دانشگاه آزاد اسلامي
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصيلات تکميلي
پاياننامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد “M.Sc”
مهندسي شيمي – محيط زيست
عنوان :
بررسي و انتخاب سيستم مناسب تصفيه آب توليد شده همراه نفت جهت استفاده در سکوهاي نفتي
استاد راهنما :
دکتر مهدي ارجمند
استاد مشاور :
دکتر حسن پهلوان زاده
نام و نام خانوادگي دانشجو :
محمدامين دانشفر
شماره دانشجويي :
9045310428
خرداد 93
دانشگاه آزاد اسلامي
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصيلات تکميلي
پايان نامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد “M.Sc”
مهندسي شيمي- محيط زيست
عنوان :
بررسي و انتخاب سيستم مناسب تصفيه آب توليد شده همراه نفت جهت استفاده در سکوهاي نفتي
نگارش:
محمدامين دانشفر
1- استاد راهنما: دکتر مهدي ارجمند
2- استاد مشاور: دکتر حسن پهلوان زاده
3- هيأت ژوري: دکتر حميدرضا مقدم زاده
4- مدير گروه: دکتر مهدي ارجمند
تاريخ دفاعيه: 5/3/ 1393
تقدير و تشکر
به مصداق ” من لم يشکر المخلوق لم يشکر الخالق ” شايسته است از زحمات اساتيد فرهيخته جناب آقايان دکتر مهدي ارجمند و دکتر حسن پهلوان زاده که با راهنمايي هاي سازنده خود اينجانب را در انجام اين پژوهش ياري نمودند تقدير و تشکر نمايم.
با امتنان بيکران و سپاس بي دريغ از مساعدت هاي سرکار خانم مهندس زهرا عباسي مزار از واحد پژوهش و توسعه شرکت نفت فلات قاره ايران، که به عنوان مشاور صنعتي طرح همواره راهنما و راهگشاي نگارنده در اتمام اين پايان نامه بوده اند.
و در پايان سپاس خود را به هيات محترم داوران، جناب آقاي دکتر حميدرضا مقدم زاده تقديم مي نمايم که زحمت داوري اين پايان نامه را بر عهده داشتند.
تقديم به همه پدران و مادران ايل . . .
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکيده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….1مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
فصل اول: کليات …………………………………………………………………………………………………………………………………41-1) آب توليدي همراه نفت ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………51-2) عوامل موثر بر حجم آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7
1-3) آلودگي هاي آب توليدي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8
1-4) خصوصيات شيميايي و فيزيکي آب توليدي…………………………………………………………………………………………………………………………………………..11
1-4-1) خواص شيميايي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………11
1-4-2) خواص فيزيکي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13
1-5) مديريت آب توليدي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………15
1-6) اثرات زيست محيطي آب توليدي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20
1-6-1) اثرات هيدروکربنهاي موجود در آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………..20
1-6-2) اثرات نمک موجود در آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..22
1-6-3) اثرات فلزات سنگين موجود در آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………….23
1-6-4) اثرات مواد راديواکتيو موجود در آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………..23فصل دوم: مروري برمطالعات و تحقيقات انجام شده توسط محققان………………………………………………………..242-1) مطالعات مختلف برروي آب توليدي همراه نفت و روشهاي تصفيه آن ………………………………………………………………………………………………….25
فصل سوم: اهداف، روشها و تجهيزات جداسازي و تصفيه آب توليدي…………………………………………………….263-1) اهداف تصفيه آب توليدي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….27
3-2) روشهاي مختلف تصفيه آب توليدي در صنعت نفت………………………………………………………………………………………………………………………………..31
3-2-1) تصفيه فيزيکي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………31
3-2-2) تصفيه شيميايي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………32
3-2-3) تصفيه بيولوژيکي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34
3-2-4) تصفيه غشايي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………36
3-2-5) سيستم هاي ترکيبي غشايي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….37
3-3) تجهيزات جداسازي و تصفيه آب توليدي ………………………………………………………………………………………………………………………………………………38
3-3-1) settling tank ها و skimmer vessel ها………………………………………………………………………………………………………………………………….41
3-3-2) جداسازهاي API……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….41
3-3-3) Plate Coalescer ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42
3-3-3-1) جداسازهاي PPI……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
3-3-3- جداسازهايCPI ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..43
3-3-3-3) تجهيزات جريان عرضي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….45
3-3-4) Skimmer, Coalescers…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….47
3-3-5) فيلترهاي Precipitators, Coalescing……………………………………………………………………………………………………………………………………..47
3-3-6) (SP Packs) Free-Flow Turbulent Coalescers ……………………………………………………………………………………………………………48
3-3-7) واحدهاي شناورسازي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………48
3-3-7-1) واحدهاي شناورسازي Dissolved Gas……………………………………………………………………………………………………………………………………49
3-3-7-2) واحدهاي شناورسازي Dispersed Gas……………………………………………………………………………………………………………………………………..49
3-3-7-3) واحدهايISF………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
3-3-7-4) سيستم‌هاي شناورسازي GLR Microbubble ياMBF …………………………………………………………………………………………………….53
3-3- 8) هيدروسيكلون‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
3-3- 9) سيستم‌هاي سانتريفوژ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….56
3-3- 10) روش Extraction………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..56
3-3-10-1) فرآيند CTour…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..57
3-3-10-2) Epcon CFU………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..59
3-3-10-3) فرآيند MPPE………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….59
3-3- 11) روش‌هاي بيولوژيكي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………60
3-3-11-1) سيستم HUMASORB-CSBTM………………………………………………………………………………………………………………………………………60
3-3-11-2) FBR………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….62
3-3-11-3) تصفيه بيهوازي در راكتور UASB……………………………………………………………………………………………………………………………………………63
3-3- 12) روش جذب سطحي………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..65
3-3-12-1) جذب سطحي روي ET ? 1………………………………………………………………………………………………………………………………………………………65
3-3-12-2) فرآيند Polishing……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..66
3-3-12-3) روش‌ پيشنهادي TORR…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..67
3-3-12-4) تكنولوژي استفاده از نوع خاصي سراميك……………………………………………………………………………………………………………………………………68
3-3-12-5) جذب سطحي روي كربن فعال…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….69
3-3- 13) استفاده از مواد شيميايي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………70
3-3-13-1) مواد شيميايي اكسيد كننده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………70
3-3-13-1) مواد شيميايي زلال كننده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………71
3-3-14) Disposal Piles……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………73
3-3- 15) Skim pile…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….73
فصل چهارم: انتخاب مناسب ترين سيستم تصفيه آب توليدي در سکوهاي نفتي ………………………………….74
4-1) معرفي تکنولوژي Epcon CFU…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….76
4-2) کاربردهاي Epcon CFU………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………83
4-3) مقايسه عملکرد CFUدر حالت آزمايش و اجرا……………………………………………………………………………………………………………………………………….84
4-4) پاکسازي نفت در آب توليدي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………86
4-5) پاکسازي ترکيبات آروماتيک…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….89
4-6) پاکسازي ديگر هيدرو کربنهاي آروماتيک…………………………………………………………………………………………………………………………………………………94
4-7) حساسيتCFU به نوسانات جريان…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………103
4-8) حساسيتCFU به نوسان در غلظت گاز………………………………………………………………………………………………………………………………………………..103
4-9) حساسيت CFUبه نوسان لجن نفتي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….105
4-10) مقايسه عملکرد CFU و ترکيب هيدروسيکلون و گاززدا……………………………………………………………………………………………………………………106
4-11) مقايسه عملکرد CFUو سانتريفيوژ…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….108
4-12) سازندگان تکنولوژي هاي تخليه صفر………………………………………………………………………………………………………………………………………………….109
4-13) مقايسه بين CFU و MPPE در جداسازي اجزاء آروماتيک……………………………………………………………………………………………………………110
4-14) مقايسه کلي عملکرد MPPE, C Tour Crudesorb, وCFU………………………………………………………………………………………………….113
4-15) مطالعات موردي در مناطق مختلف در استفاده از CFU………………………………………………………………………………………………………………….114فصل پنجم: نتايج و پيشنهادات ………………………………………………………………………………………………………1245-1) نتايج تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1255-2) ارائه پيشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..125منابع و ماخذ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….127فهرست منابع فارسي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………127فهرست منابع لاتين……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..129چکيده انگليسي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..131صفحه عنوان انگليسي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………132اصالت نامه (مختص پاياننامه)………………………………………………………………………………………………………………………………………133

چکيده
آب توليد شده همراه نفت که شامل مخلوطي از ترکيبات آلي و معدني مي باشد به عنوان بزرگترين پسماند در صنايع بالادستي نفت مطرح مي باشد. با افزايش برداشت از مخازن نفت و گاز حجم اين آب روز بروز در حال افزايش بوده و تخليه نامناسب آن در خشکي و دريا مشکلات زيست محيطي زيادي به همراه خواهد داشت. تاکنون روشهاي مختلفي جهت تصفيه آب توليدي در مناطق دريايي مورد استفاده قرار گرفته اند، اما بيشتر آنها تنها براي رفع آلودگي اوليه مناسب بوده و سيستم موثرتري براي تصفيه مورد نياز بوده تا آب توليدي قابل استفاده مجدد يا تخليه در محيط شود. يکي از مهمترين عوامل در تعيين روش عملياتي در سکوهاي دريايي محدوديت فضا مي باشد. در سکوهاي نفتي استفاده از روشهاي شيميايي و فيزيکي فشرده در گذشته و امروز مرسوم بوده است. در اين مقاله تکنولوژي CFU که از سال 2000 ميلادي در مناطق دريايي مورد استفاده قرار گرفته است به عنوان مناسب ترين سيستم تصفيه آب توليدي در مقايسه با ديگر تکنولوژي هاي مورد استفاده معرفي شده است. بازده مناسب جداسازي، انعطاف پذيري، عدم حساسيت به نوسانات مختلف، هزينه پايين و فضاي کم مورد نياز اين سيستم، شرکتهاي نفتي را وادار به استفاده بيش از پيش از اين تکنولوژي نموده است.
کلمات کليدي: آب توليد شده همراه نفت (PW)، اثرات زيست محيطي، تصفيه، سکوي نفتي، واحد شناورسازي فشرده(CFU)
مقدمه
امروزه در مناطق مختلف جهان در خشکي و دريا به منظور استخراج نفت و گاز عمليات مختلفي صورت مي گيرد. يکي از مشکلات دائمي در توليد نفت و گاز، فرايند توليد آب از مخازن مي باشد که جز جدانشدني فرايند توليد هيدروکربن ها مي باشد. اين آب توليدي به دليل مجاورت با مخازن از لحاظ کيفيت شبيه به نفت و يا گاز توليدي مي باشد. ضمن اينکه مواد مختلفي در طي مراحل مختلف از اکتشاف تا توليد مورد استفاده قرار مي گيرند که برخي از آنها خطرناک و سمي بوده و مي توانند اثرات زيانباري از جنبه هاي مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از يک چاه نفت يا گاز، آب همراه از جمله آلودگي هايي مي باشد که در اين حين توليد شده و به طور قطع به يقين تاثيرات خود را برمحيط زيست خواهد گذاشت. در بسياري از مناطق جهان قوانين و مقرراتي براي جلوگيري از آلودگي هاي محيط زيست وضع و حتي در برخي از مناطق بسياري از فعاليت هايي که منجر به توليد پسماندهاي خطرناک نفت و گاز مي شوند ممنوع گرديده است. حد مجاز نفت و روغن در آب توليدي براي تخليه به دريا در استراليا mg/lit30 متوسط روزانه و mg/lit50 متوسط ماهانه مي باشد. در خصوص موادي که از نظر محيط زيستي نگراني قابل توجهي را ايجاد مي کنند، بيشتر کشورها استانداردهاي سخت و دقيقي براي تخليه آب توليدي تنطيم کرده اند. به عنوان مثال حد متوسط ماهيانه براي تخليه نفت و روغن در آب توليدي در ونزوئلا برابر با mg/lit 20 مي باشد. در کشور ما ميزان نفت و روغن در آب توليدي براي تخليه، بر اساس کنوانسيون کويت براي متوسط روزانهmg/lit 15 مي باشد. رشد روز افزون فعاليت هاي صنعتي از يک سو و عدم رعايت الزامات زيست محيطي و مديريت نامناسب پسماندهاي توليدي از سوي ديگر، سبب شده است که در چند دهه اخير مقادير زيادي از پسماندهاي ناشي از فعاليت هاي نفتي به محيط زيست راه پيدا کند. در صورتيکه برنامه ريزي مناسب جهت تصفيه و يا حذف پسماندهايي که به محيط زيست تخليه مي شوند صورت نپذيرد اين مهم مي تواند اثرات نامطلوبي به دنبال داشته باشد. اثرات زيست محيطي هيدروکربنها و مواد سمي موجود در آب توليدي بر روي اکوسيستم، گياهان، جانوران و انسان در اين بين از مهمترين موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهي عمومي درباره محيط زيست در فرايند توليد از چاههاي نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خريداران به اين مهم شده است، بطوريكه مسائل زيست محيطي نقش تعيين كننده اي را در انتخاب تجهيزات و همچنين استفاده از تكنولوزي هاي جديد براي دفع اين مواد و به حداقل رساندن آلودگي، ايفا مي كند.
يکي از مهمترين عوامل در کاهش اثرات منفي زيست محيطي آب توليدي مديريت صحيح آن مي باشد، بگونه اي که برخي مواقع هزينه هاي مورد نياز در حذف آلودگيهاي يک پسماند و يا کنترل انتشار آلودگي آن با اعمال مديريتي صحيح و ابتکاري به ميزان چشمگيري کاهش پيدا خواهد کرد.
با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اينکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلايل مختلف، توليد آب همراه نفت و گاز روز به روز افزايش مي يابد، در نظر گرفتن تمهيدات لازم جهت کاهش اين صدمات و پيشگيري از آن ضروري به نظر مي رسد.
با توجه به اين ضرورت و اينکه بحث محيط زيست در طي سالهاي اخير جايگاه خوبي را در شرکت هاي نفتي پيدا کرده است، اين پژوهش به بررسي مسائل مختلف آب توليدي، روشهاي تصفيه آب توليدي و انتخاب روش مناسب جهت تصفيه آب همراه در سکوهاي توليد نفت و گاز در دريا پرداخته است. شايان ذکر است اين پايان نامه تحت حمايت شرکت نفت فلات قاره ايران و با همکاري واحد پژوهش و توسعه اين شرکت انجام شده است.
فصل اول
کليات
فصل اول: کليات
1-1) آب توليدي همراه نفت (PW)1
سنگ‌هاي رسوبي كه در حال حاضر شامل لايه‌هاي رسوبي مختلفي است، در ابتدا از ته‌نشين شدن رسوبات اقيانوس‌ها، ‌درياها، درياچه‌ها و جريان‌هاي ديگر حاصل شده‌اند. اين رسوبات به طور طبيعي شامل مقدار زيادي آب هستند. اين آب همچنان با اين رسوبات دفن مي‌شود و باقي مي‌ماند و ميليون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار مي‌گيرد. بسياري از لايه‌هاي رسوبي بزرگ، در ابتدا با آب هاي اقيانوس‌ها و درياها همراه بوده‌اند، بنابراين در اينگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب درياها بوده است. بهرحال، در طي سال‌هاي مختلف رويدادهايي رخ مي‌دهد كه طي آنها نفت كه از مواد‌آلي ته‌نشين شده با اين رسوبات تشكيل شده است از جايي كه سنگ مبداء ناميده مي‌شود به سمت سنگ‌هاي رسوبي با نفوذپذيري و تراوايي بيشتر مهاجرت مي‌كند. نفت داراي دانسيته‌اي كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لايه‌هاي زيرين قرار مي‌گيرد و اين آب، آب حوزه‌هاي نفتي نام مي‌گيرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت يا گاز به سطح آورده مي شود. شکل (1-1) نحوه قرارگيري گاز، نفت و آب در يک مخزن را نشان داده است.
شکل (1-1): نحوه قرارگيري گاز، نفت و آب در يک مخزن
طبق منابع موجود مي‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هايي در مخازن هيدروكربوري كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولين كسي بود كه وجود آب را در مخازن توليد كنندة نفت گزارش داد. اما وي گمان مي‌كرد كه اين آب ممكن است در حين عمليات حفاري وارد حفره‌هاي مخزن شده باشد.
در بيشتر سازندهاي حاوي نفت اينگونه گمان مي‌رود كه سنگ مخزن قبل از اينكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسيله آب اشباع شده بوده است. هيدروكربن‌هاي با دانسيته كمتر به سمت موقعيت‌هاي تعادل ديناميكي و هيدرواستاتيكي مهاجرت مي‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا مي‌كنند و جاي آنرا مي‌گيرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراين سنگ مخزن به طور معمول شامل هيدروكربن‌هاي نفتي و آب مي‌باشد.
به تدريج با انجام آزمايشات مختلف مشخص شد كه كيفيت اين آب از لحاظ تركيبات شيميايي حل شده در آن از يك مخزن هيدروكربني به مخزن هيدروكربني ديگر تفاوت دارد. همچنين با افزايش برداشت از يك مخزن هيدروكربني مقدار آب توليدي نيز افزايش مي‌يابد. در سال‌هاي گذشته آب توليدي هنگام استخراج منابع هيدروكربني به عنوان بخشي از مواد زايد توليد شده در عمليات توليد مورد توجه قرار گرفته است.
در واقع آب توليدي جزء جدا نشدني فرآيند بازيابي هيدروكربن‌هاست و در حوزه‌هاي نفتي توسعه يافته مقدار آب توليدي به مراتب بيشتر است.
آب توليدي كه به آن آب شور (Brine) نيز گفته مي‌شود مي‌تواند شامل آب سازند، آب تزريق شده به مخزن، مقدار كمي آب ميعان يافته و مقادير كمي از تركيبات شيميايي استفاده شده در عمليات توليد باشد. آب توليدي بيشترين حجم مواد زايد توليدي در عمليات توليد مواد هيدروكربني را تشكيل مي‌دهد. اين جريان مواد زايد را مي‌توان مواد زايد با حجم زياد و سميت كم فرض كرد. حجم آب توليدي از مخازن گازي به مقدار قابل توجهي كمتر از مخازن نفتي بوده ولي آلودگي آلي آن در مقايسه با چاههاي نفتي بيشتر مي باشد. خصوصيات آب توليدي نظير شوري، دانسيته، فلزات و محتواي آلي آن از يك حوزة به حوزة ديگر تفاوت دارد.
توليد جهاني آب توليدي همراه نفت حدود 250 ميليون بشکه به ازاي 80 ميليون بشکه توليد نفت در روز تخمين زده مي شود. اين رقم نشان مي دهد سرعت آب توليدي به نفت توليدي 3 به 1 مي باشد.
پيش‌بيني مي‌شود ميزان توليد اين آب در طي قرن آينده به دو برابر مقدار فعلي افزايش يابد كه اين مسئله لزوم توجه بيشتر به مسائل مربوط به مديريت آب توليدي را سبب مي شود.
نمودار (1-1) ميزان آب توليدي همراه نفت در دريا در دهه هاي گذشته و پيش بيني آن تا سال هاي آتي را نشان داده است.
نمودار (1-1): آب توليدي همراه نفت در جهان از سال 1990 ميلادي و پيش بيني تا سال 2015 ميلادي
1-2) عوامل مؤثر برحجم آب توليدي
مديريت آب توليدي به دليل حجم بالا و هزينه بهره برداري سنگين يک فاکتور کاملا کليدي است. علاوه بر اين با توجه به اينکه آب توليدي يک رخداد طبيعي است، اگر به درستي مديريت نشود تاثيرات زيست محيطي آن مي تواند قابل توجه باشد. برخي از عواملي که مي توانند بر حجم آب توليدي در طي چرخه عمر يک چاه اثرگذار باشند عبارتند از:
1- روش هاي حفاري چاه
با ثابت بودن تمامي شرايط توليدي، حجم آب توليدي از يک چاه عمودي بيشتر از حجم آب توليدي در يک چاه افقي است.
2- مکان حفر چاه
چنانچه مکان حفر يک چاه در يک مخزن هيدروکربوري با توجه به ساختار آن مخزن به خوبي انتخاب نگردد، بدون توجه به نوع چاه (افقي يا عمودي بودن) ميزان آب توليدي افزايش خواهد يافت.
3- چگونگي تکميل چاه
هنگام تکميل يک چاه بايستي به مکانيسم رانش سيالات هيدروکربني موجود در آن مخزن توجه نمود.
4- نوع تکنولوژي جداسازي آب
از گذشته به منظور جداسازي آب همراه توليدي از سيالات هيدروکربني از تجهيزات و تصفيه کننده هاي سطحي استفاده مي شود. البته اين روش شامل هزينه هاي استخراج، تجهيزات و مواد شيميايي تصفيه کننده مي باشد.
5- تزريق آب به منظور افزايش راندمان توليد از مخازن
يکي از راه هاي افزايش ميزان بازده توليدي از مخازن نفتي، تزريق آب به درون مخزن مي باشد. اين آب باعث تثبيت فشار مخزن شده و موجب مي شود نفت بيشتري توليد گردد. در مقابل اين افزايش توليد، آب بيشتري به دليل پيشروي سريعتر جبهه آب به سمت چاه توليدي، توليد خواهد شد.
6- آسيب ديدگي ديواره لوله هاي جداري و چاه
چنانچه ديواره لوله هاي جداري و چاه در اثر فشارهاي موجود، خوردگي، سايش و …. دچار آسيب ديدگي شوند، آنگاه ايجاد ترک يا تغيير فرم در آنها مي تواند اين اجازه را به آب هاي سطحي بدهد که به دهانه چاه وارد شوند و به عنوان آب همراه استخراج گردند.
7- مشکلات درون چاهي و زير سطحي
بعضي مواقع مشاهده مي شود که با توجه به ميزان آب توليدي در سطح لازم است تعدادي از شبکه هاي ايجاد شده توليدي در ديواره چاه در مخزن مسدود گردند. اين عمل موجب کاهش ميزان آب توليدي از چاه خواهد شد، اما چنانچه اين انسداد به خوبي انجام نشود مجددا” ميزان آب توليدي از چاه افزايش خواهد يافت.
8- تاثيرات دبي توليدي از مخزن
توليد از سيالات هيدرو کربني با بالاترين دبي ممکن باعث مي شود که آب همراه موجود در زير ستون نفت خيلي سريع کانالي درون نفت به سمت چاه زده و مقدار آب همراه توليدي از چاه را به شدت افزايش دهد. پديدة مخروطي شدن (coning) آب يكي از عوامل توليد آب اضافي در چاههاي توليدي هيدروكربني است .در واقع مخروطي شدن آب، بالا آمدن ستون آب در اثر رسوخ جزيي در چاه نفت مي‌باشد كه در نتيجه كاهش فشار در طي توليد جريان نفت رخ مي‌دهد. اين پديده يكي از علل رايج توليد آب بيشتر، بخصوص در مخازني است كه تحت نيروي محركه آب، جريان نفت بالا مي‌آيد.
برخي روش‌هاي رايج جهت كنترل پديدة مخروطي شدن آب عبارتند از:‌
1) كاهش روند افت فشار (كاهش فشار با شيب كندتر) به وسيله توليد نفت با نرخ كمتر
2) تكميل مجدد چاه و ايزوله كردن يا مسدود كردن حفره‌هاي پاييني
3) بستن چاه براي كمك به فروكش كردن مخروط آب و سپس بازكردن مجدد آن و توليد نفت با نرخ پايين‌تر
در طي فرايند توليد نفت بايستي تا آنجا که ممکن است از توليد بيش از اندازه آب همراه جلوگيري نمود. توليد بيش از اندازه آب همراه نفت مشکلات زيادي را باعث مي شود که در زير به برخي از آنها اشاره شده است.
1) کاهش نسبي توليد نفت
2) کاهش نرخ توليد کلي
3) کاهش ميزان بهره دهي توليد نفت
4) افزايش ميزان آبي که در مرحله جداسازي بايد از نفت جدا شود.
5) افزايش ميزان ماسه ناپايدار در اطراف چاه
6) کاهش قابليت تصفيه پذيري نفت
1-3) آلودگي هاي آب توليدي
سميت و آلودگي آب توليدي ناشي از دو منبع اصلي است كه عبارتند از:‌
1) آلودگي هاي ناشي از خصوصيات طبيعي آب توليدي با توجه به محل قرارگرفتن آن در مخزن
اين خصوصيات شامل مواردي از قبيل مواد آلي محلول، فلزات سنگين مانند کادميوم، سرب و جيوه، شوري که ميزان آن به رئولوژي مخزن بستگي دارد، موارد راداکتيويته طبيعي که نسبتا محلولند و… مي باشد.
2) آلودگي‌هاي به وجود آمده در طي فرآيند توليد
مواد آلاينده‌اي كه در طول عمليات توليد ممكن است وارد آب شده و باعث سميت شوند شامل هيدروكربن‌ها و مواد شيميايي بوده که اين سميت و آلودگي به‌تدريج در طي عمليات توليد افزايش مي‌يابد. مخاطرات مربوط به سميت بنزن و PH در طول فرآيند توليد افزايش مي‌يابد. همچنن ساير آلاينده‌ها مانند فنانترن، باريم و آرسنيك در مراحل انتهايي عمليات توليد مشاهده مي شود. آب توليدي قبل از توليد نيز داراي آلودگي‌هايي است كه منابع توليد آن چندان مشخص نيست. اين‌ آلودگي‌ها و سميت‌ها عمدتاً نمك‌ها و راديونوكلئيدها هستند.
مواد شيميايي كه در طي عمليات توليد اضافه مي‌شوند به نوع عمليات اعم از توليد يا هدف بستگي دارد. از نظر شيميايي اين تركيبات، مخلوط‌هاي پيچيده‌اي از مواد شيميايي ناخالص هستند.
برخي از اين مواد شيميايي عبارتند از:‌
1) بيوسايدها
مهمترين مشكل باكتريايي كه در مراحل توليد جريان‌هاي نفتي ممكن است بوجود آيد، فعاليت ميكروارگانيسم‌هاي احيا كننده سولفات (SRB)2 مي‌باشد. SRB ها يون‌هاي سولفات را احيا كرده و به سولفيد هيدروژن تبديل مي‌كنند. سولفيد هيدروژن باعث بروز خوردگي شيميايي، رسوبگذاري و … بسياري مشكلات ديگر در تجهيزات مربوط به عمليات توليد جريان‌هاي هيدروكربوري مي‌شود. بيوسايدها براي كنترل رشد باكتريايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تركيباتي مانند quaternary ammoniu و نمك‌هاي استات آمين رايج‌ترين بيوسايدهايي هستند كه در عمليات توليد جريان‌هاي نفتي بكار مي‌روند. همة بيوسايدها به مقدار زيادي در آب محلولند.
غلظت بيوسايد مورد استفاده به فاكتورهاي زيادي بستگي دارد. معمولاًَ از اين گروه مواد در غلظت‌هاي بين ppm200-5 استفاده مي‌شود و سميت (50LC) آنها از مقادير كوچكتر از ppm1 تا مقادير بيشتر از ppm1000 تغيير مي‌كند.
2) Scale inhibitor ها
scale inhibitor ها از رسوب كردن تركيبات مختلف جلوگيري مي كنند. رسوبات رايج عبارتند از: كربنات كلسيم، سولفات كلسيم، سولفات استرونيسم و سولفات باريم.
در واقع اين تركيبات معدني موجود در آب توليدي روي سطوح فلزي رسوب مي‌كنند و مشكلات عديده‌اي را به وجود مي‌آورند. ترسيب اين مواد روي سطوح فلزي تجهيزات مربوط به عمليات توليد، مي‌تواند باعث افزايش فشار عملياتي و كاهش راندمان توليد شود. كنترل اين رسوبات معدني به وسيله روش‌هاي شيميايي انجام مي‌شود. همه مواد شيميايي كه براي جلوگيري از ترسيب اين مواد بكار مي‌روند به وسيله كنترل رشد كريستالي رسوبات معدني، اين كار را انجام مي دهند.
سه گونه رايج تركيبات شيميايي كه به منظور جلوگيري از ترسيب اين مواد بكار مي‌روند عبارتند از: phosphonate ها، phosphate ester ها و پليمرهاي اكريليك، كه همگي به ميزان قابل توجهي در آب محلولند. حداقل غلظت مورد استفاده اين دسته از مواد ppm10-5 بوده و سميت (50LC) آنها بين ppm 11000-1000 تغيير مي‌كند.
3) Corrosion inhibitor ها
خورندگي سيالات توليد شده از مخازن هيدروكربني بيشتر مربوط به حضور موادي چون سولفيد هيدروژن، دي‌اكسيد كربن و يا اكسيژن مي‌باشد. دي اكسيد كربن رايج‌ترين ماده خورنده موجود در اين سيالات است، سولفيد هيدروژن بيشتر به دليل آسيب‌هايي كه به محيط زيست و انسان وارد مي‌كند، مورد توجه است و اكسيژن،‌ به طور معمول در سيالات توليد شده از مخازن هيدروكربني وجود ندارد.
Corrosion inhibitor ها تركيبات بسيار پيچيده‌اي هستند كه به طور كلي عبارتند از: آميد/ ايميدازولين، آمين و نمك‌هاي amine quaternary و انواع hetrocyclic amine ها.
در عمليات توليد نفت استفاده از corrosion inhibitor هاي محلول در نفت به دليل كارايي بالاتر ترجيح داده مي‌شوند. غلظت معمول اين مواد ppm 20-10 و سميت (50LC) مربوط به آنها در محدودة‌ ppm 20-1.2 مي‌باشد.
4) Emultion breaker ها
در امولسيون عادي قطرات آب در فاز پيوسته نفت پراكنده شده اند. در امولسيون معكوس قطرات نفت در فاز پيوسته آب پراكنده شده‌اند. پايداري امولسيون به وسيله حضور موادي مانند ذرات جامد، رزين‌ها، آسفالتن‌ها و اسيدهاي آلي در سيالات توليد شده از مخازن هيدروكربوري، افزايش مي‌يابد.
علاوه بر اين مواد افزوده شده در حين عمليات توليد مانند corrosion inhibitor ها و بيوسايدها و … نيز باعث افزايش پايداري امولسيون مي شوند.
براي از ببن بردن هر دو نوع امولسيون تكنولوژي‌هاي مخلتفي وجود دارد كه برخي از اين تكنولوژي ها عبارتند از: افزايش زمان ماند، بهبود جداسازي ثقلي، افزايش دما و استفاده از ميدان الكتريكي.
كارايي هركدام از اين روش‌ها با استفاده از افزودني‌هاي شيميايي مي‌تواند بهبود يابد. رايج‌ترين تركيباتي كه جهت از بين بردن امولسيون عادي بكار مي روند عبارتنداز:
Formaldehyde resins, polyglycole esters, alkylaryl sulfonates, oxyalkylated alkylphenol.
كه اين گروه تركيبات در آب نامحلوند و در فاز نفت توزيع مي‌شوند. غلظت مورد استفاده اين تركيبات براساس نفت ppm100-25 و ميزان توزيع شده در فاز آب ppm4-0.4 مي‌باشد، همچنين سيمت (50LC) مربوط به اين دسته از مواد در محدودة ppm80-3.8 مي‌باشد.
5) Reverse breaker ها
اين دسته از مواد شيميايي براي كمك به زدودن قطرات نفت و روغن از آب توليدي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. دو نوع رايج از اين تركيبات شيميايي عبارتند از: ‌پلي آمين‌هاي با وزن مولكولي كم (بين 2000 تا 5000) و تركيبات polyamine quaternary ammonium.
هر دو نوع تركيبات فوق به مقدار زيادي در آب محلولند. در برخي از فرمولاسيون‌هاي تركيبات فوق، غلظت‌هاي قابل توجهي از آلومينيوم، آهن و روي نيز ديده مي‌شود. غلظت مورد استفاده اين مواد
ppm25-5 و سميت (50LC) مربوط به آنها كمتر از ppm1 مي‌باشد.
6) Surfactantها
اين مواد که جهت تميز كردن تانك‌ها و ساير تجهيزات بكار مي‌روند عمدتـاً شامل alkylaryl sulfonate ها و يا ethoxylatedalkyl phenol ها مي باشند. سميت (50LC) ناشي از اين گروه مواد ppm0.5 تخمين زده مي‌شود.
7) Paraffin Inhibitor ها
اين گروه از مواد شيميايي جهت جلوگيري از تشكيل هيدروكربن‌هاي جامد و چسبيدن آنها به جداره تانك‌ها و ساير قسمت‌هاي سيستم و به طور كلي جهت جلوگيري از تجمع هيدروكربن‌هاي جامد در سيستم بكار مي‌روند رايج‌ترين مواد شيميايي كه بدين منظور به كار مي‌روند،عبارتند از:‌vinyl polymer ها، sulfonate salt ها و مخلوطي از alkyl polymer ها در aryl polymer ها.
قابل توجه است كه تمامي اين تركيبات بيشتر در فاز هيدروكربني محلولند تا در فاز آب. غلظت معمول اين تركيبات ppm300-50 و سميت (50LC) ناشي از آنها ppm42-1.5 مي‌باشد.
1-4) خصوصيات شيميايي و فيزيکي آب توليدي
از جمله عوامل تاثير گذار بر خصوصيات شيميايي و فيزيکي آب توليدي مي توان به مکان جغرافيايي ميدان، ساختار زمين شناسي ميدان، عمر مخزن و نوع هيدروکربن ها اشاره نمود. به هر حال، ترکيب آب توليدي از لحاظ کيفيت شبيه به نفت يا گاز توليدي است.
آب توليدي از مخازن نفتي مختلف براي تعيين خصوصيات فيزيكي و شيميايي مختلف، مورد آزمايش و بررسي قرار مي‌گيرد. در بيشتر حوزه‌هاي نفتي، آب توليدي شامل انواع مختلفي از مواد معدني محلول و تركيبات آلي محلول مي‌باشد، ولي در حوزه‌هاي نفتي معمولاً آن دسته از خصوصياتي كه هنگام تزريق مجدد آب به مخازن زيرزميني مورد توجه است و بايستي مورد تصفيه قرار گيرد، اندازه‌گيري مي‌شود.
نوع تركيب آب توليدي در حوزه‌هاي نفتي مخلتف از آب شور خيلي رقيق تا آب بسيار شور (آب شور سنگين) مي‌تواند تغيير كند. برخي خواص شيميايي و فيزيکي آب توليدي در ادامه آمده است.
1-4-1) خواص شيميايي
آب توليدي در ترکيب خود داراي برش هاي مختلفي مي باشد که مي توان آنها را به صورت زير دسته بندي نمود:
1) نفت محلول و پراکنده
ترکيبات نفتي محلول شامل آلاينده‌هاي گروه (BTEX)3 و مواد قطبي آلي(سبک تا متوسط)، آروماتيک ها، فنول ها، آلکيل فنول ها، کربوکسيليک اسيد و هيدروکربن هاي چرب مي باشد.
نفت پراکنده، از قطرات کوچک نفت معلق در آب توليدي تشكيل شده است. هيدرو کربن هاي پلي آروماتيکي و آلکيل فنول هاي سنگين (C6-C9) شامل اين برش در آب توليدي مي باشد.
2) مواد معدني محلول
اين مواد شامل آنيونها، کاتيونها و مواد راديواکتيو مي باشند.
– کاتيون ها
كاتيون‌هاي عمده موجود در آب توليدي عبارتند از: ‌سديم، كلسيم و منيزيم. از ديگر كاتيون‌هايي كه ممكن است در آب توليدي يافت شوند و غلظتي بيش از mg/lit10 دارند مي‌تواند به پتاسيم، استرونسيم، ليتيم و باريم اشاره كرد. كاتيون‌هاي ديگري نيز هستند كه بعضاً در آب توليدي يافت مي‌شوند، اين کاتيونها عبارتنداز:‌ آلومينيم، آمونيم، آ‌هن، منگنز، سرب، سيليكون و روي.
– آنيون ها
آنيون عمده‌اي كه در آب توليدي يافت مي شود كلرايد است. غلظت كلرايد در حوزه‌هاي نفتي مختلف مي‌تواند تغيير كند. در بيشتر حوزه‌هاي نفتي آب توليدي شامل برميد و يديد نيز مي باشد. غلظت برميد موجود در آب توليدي يكي از عوامل مهمي است كه در تعيين ماهيت آب شور حوزه نفتي بكار مي‌آيد و يكي از فاكتورهاي ژئوشيميايي مهم به شمار مي‌آيد.
بي‌كربنات و سولفات نيز از ديگر آنيون‌هايي است كه در آب توليدي وجود دارد و غلظت آنها از صفر تا چندهزار ميلي‌گرم در ليتر مي تواند متغير باشد. ساير آنيون‌هايي كه ممكن است در آب توليدي يافت شوند عبارتند از:‌ آرسنات، برات،‌ كربنات، فلورايد، هيدروكسيد، ‌نمك‌هاي اسيدهاي آلي و فسفات.
– راديواکتيوها
مواد پرتوزاي طبيعي اغلب به صورت راديم 226/228 در ترکيب آب توليدي ديده مي شوند.
3) ترکيبات شيميايي
موادي از قبيل آنتي فوم، آلکيل بنزن، آفت کش ها، بازدارنده هاي خوردگي، آفت کشها و امولسيونهاي شکننده در آب توليدي جاي گرفته اند. نوع محصول اعم از محصولات جانبي و هدف و عمليات انجام شده اعم از توليد، فرآوري و … در ميزان اين ترکيب نقش دارند.
4) جامدات
جامدات توليدي يک رنج وسيعي از مواد هستند که شامل جامدات تشكيل شده، محصولات خوردگي، باکتري، واکس ها، آسفالتن هاست. در آب توليدي که حاوي اکسيژن نباشد، سولفيدها از جمله پلي سولفيدها و سولفيد هيدروژن توسط واکنش باکتريايي سولفات به وجود مي آيند. بعضي مواد غيرآلي کريستالي از جمله SiO2 ، Fe2O3 ، Fe3O4 و BaSO4 در جامدات معلق در آب توليدي يافت شده اند.
5) گازهاي محلول
به طور كلي حلاليت گازها با افزايش شوري آب كاهش مي‌يابد و با فشار (افزايش فشار) افزايش مي‌يابد. مقدار زيادي از گازهاي حل شده در آب شور توليد شده در حوزه‌هاي نفتي وجود دارد. بيشتر اين گازها، هيدروكربن‌ها هستند. بهرحال گازهاي ديگري مانند CO2 ، N2 و H2S نيز اغلب در ميان اين گازهاي محلول وجود دارند.
1-4-2) خواص فيزيکي
از جمله مهترين خصوصيات فيزيکي آب توليدي مي توان به موارد زير اشاره نمود.
1) دانسيته
دانسيته آب سازند تابعي از فشار، دما و اجزاء حل شده درآن است. هنگامي كه هيچ اطلاعات آزمايشگاهي در دسترس نباشد، از نمودارها جهت تعيين دانسيته آب سازند مي‌توان استفاده كرد، كه دانسيته تعيين شده داراي خطايي حدود %10? خواهد بود.
2) كشش سطحي
كشش سطحي به صورت نيروي جاذبه اي است كه در مرز بين دو فاز اعمال مي‌شود. اگر دو فازي كه با هم در تماس هستند مايع وگاز يا مايع و جامد باشند اين نيرو، كشش سطحي ناميده مي‌شود ولي اگر دو فاز مايع باشند اين نيرو (IFT)4 ناميده مي شود. IFT فاكتور مهمي در فرآيندهاي (EOR)5 مي باشد. اين نيروي جاذبه با متدهاي
آزمايشگاهي مختلف قابل اندازه‌گيري است.
3) ويسكوزيته
ويسكوزيته آب سازند، ?w،‌ تابعي از دما و فشار و جامدات حل شده (TDS)6 مي‌باشد. درحالت كلي، ويسكوزيته آب شور موجود در مخازن هيدروكربوري، با افزايش فشار،‌ افزايش ميزان شوري و يا كاهش دما، افزايش مي‌يابد. گاز حل شده در آب سازند، تأثير بسيار كمي روي ويسـكوزيته آب سازند دارد كه قابل صرف‌نظر كردن مي‌باشد. با استفاده از نمودارهايي مي توان ويسكوزيته تقريبي آب سازند را بدست آورد. اين نمودارها تأثير فشار، دما و غلظت NaCl را روي ويسكوزيته آب سازند نشان مي‌دهند.
4) PH
PH آب سازند معمولاً به وسيله سيستم CO2 / بيكربنات كنترل مي‌شود. با توجه به اينكه حلاليت CO2 با تغيير دما و فشار تغيير مي‌كند، در صورتي كه نزديك‌ترين مقدار به PH طبيعي آب سازند مدنظر باشد، اندازه‌گيري PH بايستي در محل حوزه نفتي انجام شود. با داشتن مقدار PH مي‌توان امكان تشكيل رسوب يا تمايل آب را به خوردگي تخمين زد. PH آب شور غليظ معمولاً كمتر از 7 است اما در طي مدتي كه آب سازند در تانك‌هاي ذخيره نگهداري مي‌شود، PH افزايش مي‌يابد. در بيشتر موارد دليل اين افزايش PH در مدت نگهداري آب سازند در تانك‌ها، تشكيل يون‌هاي كربنات در نتيجه تخريب بي‌كربنات است.
5) پتانسيل اكسيداسيون – احيا
اطلاعات مربوط به پتانسيل اكسيداسيون – احيا در مطالعات مربوط به چگونگي انتقال تركيبات اورانيم، آهن، سولفور و ساير تركيبات معدني به فاز آبي، بسيار مهم هستند. حلاليت بعضي عناصر و تركيبات بستگي به پتانسيل اكسيداسيون- احيا و PH محيط دارد. پتانسيل اكسيداسيون – احيا كه به صورت ولتاژ الكتريكي بيان مي‌شود، با Eh نشان داده مي شود. بعضي از آب هاي توليدي، آب Interstitial يا Connate است و Eh منفي دارد. همچنين اطلاعات مربوط به Eh در تعيين چگونگي تصفيه آب توليدي قبل ازتزريق مجدد آن به لايه‌هاي زيرزميني، مفيد است. مقادير Eh در تعيين اينكه چه مقدار آهن در حالت محلول در آب باقي مي‌ماند و در ته چاه رسوب نمي‌كند مهم است. ارگانيسم‌هايي كه اكسيژن مصرف مي‌كنند، باعث كاهش Eh مي‌گردند. در رسوبات دفن شده، باكتري‌هاي هوازي كه تركيبات آلي را جذب مي‌كنند وجود دارند، كه اينها اكسيژن آزاد را از آب Interstitial مي‌زدايند.
باكتري‌هاي هوازي هنگامي كه تمام اكسيژن آزاد مصرف شده باشد، از بين مي‌روند و باكتري‌هاي بي‌هوازي به يون‌هاي سولفات حمله مي‌كنند كه دومين آنيون مهمي است كه در آب دريا وجود دارد. در طي اين مرحله، سولفات به سولفيت و سپس به سولفيد احيا مي‌شود، Eh افت كرده و به مقدار mv 600- مي‌رسد. H2S آزاد مي شود و CaCO3 رسوب مي‌كند، در صورتي كه PH به بالاي 8.5 برسد.
در جدول (1-1) خلاصه مشخصات فيزيکي و شيميايي آب توليدي در ميادين مختلف نفت و گاز در دنيا و محدوده آلودگي و ترکيبات موجود در آب توليدي آورده شده است.

جدول (1-1): خلاصه مشخصات و ترکيبات آب توليدي در ميادين مختلف
پارامترمقادير (ميلي گرم بر ليتر)فلزات سنگينمقادير(ميلي گرم بر ليتر)دانسيته (کيلوگرم بر متر مکعب)1140-1014کلسيم25800-13تنش سطحي(دين بر سانتيمتر)78-43سديم97000-132CGD1500-0پتاسيم4300-24CDG1220منيزيم6000-8CPP1000-2/1آهن>100-1Pa10-4/3آلومنيم410-310ترکيبات نفتي565-2باريم650-3/1ترکيبات فرار35-39/0کادميم>2/00-005/0کل نفت و روغن غيرفرار275کروم1/1-02/کلرايد200000-80مس>5/1-002/بي کربنات3990-77ليتيم50-3سولفات>1650-2منگنز>175-004/نيتروژن آمونياکي300-10سرب8/8-002/0سولفيت10تيتانيم>7/0-01/0کل مواد قطبي600-7/9روي35-01/0اسيد>63-1آرسنيک>3/0-005/0فنول ها23-009/0جيوه>002/0-001/0اسيدهاي چرب فرار4900-2نقره>15/0-001/0
1-5) مديريت آب توليدي
روش هاي زيادي براي مديريت آب توليدي وجود دارد. انتخاب بهترين ومناسب ترين گزينه تابعي از پارامترهاي زيادي خواهد بود. از جمله اين عوامل مي توان به موارد زير اشاره نمود.
– موقعيت ناحيه مورد نظر
– قوانين مورد قبول در آن منطقه
– بررسي قابليت تکنيکي
– هزينه هاي لازم جهت دفع آب همراه و مديريت آن
– در دسترس بودن زير ساخت ها، تجهيزات و امکانات مورد نياز
– توانايي نيروي انساني
آب توليدي به عنوان يک دور ريز در ميادين نفتي مطرح مي باشد. مديريت آب توليدي خواه به صورت دور ريز يا محصول هزينه بر است. در قديم آب توليدي به نحوي مديريت مي شد که کمترين هزينه و مناسب ترين راه باشد، اما امروزه بسياري از شرکت ها به اين نتيجه رسيده اند که آب مي تواند در کنار داشتن يک هزينه براي عملياتشان، يک ارزش نيز باشد. توجه بيشتر به مديريت آب توليدي اجازه مي دهد که استخراج هيدروکربن ها و سود حاصله کماکان توجيه پذير باشد. در تمامي چاهها آب توليدي يا دفع مي گردد يا دوباره مورد استفاده قرار مي گيرد. گاهي اوقات اين آب را به منظور تثبيت فشار مخزن مجددا به درون مخزن تزريق مي کنند و در برخي مواقع آب به منابعي مانند دريا تخليه مي شود. آنچه در اينجا داراي اهميت فراواني مي باشد اين است که بايستي اين آب توليدي را پيش از آنکه به هرگونه مصرفي رساند يا دورريز کرد تصفيه نمود و مواد شيميايي دروني آن را متناسب با خصوصيات مکاني که قرار است اين آب وارد آن گردد تغيير داد. به طور کلي مهمترين مراحل مختلفي که در مديريت آب توليدي بايستي مورد توجه قرار گيرند عبارتند از:
– ممانعت از ورود آب توليدي از مخزن هيدروکربوري به درون چاه
– جلوگيري از راه يافتن آب توليدي به سطح زمين
– تزريق مجدد آب توليدي به درون مخزن هيدروکربوري به منظور تثبيت فشار مخزن و افزايش توليد نفت
– دفع آب توليدي به درون چاههاي نفتي و گازي متروکه که توليد از آنها صورت نمي گيرد.
– تصفيه آب توليدي و استفاده مجدد از آن يا تخليه
ممانعت از توليد آب و جلوگيري از وارد شدن آن به سطح زمين در صورتي که از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه باشد بهترين راه مديريت آب توليدي است. در حال حاضر يکي از مسائل مورد بحث اين است که چگونه مي توان ميزان استخراج آب به سمت چاه را به حداقل رساند. برخي از استراتژي هايي که مي توانند به منظور محدود کردن ورود آب به دهانه چاه مورد استفاده قرار گيرند عبارتند از: استفاده از وسايل سدکننده مکانيکي و مواد شيميايي که کانال هاي آب يا شکست هاي ساختار را مي بندند و مانع از اين مي شوند که آب دوباره راه خود را به سمت چاه پيدا کند. در زير به برخي از روش هاي موجود جهت جلوگيري از راه يافتن آب همراه به سطح زمين اشاره مي شود.
1) Water Shut-Off
در اين روش از راه يافتن آب توليدي به لايه هاي توليد مخزن به روشهاي شيميايي يا مکانيکي تا حد ممکن جلوگيري مي شود. در روش هاي مکانيکي با استفاده از سيمان و وسايل مکانيکي ديگر مسير جريان آب را در مخزن سد مي کنند و در روشهاي شيميايي با تزريق مواد پليمري خاص به مخزن، ويسکوزيته آب همراه را افزايش مي دهند تا يک ماده ژل مانند پايدار به وجود آيد و بدين ترتيب قابليت جريان يافتن آب محدود شود.
2) Down hole Separation
اين روش يکي از روشهاي دفع آب همراه در محل محسوب مي شود که از راه يافتن آب همراه به سطح زمين جلوگيري مي کند. در واقع در اين روش جداسازي آب و نفت از يکديگر به جاي اينکه در سطح زمين انجام شود در ته چاه انجام مي شود. در اين روش آب توليدي جدا شده در زير سطح زمين در ته همان چاه دفع مي شود. عمليات جداسازي فاز هيدروکربني و فاز آب در ته چاه، در چاههاي گازي با استفاده از يک مکانيزم جداسازي ثقلي و در چاههاي نفتي به وسيله افزودن يک ماده شيميايي جدا کننده مايع- مايع به ته چاه انجام مي شود.
3) In Situ Water Drainage
اين روش که به آن روش توليد مجزا نيز گفته مي شود، براساس تئوري هاي هيدروديناميکي و کنترل پديده مخروطي شدن آب، باعث جريان ورودي مجزاي آب و نفت به درون چاه مي شود. اين تئوري مسلم مي داند که اگر نفت و آب در سنگ مخزن به طور کاملا مجزا و مستقل تشکيل شوند، آب و نفت به طورطبيعي در سنگ مخزن از همديگر جدا مي شوند و آب به مواد هيدروکربني آلوده نخواهد شد. چاه به صورت دوگانه تکميل مي شود به اين ترتيب که حفره هاي پاييني در ناحيه آبي قرار مي گيرند و آب مي تواند همزمان وبه صورت موازي، اما مستقل از نفت جدا مي شود. اين دوجريان توليدي به وسيله يک مانع مکانيکي به نام مجرابند از هم جدا مي شوند تا از اختلاط آب با نفت جلوگيري به عمل آيد.
در بين روشهاي مديريت آب توليدي همراه نفت در حال حاضر رايج ترين روش جهت دفع آب توليدي در اکثر کشورها، تزريق مجدد آن به مخازن نفتي مي باشد که به دلايل زير انجام مي گيرد:
– تثبيت يا افزايش فشار مخرن هيدروکربوري به منظور افزايش راندمان توليد آن
– دفع آب همراه توليدي و کاهش اثرات زيست محيطي ناشي از آن
– جلوگيري از فرونشيني زمين در مناطقي که داري مخازن هيدروکربوري عظيمي هستند و توليد از اين مخازن باعث افت فشار شديد از آنها شده و در نتيجه در اثر فشار ناشي از وزن لايه هاي فوقاني زمين در آن مناطق نشت مي نمايد.
البته بايستي توجه داشت که تزريق آب توليدي به مخزن هيدروکربوري داراي محدوديت ها و مشکلات عملياتي نيز مي باشد که قبل از انجام عمليات بايستي به دقت مورد بررسي قرار گيرند تا بهترين شرايط تزريقي ايجاد گردد. مشکلات و محدوديت هاي تزريق مجدد آب توليدي به مخزن هيدروکربوري را مي توان به صورت زير بيان کرد.
1) يکي از مهمترين مشکلاتي که در هنگام تزريق آب همراه به درون مخازن نفتي وجود دارد مشکل کاهش تزريق پذيري چاههاي تزريق مجدد، به علت انسداد منافذ و فضاهاي خالي چاه بوده و متاثر از دو عامل زير مي باشد.
– وجود ذرات جامد در آب تزريقي: اين مسئله عمدتا” ناشي از عدم کارکرد بهينه فيلترها يا خارج از سرويس بودن آنهاست. اين ذرات جامد يا از سيستم نمک زدايي منشا مي گيرند و يا ناشي از رشد ميکروبها در سيستم مي باشد. قطعات بيوفيلم هاي سخت شده يا ژلاتيني ميکروبي، لاشه هاي بهم چسبيده ميکروبها، مواد شيميايي لخته اي



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید