الهندسة والآليات > هندسة البترول والغاز

الاستثمار المدعم للنفط (الجزء الثاني):

تعرفنا في الجزء الأول من سلسلة الاستثمار المدعم للنفط على أهم الأسباب التي تعيق استخراج النفط مؤدية بذلك إلى مردود منخفض.

دعونا نتعرف في هذا الجزء على طرق الحل التي تعمل على زيادة استخراج النفط اعتماداً على رفع درجة حرارة المكمن النفطي أو ما يسمى بالطرق الحرارية لاستخراج النفط.

تعد اللزوجة المرتفعة للنفط مقارنة بلزوجة الماء السبب الرئيسي للمردود النفطي المنخفض حيث وبتأثير ذلك يسيل الماء بسهولة أكبر ضمن المسامات باتجاه آبار الإنتاج تاركاً النفط وراءه. لكننا في الحقيقة نريد استخراج النفط وليس الماء، لذا كان لا بد من التفكير بطريقة ما لتخفيض لزوجة النفط فمن المعلوم بأن رفع درجة الحرارة يسبب إنقاص اللزوجة، ( لنشبه الأمر بالشوكولا والتي تكون عادة جامدة بدرجة حرارة الغرفة أي ذات لزوجة عالية، ومع ارتفاع درجة الحرارة بالتسخين مثلاً ستذوب الشوكولا بمعنى أن لزوجتها ستقل وتصبح سهلة الحركة). هذا بالضبط ما نريد فعله لكن مع النفط الموجود على عمق عدة مئات إلى عدة آلاف من الأمتار تحت سطح الأرض وهنا بدأ مهندسي البترول بالبحث عن الطريقة الأكثر فعالية والأقل كلفة، لتظهر بذلك عدة طرق تسمى معا الطرق الحرارية لاستخراج النفط، من هذه الطرق:

• حقن الماء الساخن أو الغمر بالماء الساخن (Hot Water Flooding)

• الحقن الدوري للبخار (Huff and Puff)

• الحقن المستمر للبخار أو الغمر بالبخار (Steam Flooding)

• حقن البخار والإنتاج اعتماداً على قوة الجاذبية (Steam Assisted Gravity Drainage)

• الطريقة الكهرومغناطيسية (Electromagnetic Heating)

• حرق جزء من النفط ضمن الطبقة (In-situ Combustion)

دعونا في هذا المقال نتحدث عن هذه الطرق بشكل مختصر

أولا: الحقن الدوري للبخار (Huff and Puff):

وهنا يتم حقن كمية من البخار الساخن في البئر ليغلق بعدها البئر كي نعطي فرصة للبخار حتى يتمدد ضمن الطبقة النفطية في المنطقة المحيطة بالبئر وبعد فترة من الزمن ( عادة من أسبوع إلى عدة أسابيع) يعاد الإنتاج من نفس البئر ( أي نحتاج لبئر واحد لإنجاز العملية) ونلاحظ أن كمية النفط المنتجة بالنسبة لكمية الماء قد زادت بعد حقن البخار ولكن هذا لا يدوم طويلاً فسرعان ما تتناقص كمية النفط لنعيد بعدها العملية من جديد، يتم تكرار هذه العملية عدة مرات وفي عدة آبار ليتم بعدها التحويل إلى طريقة الحقن المستمر للبخار.

ثانيا: الحقن المستمر للبخار أو الغمر بالبخار (Steam Flooding):

هنا نحن بحاجة إذاً إلى عدة آبار لإتمام العملية وليس إلى بئر واحدة فقط (بئران على الأقل إحداهما للحقن والأخرى إنتاجيّة) حيث يتم حقن البخار الساخن ضمن المكمن النفطي عن طريق آبار الحقن فيسخن النفط وتقل لزوجته ليتحرك بسهولة أكبر باتجاه الآبار الإنتاجيّة كما أن البخار المحقون عندما يتحول ضمن الطبقة إلى ماء ساخن فإنه يساعد في إزاحة النفط باتجاه آبار الإنتاج وهو ما يحدث عند تطبيق طريقة حقن الماء الساخن.

إن أكثر ما يحد من استخدام هذه الطريقة هو ضياع أو خسارة الحرارة فالهدف المرجو من البخار المحقون هو تسخين النفط في المكمن النفطي لكن في الحقيقة فإن قسمًا لا بأس به من الطاقة الحرارية يضيع دون الاستفادة منه ونذكر على سبيل المثال الضياع الحراري في أنابيب التدفق السطحية التي تربط مصدر البخار برأس البئر إضافة إلى الضياع الحراري ضمن البئر على طول الطريق من رأس البئر حتى المكمن النفطي ( ويتعلق الفاقد الحراري في حالتنا هذه بعمق المكمن الذي له الدور الأساسي في تقرير إمكانية استخدام الطريقة أم لا كما يفضل ألا يزيد عمق المكمن النفطي عن 1000 متر وإلا سيكون الضياع الحراري كبيراً لدرجة التأثير على الجدوى الاقتصادية للمشروع ككل) ويضاف إلى كل ذلك ضياع جزء من الحرارة في الطبقات أعلى وأسفل المكمن النفطي.

هناك عامل آخر مهم يجب الانتباه له وهو درجة تشقق المكمن النفطي حيث لا يمكن استخدام هذه الطريقة عندما يكون المكمن متشققاً لأن ذلك سيؤدي إلى أن يسلك الماء الساخن الناتج من تكثف البخار طريق الشقوق ليصل مسرعا إلى آبار الإنتاج تاركاً النفط خلفه.

ثالثا: طريقة التسخين الكهرومغناطيسية (Electromagnetic Heating):

تستخدم هذه الطريقة في إنتاج النفط الثقيل جداً ( لزوجة مرتفعة جدًا) وإنتاج البيتومين وأيضاً في بعض الحالات عندما يكون حقن البخار غير ممكن أو غير اقتصادي ( كما في حالة الطبقات العميقة أو منخفضة النفوذية وحتى في حالة عدم التجانس الطبقي) كذالك الأمر بعد الانتهاء من طريقة حقن البخار حيث يتم تسخين المكمن النفطي أو جزء منه بشكل فعال بواسطة التيار الكهربائي الناتج عن الأمواج الكهرومغناطيسية المولدة ( يمكن استخدام موجات بطول موجي متوسط كأمواج الميكروويف أو موجات ذات طول موجي كبير كالأمواج الراديوية).

رابعا: طريقة إنتاج النفط حرارياً وبالاعتماد على الجاذبية (SAGD):

يتم في هذه الطريقة حفر بئرين أفقيين فوق بعضهما البعض ( ويمكن أكثر من بئرين) حيث يتم حقن البخار في الآبار العلوية ليتم تسخين النفط في المنطقة المحيطة بهذه الآبار وبذلك تقل لزوجة النفط لينزل تحت تأثير وزنه باتجاه الآبار السفلية ليتم استخراجه إلى السطح.

تزداد فعالية هذه الطريقة في المكامن المتشققة وبخاصة ذات الشقوق العمودية حيث يسلك النفط المسخن الشقوق لينزل بسرعة إلى الآبار السفلية.

خامسا: حرق جزء من النفط ضمن المكمن (In-situ Combustion):

تستخدم هذه الطريقة عادة لإنتاج النفط الثقيل جداً والبيتومين اللذين لا يمكن استخراجهما بالطرق التقليدية.

حيث يتم تأمين الأوكسجين اللازم لعملية الاحتراق بحقن الهواء في المكمن النفطي وإنزال أداة إشعال إلى أسفل البئر وعند إعطاء الشرارة يشتعل النفط وتتحرك جبهة الحريق ضمن الطبقة باتجاه آبار الإنتاج وتعتمد سرعة واتجاه الحركة على كمية الهواء المحقون.

تسبب عملية الاحتراق ما يلي:

• ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير جدا ليتم تبخير المكونات الخفيفة من النفط بسرعة والتي تعمل مع بخار الماء المتشكل من تبخر المياه بالإضافة إلى الغازات الناتجة عن الاحتراق على رفع الضغط والمساعدة في دفع النفط أمامها باتجاه آبار الإنتاج.

• يصل ارتفاع درجة الحرارة إلى مناطق بعيدة نسبياً عن منطقة الاحتراق ليتم تسخين النفط وتقليل لزوجته ليتحرك أيضاً بسهولة أكبر باتجاه آبار الإنتاج

تعتبر هذه الطريقة آخر الحلول المقترحة نظراً لصعوبة التحكم بها وخطورتها إضافةً إلى فقدان جزء من النفط بسبب احتراقه وتحوله إلى رماد.

هل تعتقد أنه بإمكان الطرق الحرارية للاستخراج المدعم للنفط حل مشكلة المردود المنخفض، هل تعرف طرقا أخرى؟ أم لديك أفكار تحب مشاركتها؟ لا تتردد أبدًا بالمشاركة.

رابط الجزء الأول:

هنا

المصادر:

هنا