تمت مناقشة اطروحة الدكتوراه الموسومة ” تصميم موديل حقن متكامل لحقل نفطي عراقي” المقدمة من قبل الطالب ” وسام عيسى طاهر” في قسم هندسة النفط/ كلية الهندسة/ جامعة بغداد في يوم “الاثنين” المصادف “04 / 02 / 2019 ” وقد أشرف على إعداد الأطروحة “الاستاذ المساعد الدكتورة سميرة محمد حمد الله”. تألفت لجنة المناقشة من: ” الاستاذ الدكتورغسان حميد عبد المجيد رئيسا, وكل من الاعضاء الاستاذالمساعد الدكتور فالح حسن محمد, الاستاذ مساعد الدكتور اياد عبد الحليم عبد الرزاق, الاستاذ مساعد الدكتور جلال عبد الواحد راضي, والاستاذ مساعد الدكتورغزوان نوري سعد”. قررت اللجنة منح الطالب شهادة الدكتوراه.
مستخلص الاطروحة:
المكمن المختار كدراسة حالة خلال هذا البحث هو مكمن المشرف في حقل الحلفاية النفطي, والذي هو احد المكامن العراقية الكاربوناتية الكبيرة. مكمن المشرف بدأ بالانتاج خلال شهر ايار من عام 2005, وبدون اي دعم من اي طاقة خارجية للمكمن, لكن الضغط المكمني انخفض كثيرا خلال الخمس سنوات الماضية كنتيجة للزيادة الحادة في انتاج النفط وذلك عندما وضع المكمن تحت برنامج التطوير الفعلي. الضغط المكمني الحالي يرتفع قليلا فوق ضغط التشبع للمكمن, على الرغم من البدء ببرنامج الحقن التجيربي منذ ايار 2015. الغمر المائي هو أحد الطرق الثانوية الاكثر استخداما لزيادة كفاءة الاستخلاص من المكامن الكاربوناتية. ادائية الغمر المائي عادة تحدد عمر المكمن واستخلاص النفط في حالة المكامن الكاربوناتية قليلة الدفع المائي والقابلة للاستنزاف. وحيث ان كميات الماء المطلوبة للحقن تكون متوفرة بشكل محدود, لذلك من الضروري القيام بعمل دراسة امثلية لاستخدام اقل ما يمكن من مصادر المياه مع تحقيق الغرض المطلوب من الغمر المائي.
خلال هذا البحث, تم انشاء موديل جيولوجي ثلاثي الابعاد وعالي الدقة بالاعتماد على البيانات الجيولوجية, الجيوفيزيائية, البتروفيزاوية, والهندسية لتمثيل الوصف التركيبي الطباقي و توزيع الصفات المكمنية على طول المكمن. المخزون النفطي الاصلي المحسوب خلال هذا الموديل كان متقارب مع ذلك المحسوب من الموديلات السابقة لنفس المكمن. هذا الموديل الجيلوجي ذو الخلايا الصغيرة تم تحويله الى موديل ذو خلايا اكبر وذلك لغرض تقليل وقت تشغيل الموديل اثناء حركة الموائع مع الاحتفاظ تقريبا بنفس خواص المكمن. موديل نمذجة مكمني حركي ثلاثي الابعاد وثلاثي الاطوار انشأ لتثميل حركة الموائع في مكمن المشرف على طول التاريخ الانتاجي للمكمن والبالغ تقريبا 12 سنة. صلاحية هذا الموديل انجزت من خلال الموائمة بين نتائج الموديل مع القياسات الحقلية المتوفرة, حيث كانت نتائج الموائمة جيده ومقبولة بصورة عالية في كلا المرحلتين الابتدائية والحركية.
اعتمادا على نتائج الموائمة للموديل, تم تصميم خطة لتطوير المكمن مع استخدام الغمر المائي ولفترة تمتد حوالي 23 سنة وذلك من خلال استخدام برامج المحاكاة المكمنية المعروفة مع الاخذ بنظر الاعتبار المتطلبات الواقعية للانتاج من المكمن حسب خطط التطوير المقررة من قبل الشركة المشغلة لللحقل. اقترحت اربع ستراتيجيات للغمر المائي باستخدام نمط الغمر الدفع الخطي المتعاقب, وتختلف هذه الستراتيجيات فيما بينها بالنسبة الى معدل الحقن الكلي للمكمن, كمية الماء المحقون, عدد ابار الحقن, و معدل انتاج الذروة للنفط. الستراتيجية ذات معدل انتاج الذروة الاعلى اختيرت كأمثل ستراتيجية للغمر المائي في حالة عدم وجود اي تحديدات في توفر المياه اللازمة للحقن, حيث تطلبت اقصى معدل حقن 755 الف برميل ماء/يوم مع تسجيل معدل استخلاص نهائي حوالي 22.82%. في الجانب الاخر, وفي حال وجود تحديات كبيرة حول توفر المياه المطلوبة للحقن, اختيرت الستراتجية الخاصة لهذه الظروف كأمثل خيار للغمر المائي حيث تطلبت معدل حقن 385 برميل ماء/يوم فقط, مع معدل استخلاص نهائي 18.39%. تقنيات المحاكاة بواسطة مبدأ خطوط الجريان “الستريم لاين” استخدمت بصورة فعالة لادارة عملية الغمر المائي خلال كل الستراتيجيات الاربع المقترحة للغمر المائي, وذلك من خلال حساب معدل توزيع البئر لكل الابار الانتاجية والحاقنة. بالاضافة الى ذلك, وبسبب تحديدات توفر المياه اللازمة للحقن, طبقت تقنيات محاكاة الستريم لاين لغرض تقليل كمية الماء المطلوبة للحقن من خلال توجيه الماء المحقون الكلي فقط باتجاه الابار الفعالة وذلك باستخدام اليات الامثلية الموجودة في برامجيات الستريم لاين. نتائج الدراسة كانت بينت ان كميات الماء المحقون تم تقليلها بصورة واضحة مع توفير دعم جيد للضغط المكمني والاحتفاظ بنفس نسبة الاستخلاص النهائي لكل ستراتيجية.
واخيرا, بما ان موضوع حقن الماء منخفض الملوحة اصبح مؤخرا من المواضيع الواعدة في تحسين انتاج النفط من المكامن الكاربوناتية, تم بناء موديل نمذجة لحقن الماء منخفض الملوحة بالاعتماد على نتائج تجارب مختبرية لحقن ماء البحرالمعالج في عدة نماذج صخرية مستخلصة من مكمن المشرف. هذه التجارب كانت قد اجريت من قبل الشركة المشغلة للحقل, والتي انتجت منحنيات جديدة للنفاذية النسبية كنتيجة لتغير تبللية الصخور باتجاه مزيدا من التبلل بالماء بعد حقن الماء منخفض الملوحة. نتائج الموديل منخفض الملوحة تمت مقارنتها مع موديل استخدام الماء المكمني وكانت النتائج توضح ان حقن الماء منخفض الملوحة يؤدي الى زيادة في نسبة استخلاص النفط بحوالي 4% عندما يتم حقن كمية ماء كلية تبلغ 0.64 من الحجم المسامي الكلي للمكمن وخلال مدة تنبؤ قدرها 50 سنة.
