Uploaded by Hasan Kadhim

Secondary Oil Recovery Methods: Water Flooding & EOR

advertisement
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫االنتاج االبتدائي‪ :‬يصف انتاج الهيدروكاربونات تحت قوى الدفع الموجودة في المكمن بدون الحاجة الى الطرق‬
‫الثانويه من ضخ الموائع مثل الغاز والماء ‪.‬‬
‫القوى الطبيعيه للمكمن تعمل على نقل الهيدروكاربونات خارجا ً باتجاه االبار المنتجه وتسمى (قوى الدفع‬
‫المكمنية)‬
‫هنالك خمس انواع لقوى الدفع المكمنيه ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫قوى الغاز المذاب في النفط‬
‫قوى دفع الماء (الموجود اسفل الهايروكاربون)‬
‫قوى دفع القبب الغازيه(التي توجد اعلى الهايروكاربون)‬
‫قوى الجاذبية‬
‫القوى المزدوجة الدفع‬
‫الجدول ادناه يوضح معدل انتاج النفط لكل القوى الموجودة اعاله وان هذه القيم هي قيم تقريبية وليست فعليه فلكل‬
‫مكمن ضروفه الخاصه التي تتحكم بالية االنتاج ‪:‬‬
‫‪SOLUTION GAS drive‬‬
‫‪GAS CAP drive‬‬
‫‪Water drive‬‬
‫‪Gravity drive‬‬
‫تمدد الغاز في القبه الغازية تمدد الغاز الذائب في داخل‬
‫ناتجه عن االختالف في قيم انتاج النفط عن طريق‬
‫المائع النفطي‬
‫ازاحة النفط بالمياه الموجده باتجاة الموائع النفطية‬
‫الكثافة للموائع المكمنية‬
‫اسفله وتعد من اهم قوى‬
‫الدفع انتاجا ً‬
‫انتاج متوسط (‪ )20-40%‬انتاج قليل (‪)5-15%‬‬
‫انتاج عالي(‪)25-50%‬‬
‫االعلى انتاجاً(‪)<80%‬‬
‫في اغلب االحيان ان قوى الدفع المكمني تكون عملية غير كفوءة وذات انتاجيه قليلة للموائع المكمنية ‪.‬‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية‪ :‬يشير الى االنتاج الناتج عن الطرق التقليدية مثل حقن الماء وحقن الغاز غير قابل‬
‫لالمتزاج‪.‬‬
‫‪ ‬غالبا اختيار نوع العملية في االستخراج الثانوي يتبع االستخراج االبتدائي ولكن بعض االحيان يكون اثناء‬
‫القيام باالستخراج االولي ‪.‬‬
‫‪ ‬ان اشهر انواع الطرق الثانوية لالستخراج هو(‪, )Water flooding‬لكن قبل القيام بعمليات االستخراج‬
‫الثانوية يجب التاكد ان االستخراج االولي اصبح غير كفوء وكما ان هنالك مخاطر بان المصروفات على‬
‫االنتاج الثانوي قد تهدر بدون ادنى فائدة‪.‬‬
‫‪ ‬ان عمليات االستخراج الثانوية غير مجدية اقتصاديا الستخراج النفط المتبقي في المكمن بسبب بعض‬
‫العوامل‪:‬‬
‫‪‬‬
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫‪ .1‬اللزوجة العاليه للنفط‪.‬‬
‫‪ : Trapping of oil .2‬في بعض مساحاتها وبسبب قوى االنابيب الشعريه (‪(CAPILLARY FORCES‬‬
‫واختالف النفاذيه‪.‬‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية المطورة‪:‬‬
‫وهي طرق اضافيه للطرق االولية والثانوية ‪ .‬طرق مختلفة في هذه العملية صممت النتاج النفط وبصوره‬
‫خاصة النفط الحبيس والمتبقي في المكمن بعد االستخراج االولي والثانوي ‪ ,‬وان هذه الطرق تقسم الى ثالث‬
‫مجاميع‪:‬‬
‫‪:Thermal EOR ‬‬
‫هذه الطرق تستعمل الحرارة لزيادة انتاج النفط بتقليل اللزوجة للنفط الثقيل ‪ .‬الطرق الحرارية تعد من اكثر‬
‫االطرق كفاءة‪.‬‬
‫‪:CHEMICAL EOR ‬‬
‫‪‬‬
‫هذه الطرق تستعمل اضافة المواد الكيميائيه للماء المحقون لجعله اكثر كفاءة النتاج النفط ‪.‬‬
‫وهذه تتم بعدة طرق منها‪ :‬زيادة لزوجة الماء باضافة البوليمر ‪.‬‬
‫وقد تمزج المواد الكيميائيه مع النفط لتغيير (‪)mobility ratio‬وبذلك تقل لزوجة النفط وزيادة‬
‫لزوجة المائع المزيح للنفط‪.‬‬
‫‪:Miscible Gas Flooding ‬‬
‫‪‬‬
‫هذه العملية تستعمل مائع يمتزج مع النفط ك مائع يذوب في النفط والذي يستطيع اخراج النفط المتبقي‬
‫في المكمن‪.‬‬
‫ففي حالة استخدام (‪ )CO2‬و(‪ )N2‬حيث ان هذه الغازات لديها حركية (‪ )MOBILITY‬عاليه جدا ً‬
‫وتكون قادره وبسهوله دخول مسامات الصخرة وكما انها قابله لالمتزاج مع النفط‪.‬‬
‫بصورة عامة ‪ ,‬هذه الطرق (‪ )EOR‬مكلفة جدا ً من الطرق التقليدية التي تمتلك اقل كلفة ك حقن الماء‬
‫والغاز غير قابل لالمتزاج‪.‬‬
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫‪WATER FLOODING‬‬
‫هذه الطريقة تعد من اكثر الطرق استعماال لضخ السوائل الى البئر في الوقت الحالي في انحاء العالم‪.‬‬
‫‪ ‬تم استعمال هذه الطريقة الول مره في ‪ 1880‬بضخ الماء للطبقات المواجهه لطبقة النفط والتي تحتاج الى جهد‬
‫لتعزيز انتاج النفط ولكنها كانت تفتقد للخبره في العملية حتى ‪ 1930‬عندما بعض عمليات الحقن‬
‫‪ ‬بعض عمليات االنتاج الثانوية المطورة(‪ )EOR‬تطورت خالل السنوات الستخراج النفط من المكامن بكفاءة تصل‬
‫كفاءة الى ميكانيكية الطرق االولية (‪ )Primary recovery‬اال ان بعض هذه العمليات تصل كفاءة االستخراج‬
‫فيها اكثر من (‪ )water flooding‬في بعض المكامن ‪,‬لكن ال توجد عملية ثانوية تستخرج النفط بكفاءة استخراجية‬
‫تصل الى (‪.)Water flooding‬‬
‫‪ ‬ان من االسباب الرئيسيه التي جعلت هذه الطريقة االكثر نجاحا واالكثر انتشارا هي ‪:‬‬
‫‪ ‬وفرة المياة بصورة طبيعية ‪.‬‬
‫‪ ‬كلفة اقل مقارنة بعمليات الضخ االخرى‪.‬‬
‫‪ ‬سهولة ضخ المياة الى المكمن‪.‬‬
‫‪ ‬كفاءة عالية للماء بازاحة النفط‪.‬‬
‫‪:Water flood ‬‬
‫هو عملية ضخ الماء الى المكمن لزيادة قوة المكمن وقدرة ازاحة النفط ‪.‬‬
‫‪ ‬في وقتنا الحالي تستخدم هذه الطريقه في بداية عمر المكمن‪.‬‬
‫ لكن قبل القيام باحد هذة العمليات يجب التاكد من عدم كفاية انتاجية القوى الطبيعية في المكمن ووهذا‬‫من الصعب تحديد بداية انتاج الحقل ‪.‬وكذلك من الضروري ان يكون لديك على االقل معلومات عن‬
‫سير عملية االنتاج (خالل سنة او سنتين على االقل)‪.‬‬
‫الهدف من (‪:)Water flooding‬‬
‫هو زيادة كمية النفط المستخرجه من المكمن عن طريق ‪:‬‬
‫ زيادة ضغط المكمن ‪.‬‬‫‪ -‬ازاحة النفط بالماء ‪.‬‬
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫‪ ‬الماء المحقون الى المكمن او الى ال (‪ )Aquifer‬اسفل المكمن ‪,‬يزيد من طاقة المكمن عن طريق اعادة تموائع‬
‫كما في االنتاج االبتدائي واعادة ضغط المكمن الى سابقه‪( .‬راجع الملزمة ص ‪.)6‬‬
‫‪ ‬لو ان المكمن انتج لمدة طويلة خالل العمليات االولية فان فرصة نجاح العمليات الثانوية تكون اقل ‪.‬مثال لو ان‬
‫(‪ )Solution gas drive‬استمرت حتى اعلى تشبع للغاز موجود في الفراغات فان االستخراج النهائي لحقن الماء‬
‫يكون قليالً‪.‬‬
‫‪ ‬الصورة ادناه توضح انواع الضغوط المكمنية والنسبة بين الغاز والنفط(‪ )Gas\oil ratio‬للمكامن التي تعمل‬
‫ب(‪. )Solution gas drive‬لذلك نالحظ خالل انخفاض الضغط فان تشبع الغاز يزداد وانتاج الغاز كذلك يزداد‬
‫قبل ان يصل الضغط الى ضغط الفقاعه ‪ .‬وبتوازن االنخفاض يعطي مؤشر على انخفاض (‪ )GOR‬وبذلك فان‬
‫تقنية ضخ الماء لن تكون ناجحة وكذلك يجب ان نقوم بهذه العملية في بداية االنتاج في هذا النوع من المكامن‪.‬‬
‫الصوره‪ :‬راجع الملزمة ص ‪7‬‬
‫ ان اكثر القوى الطبيعية مناسبة لحقن الماء هي بالترتيب التالي‬‫‪Solution gas drive ‬‬
‫‪Gas cap drive ‬‬
‫‪weak water drive ‬‬
‫‪gravity drainage ‬‬
‫‪( strong water drive ‬غير مناسبة فهي ال تحتاج لضخ المياه)‬
‫ان مكامن ال‬
‫‪ Solution gas drive‬هي االنسب لحقن المياه ‪.‬‬
‫اما ‪ Gas cap‬مفيدة في حالة حقن المياه لكن يجب الحذر من ‪:‬‬
‫ المياه المحقونة يتم خسارتها داخل القبة الغازية (اي هجرة المياة الى القبة الغازيه)‬‫ قد تصبح هجرة للنفط الى داخل القبه الغازية‪.‬‬‫ولذلك يجب ضخ المياه بحذر لتجنب هجرة النفط‪.‬‬
‫اما بالنسبة الى ‪ weak water drive‬فانها ال تستطيع تأمين الضغط الكافي للمكمن لالنتاج والذي قد يعززمن خالل‬
‫ضخ المياة ‪.‬‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫‪ :Water flood work‬عمل طريقة الحقن‬
‫ بعض ابار النفط تتحول الى ابار حقن والقسم االخر تبقى منتجة ‪.‬‬‫ ضخ المياه يزيح النفط باتجاة االبار النتجة ‪.‬‬‫( راجع الملزمة ص ‪ 8‬هنالك صور توضح العملية )‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫انماط الضخ (‪:)flooding patterns‬‬
‫ان اول الخطوات في تصميم مشروع عملية ضخ المياه هو اختيار نمط الضخ ‪.‬‬
‫الهدف منه الختيار نمط مناسب والذي يجعل المائع المحقون بتماس مع المائع النفطي بصورة ممتازة‪.‬‬
‫وقد يؤدي اختيار النمط الى تحويل بعض االبار المنتجة الى ابار حقن‪.‬‬
‫واالختيار يعتمد على عدد ابار الحقن ومواقعها‪.‬‬
‫انواع انماط الحقن ‪:‬‬
‫‪:Preiphical injection pattern ‬‬
‫االبار تقع على الحدود الخارجية المكمن والنفط يزاح باتجاه مركز المكمن‪.‬‬
‫‪ :Regular injection patterns ‬وفيه انواع ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪Direct line drive‬‬
‫تقع خطوط ابار الحقن واباراالنتاج بصورة متقابلة بصورة مباشرة وتتخذ نظام بشكل مستطيل‪.‬‬
‫وتوجد نوعين من المسافات في هذا النظام‬
‫‪ = a‬المسافة بين ابار االنتاج نفسها او ابار الحقن نفسها‪.‬‬
‫‪ = d‬المسافة بين بئر حقن وبئر انتاج‪.‬‬
‫‪Staggered line drive ‬‬
‫في هذا النوع تكون ابار الحقن مقابل ابار االنتاج ولكن ليست بصورة مباشرة وتتخذ كذلك شكال مستطيال‪.‬‬
‫وتزداد المسافة بين ابار االنتاج والحقن بمقدار (‪ (a/2‬وتكون ال(‪ )areal sweep efficiency‬افضل في هذا‬
‫النوع من سابقه ‪.‬‬
‫اعداد‪:‬حسن كاظم يازع‬
‫االنتاج بالطرق الثانوية ||جامعة كركوك ||كلية الهندسة || قسم النفط‬
‫‪five spot patterns ‬‬
‫المسافة بين ابار الحقن متساوية وثابتة وكذلك ابار االنتاج ‪ .‬حيث ان كل اربع ابار حقن تشكل مربعا في وسطها بئر‬
‫انتاج‪.‬‬
‫ يعتبر من اوسع الطرق استخداما في (‪. )water flooding‬‬‫ المسافة بين االبار متناسقة‪.‬‬‫‪ -‬كفاءة ازاحة عالية للنفط بواسطة الماء‪.‬‬
‫‪Seven spot patterns ‬‬
‫ابار الحقن تقع في زوايا شكل سداسي حول بئر االنتاج الذي يقع في مركز الشكل ويسمى‬
‫هذا النوع الى (‪ )normal‬اما اذا كانت ابار االنتاج حول بئر الحقن الذي يقع في مركز‬
‫الشكل فيسمى هذا النوع ( ‪.) inverted‬‬
‫ ال يستخدم بصورة واسعة بسبب عد تناسق المسافات بين االبار وبالتالي مخاطر ( ‪break‬‬‫‪)through‬‬
‫‪ -‬يفضل استخدام ال ( ‪ )inverted‬النه ذو انتاجية عالية ويمكن السيطرة عليه خالل الحقن ‪.‬‬
‫‪Nine spot patterns ‬‬
‫يشبه هذا النوع ‪ five spot patterns‬ولكن عدد ابار الحقن يكون اكثر تحفر في منتصف اضالع المربع وهنالك‬
‫نوعين االول (‪ ) normal‬تكون ابار الحقن الثماينة حول بئر االنتاج الذي يقع في المركز‪ .‬اما النوع الثاني فهو عكس‬
‫ذلك حيث يكون بئر الحقن في المركز ‪.‬‬
‫ ثاني اوسع الطرق اسخداما بعد ‪ five spot patterns‬في ( ‪)water flooding‬‬‫‪ -‬يفضل نوع ال ( ‪ ) inverted‬للكفاءة االنتاج واالزاحة المائية العالية ‪.‬‬
Download