hasi mssoud

19/12/2019

مراحل تواجد النفط

1- مرحلة التكوين Evolving stage: وهي المرحلة الأولى من مراحل تواجد النفط يتم فيها تكوين المادة للنفط في وجود عناصر ثلاثة يشترط توافرها وهي :

أ - المـادة العضويـة hydrocarbons بتركيزات عاليـة فـي طبقة من الصخور وتسمى هذه الصخور " بصخورالمصدر "source rock
ب- حرارة Heat
ج - ضغط Pressureحيث يتوافر كل من الضغط والحرارة المناسبة في الأعماق الكبيرة .

-2 مرحلة الهجرة Migration stage: في هذه المرحلة يهاجر النفط من مناطق تكونه (صخور المصدر) حيث الضغوط المرتفعة متجها إلى مناطق أخرى حيث الضغط الأقل، وتتطلب هـذه المرحلة توافر عنصرين أساسيين وهما:

أ - فرق في الضغط Differential pressure: وهي القوة المسئولة عن حركة هذه الموائع.
ب - قنوات متصلة مع يعضها البعض تمثل المسامات والمنافذ(porosity) , إضافة إلى الكسور والشقوق في الصخور وهـي جميعها تمثل ممرات صخرية تسمح بمرور النفط من
خلالها في اتجاه أفقي أو رأسي ( هجرة أفقية horizontal migration، هجرة رأسية (vertical migration

3_مرحلة التجمع Accumulation stage: وهـي المرحلة الأخـيرة والمسئولة عـن تجمع النفط بكميات كبيرة غالباً ما تكون اقتصادية ، ولتجمع النفط لابد من وجود نظام صخري يعمل عـلى منع استمرار هجرة النفط وتجمعه
في نطاق هذا النظام ، ويسمى هذا النظام بالمصيدة النفطية Oil trap.

• عناصر المصيدة النفطية OIL TRAPS ELEMENTS

-1 صخور الخزان Reservoir rocks: وهي عبارة عـن طبقـة صخريـة ذات مسامية ونفاذية عالية ، ليسمح الصخر باحتواء النفط داخله ، حيث أن المسامية هـي الحجم الكلي للفراغات بالنسبة لحجم الصخـر ، بينما ، كما هو في الحجر الرملي .
النفاذية هي قدرة الصخر على امرار المائع من خلاله
-2 صخر الغطاء Cap rock: وهو عبارة عن طبقة صخرية غير منفذة (impermeable) تعلو صخر الخزان لتمـنع الهجرة الرأسيةللنفط مثل صخور الجبس اللامائية shales.

-3 تركيب صخري Structure: وهو عبارة عن تركيب جيولوجي يشمل صخر الخزان والغطاء الصخري بطريقة مناسبة تمنع استمرار هجرة النفط سواء الرأسية أو الأفقية ، مثل المصيدة القبوية dome trap(تركيبة) أو مصيدة عدم التوافق unconformity trap( طبقية ) .

-4 تواجد النفط Oil presence: أن تجمع النفط بكميات اقتصادية في طبقة المكمن بعد تكوين المصيدة النفطية ، يعطيها صفـة المصيدة النفطية.

• أنواع المصائد النفطية TYPES OF OIL TRAPS

وهناك نوعان أساسيان للمصائد النفطيه

-1 المصائد التركيبيه Structural traps: وهي مصائد تتكون نتيجه تغير في وضع الطبقات مما أدى لتكوين مصيدة للغاز والنفط ، ومن انواعها:
مصيدة القبه الملحيه salt dome trap
المصيدة الصدعيه falut trap



-2المصائد الطبقيه Stratigraphic traps: وهي مصيدة نتجت عن ترسب طبقه الحجر الرملي يعلوه طبقه غير منفذه مما يكون مصيدة طبيعية للنفط والغاز تحول دون نفاذ النفط.

• الحفر واستخراج النفط DRILLING & EXTRACTION OIL:

تعتبر عملية الحفر من أهم وأخطر العمليات والأكثر كلفة ، وهي التقنية الوحيدة لاستخرج النفط من باطن الأرض ، وتتم عملية استخراج النفط عن طريق أربع مراحل أساسية هي :

-1 حفر آبار النفط: Oil Well Drilling

يتم حفر آبار النفط بواسطة الحفر الرحوي ( Rotary Drilling ) التي تستخدم منصة الحفر التي يمكن وصفها باختصار فيما يلي :

جهاز الحفر الرحوي :

منصة الحفر (platform rigs):
تستخدم منصة الحفر في عملية الحفر الدوراني وهي تتكون مـن أجزاء أساسية تساعد في عملية الحفر :

أ - برج الحفر( : (drilling tower
وهو عبارة عن برج معدني منتصب فوق منصة عريضة أفقية ويستخدم هـذا البرج في
عملية تثبيت أعمدة الحفر رأسيا وتوصيلها ببعضها ، ثم دفعها إلى أسفل بطريقة حلزونية
ب - أعمدة الحفر: drilling columns
وهي أعمدة معدنية صلبة جداً تنتهي أطرافها بوصلات لتوصيلها ببعضها لتشكل عمود أطول ، وتتميز أعمدة الحفر بأنها مجوفة لتسمح بمرور طين الحفر بداخلها .

ج - رأس الحفر ( المثقاب) drill :
وهو عبارة عن كتلة معدنية مصنعة بأشكال هندسية مختلفة ، ذات حواف حادة قـد تكون عـلى شكل مسننات تعمل على تفتيت الصخور وهـي مجوفة وتحتوي على فتحات فـي الأسفل تسمح باندفاع طينة الحفر خلالها إلى تجويف الحفرة .

د – طينة الحفر :drilling mud.وهي عبارة عن مواد كيميائية مطحونة تخلط بالماء لتكون سائل غليظ . وأثناء عملية الحفر يتم ضخ هذا السائل بواسطة مضخات ضخمة من خلال التجويف في داخـل أنابيب الحـفر ليصل إلى رأس الحفر ، ويخرج من خلال فتحات ليندفع في قاع البئر صاعداً إلى أعلى حتى يصل إلى السطح حامـلاً معه الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر ، وعلـى السطح يمر الطين على مرشح يفصل الفتات الصخري عن الطين . ومن ثم يدفع الطين مرة أخرى إلـى تجويف أنابيب الحفر ليعاود الكرّة ويكون ما يعرف بدورة طين الحفر .

ويمكن تلخيص فوائد استخدام طين الحفر فيما يلي :

تبريد معدات الحفر حيث ترتفع درجة حرارتها بسبب احتكاكها بالصخورv أثناء الحفر .
إخراج الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر أثناء اندفاع الطينv من قاع البئر إلى السطح .
يزيد من تماسك جدار الحفر ليمنع انهيار جدران الحفرةv أثناء الحفر .
تفادي خروج الغازات أو السوائل الموجودة تحت ضغوط عالية في باطنv الأرض ، التي قد تؤدي إلى حالة انفجار في البئر وذلك عن طريق موازنة وزن عمود الطين الموجود في الحفر لضغط الغازات والسوائل في الطبقات الصخرية .

-2 تبطين البئر :Well Casing

عنـد وصول الحـفر إلـى أعمـاق معينة يتم تبطين البئـر بأنبوب فولاذي يسمى أنبوب البطانة ( Casing ) يتم إنزال هذا الأنبوب من قمة البئر إلـى قاعة ويثبت بضخ نوعية خاصة مـن الأسمنت بين جدار البئر وأنبوب البطانة تعمل علـى تثبيت الأنبوب فـي الجدار . يمنع هذا الأنبوب من انهيار البئر ، وكذلك يمنع ضياع الطين أثناء ارتفاعه إلى سطح الأرض وذلك بتخلله خلال جدران البئر ( خاصة إذا كانت الصخور مسامية نفاذة ) أو خلال تجاويف كهفيه قد تكون موجودة في بعض مناطق الحفر . وكذلك فإن هذا الأنبوب يمنع تسرب المياه الجوفية من طبقات الأرض الحاملة إلى البئر . ويكون قطر أنبوب الطي كبيرا عند القمة ويصغر بالتدريج إلى أعماق أكبر . وقبل البدء في حفر مرحلة جديدة من البئر يوصل أنبوب التبطين بعد تثبيته بالإسمنت ، برأس البئر تحت منصة برج الحفر ، ويتألف رأس البئر من مجموعة من الشقف ( Flanges ) والوصلات والصمامات يوصل بأعلاها جهاز مانع الانفجار ( Blow out Preventer, Bop ) الذي يمكن بواسطته منع خروج الغاز أو النفط أو الماء أثناء الحفر حتى تتم عمليات الحفر والتبطين وغيرها في أمان .

-3 تثقيب أنبوب الحفر Perforated pipe drilling:
عند انتهاء الحفر والتأكد من الوصول إلى الطبقات الحاملة للنفط يتم إنزال شحنة متفجرات معينة تحدث انفجارا محدودا يسمح بتثقيب أنبوب الحفر واتساع الشقوق في صخور المكمن ، وقد تتم عملية التثقيب في عمقين مختلفين في البئر نفسه ، وبهذا تصبح البئر مزدوجة الإنتاج كما في الشكل وإذا لم يكن تدفق النفط مناسبا فإنه يتم إنزال كمية من حمض الهيدروكلوريك خاصة في الطبقات الجيرية لزيادة نفاذية الصخور ، وقد يتم تصديع الطبقة الصخرية باستخدام ضغط عال لتسمح بنفاذ النفط إلى قاع أنبوب الحفر .
وبعد تثقيب البئر يتم إنزال أنبوب قطره حوالي ثلاث بوصات داخل البئر ، فإذا كانت البئر مزدوجة الإنتاج ، يتم إدخال حشوة بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي فوق منطقة الإنتاج السفلي فيتدفق النفط من هذه الطبقة خلال هذا الأنبوب . وأما إنتاج المنطقة الأعلى فيتدفق من الفراغ بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي كما يرى في الشكل .

-4 شجرة عيد الميلادChristmas s Tree

أثناء عمليات الحفر يكون البئر مملوءا بطين حفر ثقيل حتى يتغلب على الضغط الممكن. وهذا يسمح عند انتهاء عمليات الحفر ومتطلباتها برفع مانع الانفجار ( BOP ) بدون خطورة . ثم يركب رأس البئر ويوصل بأنبوب الإنتاج وأنبوب الطي عند قمة البرج .
ورأس البئر عبارة عن مجموعة من الصمامات والوصلات يمكن بواسطتها التحكم في تدفق النفط ، ويسمى رأس البئر في هذه الحالة بشجرة عيد الميلاد ( Christmas s Tree ) . انظر الشكل . ويزاح الطين بعد ذلك من أنبوب الطي بضخ الماء حتى يصبح الماء أقل من ضغط النفط في الطبقة المنتجة وعند ذلك يدفع مخلوط النفط والغاز أمامه من الماء وتبدأ البئر في الإنتاج.

تواجد النفط

1- مرحلة التكوين Evolving stage: وهي المرحلة الأولى من مراحل تواجد النفط يتم فيها تكوين المادة للنفط في وجود عناصر ثلاثة يشترط توافرها وهي :

أ - المـادة العضويـة hydrocarbons بتركيزات عاليـة فـي طبقة من الصخور وتسمى هذه الصخور " بصخورالمصدر "source rock
ب- حرارة Heat
ج - ضغط Pressureحيث يتوافر كل من الضغط والحرارة المناسبة في الأعماق الكبيرة .

-2 مرحلة الهجرة Migration stage: في هذه المرحلة يهاجر النفط من مناطق تكونه (صخور المصدر) حيث الضغوط المرتفعة متجها إلى مناطق أخرى حيث الضغط الأقل، وتتطلب هـذه المرحلة توافر عنصرين أساسيين وهما:

أ - فرق في الضغط Differential pressure: وهي القوة المسئولة عن حركة هذه الموائع.
ب - قنوات متصلة مع يعضها البعض تمثل المسامات والمنافذ(porosity) , إضافة إلى الكسور والشقوق في الصخور وهـي جميعها تمثل ممرات صخرية تسمح بمرور النفط من
خلالها في اتجاه أفقي أو رأسي ( هجرة أفقية horizontal migration، هجرة رأسية (vertical migration

3_مرحلة التجمع Accumulation stage: وهـي المرحلة الأخـيرة والمسئولة عـن تجمع النفط بكميات كبيرة غالباً ما تكون اقتصادية ، ولتجمع النفط لابد من وجود نظام صخري يعمل عـلى منع استمرار هجرة النفط وتجمعه
في نطاق هذا النظام ، ويسمى هذا النظام بالمصيدة النفطية Oil trap.

• عناصر المصيدة النفطية OIL TRAPS ELEMENTS

-1 صخور الخزان Reservoir rocks: وهي عبارة عـن طبقـة صخريـة ذات مسامية ونفاذية عالية ، ليسمح الصخر باحتواء النفط داخله ، حيث أن المسامية هـي الحجم الكلي للفراغات بالنسبة لحجم الصخـر ، بينما ، كما هو في الحجر الرملي .
النفاذية هي قدرة الصخر على امرار المائع من خلاله
-2 صخر الغطاء Cap rock: وهو عبارة عن طبقة صخرية غير منفذة (impermeable) تعلو صخر الخزان لتمـنع الهجرة الرأسيةللنفط مثل صخور الجبس اللامائية shales.

-3 تركيب صخري Structure: وهو عبارة عن تركيب جيولوجي يشمل صخر الخزان والغطاء الصخري بطريقة مناسبة تمنع استمرار هجرة النفط سواء الرأسية أو الأفقية ، مثل المصيدة القبوية dome trap(تركيبة) أو مصيدة عدم التوافق unconformity trap( طبقية ) .

-4 تواجد النفط Oil presence: أن تجمع النفط بكميات اقتصادية في طبقة المكمن بعد تكوين المصيدة النفطية ، يعطيها صفـة المصيدة النفطية.

• أنواع المصائد النفطية TYPES OF OIL TRAPS

وهناك نوعان أساسيان للمصائد النفطيه

-1 المصائد التركيبيه Structural traps: وهي مصائد تتكون نتيجه تغير في وضع الطبقات مما أدى لتكوين مصيدة للغاز والنفط ، ومن انواعها:
مصيدة القبه الملحيه salt dome trap
المصيدة الصدعيه falut trap



-2المصائد الطبقيه Stratigraphic traps: وهي مصيدة نتجت عن ترسب طبقه الحجر الرملي يعلوه طبقه غير منفذه مما يكون مصيدة طبيعية للنفط والغاز تحول دون نفاذ النفط.

• الحفر واستخراج النفط DRILLING & EXTRACTION OIL:

تعتبر عملية الحفر من أهم وأخطر العمليات والأكثر كلفة ، وهي التقنية الوحيدة لاستخرج النفط من باطن الأرض ، وتتم عملية استخراج النفط عن طريق أربع مراحل أساسية هي :

-1 حفر آبار النفط: Oil Well Drilling

يتم حفر آبار النفط بواسطة الحفر الرحوي ( Rotary Drilling ) التي تستخدم منصة الحفر التي يمكن وصفها باختصار فيما يلي :

جهاز الحفر الرحوي :

منصة الحفر (platform rigs):
تستخدم منصة الحفر في عملية الحفر الدوراني وهي تتكون مـن أجزاء أساسية تساعد في عملية الحفر :

أ - برج الحفر( : (drilling tower
وهو عبارة عن برج معدني منتصب فوق منصة عريضة أفقية ويستخدم هـذا البرج في
عملية تثبيت أعمدة الحفر رأسيا وتوصيلها ببعضها ، ثم دفعها إلى أسفل بطريقة حلزونية
ب - أعمدة الحفر: drilling columns
وهي أعمدة معدنية صلبة جداً تنتهي أطرافها بوصلات لتوصيلها ببعضها لتشكل عمود أطول ، وتتميز أعمدة الحفر بأنها مجوفة لتسمح بمرور طين الحفر بداخلها .

ج - رأس الحفر ( المثقاب) drill :
وهو عبارة عن كتلة معدنية مصنعة بأشكال هندسية مختلفة ، ذات حواف حادة قـد تكون عـلى شكل مسننات تعمل على تفتيت الصخور وهـي مجوفة وتحتوي على فتحات فـي الأسفل تسمح باندفاع طينة الحفر خلالها إلى تجويف الحفرة .

د – طينة الحفر :drilling mud.وهي عبارة عن مواد كيميائية مطحونة تخلط بالماء لتكون سائل غليظ . وأثناء عملية الحفر يتم ضخ هذا السائل بواسطة مضخات ضخمة من خلال التجويف في داخـل أنابيب الحـفر ليصل إلى رأس الحفر ، ويخرج من خلال فتحات ليندفع في قاع البئر صاعداً إلى أعلى حتى يصل إلى السطح حامـلاً معه الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر ، وعلـى السطح يمر الطين على مرشح يفصل الفتات الصخري عن الطين . ومن ثم يدفع الطين مرة أخرى إلـى تجويف أنابيب الحفر ليعاود الكرّة ويكون ما يعرف بدورة طين الحفر .

ويمكن تلخيص فوائد استخدام طين الحفر فيما يلي :

تبريد معدات الحفر حيث ترتفع درجة حرارتها بسبب احتكاكها بالصخورv أثناء الحفر .
إخراج الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر أثناء اندفاع الطينv من قاع البئر إلى السطح .
يزيد من تماسك جدار الحفر ليمنع انهيار جدران الحفرةv أثناء الحفر .
تفادي خروج الغازات أو السوائل الموجودة تحت ضغوط عالية في باطنv الأرض ، التي قد تؤدي إلى حالة انفجار في البئر وذلك عن طريق موازنة وزن عمود الطين الموجود في الحفر لضغط الغازات والسوائل في الطبقات الصخرية .

-2 تبطين البئر :Well Casing

عنـد وصول الحـفر إلـى أعمـاق معينة يتم تبطين البئـر بأنبوب فولاذي يسمى أنبوب البطانة ( Casing ) يتم إنزال هذا الأنبوب من قمة البئر إلـى قاعة ويثبت بضخ نوعية خاصة مـن الأسمنت بين جدار البئر وأنبوب البطانة تعمل علـى تثبيت الأنبوب فـي الجدار . يمنع هذا الأنبوب من انهيار البئر ، وكذلك يمنع ضياع الطين أثناء ارتفاعه إلى سطح الأرض وذلك بتخلله خلال جدران البئر ( خاصة إذا كانت الصخور مسامية نفاذة ) أو خلال تجاويف كهفيه قد تكون موجودة في بعض مناطق الحفر . وكذلك فإن هذا الأنبوب يمنع تسرب المياه الجوفية من طبقات الأرض الحاملة إلى البئر . ويكون قطر أنبوب الطي كبيرا عند القمة ويصغر بالتدريج إلى أعماق أكبر . وقبل البدء في حفر مرحلة جديدة من البئر يوصل أنبوب التبطين بعد تثبيته بالإسمنت ، برأس البئر تحت منصة برج الحفر ، ويتألف رأس البئر من مجموعة من الشقف ( Flanges ) والوصلات والصمامات يوصل بأعلاها جهاز مانع الانفجار ( Blow out Preventer, Bop ) الذي يمكن بواسطته منع خروج الغاز أو النفط أو الماء أثناء الحفر حتى تتم عمليات الحفر والتبطين وغيرها في أمان .

-3 تثقيب أنبوب الحفر Perforated pipe drilling:
عند انتهاء الحفر والتأكد من الوصول إلى الطبقات الحاملة للنفط يتم إنزال شحنة متفجرات معينة تحدث انفجارا محدودا يسمح بتثقيب أنبوب الحفر واتساع الشقوق في صخور المكمن ، وقد تتم عملية التثقيب في عمقين مختلفين في البئر نفسه ، وبهذا تصبح البئر مزدوجة الإنتاج كما في الشكل وإذا لم يكن تدفق النفط مناسبا فإنه يتم إنزال كمية من حمض الهيدروكلوريك خاصة في الطبقات الجيرية لزيادة نفاذية الصخور ، وقد يتم تصديع الطبقة الصخرية باستخدام ضغط عال لتسمح بنفاذ النفط إلى قاع أنبوب الحفر .
وبعد تثقيب البئر يتم إنزال أنبوب قطره حوالي ثلاث بوصات داخل البئر ، فإذا كانت البئر مزدوجة الإنتاج ، يتم إدخال حشوة بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي فوق منطقة الإنتاج السفلي فيتدفق النفط من هذه الطبقة خلال هذا الأنبوب . وأما إنتاج المنطقة الأعلى فيتدفق من الفراغ بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي كما يرى في الشكل .

-4 شجرة عيد الميلادChristmas s Tree

أثناء عمليات الحفر يكون البئر مملوءا بطين حفر ثقيل حتى يتغلب على الضغط الممكن. وهذا يسمح عند انتهاء عمليات الحفر ومتطلباتها برفع مانع الانفجار ( BOP ) بدون خطورة . ثم يركب رأس البئر ويوصل بأنبوب الإنتاج وأنبوب الطي عند قمة البرج .
ورأس البئر عبارة عن مجموعة من الصمامات والوصلات يمكن بواسطتها التحكم في تدفق النفط ، ويسمى رأس البئر في هذه الحالة بشجرة عيد الميلاد ( Christmas s Tree ) . انظر الشكل . ويزاح الطين بعد ذلك من أنبوب الطي بضخ الماء حتى يصبح الماء أقل من ضغط النفط في الطبقة المنتجة وعند ذلك يدفع مخلوط النفط والغاز أمامه من الماء وتبدأ البئر في الإنتاج.

26/10/2019

ما الذي يدفع بهذه الكميات الكبيرة من النفط إلي سطح الأرض؟
الجواب على هذا السؤال هو الضغط، أو بتعبير علمي أدق، هو فارق الضغط بين قعر البئر والسطح. ومن المعلوم أن الضغط على سطح الأرض هو واحد ضغط جوي، أما الضغط في قاع البئر فهو اكثر بكثير، لذا فالنفط ينساب من منطقة الضغط المرتفع والتي تمثل قعر البئر إلى منطقة الضغط المنخفض والتي تمثل فوهة البئر على السطح. وإذا انعدم هذا الشرط توقف تدفق النفط بشكل طبيعي. والواقع أن هناك

مجموعة من القوى هي المسؤولة عن الضغط في قاع البئر.

الضغط في قاع البئرBHP:

هناك ثلاثة أنواع من الضغوط، وهي: ضغط الطبقات (الضغط الصخري)، وضغط المخزون، والضغط الكلي.

1- ضغط الطبقات: عبارة عن وزن الصخور العلوية، فكلما زاد العمق زاد ضغط الطبقات، وكلما زادت كثافة الصخر زاد ضغط الطبقات.

2- ضغط المخزون: وهو الضغط الناتج عن ثقل النفط أو الغاز أو الماء أو مجموعهم على حبيبات الصخور.

3- الضغط الكلي: وهو مجموع كل من الضغط الصخري وضغط المخزون. والضغط الكلي هذا يدفع النفط في البئر إلى مستوى معين حتى يتلاشى الضغط ويصبح مساويا للضغط الجوي وهذا المستوى عادة ما يكون تحت سطح الأرض.

إذن فما الذي يدفع النفط بقوة إلى السطح ؟ هانحن نكرر السؤال بدون إجابة شافية بالرغم من معرفتنا للضغط الكلي. والإجابة على هذا السؤال تكمن في وجود قوى أخرى تدفع النفط إلى أعلى وهي:

1- قوى دفع الغاز المذاب. 2- قوى دفع الماء. 3-قوى دفع القبة الغازية. 4- قوى دفع الغاز المختلط.

واحد أو اكثر من هذه القوى الأربع عادة ما تتوفر في أي حقل نفط مهما تغاير حجمه وتباين عمق مكمنه النفطي، ووجود أي نوع من قوى الدفع هذه في أي حقل له علاقة وطيدة بمواصفات المكمن والمخزون من النفط. وتسمى هذه القوى بالقوى الطبيعية والتي تتم فيها مرحلة الإنتاج الأولية.

القوى الطبيعية للمكمن:
قوى دفع الغاز المذاب:

تتكون هذه القوى الدافعة حينما يتحرر الغاز المذاب من النفط ويتمدد، هذا التمدد للغاز يخلق قوة تضغط على النفط فيندفع النفط من الطبقات إلى قعر البئر وبالتالي إلى أعلى. وبهذا النوع من الدفع يمكن استخراج من 5 إلى 15 بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

قوى دفع الماء:
تتكون هذه القوى الدافعة نتيجة تمدد مخزون الماء الذي يضغط على اسفل مخزون النفط ويدفعه إلى أعلى. وبهذا النوع من الدفع وحده يمكن استخراج اكثر من 25 بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

قوى دفع القبة الغازية:

الغاز يكون دائما أعلى النفط، لأنه أخف، فيضغط على النفط ويدفعه إلى قعر البئر. وكلما زاد حجم المخزون من الغاز القابع فوق المخزون النفطي وكلما كان الغاز قابلا للتمدد فان ضغط قعر البئر لا يقل إلا بصورة تدريجية في هذه الحالة رغم زيادة الإنتاج. ويمكن استخراج 15 إلى 30 بالمائة من كمية النفط بفعل دفع الغاز وتمدده.

قوى دفع الغاز المختلط:

تنشأ قوة حركية هائلة في المكمن، إذا كان النفط مختلط مع الغاز وليس ذائبا فيه، وذلك لغياب الانسجام بين الخليطين، والنفط في مثل هذه الحالة يكون في حركة دائمة إلى اسفل بينما الغاز المختلط يكون في حركة دائمة إلى أعلى، ونتيجة لهذه الحركة يندفع النفط والغاز من الطبقات إلى قاع البئر، وبالتالي إلى السطح. وفي هذا النوع من المكامن أي مكامن النفط المختلط بالغاز يحافظ المكمن على ضغطه مادامت كمية النفط المنتج تخضع لمراقبة هندسية دقيقة فكلما قل الإنتاج من الآبار زادت الحركة بين النفط والغاز وبالتالي تزداد كمية النفط المستخرج على المدى البعيد إذ تصل أحيانا إلى 40 بالمائة من مجموع النفط الموجود في المكمن.

القوى المستحدثة لإنتاج النفط:
من خلال دراسة أنواع قوى دفع النفط، يتضح انه لا بد وان يكون هناك ضغطا عاليا في المكمن يضمن استمرار استخراج النفط من اسفل الآبار إلى السطح، وهذا الضغط المكمني يقل كلما زادت حدة الإنتاج وعلى كل حال فمهما حاولنا الحفاظ على الضغط الطبيعي للبئر بالطرق الهندسية المتاحة في وقتنا الحاضر فإننا لا نستطيع استخراج أكثر من 50 بالمائة من النفط الموجود في المكمن على أكثر تقدير. ولهذا تقوم المعاهد العلمية وشركات النفط العالمية على دراسة زيادة نسبة الإنتاج من المكامن وتنفق الكثير على هذا النوع من الأبحاث مستغلة الجديد في عالم التقنية لمحاولة استخراج النسبة الكبيرة المتبقية من النفط تحت الأرض. وهذه الأبحاث تتركز على دراسة الحالات التالية للمكمن:

محاولة البقاء على الضغط الموجود إذا لوحظ استمرارية نقصانه.

محاولة إيجاد قوى دفع جديدة في حالة توقف أو انخفاض الإنتاجية وتسمى هذه مرحلة الإنتاج الثانوية.

محاولة إيجاد طرق حفر جديدة للوصول إلى أكبر مساحة ممكنة من مكمن النفط ، واحدث هذه الطرق هي طريقة الحفر الأفقي.

إن فعالية القوى المستحدثة لاستخراج النفط تعتمد على مواصفات المكمن كعمق وميول وتجانس المكمن وخواص صخوره ، كما تعتمد أيضا على طبيعة النفط ونوعه وطريقة إزاحته الى السطح.

البقاء على الضغط:
لاستمرار تدفق النفط ضمن مرحلة الإنتاج الأولية ينبغي المحافظة على القوى الطبيعية لبقاء ضغط قعر البئر مرتفعا. وفي حالة تدهور الضغط في عدد من الآبار يعالج كل بئر على حدة بعد تشخيص الداء أو السبب الذي أدى الى انحدار القدرة الإنتاجية للبئر والتي عادة ما تكون نتيجة لانسداد مسامات الصخور المنتجة للنفط حول قعر البئر في اغلب الأحيان. ولفتح هذه المسامات يُضخ في البئر الماء أو الغاز المضغوط أو أحد مشتقات النفط مثل البروبين حسب ما تتوصل له دراسة المحاكاة للطبيعة في المختبر. وللبقاء على الضغط يتطلب أحيانا إغلاق البئر أو تقليل إنتاجيته لفترة معينة.

مرحلة الإنتاج الثانوية:
عندما يتوقف أو ينخفض الإنتاج في الكثير من آبار الحقل يعمد الى تحويل بعض الآبار الى آبار ضخ بعد دراسة هندسية متكاملة لحقل النفط وعلى اثر هذه الدراسة تحدد مواقع آبار الضخ. وتتضمن هذه الدراسة المعرفة التامة للتكوين الصخري للمكمن وحجم المخزون النفطي المراد إزاحته بطريقة اقتصادية كذلك ينظر إلى إمكانية الاستفادة من خاصية الجاذبية الأرضية وهذا لا يتأتى إلا في المكامن ذات الطبقات المائلة.

وتتلخص فكرة المرحلة الثانوية للإنتاج بضخ سوائل أو غازات بضغط عالي، أعلى من ضغط قاع البئر فيندفع هذا السائل أو الغاز إلى قاع البئر ومن ثم إلى صخور المكمن فيزاح النفط من خلال مسامات الصخور إلى اقرب بئر منتج. وهناك عدة نماذج متبعة لتوزيع آبار الإنتاج وابار الضخ كنموذج نشر آبار الضخ بين آبار الإنتاج ، ونموذج تجميع آبار الضخ في قطاع من الحقل أو على أطراف المكمن ليتسنى محاصرة النفط من جميع الجهات وإرغامه على الاتجاه نحو الآبار المعدة للإنتاج. ويضخ الماء عادة في هذه المرحلة، وذلك لتوفره وقلة تكاليفه ولقدرة الماء على دفع النفط وملئ المكان المزاح منه النفط. وأحيانا يضاف مع الماء المُضخ بعض المواد الكيماوية لمساعدته للقيام بدوره كمواد (البوليمر). وأحيانا يُضخ الماء حارا ليرفع حرارة النفط ويقلل لزوجته ويجعله سهل الحركة إلى حيث يراد.

إن ضخ الماء أو غيره في المرحلة الثانوية من الإنتاج يزيد إنتاجية المكمن حتى تصل أحيانا إلى مثل ما انتج في المرحلة الأولى بضغط المكمن الطبيعي قبل أن ينهار. لكن تكاليف الضخ هذه باهضة الثمن لأن كميات المياه المُضخة كبيرة جدا وبحاجة إلى تحلية ومعدات ضخ ومراقبة متواصلة، وقد يلزم حفر آبار ضخ عديدة لاستكمال المشروع، لهذا لا بد من دراسة واسعة وجادة ليس للمكمن فحسب بل لمصادر المياه وطرق تحليتها وكيفية نقلها إلى المواقع المُثلى لضخ الماء لاستخراج اكبر كمية اقتصادية من النفط تتناسب مع تكاليف الضخ.

الحفر الأفقي:
يعتبر الحفر الأفقي أهم الطرق التقنية الحديثة التي ساهمت في محاولة زيادة استخلاص النفط من المكمن.

وطريقة الحفر الأفقي تختلف عن طريقة الحفر التقليدي (العمودي والمائل) كون أن الأولى تخترق مساحة اكبر من المكمن فيتدفق من البئر المزيد من المخزون النفطي نحو السطح ، وبعبارة أخرى أن الفرق بين الطريقتين هو الإنتاج من خط مستقيم بطريقة الحفر الأفقي بدلا من الإنتاج من نقطة واحدة من المكمن. لذا فان البئر المحفور بطريقة الحفر الأفقي يعادل هندسيا عدة آبار محفورة بالطريقة التقليدية. وتكمن جدوى الحفر الأفقي في إمكانية الوصول إلى الزيت المحتجز في مسامات الصخور والمعزول بالماء أو الغاز، وكذلك في المكامن النفطية ذات السمك القليل.

وكلما تقدمت العلوم وتواصلت الأبحاث استطاع الإنسان أن يزيد من نسبة كمية إنتاج النفط القابع تحت الأرض وربما في المستقبل يتمكن الإنسان من استخراج كل نقطة من النفط الموجود في المكمن ولو أن هذا يستحيل حسب المعلومات و الإمكانيات المتوفرة في الوقت الحاضر.

ــــــــــ

المراجع:
Reservoir Simulation. (SPE monograph series no. 13), E. H. Timmerman.
M. Latil: Enhanced Oil Recovery, Technip, 1980.
C. R. Smith: Mechanics of Secondary Oil Recovery, Litton Education

26/10/2019