريقة قابلة للتطبيق لاستخراج نفوط الشيست وذلك بسبب قدرة الإلكترونات على التسخين السريع لحجوم هائلة من الصخر وفي هذه الطريقة لوحظ أن الإلكترونات لا تدخل في الصخر بشكل كاف ولا تتبع الشقوق. ومن سيئاتها ارتفاع التكاليف.

ب- استخدام الليزر:

طرحت فكرة استخدام الليزر للمزيج العادي CO2 – N2 لتسخين النفط في مكانه ضمن الطبقة. حيث يستخدم لذلك غاز العادم وتتم الاستفادة من الطاقة الحرارية الناتجة عن محرك احتراق عادي. وبها يتم نزع الماءات من الغاز حتى الحصول على مزيج مؤلف من حجم واحد من CO2 وثمانية أحجام من N2 ويحقن في قاع البئر بنواقل موصولة مع أقطاب مغذاة بتيار كهربائي ذي تردد راديوي (ميغا هرتز) وبتأثير هذا التردد ينشأ عامل ليزري عادي وترتفع درجات الحرارة في المناطق المسامية إلى 540C وهذه الحرارة كافية لتخفيض اللزوجة بشكل كبير مما يسهل عملية استثمار النفط. ج- استخدام المكرويف:

لهذا الغرض تستخدم أبار أفقية أو عمودية ووشائع ثلاثية الأقطاب مغذاة بتيار كهربائي بتردد راديوي وعن طريق امتصاص موجات الراديو من قبل الفلزات يتم تسخين الصخور وحسب الظروف العملية يمكن تسخين وتبخير الهيدروكربونات وتشكل فحم الكوك المتبقي.

د- استخدام التيار الكهربائي:

تبدو هذه الطريقة جيدة في حالة فشل الطرق الحرارية التقليدية وتعتمد هذه الطريقة على إنتاج فعل جول الناتج عن مقاومة الطبقة وهذا يؤدي بدوره إلى تسخينها ومن أجل ذلك يتم تطبيق توتر كهربائي وحيد الطور على ناقل معدني ذي نهاية قطبية تسمح بإعادة التيار المرسل في الطبقة وبالتالي الاستفادة من الطاقة الحرارية الناتجة في تخفيض لزوجة النفط.

هـ- استخدام السخانات الكهربائية:

يقوم مبدأ عمل هذه الطريقة على وضع السخانات الكهربائية في منطقة قاع البئر بهدف تسخين هذه المنطقة وبالتالي تقليل لزوجة النفط وزيادة حركيته وبالتالي زيادة إنتاجية النفط الثقيل.

ويفضل تطبيق هذه الطريقة في حقول النفط ذات اللزوجة أعلى من /50Cp/ الحاوية على البارافينات أو نفوط راتنجية وفي أعماق الطبقات التي لا تزيد عن /1500- 2500 m/ استخدام طريقة التسخين الدائم أو الدوري.

و-طريقة تسخين المواسير:

وهي عبارة عن طريقة حرارية تستخدم لمعالجة البئر وليس الطبقة . حيث يتم ربط ناقل حراري كهربائي ما بين Tubing وCasing ويمر تيار كهربائي من ال Tubingو يستقبل من الCasing .مما يؤدي إلى تسخين المواسير . فإذا كان هناك بارافينات متوضعة عليها ,سوف تذوب ويصبح البئر نظيفا". هذه الطريقة الحديثة تستخدم فقط على أبار الإنتاج من أجل إصلاحها .

 رابعاً – المعالجة الكيميائية

وتعتمد على حقن إضافات للانحلال في المياه في معظم الأحيان لتحسين مردود طريقة حقن المياه أثناء إنتاج النفط ومن هذه الطرق:

1- حقن محاليل البوليميرات polymer flooding:

تكمن تقنية حقن البوليمير في إضافة مكثف Thickeng agent إلى المياه المحقونة لزيادة لزوجتها، كما أن البولميرات المنحلة في المياه ذات كتلة ذرية عالية جداً ويجري اختبارها لملاءمتها في زيادة لزوجة المياه بشكل عال وحتى في محاليل ممددة جداً. وتعتبر هذه الخاصية الأساس في طريقة محاليل البوليمير التي تسمح بنتيجة إنقاص حركية المياه بالنسبة إلى النفط إلى تحسين فعالية إزاحة النفط بشكل ملحوظ مقارنة مع الحقن العادي للمياه، ولا تعتبر المكامن الكربوناتية ملائمة بشكل واسع لاستخدام هذه الطريقة نتيجة ادمصاصها الكبير للبوليمير كما وأن تقبل آبار الحقن للبوليمير يقل في حالة السوائل البوليميرية اللزجة.

- أنواع البوليميرات المستخدمة في رفع المردود النفطي:

بولي أكرليك أميد (poly Accry Lamides):

يتم الحصول عليه بأشكال مختلفة ويتراوح وزنه النوعي من عدة مئات الآلاف إلى عدة ملايين ويجري إنتاجها على أساس ناشف أو مستحلب أو بحالة هلامية، تتراوح كلفة المنتج ما بين 5-3 دولار /كغ ويتم استخلاصه بتركيز من 1000 – 50 جزء من المليون. إن هذا النوع يقلل حركية السائل المحقون عن طريق إنقاص نفوذية صخور المكمن ويعود ذلك مباشرة إلى الوزن الجزيئي للبوليمر. ويوجد هناك انواع أخرى أقل استخداما" مثل: بولي سكاريد poly Saccharides.

2- حقن المحاليل القلوية (الصودا) Caustic Flooding:

تعمل المحاليل القلوية مثل (كربونات الصوديوم) على إزاحة النفط في مستوى المسام عن طريق زيادة شراهة الصخور إلى المياه وإنقاص قوى الشد الداخلية بين النفط والمحلول المائي وبالنتيجة زيادة عامل المردود على مستوى المسام.

3- حقن المنشطات السطحية Sur Factant:

المبدأ العام: حقن متلاحق لسدادة حاوية على المنشط السطحي ومن ثم سدادة لمحلول البوليمير وأخيراً الماء العادي وهناك طريقتان لاستخدام خافض التوتر السطحي بتركيز كبير وصغير. وإن السدادة الحاوية على المنشط السطحي يمكن أن تكون مركبة من محلول مائي لهذا المنشط أو من مستحلب ميكروي أي مستحلب دقيق وثابت يعتبر سائلاً شفافاً بالعين المجردة.

4- حقن المحاليل الغروية:

تتمتع هذه المحاليل بخاصية التوتر السطحي المنخفضة عند التقائها مع السوائل الطبقية. ومن أهم المواد الداخلة في تركيبها: الفحوم الهيدروكربونية-مواد مؤثرة على قوى التوتر السطحي (السلفانات النفطية) والمياه-والكحول أحياناً أملاح غير عضوية.

إن هذه الطريقة حتى يومنا غير اقتصادية بسبب التكلفة العالية في صناعة وتحضير مثل هذه المحاليل.

• كيفية اختيار الطريقة المناسبة:

- قبل البدء بالتفكير بأي طريقة من طرق الاستثمار المدعم يجب علينا أن نحدد الهدف المطلوب أو الغاية المرجوة من عملية الاستثمار .

لذا يجب علينا منذ دخول كلمة الاستثمار التفكير بالنواحي التالية :

1. أهمية العملية من الناحية الاستراتيجية
2. أهمية العملية من الناحية الاقتصادية ومدى اقتصاديتها
3. وجود الظروف الطبيعية المساعدة أو المعرقلة لسير العملية .

حيث أن الاستثمار المدعم يخضع لعدة قضايا لا تتعلق بالشروط أو الظروف الطبقية و التكنولوجية. إنما هناك قضايا أخرى قد تجعل طريقة مفضلة على أخرى ومحبذا عند القرار.

لقد ذكرت هذه المقدمة لتوضيح الفكرة للتمييز ما بين عملية إنتاج النفط واستثمار النفط، وقبل البدء بأي عملية استثمار مدعم ومن أجل اختيار الطريقة الأفضل يجب معرفة ما يلي:

1. درجة إشباع الطبقات بالنفط والغاز والماء.
2. درجة استنزاف الطبقات واماهتها.
3. خصائص النفط ( اللزوجة- نسبة الكبريت- البارافين- الإسفلت- الأملاح).
4. خصائص المياه المرافقة (اللزوجة- الكثافة- الملوحة- نسبة الكلور- نسبة ca++- نسبةmg++ وكافة الشوارد الأخرى مثل, Br+ ...).
5. عمق الخزان .
6. خصائص الخزان (الليتيلوجيا رملي,كلسي ... -نسبة الغضار- السماكة- التجانس, ...).
7. الخصائص البتروفيزيائية للخزان (مسامية-نفوذية-التوزع الحبيبي- الكثافة,..)
8. نظام دفع المكمن ونظام عمله السابق والحالي... .
9. توزع شبكة الآبار المحفورة والوضع الفني لها .
10. عدد الآبار العاملة والمتوقفة والجافة والمراقبة وأبار الحفظ ودراسة مفصلة عنها .
11. أسعار النفط
12. توفر الوسائل الفنية و المادية ونوعها ومواصفاتها وثمنها .
13. الحاجة إلى زيادة الإنتاج .

وعلى أساس الدراسات المخبرية والتجارب الحقلية والتجارب العملية لزيادة المردود التي تتم يمكن التوصل إلى جملة المعطيات والتصورات حول المقاييس التي تميز خصائص النفط والطبقات التي يمكن أخذها بعين الاعتبار عند إنجاز الدراسة . وبالتالي اختيار طريقة الاستثمار المدعم الأكثر ملائمة لخصائص المرحلة والتي تلبي الحاجة إلىTBBBG زيادة الإنتاج ضمن شروط عمل جيدة.

بعد اختيار الطريقة المناسبة نبدأ بدراسة الوسائل والطرق للوصول للهدف:

أ- مرحلة إعداد الطريقة التكنولوجية (كيفية تطبيق الطريقة) والوسائل والمعدات اللازمة

ب- مرحلة تجهيز الطبقة.

ج- مرحلة إعداد المعدات و الأجهزة المساعدة و أجهزة المراقبة وإعداد محطات استقبال النفط لاستقبال الزيادة المتوقعة من إنتاج النفط.

وبعد إجراء كافة الحسابات الاقتصادية لكل الوسائل المذكورة واختيار أفضلها من الناحية الاقتصادية والفنية.

وهنا يجب أن نذكر أنه تلافيا" لأية مغامرة يجب إعداد نموذج جيولوجي يوضح لنا الخزان قيد الدراسة ومن ثم إعداد نموذج خزني يتضمن كافة المعطيات التي حصلنا عليها من التجارب. ويمكن توضيح ما سبق بالخطوات التالية:

1. إعداد النموذج الجيولوجي .
2. إعداد النموذج الخزني .
3. تطبيق الطريقة على النموذج .
4. استنتاج بارامترات العملية (ضغوط – درجات حرارة - تبادل حراري... وكافة الأمور المتعلقة بالطريقة) .
5. مراقبة النتائج والمتغير في البارامترات للتوصل إلى أفضل بارامترات تحقق أفضل زيادة في الإنتاج ضمن الشروط الفنية والاقتصادية.
6. بعد تطبيق الطريقة على النموذج المعد واستنتاج بارامتراتها المثالية نقوم بنقل ذلك إلى الواقع وتطبيق الطريقة على الواقع .

وهذا ما يسمى بإعداد نموذج مصغر عن الطبقة (الخزان )يعطي صورة مصغرة عنها وإجراء الدراسة عليه ثم نقلها إلى الواقع تلافيا" لأي أخطاء قد تقع .

ومن خلال ما سبق سنبحث في الفصل الثاني و الثالث أهم الطرق التي أثبتت جدواها الاقتصادية وهي طرق حقن الغازات بأنواعها ( الطبيعي , CO2 , N2 ).

 خامساً- الطريقة الجرثومية

توجد طريقتان من طرق استخدام البكتيريـا في الاستخلاص الميكروبي للنفط:

1- حقن محاليل من المواد الخلوية ، التي يمكن استخراجها من مزارع تخميرية سطحية , إلى المكمن لاستخلاص المزيد من النفط الخام.

2- حقن البكتيريا وأجناس مختلفة منها إلى المكمن مع المحاليل من المواد المغذية حيث يتوقع نموها وإنتاجها للمواد الحيوية التي تعمل على تحريك النفط ودفعه نحو بئر الإنتاج . ويوضح الشكل رقم ( 2-1 ) رسماً توضيحياً لطريقة الاستخلاص الميكروبي . ولقد جذبت هذه الطريقة الانتباه من قبل قسم الطاقة بالولايات المتحدة الأمريكية وبدأت في بداية عام 1970 م حقن البوليمير الحيوي Biopolymer وأنواع أخرى لإضافات في ماء الغمر لتحسين نسبة الحركية بين النفط والماء.

وفي أحد حقول ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة والتابع لشركة شل للبترول تم اختيار Xanthan gum كعامل للتحكم في النسبة الحركية . ولكن النتائج جاءت مخيبة للآمال بالنسبة للتوقعات التي بنيت على أساس القياسات الأولية لدرجة التشبع بالنفط ودراسات المحاكات على الحاسب الآلي . وأرجع المهندسون السبب في ذلك إلى أن قياس درجة التشبع بالنفط الأصلية المبدئية كانت 54% ، ولكن هذه القيمة عند قياسها مرة أخرى وجدت أنها مساوية لـ 39% فأدى ذلك إلى توقعات خاطئة.

وفي عام 1963 م استطاع كوزنيتسوف وآخرون ( Kuznestov et al , 1963 ) حقن خليط من مزرعة بكتيرية لاهوائية وأخرى هوائية مع مواد حمضية مائية في حقل تم غمره بالماء قبل ذلك , وتم إغلاق الآبار لمدة ستة أشهر . ووجدت زيادة الإنتاج بعد فتح الآبار مرة أخرى من (44-48 m3/day) ( من 285 إلى 300 برميل في اليوم ) ولمدة أربعة شهور .

وسجل اختبارين لحقلين تم إجراؤهما في هولندا:

1- في الاختبـار الأول تم حقن بكتيريـا من نـوع Batacocus dextranicus) ) في محلول من المولاس بنسبة 10% ، حيث ازداد عائد النفط بنسبة 30%.

2- وفي الاختبار الثاني حقنت البكتيريا في محلول بنسبة 50% من المولاس فأدت إلى زيادة نسبة النفط إلى الماء من50 إلى 20%.

وفي الولايات المتحدة الأمريكية قام العامان ( Yalirough and coty ) بهـذه التجـربة فـي حقل Arkansas في الولايات المتحدة عام 1945 ولقد أنتج النفط من طبقة رملية Nacatoch سماكتها 9m تقع عـلى عمـق 610 m وكـانت حرارتها 34°C المسامية 30% والنفوذية تتراوح بين 1000-5770 mD درجة الإشباع بالنفط المتبقي مقدارها 4-9% من حجم مسامات الصخر وذلك حسب العينات الأسطوانية ، وقام هذان العالمان بإجراء عدة تجارب مخبرية تمهيدية على عينات أسطوانية باستخدام عدة أنواع من البكتيريا حيث وقع الاختيار في النهاية على سلالة من نوع Clostridium acetobutylicum , وذلك لكونها تستطيع النمو على منبت يحوي السكريات , وفي غياب الأكسجين وبغذاء معدني بسيط ويمكن أيضاً لهذا النوع تحمل حرارة حتى 40° C ونتيجة لفعاليتها يتولد ضغطاً بسبب إنتاج CO2 و H2 بكميات كبيرة.

لقد كانت ملوحة المياه المحقونة لزيادة المردود قبل إجراء هذه التجربة تتراوح بين ( 20 – 2500 ) PPM , ولتجنب الملوحة الزائدة التي تؤثر على نمو البكتريا فقد حقنت مياه حلوة منذ بداية عملية الاستثمار الثالثي أي في أيار 1945 , وبعد شهرين فقط حقن محلول بتركيز 2% من المولاس الشمندري ضمن بئر حقن وحيدة , وقد استمرت عملية الحقن هذه ( مياه + طعم ) لمدة خمسة أشهر ونصف بمعدل حقن فعلي قدره ( 500 –100 ) برميل / اليوم , وقد جرى خلالها حقن البكتيريا المستنبتة منذ شهر تموز واستمر حتى شهر تشرين الثاني من نفس العام ، وكانت الكمية الإجمالية المقدرة بـ 18180 ليتراً من الطعم البكتيري النقي قد أضيفت بشكل متقطع وعلى 18 مرحلة متتابعة . أولى الآبار المنتجة كانت تتوضع على مسافة 120 m من بئر الحقن وقد لوحظ عن طريق العينات المأخوذة من هذه البئر ومن الآبار المجاورة لها وجود نواتج التخمر وهي سلسلة قصيرة من الحموض الدهنية ، وغاز ثاني أكسيد الكربون ، آثار من الإيتانول والبوتانول والأسيتون ولم يلاحظ أي زيادة في حجم الهيدروجين كما لوحظ وجود الماء والنفط والغاز .

لقد كان معدل الإنتاج من هذه الآبار قبل بداية التجربة ينخفض باستمرار حيث كان مقدراً أن يكون معدل الإنتاج اليومي الوسطي 0.6 برميل / اليوم خلال الفترة من تشرين 1954 وحتى أيار 1955 ولكن هذا المعدل وبعد المعالجة الجرثومية هذه قد بدأ يرتفع منذ أيلول 1954 واستمر كذلك وبأعلى من القيم المتوقعة حتى نهاية التجربة ، حيث كان معدل الإنتاج الوسطي خلال هذه الفترة 2.1 برميل / اليوم ، ولم يقتصر تطبيق الطرق الجرثومية على بلد واحد وإنما تم تطبيقها وإجراء تجارب عليها في عدد من الدول.

 طالع أيضاً

• بئر نفط
• سائل الحفر
• Mud logger
• Roughneck
• الحفر الاتجاهي
• منصة نفط
• حفار (نفط)
• حفر الآبار العميقة
• Blowout (well drilling)
• مشروعات النفط العملاقة
• الأستثمار في الأسواق