پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی
✔️ اکتشاف ذخایر نفتی در صنعت نفت مشکل ترین مرحله است. دانشمندان در زمینه علوم زمین از میلیون‌ها سال پیش روی موجودات میکروسکوپی و گیاهان و جانورانی که در اقیانوسها زندگی می‌کردند مطالعه انجام داده‌اند. این گیاهان و جانوران انرژی خورشید را جذب می‌کردند و اتمهای کربن را ذخیره می‌کردند. وقتی که این جانوران می‌میرند آنها ته دریا شناور می‌شوند و تولید رسوبات و نهشته‌هایی از اجساد می‌کنند. رسوبات در مناطق عمیق و عمیق تر اقیانوسها در معرض فشار بالایی قرار دارند. این نهشته‌ها در معرض گرمای درونی زمین نیز قرار می‌گیرند و اتمهای کربن را به یکدیگر متصل می‌کردند.
از این طریق گاز طبیعی و نفت به وجود می‌آید و داخل خلل و فرج و شکاف‌های سنگهای داخل زمین حرکت می‌کنند. این روش طبیعی برای تولید نفت خام است. نفت و گاز طبیعی در داخل تله‌های رسی و در پشت سنگهای متراکم قرار می‌گیرند. این قطره‌های نفتی پس از میلیون‌ها سال در سطح زمین می‌جوشند. در پشت ماسه سنگها و رس‌ها قرار می‌گیرند. اشباع نفتی در ماسه سنگها تقریباً غیر ممکن است و استخراج آن به هزینه بالا احتیاج دارد. زمین‌شناسان از طریق حفاری‌ها در مکان‌هایی که نشانه‌های نفتی وجود دارد به اکتشاف نفت می‌پردازند. تصاویر ماهواره‌ای و ماورای صوتی می‌تواند کمک به ترسیم نقشه‌های زیر سطحی کند. امروزه حتی نرم‌افزارهایی وجود دارد که می‌توان از این تصاویر نقشه‌های سه بعدی تهیه نمود. کامپیوتر‌ها و نرم‌افزارهای مرتبط کامپیوتری می‌توانند بهترین موقعیت را برای حفاری نفتی محاسبه کند.
⏳ تاريخچه استخراج نفت
سابقه اکتشاف نفت در ايران به حدود 4000 سال پيش مي‌رسد، ايرانيان باستان به عنوان مواد سوختي و قيراندود کردن کشتي‌ها، ساختمان‌ها و پشت‌بام‌ها از اين مواد استفاده مي‌کردند نادر شاه در جنگ با سپاهيان هند قير را آتش زد و مورد استفاده قرار داد در بعضي از معابد ايران باستان براي افروختن آتش مقدس از گاز طبيعي استفاده شده و بر اساس يک گزارش تاريخي يک درويش در حوالي باکو چاه نفتي داشته که از فروش آن امرار معاش مي‌کرده است.
🏭 استخراج نفت
استخراج نفت به مجموعه عملیاتی گفته می‌شود که در طی آن نفت خام به منظور استحصال و بهره‌برداری از آن، به طرق مختلف از داخل زمین خارج و قابل استفاده می‌شود. امروزه زمین‌شناسان با استفاده از دستگاه‌های لرزه‌نگاری موفق به شناسایی میادین نفتی شده و تیم‌های حفاری با حفر چاه نفت شرایط را برای شروع فعالیت تیم‌های استخراج نفت و نصب ادوات مخصوص آنها فراهم می‌آورند. گاز طبیعی و آب شور در اغلب مخازن نفتی در کنار نفت حضور دارند. تفکیک نفت موجود در مخزن با این قبیل ناخالصی‌ها یکی از مهمترین بخش‌های فعالیت استخراج‌کنندگان نفت است.
⚒ روشهاي استخراج نفت
پس از عمليات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دليل فشار زياد موجود در مخزن، جريان نفت به سوي دهانه خروجي چاه سرازير ميشود. اين مرحله از استخراج كه عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازيافت اوليه نفت موسوم است. در برداشت اوليه نفت، از انرژي خود مخزن براي توليد نفت استفاده ميشود. البته اين بدان معنا نيست كه اگر نفت خود به خود به سطح زمين نيايد، برداشت اوليه وجود نخواهد داشت، بلكه وقتي از پمپ براي بالا آوردن نفت استفاده ميكنيم، در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفت قرار داريم. در اين مرحله انرژي خاصي وارد مخزن نمي‌شود. با افزايش توليد و كاهش فشار، سرعت توليد نيز كاهش مي‌يابد تا اينكه فشار به حدي مي‌رسد كه ديگر نفت خارج نمي‌شود. در اين مرحله ممكن است از 30 تا 50 درصد كل نفت مخزن استخراج شود. مواردی که بر تولید میزان نفت موثر هستند فقط مربوط به فشار مخزن نیست بلکه محل قرار‌گیری مخرن، دمای داخل مخزن و جنس سنگهای آن و…. نیز در میزان تولید نفت و استخراج آن تاثیر گذارند. میزان تولید نفت از روش اولیه به میزان گاز آزاد موجود در مخزن هم بستگی دارد که هر چه این گاز بیشتر باشد تولید نفت از این روش بیشتر خواهد بود، دلیل این موضوع هم تغييرات حجم گاز در مقابل تغيير فشار بسيار زياد است.
وقتي مخزن تخليه شد و ما نتوانستيم نفت را حتي با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمين انتقال دهيم، در اين صورت استفاده از روش EOR[1] از نوع بازيافت ثانويه شروع ميشود كه براي استفاده از اين روش، امروزه در دنيا روش تزريق آب مرسوم است. در اين روش از چاه تزريقي، آب به مخزن تزريق ميشود و از چاه بهره‌برداري، نفت مورد بهره‌برداري قرار مي گيرد. در اين روش، ما با تزريق سيال در سيستم مداخله ميكنيم و سيال تزريقي، نفت را به طرف چاه توليدي هدايت مي‌كند. البته به جاي آب، ميتوان گاز نيز تزريق كرد كه به آن فرايند تزريق گاز مي‌گويند. بايد توجه داشت كه استفاده از اين دو روش تزريقي با تزريق آب يا گازي كه به منظور حفظ و نگهداري فشار مخزن انجام مي‌گيرد متفاوت است. نکته قابل ذکر این است که پس از تزریق آب و گاز نفت را به جریان نمی‌اندازند و فقط وظیفه تنظیم فشار مخزن بر عهده این سیالات است.
در حالت ثانويه برداشت زماني فرا مي‌رسد كه، ما ضمن تزريق آب به مخزن،در چاه توليدي با توليد آب مواجه مي شويم. در اين حالت، چون نسبت آب به نفت زياد ميشود و توليد در اين صورت بازده اقتصادي ندارد، بايد از روش ديگر براي افزايش برداشت بهره بگيريم. از روشهاي مؤثر در مرحله دوم يكي سيلابزني آبي و ديگري سيلابزني گازي يا تزريق گاز است.
در روش سيلابزني آبي، آب با فشار زياد در چاههاي اطراف چاه توليد نفت وارد مخزن شده و نيروي محركه لازم براي استخراج نفت را به وجود مي آورد. معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه براي تزريق آب وجود دارد. در روش سيلابزني گازي، گاز (مانند گاز طبيعي ) با فشار زياد به جاي آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجي به جريان مي‌اندازد. نحوه تزريق گاز شبيه تزريق آب به صورت چاههاي پنجگانه است. در مواردي كه گرانروي نفت خيلي بالا باشد از تزريق بخار آب براي استخراج مرحله دوم استفاده ميشود. تزريق بخار آب، دما را افزايش و گرانروي را كاهش مي‌دهد. در اين روش كه از بخار آب به جاي آب استفاده ميشود، با كاهش گرانروي نفت، جريان آن راحت‌تر صورت گرفته و سرعت توليد بالا مي‌رود.
پس از استخراج به كمك روشهاي مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الي 50 درصد نفت ميتواند به صورت استخراج نشده در مخزن باقي بماند. در اينجاست كه استخراج نفت به كمك روش مرحله سوم صورت گيرد. يكي از روشهاي مرحله سوم، تزريق محلول مايسلار (micellar solution) است كه پس از تزريق آن، محلول‌هاي پليمري به عنوان محلول‌هاي بافر به چاه تزريق ميشود. محلول مايسلار مخلوطي از آب، مواد فعال سطحي، نفت و نمك است. در روشهاي جديد تهيه محلول مايسلار، نفت، نمك و مواد كمكي فعال سطحي حذف گرديده‌اند. محلول‌هاي مايسلار نيروي تنش سطحي بين آب و نفت را كاهش مي‌دهد.
گرانروي محلول پليمري حدود 2 تا 5 برابر گرانروي نفت است. در حال حاضر از پلي اكريميدها و زيست‌پليمرها به عنوان پليمر در محلول بافر استفاده ميشود. مواد فعال سطحي معمولا سولفونات‌هاي نفتي سديم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شيميايي شبيه شوينده‌ها مي‌باشند. از الكلها براي مواد كمكي فعال سطحي استفاده ميشود.
يكي ديگر از روشهاي مرحله سوم، روش احتراق زير زميني است. طي اين روش اكسيژن موجود در هوا در زير زمين با هيدروكربن‌ها مي‌سوزد و مقداري انرژي و گاز توليد شده، فشار مخزن بالا مي‌رود. گرما همچنين گرانروي را كاهش داده و جريان نفت راحت‌تر صورت مي‌گيرد. يك روش ديگر مرحله سوم كه اخيرا مورد توجه قرار گرفته است، روش تزريق گاز كربن دي اكسيد است كه جزئي از روش جابجايي امتزاج پذير است. گاز كربن دي‌اكسيد بسيار ارزان بوده، در نفت نيز حل ميشود و گرانروي ان را كاهش مي دهد. از روشهاي ديگر مرحله سوم انفجارهاي هسته اي در زير زمين است كه اين انفجارها شكاف مصنوعي در سنگها به وجود مي آورد و جريان نفت را ساده‌تر مي‌كند. به اين‌گونه فرآيندها، مرحله سوم برداشت نفت (Tertiary Oil Recovery) مي گويند.
تاریخچه اکتشاف و استخراج نفت در ایران
ویلیام ناکسی دارسی یک میلیونر استرالیایی، نخستین فردی بود که با روش‌های جدید روز و دستگاه‌های حفاری مکانیکی در ایران به اکتشاف نفت و حفر چاه پرداخت. او ابتدا گروهی فنی را به سرپرستی زمین‌شناسی به نام برلز استخدام و به ایران اعزام کرد. این گروه، پس از بررسی‌های زمین‌شناسی، گزارش رضایت‌بخشی داد. احتمال وجود نفت در حوالی قصرشیرین و شوشتر را زیاد و در دیگر نقاط امیدوار کننده دانست. پس از دریافت این گزارش، دارسی نماینده‌ای به نام ماریوت را در سال 1901 به دربار ایران فرستاد ماریوت امتیاز اکتشاف و استخراج نفت در تمام ایران، به جز پنج ایالات شمالی را از مظفرالدین شاه گرفت. چند ماه پس از امضای قرارداد، حفاری اولین چاه درمحلی به نام چیاسرخ یا چاه سرخ، در شمال غرب قصرشیرین آغاز شد. درتابستان 1903 در عمق 507 متری به گاز و کمی نفت رسید. چاه دوم هم در همین ناحیه در عمقی مشابه به نفت رسید. بهره‌دهی این چاه درحدود 175 بشکه در روز بود. دارسی با ارزیابی نتایج دریافت اگر در ناحیه چیاسرخ نفتی بیش از این مقدار هم بیابد به علت دوری از دریا و نبود امکان حمل به بازار مصرف، سودی عاید او نخواهد شد. ناحیه را ترک کرد و به خوزستان روی آورد.
منطقه چیارسرخ درمرزبندی‌های بعدی به دولت عثمانی واگذار شد و اکنون چیاسرخ یک میدان نفتی کوچک درعراق است.
درمنطقه خوزستان اولین و دومین چاه حفر شده خشک بودند. در نیمه اول سال 1908 سرمایه شرکت روبه پایان بود و هنوز نفتی کشف نشده بود. روسای شرکت به مسئول عملیات که مهندسی به نام دینولدز بود دستور توقف عملیات را می‌دهد. ولی او که در محل وضع را بهتر ارزیابی کرده بود چند روزی از اجرای دستور خودداری و به حفاری ادامه می‌دهد. درروز پنجم خرداد 1287 شمسی (1908 م) مته حفاری به لایه نفت‌دار برخورد و نفت با فشار از چاه فوران نمود. عمق چاه 360 متر بود. دومین چاه که ده روز بعد به نفت رسید 307 متر عمق داشت با به نفت رسیدن این دو چاه، وجود نفت به مقدار زیاد در ایران به اثبات رسید. پس از کشف نفت در ایران درسال 1909 شرکت سابق نفت ایران و انگلیس تشکیل شد.
از سال 1908 تا سال 1928 تمام نفت تولیدی ایران از میدان نفتی مسجدسلیمان استخراج شد. دراین سال میدان نفتی هفتکل، در سال 1930 میدان نفتی گچساران، درسال 1936 میدان نفتی آغاجاری و درسال 1938 میدان‌های نفتی لالی و نفت سفید کشف گردید. میدان نفت خانه را در عراق، در سال1927 شرکت نفت انگلیس و عراق کشف کرد. نیمی از این میدان درخاک ایران قرار دارد که اکنون نفت شهر نامیده می‌شود. با کشف این هفت میدان نفتی، حوزه مورد قرار داد شرکت نفت سابق ایران و انگلیس به صورت یکی از مناطق مهم نفتی جهان درآمد.
از سال 1908 تا سال 1928 تمام نفت تولیدی ایران از میدان نفتی مسجدسلیمان استخراج شد. دراین سال میدان نفتی هفتکل، در سال 1930 میدان نفتی گچساران، درسال 1936 میدان نفتی آغاجاری و درسال 1938 میدان‌های نفتی لالی و نفت سفید کشف گردید. میدان نفت خانه را در عراق، در سال1927 شرکت نفت انگلیس و عراق کشف کرد. نیمی از این میدان درخاک ایران قرار دارد که اکنون نفت شهر نامیده می‌شود. با کشف این هفت میدان نفتی، حوزه مورد قرار داد شرکت نفت سابق ایران و انگلیس به صورت یکی از مناطق مهم نفتی جهان درآمد.
اکتشاف نفت درخلیج فارس در اواخر دهه 1950 آغاز گردید و اولین میدان نفتی بهرگانسر درسال 1960 کشف گردید. دردهه 1960 بیش از ده میدان نفتی در بخش ایرانی خلیج‌فارس کشف گردد.
اموراکتشاف و استخراج شرکت ملی نفت ایران در سال 1347 میدان عظیم گازی خانگیران و در سال 1360 میدان گازی گنبدلی را به ترتیب در غرب و جنوب شهر سرخس کشف کرد. در دهه 60 به دلیلی همزمانی با جنگ ایران و عراق، اکتشاف نفت با رکورد نسبی همراه بود. در این دوره امکانات اکتشاف صرف امور تولید شد و اکثر میدان‌های کشف شده مرتبط با فعالیت‌هایی است که قبل از انقلاب آغاز شده بود.
در دهه دوم بعد از انقلاب آهنگ فعالیت‌های اکتشافی به تدریج سرعت گرفت و امکانات بیشتری تخصیص داده می‌شد. با افزایش فعالیت‌ها در دهه سوم، مقدار نفت کشف شده در این دوره تقریباً دو برابر دوره قبل بود. از جمله مهمترین اکتشافات در این دهه، کشف میدان گازی پارس جنوبی است که جزو بزرگترین میادین گازی کشف شده در جهان است.
🔏 منبع: http://www.daneshenaft.ir