تكنولوجيا جديدة لأستخلاص النفط الثقيل

تكنولوجيا جديدة لأستخلاص النفط الثقيل

تعد شركة النفط والغاز الطبيعي الوطنية الهندية أكبر شركة نفطية هندية وتعمل في الجزء الشمالي من ولاية كوجارات Gujarat الهندية ويصل أنتاجها الى حوالي 16.2 مليون برميل سنوياً ، علماً أن هذه الشركة تقوم بإنتاج أثقل وأخف نفط في الهند في نفس الوقت حيث يتراوح وزنه النوعي بين 13-42 API.

لقد أدى التباين الكبير بين كثافتي النفط الثقيل والماء في حقلي بالول Balol وسانثال Santhal في الهند (الذي تقوم هذه الشركة بأستثمارهما) الى تقليل أنتاجية آبار هذين الحقلين بشكل كبير. كما أن الرفع الصناعي Artificial lift المستمر أدى الى أنتاج الماء مع النفط وبنسب وصلت الى 95-100% في بعض الآبار مما أدى الى غلقها ، وبالتالي فأن الأنتاج المتناقص من المكمن والرفع الصناعي غير المجدي ولغرض زيادة الأنتاج من المكمن تم تطبيق طريقة الحرق المكمني الموقعي in situ combustion كطريقة لتحسين الأنتاج enhanced Oil Recovery من المكمن.
وقد قامت شركة النفط والغاز الطبيعي الوطنية الهندية بتطبيق هذه التقنية في العام 1997في حقلي بالول وسانثال وقد أعطت هذه الطريقة الحياة لهذين الحقلين وضاعفت أنتاج هذين الحقلين الى ثلاث أضعاف. علماً أن هذين الحقلين تم أكتشافهما في 1971 وتغطي مساحة 70 كم2 وتحتوي على حوالي 982 مليون برميل من الاحتياطي المؤكد.
يجدر بالذكر أن الوزن النوعي للنفط الثقيل أقل من 20º API ، ويمكن تمييزه حيث أن له لزوجة عالية ونسبة H/C قليلة ، ونسبة غاز/ نفط واطئة وكمية لا بأس بها من الأسفلتين Asphalten والكبريت والمعادن الثقيلة وبالتالي فهي تجعل الآبار المنتجة لها ذات أنتاجية قليلة مع الكثير من المصاعب التشغيلية.
وهذان الحقلان هي أوضح مثال للنفط الثقيل حيث يبلغ وزنه النوعي 15-18º API وطبيعة النفط الموجود في هذين الحقلين هي إسفلتية حيث يحتوي على 6-8 % من الأسفلتين وتبلغ لزوجته حوالي 50-450 cP في الظروف المكمنية (1400 psi - 70ºC) وبعمق 990 m تحت مستوى سطح البحر، وتكون طبقة الماء هي القوة الدافعة للمكمن.

تتطلب هذه الطريقة التخطيط المتأني والمراقبة المستمرة وتتضمن هذه التقنية عمل شعلة ignition في البئر مع حقن الهواء لتعزيز هذه الشعلة وبالتالي جعلها تنتقل من بئر الحقن الى الآبار الإنتاجية الأخرى. وفي هذه التقنية يتم حرق كمية قليلة من النفط مما ينتج ثاني أوكسيد الكربون وبخار الماء والحرارة التي تقلل لزوجة النفط Viscosity وتزيد قابلية الحركة للنفط.
أساس هذه الطريقة هو تسخين النفط الموجود في المكمن باستعمال قسم من هذا النفط كوقود للاحتراق. كما يتم حقن الهواء الحار الى المكمن (لفترة يتم حسابها مسبقاً) بوجود مسخنات كهربائية ومشاعل غازية يتم أنزالها الى البئر. حيث يقوم الهواء بتوفير الأوكسجين اللازم لأكسدة النفط في المكمن مكوناً ثاني أوكسيد الكربون ويؤدي الى أنبعاث الحرارة ، وتعتمد كمية الهواء على نوعية النفط ويتم إدامة الاحتراق بالحقن المستمر للهواء.
هذه الطريقة تعزز الأنتاج بعدة طرق: فبالإضافة الى الحرارة المتولدة بسبب الاحتراق فأن غاز CO2 المنتج سيولد قبة غازية gas cap مما يضيف ضغطاً الى المكمن ويزيد من قوة دفع المكمن في حين أن غاز الاحتراق يذاب في النفط مما يمكنه من الخروج من الصخور الرملية . ولاستغلال القيمة الحرارية للرمل المحترق الواقع أمام النفط المحترق وزيادة كفاءة الاستخلاص يتم حقن كمية من الماء بعد 6 أيام من حقن الهواء.
لقد كان الأنتاج من هذه الحقول هو تحد كبير ، وقد تم أعتماد هذه التقنية بأعتبارها أفضل طريقة لتحسين الأنتاج من حقول كهذه وقد أعتمدت للمرة الأولى في العام 1990 بوجود بعض الأستشارات الأجنبية.
وقد تم وضع مشعل غاز gas burner في كل بئر في نهاية أنبوب الأنتاج Tubing مع مزدوج حراري Thermocouple لتحسس حرارة المكمن ، وبعد الأشتعال يتم حقن الهواء ضمن من خلال المجال الحلقي Analus وحقن الغاز ضمن مجال الأنتاج Tubing مع وضع قرص من مادة الألمنيوم أسفل المشعل لمنع حدوث أي تمازج بين الغاز والهواء قبل حدوث الشعلة حتى يكون ضغط الغاز المحقون أعلى من ضغط الهواء المحقون وعندها فقط يفتح هذا القرص للخارج ويتكون مزيج من الهواء والغاز الطبيعي أسفل البئر مع حقن غاز خامل لبدء عملية الحرق.
وبعد تطبيق هذه الطريقة لوحظ أن آبار الرفع الصناعي بدأت تنتج بشكل طبيعي بالأضافة الى تناقص أنتاج الماء مع النفط .
بقي أن نقول أنه يتم حقن حوالي 49 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم الى 61 بئراً للحقن وأعطت هذه الحقول الكثير من الحيوية حيث أنها زادت أستخلاص النفط من نسبة 13% الى نسبة 39-45%.

المشاكل التشغيلية التي صادفت هذه العملية:
حتى بعد نصب محطتين لكبس الهواء مع منظومة أنابيب متكاملة ومكونة من أنابيب قطر 4 ، 6 عقدة ، استمرت بعض المشاكل بالحصول ، مثل أرتفاع درجة حرارة الهواء الى حد صعب السيطرة عليه وخاصة إذا علمنا أن المدينة التي يقع فيها الحقلان ترتفع درجة حرارتها الى درجات عالية وخاصة ً في الصيف ، بالأضافة الى المشاكل التقليدية لكابسات الهواء مثل تسرب قسم من سوائل التزييت Lubricants carryover ، بالأضافة الى أن وضع صمامات خانقة لتنظيم ضغط الهواء، مما يؤدي الى حدوث بعض التسربات leaks في أنابيب نقل الهواء.
هذا من ناحية ، ومن ناحية اخرى فأن وبسبب الضغط والحرارة العاليين فأن بعض آبار الحقن وخاصة ً القديمة منها ليست مصممة لتحمل هذه الضغوط مما أدى الى حدوث تشققات في بطانة البئر casing أو في تسميت البئر مما أدى الى تسرب الهواء المضغوط أو الغاز الى التراكيب المجاورة وقد تم رصد 4 من هذه الحالات في الحقلين المذكورين.
وقد تمت دراسة هذه الظاهرة بتأن كبير ، وتم التوصل الى بعض الأضافات والمحسنات لمواد التسميت (مثل السمنت الحراري Thermal cement أو ألومينات الكالسيوم) والمصممة لتحمل درجات حرارة عالية.
بالأضافة الى ذلك تم وضع توصيات أخرى تم وضعها في العام 2005 لتحسين هذه الطريقة مثل حفر آبار حقن جديدة يراعى فيها تسميت البطانة الى أسفل البئر لمنع الغاز من التسرب الى الطبقات المجاورة ، بالأضافة الى مراقبة ضغوط الحقن وأتخاذ الخطوات المناسبة عند أنخفاض ضغط الحقن لمعرفة المسبب.