مقالات آموزشی نفت

[محمــد 4415]

اندازه یک گالن و یک بشکه نفت چقدر است؟

 

 

ابتدا نفت در بشکه های چوبی بوسیله کشتی های باری معمولی حمل می شد و این علت انتخاب بشکه به عنوان واحد اندازه گیری (هر بشکه معادل با 35 گالن بزرگ یا 159 لیتر)می باشد . بعد ها مارکوس ساموئل موسس سازمان ((حمل و فروش شل)) به فکر ساختن کشتی هایی افتاد که در واقع نوعی مخزن شناور بودند و این مقدمه ساخت کشتی های نفتکش بود . مشخصه اصلی طرح نفتکش اینست که فضای انبار های آن به مخزن های مجزا تقسیم می شود که هر کدام ویژه یک نوع نفت یا فراورده ی نفتی است و ضمنا از جابجایی زائد محصولات در ضمن سفر کشتی جلوگیری می کند . موتورها اتاقک ها ی محل زندگی کارکنان و تاسیسات هدایت کشتی عموما در قسمت عقب کشتی است بدین ترتیب بخش مسکونی و ماشین آلات کشتی از محموله اشتعال پذیر کشتی فاصله خواهد داشت . نفتکش های مدرن از جنبه های مختلف قابل استفاده هستند : می توان برای حمل انواع نفت خام و فراورده های مختلف نفتی از قبیل گازوئیل – مازوت- سوخت هواپیما و بلا خره روغنهای گوناگون از آنها استفاده کرد .

حمل نفت خام در مقادیر زیاد و مسافت های طولانی غالبا توسط نفتکش های بزرگ صورت میگیرد بزرگترین آنها قادر است 4000000 تن نفت بارگیری کند . ولی فراورده های نفتی عموما بوسیله نفتکش های کوچکتر حدود 30000 تنی به مقصد های نزدیکتر حمل میشود . این نفتکش ها ی کوچک مخزن های متعدد بیشتر و سیستم لوله کشی و تلمبه زنی پیچیده تری دارند که امکان میدهد محصولات مختلف مجزا از یکدیگر باشند .بعضی از کشتی ها قادرند هم محصولات سیاه را حمل کنند و هم محصولات سفید را – اینها حدود 80000 تن ظرفیت دارند و برای صدور محصولات پالایشگاه های جدید خاور میانه مورد استفاده قرار می گیرند . ده سال پیش یک نفتکش 250000 تنی با سرعت کامل بطور متوسط روزانه 190 تن سوخت مصرف می کرد . امروز نفتکش های جدید کمتر از یک سوم این مقدار سوخت مصرف می کنند و با کاهش سرعت آنها می توان مصرف سوخت را از این نیزکمتر نمود .

از آنجایی که مصرف سوخت یک سوم هزینه عملیاتی نفتکش را تشکیل می دهد این نوع صرفه جویی ها اهمیت بسزا دارد . هزینه کارکنان به دقت مورد بررسی است کما اینکه امروز تعداد کارکنان هر نفتکش بطور متوسط به 20 نفر محدود می شود ، ولی البته بدون به خطر انداختن جنبه ایمنی و نیز بدون خدشه به استاندارد فنی عملیات. مناسب ترین راه حمل نفت در خشکی همانا انتقال آن بوسیله لوله است .

 

استخراج و حمل نفت

 

 

تولید نفت در دریا چنانکه تخمین زده میشود قریب یک سوم نفت جهان محصول چاههای دریایی است و بویژه دریای شمال و خلیج فارس و خلیج مکزیک .یکی از نخستین سکو های نفتی دریای در سال 1947 در این محل ساخته شد آن هم در عمق فقط هفت متری آب .از برکت پیشرفت های فن مهندسی امروز می توان سکوهایی بلند تر از بلند ترین آسمان خراشها ی دنیا ساخت و در عمق بیش از 400 متری کف دریا نصب نمود .

این سکوها هزاران تن تجهیزات و دستگاهها صدها نفر متخصص را در خود جای می دهد و این افراد با کار شبانه روزی نوبتی امر تولید و انبار کردن نفت و تلمبه کردن آن را به خشکی تضمین می کنند. گاهی در حوزه های کوچک نصب چنین دستگاه های عظیمی بطور دائم از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نیست .از این رو مندسین راههای نبوغ آسای دیگری یافته اند .

از این قبیل سیستم های شناور برای تولید نفت. این سیستم عبارتست از کشتی های مخصوص یا نفتکش های نیمه زیر آب که قادرند نفتی را که از طریق کانال های رابط بین آنها و چاه های کف دریا بالا میاید نگهداری و انبار کنند. این روش های تولید زیر دریا وابسته به یک سکوی اختصاصی نیستند .در عوض نفت از چاهها و لوله های چند شاخه واقع در کف دریا به سکوی یکی از حوزه های نفتی مجاور تلمبه می شود . احتمال دارد در آینده بسیاری از حوزه های نفتی کوچک در مناطقی مانند دریای شمال با استفاده از این روش به صورت افکاری یا انگلی مورد بهره برداری فرار گیرند.

 

خطوط لوله و کشتی های نفتکش نفت خام به وسیله خط لوله یا نفتکش به پالایشگاه حمل می شود تا در آنجا فرآورده های مختلف از آن تهیه کنند و برای مراکز توزیع یا مصرف کننده گان ارسال دارند. در خشکی و همچنین در فواصل کوتاه دریای نفت خام را می توان به وسیله لوله انتقال داد .تهیه خط لوله مستلزم سرمایه گذاری های ولی پس از اینکه ساخته شد هزینه های انتقال و نگهداری آن نسبتا نازل است . در مقابل در کشتی های نفتکش سر مایه گذاری اولیه کمتر ولی هزینه عملکرد حقوق کارکنان هزینه سوخت و نگهداری و تعمیرات بسیار زیادتر است .برای حمل و نقل دریایی به نقاط دور دست کشتی های نفتکشی های امروز چنان ساخته می شود که در نهایت انعطاف و کارایی عمل کنند و از بالا ترین استاندارد های فنی و ایمنی برخوردار باشند. حمل و نقل نفت و فراورده های نفتی به اطراف امری است عظیم نفت قریب نیمی از محصولات دریایی جهان را تشکیل می دهد .

کاروان نفتکش ها ی جهان بیش از 250000 میلیون تن ظرفیت بارگیری دارد و یک سوم نفتکش ها متعلق به شرکتهای عمده نفتی است . شبکه خطوط لوله نفتی در بیشتر قاره ها در همه سو گسترده است . تنها در اروپا 200 خط به طول بیش از 17000 کیلومتر وجود دارد. در اوائل ایجاد صنعت نفت ؛نفت خام عموما در نزدیکی محل تولید آن تصفیه می شد. به تدریج که تقاضا از فراورده افزایش یافت راه عملی تر این بود که نفت خام به پالایشگاه های کشورهای مصرف کننده حمل شود.

 

اکتشاف نفت

 

 

اکتشاف نفت حدود یکصد سال پیش آغاز شد . بدین ترتیب که در نزدیک نقاطی که تراوش نفت در سطح زمین نشانه وجود نفت در زیرزمین بود افراد اقدام به حفاری کردند. امروزه روشهای بسیار پیشرفته ترین – از قبیل "لرزه اندازی " و شکل برداری با اقمار مصنوعی- برای ردیابی نفت بکار برده می شود کامپیوتر های قوی زمین شناسان را در عملیات اکتشاف یاری میدهد ولی البته در آخرین مرحله همان سر مته حفاری است که وجود یا عدم وجود نفت را در زیرزمین نشان می دهد . میلیونها سال پیش گیاهان و جانوران خرد و ریزی به نام Phytoplankton و Zooplankton در دریاهای عهد باستان در سطح آب شناور بودند . بقایای اجساد این موجودات بسیار ریز در کف دریا ته نشست می شود و طی میلیونها سال در اختلاط با گل و لجن یک لایه رسوبی آلی تشکیل می داد . ایجاد و تراکم مداوم لایه های بعدی ، لایه قبلی را در اعماق چند هزار متری مدفون می کرد و آن ها را تبدیل به جسم سخت تخته سنگ مانندی می نمود که بعدها منبع گشت . هر چه عمق این "تدفین " بیشتر می شد حرارت افزایش می یافت . در چنین حال و وضعی در طول مدت های بسیار دراز ماده آلی اصلی تغییر می کرد و تبدیل به عنصر ساده تری میشد به نام "هیدروکربن " یعنی ترکیب هیدروژن و کربن . نتیجه نهایی این عملیات ، نفت بود که عبارت است از آمیخته پیچیده ای از هیدروکربن های مختلف .

نفت به طور طبیعی رو به بالا جریان دارد و فشار آن بتدریج کاسته می شود . هرجا امکان داشته باشد ، به سطح زمین نزدیک می شود و به روی زمین تراوش میکند . از بخت خوش دنیای عصر ما، قسمتی از این ماده در سر راه به "دام "افتاده تبدیل به مخزن زیرزمینی نفت می شود. مخزن نفت بر خلاف تصور عامه یک دریاچه وسیع زیرزمینی نیست ، بلکه غالبا شبیه یک تخته سنگ است که اگر از نزدیک بنگریم یک رشته خلا یا منفذ بسیار ریز در آن خواهیم دید .نفت با حرکت از یک خلا به خلا دیگر، و گاه با جاری شدن در لا به لای ترک خوردگی ها ، آهسته رو به بالا حرکت می کند و در مسیر این حرکات سر بالا ، همین که به یک لایه بی درز و نفوذ ناپذیر رسید به ناچار متوقف میشود و به سوی منافذ تخته سنگ مخزن دار میرود . و بدین ترتیب یک نقطه تراکم نفت شکل می گیرد.

از صدها سال پیش نفت حاصله از تراوشها به شکل "قیر "برای سوخت ، درز گیری کشتیهای چوبی و حتی داروسازی بکار می رفته است ، ولی اقدام جدی برای حفاری نفت فقط در نیمه قرن نوزدهم صورت گرفت . نخستین بار در سال 1859 "ادوین دریک"Edwin Drake در پنسیلوانیا (ایالات متحده آمریکا) در عمق 21 متری زمین به نفت رسید . بعدها دیگران این کار را دنبال کردند . نخست در ایالات متحده آمریکا ، سپس در آمریکایی جنوبی ، روسیه ، خاور دور و سر انجام خاورمیانه . شرکتهای متعدد برای تولید ، حمل و فروش این ماده جدید تشکیل شد .

امروز در همه قاره ها بجز قطب جنوب ، معدن نفت کشف شده است . در آغاز ، جستجوی برای نفت غالبا تابع اتفاق تصادف بود . صرف نظر از نقاطی که نفت به سطح زمین تراوش میکرد ، در بسیاری از نقاط بدون وجود نشانه یا قرینه معتبری چاه زده می شد که غالبا به نتیجه مثبت نمی رسید . در عصر ما عملیات اکتشاف نفت شکل کاملا علمی بخود گرفته ولی حتی با تکنولوژی مدرن و آزمودگی و کاردانی متخصصین منابع زیرزمینی و زمین شناسان ، عملیات نفت جویی کماکان دستخوش شک و تردید است . در عملیات کشف نفت با زمینی درگیر هستیم که تاریخ پیچیده ای داشته است . دانشمندان میدانند که قسمتهایی از پوسته کره زمین ، که گاه شامل قاره های کامل و اقیانوسها می شود ، در حال جابجایی هستند . وقتی که قاره ها از هم دور شدند ، مناطقی که قبلا خشکی بودند به زیر دریا فرو رفتند و در همین مناطق بود که تخته سنگ های حاوی نفت تشکیل شد . سپس در اثر تصادفهای متعدد ، نیرو ها و فشارهای عظیم باعث ایجاد سلسله جبال شدند ، تخته سنگها را در هم غلطاندند و ساختارهای ییچیده ای تشکیل دادند ، که بعضی از این ساختارها ، مناسب نفت شدند . یکی از معمول ترین اشکال این ساختارها ، معروف به "چین طاقی " است ، که تخته سنگهای آن به شکل گنبد یا طاق در می آید .گاه در مخزن زیر یک "چنین طاقی "، و رای یک لایه بی درز نفوذ ناپذیر ،نفت "حبس "می شود ، و اگر چاهی زده شود که مته آن از این لایه بگذرد و به مخزن برسد ، می توان نفت را به سطح زمین کشاند. هدف اصل و اساس از اکتشاف نفت عبارتست از یافتن نقاطی که احتمال میرود نفت در ساختار های زیرین آن "حبس شده باشد " نخستین وظیفه گروه برسی اینست که با کسب کلیه اطلاعات جغرافیایی و زمین شناسی منطقه مورد بررسی ، نقشه های تفصیلی لازم را تهیه کند این امر غالبا – بویژه در مناطق دور افتاده ای که قبل از آن بندرت عملیات اکتشاف و نقشه برداری انجام گرفته باشد – همراه با عکس برداری های هوایی خواهد بود . امروزه استفاده از "شکل یابی " با ماهواره روز بروز بیشتر می شود . این "شکل یابی " ها با اینکه از فاصله چندین صد کیلومتری آن هم در فضا انجام می گیرد ، می تواند جزییات و مشخصاتی را نشان دهد که از چند متر بزرگتر نیستند . ای "شکل یابی" ها علاوه بر ساختارهای سطح زمین ، اطلاعاتی (که از چشم انسانی پنهان است ) به دست میدهند که با تکمیل و تنظیم آنها می توان تحولات و تغییرات نوع خاک ، مقدار رطوبت ، و سطح گسترش معدنی و گیاهی در زمین را دقیقا تعیین کرد ، و به کمک این ها است که زمین شناسان خواهند توانست خصوصیات زیرزمینی هر منطقه را مشخص نمایند. در مرحله بعد برخی از مناطق برای بررسی دقیقتری انتخاب میشوند .

زمین شناسان به مطالعه برون روئی های سنگها می پردازند ، نمونه های سنگها و فسیل های احتمالی درون آنها را تجربه میکنند تا قرینه هایی برای تعیین حاصل و نیز میزان قدمت آنها بدست آورند. سپس به کمک مطالعات ژئوفیزیکی اطلاعات بیشتری بدست می آورند که وضع و حالت تخته سنگهای زیرزمینی را نشان خواهد داد. این بررسی ها از جمله شامل اندازه میدان های جاذبه و مغناطیسی زمین نیز خواهد بود ، زیرا که این اندازه ها با نوع تخته سنگها و سطح گسترش تخته سنگها در پوسته زمین ارتباط دارد . ولی بهر حال امروزه از همه مهمتر همانا بررسی های روش لرزه اندازی است . در این نوع بررسی ، امواج صوتی به درون زمین فرستاده می شود و عکس العمل آنها انواع تخته سنگ موجود در زیرزمین را نشان می دهد . مقدار وقتی که این امواج برای بازگشت به سطح زمین می گیرند اندازه گیری می شود ، و این خود عمق ، محل لایه های تخته سنگی را که در بازگشت صدا موثر بوده اند نشان میدهد . هر چه فاصله بین صداها طولانی تر باشد، عمق تخته سنگ بیشتر است . این بررسی ها ضمنا می تواند جنس تخته سنگهای موجود در زیر سطح زمین را نشان دهد زیرا که تخته سنگهای مختلف ، صداها را باسرعت های متفاوتی پس می فرستند. در مناطق دور افتاده و متروک ، امواج صوتی را میتوان با انفجار دینامیت در چند متری زیرزمین ایجاد کرد.

در مناطق پر جمعیت یا مناطقی که از لحاظ حفاظت محیط زیست ایجاد انفجار عملی نباشد ، از کامیون های " لرزان گر" استفاده میشود . روش بررسی لرزه اندازی تنها راه کسب اطلاعات تفصیلی درباره مناطق واقع در زیر آب ، پیش از حفاری است . درگذشته برای لرزه اندازی در دریا دینامیت بکار می رفت ولی امروزه از تفنگ بادی استفاده می شود. این تفنگ ها از طریق پخش حبابهای بزرگ هوای فشرده در زیر سطح آب ، امواج صوتی ایجاد می کنند . ماهرانه ترین و پیچیده ترین نوع بررسیهای لرزه اندازی معروف به سه بعدی است ، بدین ترتیب که لوله های لرزه اندازی بصورت یک شبکه بسیار پیچیده و در هم و بر هم و متراکم ، دقیقا براساس تازه ترین فنون دریانوردی قرار داده می شود ، سپس اطلاعات مربوطه به کامپیوتر های پیشرفته داده می شود که پس از محاسبات لازم ، یک تصویر بسیار دقیق سه بعدی از اشکال و ساختار های زیر سطح مورد بررسی ، بدست خواهد داد .

هزینه این عملیات بسیار زیاد است : یک بررسی سه بعدی در حوزه دریایی گاه تا کیلومتر مربعی 15000 دلار هزینه در بر خواهد داشت ولی البته بسته به محل و اوضاع و احوال آن خواهد بود . ولی از طرف دیگر حفاری چاه ممکن است میلیونها پوند هزینه داشته باشد و از اینرو زمان و پولی که برای بررسی دقیق صرف گردد سرمایه گذاری عاقلانه ای است که با نشان دادن محل دقیق چاه نفت خطر هدر رفتن سرمایه در راه چاههای بی ثمر را کاهش خواهد داد. حفاری و تولید حفاری برای نفت عمل مهرت آمیزی است که غالبا در زمین های دور افتاده و نامساعد انجام می گیرد .

سپس اگر مقدار کشف شده امید بخش و شرایط تجارتی مساعد باشد ، حوزه نفتی تشکیل و تولید محصول آغاز می گردد. در طول مرحله تولید ، اداره و کنترل صحیح مخزن امکان می دهد که نفت موجود به بهترین روش بهره دهی تولید گردد .

در سالهای اخیر یافتن و تولید نفت در دریا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است زیرا که به برکت پیشرفتهای فنی و مهندسی انجام عملیات حفاری در آبهای عمیق تر و نامساعد تر آسانتر شده است . حفر چاه بوسیله ابزار حفاری نوع چرخنده که بر طبق اصول مته های مخروطی (مته های شتر گلویی) درودگران کار می کند ، انجام می گیرد . وسیله برش ، عبارتست از سر مته ای که دندانه های فلزی و گاه الماسی بسیار سر سخت و مقاوم دارد و قادر است سخت ترین تخته سنگها را سوراخ کند . سر مته را به یک رشته لوله های مخصوص (به شکل گرد نبندی که مهره های آن قطعات لوله باشد ) آویزان می کنند که هر چه پایین تر می رود قطعات جدید لوله به آن اضافه می شود . چرخش سر مته یا بوسیله یک لوح چرخنده در روی سطح مورد حفر انجام می گیرد و یا با روش تازه تری که بتدریج می شود یعنی بوسیله یک موتور عمودی . سر مته بتدریج ساییده می شود و باید تعویض شود . در این باید کلیه "گر دن بند " لوله های حفاری را که گاه یکصد تن وزن دارد ، به سطح بالا کشاند . همچنان که بیرون می آید قطعات لوله را یک به یک پیاده نمود سپس سر مته تازه نصب می گردد و بتدریج همزمان با سوار کردن قطعات لوله ، آهسته به پایین فرستاده می شود . این عمل که سفر دو طرفه نامیده می شود، گاه در یک چاه عمیق نزدیک به همه وقت یک نوبت کار 12 ساعته را می گیرد . تا این اواخر ، جابجایی این لوله غالبا بوسیله کارکنان گروه حفاری بطور دستی انجام می گرفت .

امروزه به منظور ایمنی بیشتر و هزینه کمتر ، استفاده از دکل های حفاری اتوماتیک مجهز به حرکت میکا نیکی لوله ها ،و کنترل کامپیوتر ی، بتدریج متداول می شود.

یکی از احتیاجات اساسی در حفاری گل و یا مایع حفاری است . این مخلوط ویژه به عبارتست از خاک رس ، مواد شیمیایی مختلف و آب ، که بطور مستمر از طریق لوله حفاری به پایین فرستاده می شود و از طریق سر لوله های واقع در سر مته حفاری خارج می گردد . این جوی گل از فاصله بین لوله های حفاری و سوراخ ایجاد شده بوسیله سر مته بالا می آید و در این سفر خرده ریزهای تخته سنگی را که به وسیله سر مته سوراخ شده همراه خود می آورد . گل بازگشته در بالا غربال میشود و سپس دوباره بوسیله تلمبه به جریان می افتد. خرده ریزه های سنگ که از گل غربال شده باقی می ماند جنس تخته سنگی را که سر مته به آن رسیده است نشان می دهد و احتمالا با نزدیک شدن سر مته به ساختار حاوی نفت ، علائم وجود نفت در این خرده ریزها دیده می شود . گل حفاری سر مته را خنک نگه می دارد و هنگام که سر مته به حوزه نفت وارد می شود از فرا نفت یا گاز جلوگیری می کند. دکل حفاری از وسائل اساسی است ، و گاهی ضرورت دارد که پیش از آغاز حفاری در مناطق دور افتاده از وسط جنگل و در طول بیابان جاده هایی برای رفتن به محل حفاری ساخته شود .

امروزه برای تقلیل هزینه حمل و نقل می توان حفره چاههای تحقیقی اولیه را در مناطق دور افتاده به وسیله دکل های بسیار کوچکتر و باریکتر انجام داد. سرعت حفاری بستگی به سختی تخته سنگ دارد . گاهی سر مته می تواند تا 60 متر را در ساعت سوراخ کند، ولی هر گاه تخته سنگ بسیار سخت باشد مته به زحمت ساعتی 30 سانتیمتر پیش خواهد رفت . عمق اکثر چاههای نفت بین 900 تا 5000 متر است ، ولی گاه چاههای حفر می شود که تا 7 و بلکه 8 کیلومتر عمق دارد.

چاهها حتی المکان به صورت عمودی حفر می شود ولی گاهی – بویژه در دریا – ناچارند چاههای را با انحراف از مسیر عمودی حفر کنند تا بتوانند از یک سکوی واحد مته را به هدفهای گسترده ای برسانند . این روش را "حفاری انحرافی " می نامند . پیشرفت های اخیر امکان می دهد که تا حد 90 درجه از مسیر عمودی انحراف جویند . این روش که به "حفاری افقی " معروف شده است در بعضی موارد می تواند بهره دهی چاه را افزایش دهد.. در هنگام حفاری همین که سر مته به ساختار حاوی نفت و گاز نزدیک می شود مراقبت ویژه ضروری است . این احتمال هست که در اثر فشار زیاد محیط مخزن نفت ، همزمان با نفوذ سر مته در تخته سنگ سخت ، نفت و گاز با جوششی عظیم به سوی سطح بالا فوران کند .

در نخستین دوران اکتشاف نفت این نوع فوران و "سر کشی " عمومیت داشت ولی امروزه حفار گران با آموزش هایی که دارند قادر به جلوگیری از آنها هستند زیرا که این فوران ها بهم به محیط زیست صدمه می زنند ، هم ایجاد خطر آتش سوزی میکنند و هم سر انجام باعث هدر رفتن هیدروکربن ها می شوند ، سرپرست گروه حفاری از دو راه می تواند وقوع خطر چنین فوران هایی را پیش بینی کند: مشاهده علائم وجود نفت در خرده ریزهای ته چاه ، و یا مشاهده بالا رفتن فشار محیط چاه در سوییچ های نمودار واقع در روی کف برج چاه . او می تواند برای متوقف کردن فوران نفت مقدار دیگری گل حفاری سنگین تر به پایین تلمبه کند و یا شیرهای ویژه ای را که معروف به ((شیر های جلو گیری از فوران )) هستند.

در طول دوران عملیات حفاری اطلاعات ارزشمندی درباره وضع حوزه نفتی در عمق های مختلف گردآوری و یادداشت می شود که مجموع این یادداشتها را ((گزارش روزانه)) می نامند . خرده ریز های ناشی از مته زنی که به سطح بالا بازگردانده می شود از لحاظ وجود مواد هیدروکربنی و نیز از لحاظ محتوای فسیلی آنها بررسی می گذرد . آزمایشهای ویژه دیگری خصوصیات و مقادیر برق ؛صوتی و رادیو اکتیوی تخته سنگ را نشان می دهد که اینها به نوبه خود سر نخ هایی از نوع تخته سنگ؛ شکل تخلیل و نیز مقدار محتوای مایع آن را به دست می دهد . گاهی قطعات خاصی از تخته سنگ که ((نمونه های اصلی و مغزی )) نامیده می شود جهت بررسی به آزمایشگاه فرستاده می شود.

نخستین چاهی که در هر منطقه حفاری می شود ((چاه شناسایی)) نام می گیرد. اگر این چاه به نفت رسید ‚چاه های دیگری به منظور تعیین حدود حوزه نفتی حفر می گردد. اینها را (( چاه های ارزشیابی ))می نامند اگر عملیات در این حوزه ادامه یابد ‚برخی از این چاه ها ی ارزشیابی برای تولید نفت مورد بهره برداری قرار می گیرد.

 

ولی البته پیش از انتخاب یک حوزه نفتی برای تولید و بهره برداری عوامل بسیاری را باید در نظر گرفت . مقادیر نفت موجود در یک مخزن چیست ‚و هزینه استخراج آن چه خواهد بود؟(( میزان هزینه علاوه بر عوامل دیگر بستگی به عمق چاه و سهولت رسیدن به سطح نفت خواهد داشت .)) فاصله حوزه نفتی با بازارهای بالقوه نفت چقدر است ؟ چند چاه مورد نیاز خواهد بود و در کدام نقاط باید زده شود ؟چه عملیات و مواد خاصی برای آماده کردن آن ضروری است ؟ وقتی که چاههای اصلی حفر می شود به منظور کنترل و هدایت جریان نفت از چاه انبوهی لوله و شیر در بالای هر کله چاه نصب می گردد که اصطلاحا (درخت نوئل )نامیده می شود. در شرایط خاصی نفت با فشار طبیعی مخزن به جریان می یابد ولی گاهی لازم است برای بالا بردن مثنویی مایع (تلمبه های شاهینی ) معروف به( کله اسبی بالا پائین رو) و یا وسائل دیگر نصب گردد .

نفت از کله چاه بوسیله یک خط لوله به (ایستگاه تجمع) که معمولا محل گردآوری نفت چندین چاه است منتقل میشود. دستگاه های موجود در ایستگاه گاز را از نفت جدامی کند و آب آن را می کشد . همین که حوزه ای به مرحله بهره برداری رسید اداره و کنترل صحیح مخزن نفت برای هر چه بیشتر نفت ضروری است . گاهی ساده ترین راه افزایش محصول حفر چاه های فرعی اضافی است در موارد دیگر باید برای حفظ فشار محیط مخزن مقادیر آب یا گاز فشرده از طریق چاههای تزریق بویژه به مخزن وارد نمود.

 

 

اصطلاحات مربوط به ميادين نفتي نفت خام

 

حجم نفت موجود در مخزن ميدان:

ساختمان زمين شناسي كه داراي يك يا چند سازند نفتي، گاز و يا هر دو باشد.

 

ســـــازند:

كلمه سازند مترادف كلمه Formation به معني يك يا مجموعه چند لايه رسوبي كه داراي سن و رخساره سنگي مشخص مي باشد و در صورت وجود هيدروكربن، مخزن ناميده مي شود.

 

مخازن توليدي:

مخازن توسعه يافته و يا در حال توسعه كه فعاليت توليدي داشته يا دارند و يا آماده بهره برداري مي باشند.

 

مخازن توسعه نيافته:

مخازن كشف شده كه تاكنون فعاليت توليدي نداشته اند.

 

توليد انباشتي:

كل توليد انباشتي از آغاز بهره برداري از مخزن تا پايان سال مورد نظر.

 

بازيافت اوليه:

مقدار نفتي كه از طريق تخليه طبيعي مخازن نفتي قابل برداشت خواهد بود، بازيافت (ذخيره) اوليه ناميده مي شود.

 

بازيافت ثانويه:

مقدار نفتي كه اضافه بر بازيافت اوليه به كمك تزريق سيال (گاز و آب) قابل توليد خواهد بود بازيافت (ذخيره) ثانويه گفته مي شود. مقدار نفتي كه از بازدهي ثانويه بدست خواهد آمد بستگي به مكانيسم توليد اوليه، طبيعت سنگ مخزن، گستردگي شكافها، زمان تزريق و نوع سيالات قابل تزريق دارد.

 

ضريب بازيافت:

ميزان بازيافت هر ميدان نسبت به نفت خام در جاي اوليه مي باشد. ضريب بازيافت ميدانهاي نفتي به شرايط فيزيكي سنگ مخزن، نوع سيال، فشار، درجه حرارت، مكانيسم طبيعي توليد و نحوه بهره برداري در طول زمان بستگي دارد. به طور كلي ضريب بازيافت اوليه ميادين نفتي بين 5 تا 25 درصد ذخيره در جاي اوليه آنها مي باشد ولي با بكار گيري روشهاي جديد در بيشتر موارد ميزان بازيافت ميادين به بيش از 50 درصد افزايش يافته است. در حال حاضر ميانگين بازيافت مخازن ايران بين 17 تا 25 درصد گزارش شده است.

 

تزريق سيال:

به منظور افزايش ضريب بازيافت نهائي هر ميدان و همچنين جلوگيري از افت فشار و افزايش فشار، تزريق سيال در مخازن نفتي صورت مي پذيرد. در گذشته به دليل عدم بهره برداري صحيح از ميادين نفتي كشور، فشار مخازن كاهش يافته كه اين امر باعث هرز روي نفت خام و در نتيجه كاهش ميزان بازدهي نفت خام گرديده است.

پالایش نفت چیست؟

[6:37 PM | ]

 

پالایش نفت مجموعه عملیاتی است که به وسیله آنها بسیاری از مواد گوناگون از جمله بنزین، نفت سفید، نفت گاز یا گازوئیل، نفت کوره، گریس، قیر و غیره از نفت خام بدست می‌آید. عملیات اساسی پالایش نفت را به سه دسته کلی تقسیم می‌کنند:

الف- جدا کردن مواد ( با استفاده از تقطیر جزء به جزء)

ب- تبدیل ( تبدیل اجزاء نامرغوب و کم‌مصرف به اجزاء مرغوب در پالایشگاه)

ج- تصفیه فرآورده‌های نفتی بیش از نیم قرن از مصرف فرآورده‌های نفتی به صورتی غیر از سوخت می‌گذرد. به مرور زمان و با پیشرفت علم و تکنولوژی، انسان تعداد روزافزونی از ئیدروکربنها را به طور خالص از سایر فرآورده‌های نفتی جدا کرده و به مصرف تولید سایر مواد شیمیایی و صنعتی رسانیده است. صنایع وابسته به نفت را که از مواد نفتی محصولات غیرنفتی تهیه می‌کنند را صنایع پتروشیمی می‌نامند. مواد اولیه‌ حاصل از صنعت نفت که برای تهیه سایر فرآورده‌های شیمیایی به کار می‌رود، مواد پتروشیمی نامیده می‌شود.

 

 

 

نفت یا طلای سیاه چیست؟

 

نفت چیست؟

 

نفت مخلوطی است از ئیدروکربن های جامد . مایع و گاز که از تجزیه شدن پیکر مرده ی جانداران تک سلولی . که میلیونها سال پیش می زیسته اند ، بوجود آمده است . در جستجوی نفت نفت ، آمیخته ای است از مواد شیمیایی آلی ، عمدتا از بقایای گیاهان و جانوران خرد و ریزی که میلیونها سال پیش در دریا می زیسته اند . شرایط و حالات ویژه و زمانهای بسیار دراز لازم بوده است تا این بقایا در معرض تغییر و تبدیل های پیچیده شیمیایی قرار گیرند و نتیجتا نفت و گاز ایجاد شود . گاه این توده مواد به نحوی در یک نقطه متمرکز می شود که انسان بتواند جای آن را کشف و از آن بهره برداری کند.

 

تاریخچه

 

بشر از قرنها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شکل و اعجاب‌ آمیز از دیر باز مورد استفاده پیشینیان بوده است. نفت را OIL یا Petroleum (روغن سنگ) می‌نامند. در زبان اوستایی نپتا به معنی روغن معدنی است که کلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اکنون بیش از دو سوم انرژی مصرفی جهان از نفت تامین می‌شود. نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است که اولین فرضیه ها برای تشکیل هیدروکربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لکن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروکربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشکی و دریائی عمدتا" پلانکتونها باشد.

 

به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها (دیاتومه ،داینوفلاژله، جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها و جانوران عالی تر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها.

 

برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد، دو عامل دخالت دارند:

 

1.ضخامت زون نور دار

 

2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار ( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها و نیتراتها و اکسیژن هستند.)

 

بنابر این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است، با رخ دادن طوفان و مخلوط شدن آبهای بی اکسیژن و اکسیژن دار ، و یا ازدیاد تولید جانداران و کم شدن اکسیژن ، گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی می شوند و در کف محیط روی هم انباشته می شوند. اهمیت پلانکتونها در تشکیل نفت از آنجا ناشی می شود که آب دریا ناحیه مساعدی جهت تکثیر پلانکتون ها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد. پلانکتونها به علت سرعت رشد و کوچکی جثه، ماده آلی مناسبی است که به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اکسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروکربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یک ماده واسط بین ماده آلی و هیدروکربن می گردد. این ماده واسط کروژن (Kerogn) نامیده می شود. کروژن یک ماده جامد نامحلول آلی است که محصول دیاژنتیک مواد آلی است. توان تولیدی کروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.

 

نفت تشکیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یک طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یک چین‌خوردگی که تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.

 

 

 

بررسی عوامل مشترک مخازن نفت و گاز نشان می دهد که:

 

الف- شرایط و محیط رسوبی خاصی لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشکیل شود و همچنین شرایط خاصی باید وجود داشته باشد تا مواد آلی رسوب یافته در این لایه ها به هیدروکربن تبدیل گردد.

 

ب- سنگ متخلخل و نفوذپذیری (سنگ مخزن Reservoir rock ) باید وجود داشته باشد تا فضای لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آید.

 

ج- سنگ مخزن می بایستی شکل خاصی داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشکیل داده باعث جمع شدن هیدروکربن گردد.

 

د- سنگ غیر قابل نفوذی (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است که مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگیری نماید.

 

 

 

تبدیل مواد الی به کروژن و گاز

 

در باره نحوه تبدیل مواد آلی رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جدید ژئوشیمیائی و جمع آوری اطلاعات تجربی ثابت شده است که قسمت اعظم هیدروکربنهای طبیعی در اثر کراکینگ کروژن ناشی از حرارت زمین (ژئوترمال) تولید می گردد. همانطور که بیان گردید برای بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلی فراوان و تشکیل کروژن در هنگام دیاژنز رسوبات ضروری می باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگی است که دارای مقدار کافی کروژن باشد. شرایط مساعد رسوبی برای تجمع و ذخیره شدن مواد آلی شامل گیاهان و جانوران دریائی و همچنین مواد آلی خشکی که توسط رودخانه ها به حوزه رسوبی حمل می گردد، رسوبات رسی و یا گل کربناته (ریزدانه بودن و محیط آرام رسوب گذاری) می باشد. علاوه بر این محیط کف دریا بایستی محیط احیاء کننده باشد تا از اکسیدشدن مواد آلی جلوگیری بعمل آید.

 

 

 

طبیعی است هرچه میزان کروژن در سنگ مادر بیشتر باشد توانائی بیشتری برای تولید هیدروکربن وجود دارد لکن علاوه بر درصد مواد آلی، سنگ مادر بایستی ضخامت کافی نیز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشیمیائی انجام شده برای اینکه سنگ مادری بتواند هیدروکربن تولید نماید باید دارای حداقل تراکمی از کربن آلی باشد که از آن کمتر قادر به تولید هیدروکربن نخواهد بود. این حداقل عمدتا" 5/0 درصد کربن آلی برآورد می شود. سنگ مادرهائی که در حوزه های رسوبی ایران دیده می شود نظیر سازند کژدمی در ناحیه زاگرس حدود 10-5 درصد کربن آلی دارد که بیشتر از جلبکها منشاء گرفته است.

 

 

 

هیدروکربنها در اثر کراکینگ کروژن بوجود می آیند. کراکینگ کروژن عمدتا" در درجه حرارتهای 100-80 درجه سانتیگراد شروع می شود. این درجه حرارت در یک ناحیه رسوبی با درجه حرارت ژئوترمال طبیعی معادل عمقی بین 3000-2000 متر می باشد. بنابراین یک سنگ مادر هرچه قدر هم ضخیم و غنی از مواد آلی باشد تا در اعماق فوق قرار نگیرد نمی تواند هیدروکربن تولید نماید. بر همین اساس ابتدا نفت خام سنگین تولید می گردد. چگالی و وزن مخصوص نفت خام با ازدیاد عمق کاهش می یابد. هرچه قدر سنگ مادر عمیقتر مدفون گردد نفت تولید شده سبکتر است و گاز معمولا" محصول آخرین این فعل و انفعالات است.

 

 

 

بنابراین ابتدای نفت های بسیار سنگین، نفتهای پارافینیک، نفتهای سبک، نفتهای میعانی و نهایتا" گاز بدست می آید. وقتی درجه حرارت از 165 درجه سانتیگراد تجاوز کند فقط گاز تولید خواهد شد یعنی تقریبا" از عمق 5000 متر بیشتر (ضخامت رسوبی) احتمال یافتن نفت بسیار کم می شود و فقط می توان انتظار یافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کروژن یک بافت گرافیتی ثابت پیدا می کند که با ازدیاد درجه حرارت هیدروکربنی تشکیل نمی شود (نسبت هیدروژن به کربن تغییر نمی یابد). به طور کلی ازدیاد عمق باعث ازدیاد درجه حرارت می گردد که این ازدیاد درجه حرارت دو اثر دارد:

 

 

 

الف- کراکینگ کروژن و تبدیل مولکولهای بزرگ به مولکولهای کوچکتر مانند تشکیل نفت و گاز

 

ب- پلیمریزاسیون مولکولها که به تشکیل متان و گرافیت ختم می گردد (کروژنهای گرافیتی)

 

 

 

نکته مهم دیگری که در مورد تشکیل هیدروکربنها وجود دارد زمان زمین شناسی می باشد. به عبارت دیگر رسوبات قدیمی تر (از نظر زمین شناسی) در درجه حرارتهای پائین تر، همان محصولی را می دهد که سنگ مادری با سن زمین شناسی کمتر در درجه حرارتهای بالاتر هیدروکربن تولید خواهد نمود

 

 

 

گاز

 

 

 

به علت فشار زیاد درون حفره نفتی، مقدار زیادی از گاز در نفت خام حل شده است. به همین دلیل نفت خامی را که از چاه بیرون می‌آید، قبل از انتقال دادن به پالایشگاه، ابتدا به دستگاه تفکیک مخصوصی می‌برند تا قسمت اعظم گازهای سبک و آب نمک آنرا جدا سازند. گازی که مستقیماْْ از چاههای نفت خارج می‌شود با گازی که به این وسیله از نفت خام تفکیک می‌گردد، پس از تصفیه به صورت گاز طبیعی به وسیله‌ی شبکه‌ی گازرسانی برای مصارف سوخت و صنایع پتروشیمی توزیع می‌شود. گاز طبیعی مخلوطی از ئیدروکربنهای سیرشده سبک مانند متان، اتان و اندکی پروپان و بوتان است. قسمت عمده این گاز متان و مقدار کمتری اتان می‌باشد.در این گازها غالباْْ آثاری از نیتروژن، کربن دی اکسید و گاهی ئیدروژن سولفید و هلیم وجود دارد. پس از استخراج نفت آن را پالایش می‌کنند.

گاز طبیعی در حالت عادی بدون بو است. به گاز طبیعی قبل از توزیع یک ماده از ترکیبات سولفور به نام تجاری مرکاپتان اضافه می‌شود تا هنگام نشت احتمالی گاز به ما کمک کند.