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

پیشرفت و تكنولوژی امروز در تمامی زمینه ها به خصوص بخش نفت و گاز رو به گسترش بوده به طوری كه 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 نكاتی مهم در این علم و روش های توسعه و گسترش آن به صورت مختصر اشاره شده است.

امروزه ما در دنیایی زندگی می كنیم كه از نظر جغرافیائی ، فرهنگی ، سیاسی ، اقتصادی و تكنولوژی بسیار متنوع و گوناگون است . افزایش شگفت انگیز و متحیر كننده ارتباطات ، نقاط دنیا را در معرض دید همسایگان قرارداده و دهكده كوچك جهانی را پدید آورده است .دراین پدیده جدید، كشورها ، 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 افكار و پیشنهادات ، تكنولوژی را در سراسر دنیا به پیش برده است . با این وجود این باور وجود دارد كه بیش از این مقدار به پیشنهادات و نظرات نیازمند می باشیم لذا بطور فزاینده ای نیاز به انتقال تكنولوژی بین ملتها احساس میگردد و هر سازمانی در كنار توسعه منابع انسانی مناسب خود ، ایجاد ، پشتیبانی و حفظ مخازن و منابع تكنولوژیك و علمی را در اولویت برنامه ریزی و كار قرار داده است . در این میان، حفظ و بهره برداری صحیح و بهینه از مخازن نفت و گاز كه به عنوان شاهرگ حیاتی یك كشور مطرح هستند از نقش مهمی برخوردار است.
از دید مهندسی مخازن، با برداشت تدریجی از این مخازن ، فشار این مخازن متناسب با میزان برداشت كاهش می یابد. با افت فشار تدریجی، میزان تولید از چاههای موجود در یك مخزن به تبع كاهش یافته تا جایی كه دیگر با استفاده از تولید طبیعی قادر به تولید نمی باشند، در این حالت به اصطلاح فشار مخزن به فشار ترك 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 كشور درگذشته وضعیت تولید از این منابع عظیم را با چالشی بزرگ روبرو ساخته است به طوریكه در طول چند سال، میزان تولید از یك چاه نفتی حدود چندین هزار بشكه كاهش یافته است. دانش مدیریت و صیانت از مخازن مقوله ای در راستای صیانت از مخازن زیرزمینی بوده كه 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. لیكن با اتخاذ تصمیماتی در این مورد در حین تولید از یك مخزن نیز می توان از فرا رسیدن زودرس پایان عمر آن جلوگیری كرد. این دانش با بكارگیری 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:

• كاهش ریسك
• افزایش تولید نفت و گاز
• افزایش بازیافت
• كاهش هزینه‌های تولید 

مدیریت مخازن مستلزم داشتن آشنایی كامل 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 ممكن كه شركتهای 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 یك مخزن و تعریف میزان توان تولید آن ( پیش بینی یا (forecast، مستلزم داشت آگاهی كامل نسبت به وضعیت جزئی مخزن اعم از وضعیت تك تك چاههای موجود در مخزن، میزان تولید مجاز مخزن و ... می باشد. این نكات در ابتدا به مدل كردن رفتارهای موردانتظار مخزن وابسته است.
شمای تمام فرآیند مدیریت مخزن در شكل زیر نشان داده شده است كه شامل چهار مرحله می‌باشد:

1-توصیف مخزن
2- عملكرد مخزن
3-عملكرد چاه
4-توسعه میدان

- توصیف مخزن:

یكی از مهمترین مراحل مدیریت مخزن،"توصیف مخزن" است، این مرحله عبارت است از شناسایی و ارائه مدلی برای توصیف مخزن كه رفتار و پاسخ آن تا حد امكان شبیه رفتار واقعی مخزن باشد. اگر مدل شناسایی‌شده با تمام اطلاعات همخوانی داشته باشد، می‌تواند از آن به عنوان مدل یك مخزن استفاده نمود و اگر مدل فوق‌الذكر حتی با یك نوع از اطلاعات موجود همخوانی نداشته باشد غلط بوده و نمی‌تواند نشانگر واقعی مخزن باشد. توصیف مخزن، فرآیندی پویا و دینامیك است كه به محض دریافت اطلاعات جدید تكرار می‌شود. شبیه سازی یا مدل سازی مخزن توسط نرم افزارهای قوی مهندسی نفت قابل انجام است. این فرآیند شامل دو مرحلة متوالی است:

1) شناسایی مدلهای تفسیر اطلاعات
2) یكپارچه‌سازی مدلهای فوق در مدل مخزن.

مدل های تفسیر اطلاعات، از تفسیر انواع مختلف اطلاعات بدست می‌آید. اطلاعات نمونه شامل اطلاعات زیر است :

1- اطلاعات استاتیكی (زمین‌شناسی، ژئوفیزیكی، ژئوشیمی، پتروفیزیكی) توصیف كننده مخزن
2-اطلاعات دینامیكی (اطلاعات سیالهای مخزن، ژئومكانیكی،چاهها و آزمایشات چاه‌آزمایی و بهره‌برداری) مرتبط با رفتار مخزن.

این اطلاعات در واقع اطلاعات عمومی مخزن از قبیل خواص فیزیكی سنگ و سیال ، آزمایشات چاهها و وضعیت تولید آنها و سایر موارد مرتبط با مخزن می باشد.
مدل مخزن از یكپارچه‌سازی مدلهای تفسیر انواع مختلف اطلاعات و توسط نرم افزارهای مهندسی حاصل می‌شود. اگر اطلاعات یكدست 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 ممكن است به طریق قطعی و یا احتمالی صورت گیرد. در روش اخیر (احتمالی)، سطوح مختلف اعتبار داده مورد توجه قرار گرفته و یك مدل سه‌بعدی با تعریف و نمایش عدم قطعیتها ارائه می‌شود. تكنیكهای احتمالی برای اوقاتی كه اطلاعات پراكنده ‌هستند روشهای خوبی می‌باشند. (مثلا‌ ًبرای اوقاتی كه در ابتدای دورة میدان هستیم)، در حالی كه روشهای قطعی برای اوقاتی می‌باشد كه اطلاعات زیادی از میدان در دست می‌باشد.

- اثبات مدل مخزن:

هدف توصیف مخزن عبارت است از تعریف یك مدل مخزن كه اطلاعات دینامیكی و استاتیكی مخزن را نشان بدهد. به محض ساخته شدن مدل مخزن، باید هماهنگی و همخوانی آنرا با اطلاعات و مدلهای تفسیری موجود ثابت كرد. این به این معناست كه مدل مخزن باید قادر به تولید مجدد تمام اطلاعات مورد استفاده در فرآیند توصیف باشد..
در مرحلة اثبات، باید پاسخ مدل مخزن توسط شبیه‌سازهای مختلف (لرزه‌نگاری، چاه‌نگاری، جریان و مخزن) به منظور اثبات توانایی بازتولید اطلاعات و داده‌های فوق‌الذكر مورد محاسبه و بررسی قرار گیرد. برای یك 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 اشكالات موجود در مراحل و سطوح جمع‌آوری اطلاعات و یا تفسیر آنها شناسایی شود.

- عملكرد مخزن، عملكرد چاه و توسعه میدان:

پس از اینكه 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 كل سیستم(مخزن، چاهها و تجهیزات سرچاهی)ضروری است كه با توجه به تأثیرات متقابل ، این موارد باید با یكدیگر 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 بوسیلة تاثیراتی كه بر جریانهای ورودی و خروجی اعمال می‌شود دبی جریان به حالتی بهینه و اقتصادی می‌رسد. از شبیه‌سازی رفتار كل 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 كرد. هماهنگی و همخوانی مدل مخزن با این اطلاعات جدید نیز باید مورد مطالعه قرار گیرد. در صورت مشاهدة ناهماهنگی ها باید مدل مخزن ارتقا یابد و با تغییر تعدادی از اطلاعات ورودی و خواسته ها همة فرآیند تكرار شود تا برنامة 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 تكمیل روش های بهره برداری، میزان تولید بهینه از مخزن و ... را با رعایت اولویت ارائه می دهد كه شركت های بهره بردار را قادر می سازد با انجام این تغییرات به اهداف مورد نظر دست یابند.

نتیجه گیری و پیشنهادات:

1- از مطالب فوق بر می آید كه مدیریت مخزن باید به جای یك سری از تكنیكهای تصادفی و نامرتبط به صورت فرآیندی جامع و نظام‌یافته نگریسته شود و این مهم نیاز به یك تلاش جدی و همه‌جانبه دارد. دانشگاههای كشورهنوز هم مشاهده میشودكه هركدام از اجزای فرآیند به هم‌پیوسته مدیریت مخزن، به صورت موضوعی مستقل نگریسته می‌شود. این مشكلات اساسی باید رفع گردد تا قادر شویم به دانش‌پژوهان اطلاعات و دانش كافی پیرامون مفاهیم اساسی توصیف مخزن، مدل مخزن، شبیه‌سازی مخزن و مدیریت مخزن، همچنین ارتباط بین انواع این اطلاعات و نهایتاً فرآیند یكپارچه‌سازی 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 پژوهشكده ازدیاد برداشت كه در حال شكل‌گیری است و مراكز تحقیق و توسعه در هر یك از شركت‌های تابعه اصلی وزارت نفت به این امر مهم می‌پردازند اما به منظور توسعه كمی و كیفی 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 حكایت از آن دارد كه این حركت از شتاب لازم برخوردار نبوده است كه در این راستا رشته مدیریت مخازن همچنان مهجور مانده است. همكاری و تعامل با دانشگاه‌ها این مزیت را دارد كه 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 به‌كارگیری و اشتغال در این صنعت بهره برد. البته باید با جهت‌گیری هدفمند از توان دانشگاه‌ها بیشتر در زمینه خلق تكنولوژی به جای استفاده از تكنولوژی سود جست و حتی در موارد لازم از مراكز تحقیقاتی و پژوهشی خارج از كشور یا حتی از متخصصین و استادان ایرانی كه در خارج از كشور نیز در این صنعت مشغول به‌كار 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 كارشناسی تا سطوح عالی در دانشگاهها تعریف و ارائه گردد. ضمن اینكه نوع خاص مخازن نفتی ایران (كربناته شكافدار) ایجاب می‌كند كه مطالعات وسیع‌تری به منظور اكتشاف و توسعه و نحوه تولید خاص این مخازن صورت گیرد.
2- یكی 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 كه خوشبختانه تعدادی از این نرم افزارهای شبیه ساز در بسیاری از ادارات مطالعات مهندسی مخازن در شركتهای دولتی و خصوصی وجود دارد كه از آنان جهت استفاده در امر شبیه سازی و تعریف سناریوهای تولید استفاده می گردد. با داشتن دانش و فن آوری های فوق الذكر 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 كه ما در مقابل نسلهای آینده كشور مسوولیم.
 ضروری است كه با تعامل بیشتر و گسترده‌تر با محیط داخلی و خارجی، حركت صنعت بر مبنای شناخت دقیق و علمی از وضعیت موجود در ابعاد گوناگون شكل گیرد و به سوی اهداف مدنظر هدایت شود. در بیان اولویت‌های مهم این صنعت به بحث شناخت دقیق و علمی مخازن هیدروكربوری و مدیریت آن اشاره شد. در این راستا چنانكه مشهود است میادین هیدروكربوری كشورمان (چه در خشكی و چه در دریا) شامل میادین مستقل و مشترك است.
 در 8 سال گذشته به منظور توسعه میادین نفت و گاز جمع سرمایه‌گذاری به روش بیع متقابل و فایناس خودگردان شركت نفت جمعا 6/40میلیارد دلار بوده كه 2/34میلیارد دلار آن مربوط به میادین مشترك نفت و گاز است. لازم به ذكر است كه میدان‌های گازی مشترك ایران در دریا و خشكی با كشورهای همسایه شامل گنبدلی، پارس‌جنوبی، هنگام، سلمان، مبارك، بلال و دماغه پارس‌جنوبی و میدان‌های نفتی مشترك در دریا و خشكی شامل دهلران، پایدار غرب، نفت‌شهر، فروزان، اسفندیار، سلمان، مبارك، نصرت لایه نفتی پارس جنوبی، فرزام و آرش است می باشد كه با اتخاذ تصمیمات صحیح و روش های صحیح برداشت در اولویت بهره برداری قرار گیرند. به طور خلاصه آنچه در مورد میادنی مشترك نفتی و گازی به عنوان اولویت صنعت نفت حایز اهمیت است به طور عمده 3مساله زیر است:
• اگرچه در طی 8 سال اخیر در توسعه میادین هیدروكربوری بیش از 80درصد سرمایه‌گذاری به میادین مشترك اختصاص یافته اما با توجه به وضعیت بهره‌برداری هر روز تاخیر در مراحل مختلف كار تا تولید به سود طرف مقابل بوده و موجب از دست رفتن سهم كشورمان در بهره‌برداری خواهد بود بنابراین تولید با بكارگیری روش های صحیح علمی در بخش نفت از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
• باید با توجه به شناخت لازم از میادین مشترك 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 .
• مدیریت مخازن مشترك باید برای جلوگیری از آسیب زدن به مخازن به‌صورت مشترك انجام شود. عدم بهره‌برداری بهینه از مخازن نفتی و گازی مشترك كه به علت نداشتن اطلاعات كل مخزن و عدم آگاهی از مدیریت مخازن می‌باشد می‌تواند منجر به كاهش تولید و یا مسدود شدن مخزن شده و منافع طرفین را تحت‌الشعاع قرار دهد.
3- در مورد مخازن غیر مشترك و داخلی، نیز بكارگیری روش های صحیح مدیریت و صیانت از مخزن باعث بقاء عمر بیشتر اینگونه مخازن گردیده كه با توجه به افزایش روز افزون قیمت نفت در بازارهای جهانی و بعلاوه وابستگی اقتصاد كشور به اقتصاد نفت، می توان گفت این مهم از اولویت های مهم كشور بوده كه به عهده صنعت نفت و به تبع متخصصین متعهد آن گذارده شده است.