دانلود پروژه مخازن هوشمند نفت با فرمت word (docx) 1 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 1 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

موضوع پروژه :مخازن هوشمند فهرست مطالب عنوانصفحه فصل اول :چکیده پیشگفتار7 نگاهی بر فناوری هوشمند9 تعاریف11 سطوح مختلف هوشمندی در تکنولوژی15 فصل دوم : کاربردهای مختلف هوشمند سازی و بررسی ارزش افزوده 2-1- تولید ترتیبی بهینه 22 2-2- تولید هم زمان از لایه های متوالی23 2-3- استفاده از سیالاتی مانند آب و گاز برای سیلاب زنی یا حفظ فشار 24 2-4- لایه نفتی با ضخامت کم27 2-4-1- لایه نفتی با ضخامت کم در مخازن چند قسمتی 28 2-5- چاه های چند شاخه ای هوشمند 28 2-6- بهینه کردن تزریق آب29 2-6-1- مقایسه تزریق آب به صورت معمولی و هوشمند 31 2-6-2- روش های مختلف تزریق آب به مخازن شکافدار33 2-7- فرازآوری خودکار37 2-8- چاه های متروکه هوشمند 38 2-9- بازدهی چاه هوشمند در انواع مخازن 38 2-9-1- مخازن یکنواخت با نفوذپذیری یکسان 38 2-9-2- مخازن غیر همگن39 2-9-3- مخازن دارای گسل39 2-9-4- مخازن شیب دار و چند لایه 40 2-9-5- مخازن غیریکنواخت دارای کانال41 2-9-6- نتایج کلی در بهره گیری از تکنولوژی چاه هوشمند 41 فصل سوم : مزایا و چالش ها 3-1- مزایا43 3-1-1- کاهش هزینه سرمایه43 3-1-2- کاهش هزینه های عملیاتی44 3-1-3- شتاب دادن به تولید45 3-1-4- انعطاف پذیری47 3-1-5- امکان تولید از لایه هایی با فشار مختلف47 3-1-6- قابلیت کنترل واکنشی48 3-1-7- افزایش مقدار بازیافت نهایی49 3-1-8- کمینه کردن عدم قطعیت49 3-1-9- کنترل دستگاه ها از راه دور و به صورت بی سیم49 3-1-10- بهینه کردن به هنگام تولید50 3-1-11- بهبود مسائل زیست محیطی50 3-1-12- مزایای دیگر51 3-2- چالش ها52 3-2-1- موانع توسعه تکنولوژی هوشمند 52 3-2-2- چالش های موجود در به کارگیری تکنولوژی هوشمند53 3-2-2-1- آسیب پذیری تجهیزات در مقابل تولید شن53 3-2-2-2- تجمع رسوب در ته چاه55 3-2-2-3- قابلیت اعتماد55 3-2-2-4- مدیریت تغییرات56 3-2-2-5- چالش های دیگر56 فصل چهارم : بررسی اقتصادی تکنولوژی مخازن هوشمند 4-1- بررسی اقتصادی 59 4-2- بررسی نمونه های موردی61 4-2-1- مثال اول61 4-2-2- مثال دوم65 4-3- HYPERLINK "http://www.khabaronline.ir/news-61196.aspx" ساخت اولین چاه مصنوعی هوشمند خاورمیانه توسط ایرانیان70 نتیجه گیری 72 منابع 76 فصل اول مقدمه از زمان فوران اولین چاه نفت ایران و خاورمیانه در مسجد سلیمان و تولد صنعت نفت ایران صد سال می گذرد . از آن زمان که مردم تنها برای روشنایی از نفت خام استفاده می کردند تاکنون , که تقریباً در هر صنعتی ردپایی از نفت خام و فراورده هایش دیده می شود , پژوهشگران مختلف در تمام زمینه ها و کاربردهای مربوط به نفت خام تحقیقات فراوانی انجام داده اند که پیشرفت های فناوری وسیعی را در زمینه صنایع نفت , گاز و پتروشیمی در پی داشته اند . چگونگی ظهور وبروز فناوری و نحوه به کارگیری آن مقدار تولید صنعت نفت را در آینده تعیین خواهد کرد . تحقیق و پژوهش , در صد سالگی صنعت نفت ایران ,بسیار جوانتر از این صنعت است و ما هنوز در گامهای اولیه فعالیتهای علمی در این صنعت هستیم . واضح است که پژوهش در صنعت نفت با راندمانی متناسب با تجربه و قدمت تاریخی آن حرکت نکرده است و صد افسوس که مشکلات و ویژگیهای آن به خوبی شناخته نشده اند . خصلت هایی همچون زمان بر بودن , هزینه بر بودن , ریسک پذیری ,کیفیت نه چندان مطلوب , مشکلات عدم تأمین مالی به موقع و عدم وجود ضمانت نامه های لازم از مؤلفه های ذاتی نهفته در پژوهش اند . تکنولوژی هوشمند کردن در صنایع بالادستی نفت با اسامی چاه هوشمند , مخزن هوشمند , یا میدان هوشمند در فارسی و عباراتی شبیه I. Field, E.Field, Digital Field, Smart Field, Intelligent Field, Smart Completion بیان می شود. این تکنولوژی را می توان فلسفه جدید یا پارادایمی نامید که با نگاه به روشهای گذشته طرحی نو در انداخته است و مانند فناوری چنان بر صنایع تأثیر گذاشته که در بعضی از متون از آن به عنوان نسل جدید میادین نفتی Next Generation Oil Field نام می برند . این تکنولوژی مجموعه ای از فرایندهای مدیریتی تغییر است که بهینه کردن موردی را به بهینه کردن مستمر تبدیل و آن را از دوران اکتشاف مخزن شروع و تا فروش فراورده ها دنبال می کنند . این تکنولوژی مجموعه ای بین رشته ای , جامع و به هم پیوسته از فرآیندها , نیروهای انسانی کارآمد , سخت افزارها و نرم افزارهایی است که تولید نفت و گاز را پایش , مدل, کنترل و پیش بینی می کند و پیوسته هر آنچه را مدیران , کارشناسان و سیستم ها به آن نیاز دارند , تا تصمیم بگیرند و آنها را به موقع اعمال کنند , در اختیار آنان قرار می دهد . (تکنولوژی مخازن هوشمند) مزایای راهبردی این تکنولوژی را که می تواند برای شرکت ها مزیت رقابتی و ارزش افزوده ایجاد کند می توان اینگونه بر شمرد : ایجاد فرایند کاری جامع برای تسهیل و تسریع فرایند تصمیم گیری ؛ ایجاد فهم مشترک و بهتر از سیستم جامع تولید ؛ بهبود ارتیاطات و تصمیم گیری بین مدیران , مهندسان و کارکنان عملیاتی ؛ بهبود مدیریت فرآیندهای تولید از چاه , مخزن و میدان ؛ یکسان کردن به هنگام و تصحیح داده ها ؛ افزایش امکان پایش و اعمال تصمیمات به صورت کنترل از راه دور ؛ کالیبره و به روز کردن سیستم های مدل سازی به وسیله داده های به روز ؛ کاهش ریسک و عدم اطمینان در فرآیند مدیریت مخزن ؛ افزایش صحت پیش بینی و برنامه ریزی ها و جلوگیری از توقف تولید برنامه ریزی نشده ؛ جایگزین کردن دیدگاه پیش گیرانه به جای تصمیم گیری های عکس العملی در مدیریت مخزن ؛ یکی از مزایای بارز این تکنولوژی که به کار گیری آن را آسان می کند این است که , علی رغم پیچیدگی و پیشرفته بودن , به کارگیری مرحله ای و یا به عبارت دیگر به کارگیری با درجه هوشمندی مختلف ممکن است . نگاهی بر فناوری هوشمند : آنچه امروزه ذهن بسياري از توليدكنندگان نفت جهان را به خود مشغول كرده، چگونگي افزايش عرضه است .توليدكنندگان عمده ناچارند براي برطرف ساختن نيازهاي بازار -كه برآورد شده از حجم كنوني 85 ميليون بشكه در روز به 120 ميليون بشكه تا سال 2030 مي رسد -از تجهيزات و امكانات به مراتب پيچيده تري استفاده كنند . بسياري از ميدان هاي عمده نفت و گاز جهان، چندين دهه است كه به طور مداوم مورد بهره برداري قرار گرفته اند .از اين رو استخراج نفت و گاز بيشتر از اين ميدان ها، مقوله اي بس پيچيده و دشوار مي نمايد .علاوه براين، انتظار مي رود آن دسته از ميدانهايي كه در دست اكتشاف قرار دارند يا بناست توسعه يابند، استحصال و خروجي كمتري داشته باشند .اينجاست كه مطرح مي شود. « استخراج هوشمندانه نفت و گاز » و« چاههاي هوشمند » مبحث جديدي به نام چاه هاي مجهز به وسايل سنجش اندازه گيري و كنترل درون چاهي را كه قابليت دريافت و انتقال اطلاعات و در نتيجه كنترل پذيري بيشتر نسبت به چا ههاي معمولي دارند, چاه هاي هوشمند مي ناميم. كاملترين چاه هوشمند هنگامي تحقق مي يابد كه تمام مراحل مرتبط با مخزن هوشمند باشند. از اكتشاف گرفته تا حفاري و تكميل و بهره برداري و شبيه سازي. در اكتشاف هاي هوشمند از حسگرهاي لرزه نگار بسيار دقيق استفاده مي شود و در حفاري هوشمند مكان دقيق مته حفاري بصورت لحظه به لحظه به مهندس حفار گزارش مي شود تا بر اساس اطلاعات در اختيارش تصميم بهتري براي ادامه مسير بگيرد. در بخش تكميل هوشمند چاه با وسايل و تجهيزات هوشمند طرف هستيم. شيرهاي ايمني و توليدي هوشمند كنترل جريان را بر عهده دارند و حسگرها، پارامترهاي مورد نياز براي تصميمي هوشمند را محاسبه و ثبت مي كنند. و وسايل ارتباطي ميان حسگرها با سطح زمين و سطح زمين با شيرهاي كنترلي هم اطلاعات را انتقال مي دهند. قابليت اطمينان سيستم وابسته به قابليت اطمينان وسايل و به خصوص حسگرهاست . بازده اقتصادي اينگونه چاه ها سبب شده كه تكنولوژي آنها به سرعت رشد كرده و شركت هاي نفتي مختلف روي آنها سرمايه يكي از بزرگترين شركتهاي نفتي است كه در اين زمينه سرمايه گذاري كرده است ؛ به (Shell) گذاري كنند . شركت نفتي شل عنوان مثال تمام چاه هاي نفت كشور برونئي كه توسط شركت شل مديريت مي شوند از فناوري هوشمند بهره مي برند. اگر بخواهيم فناوري هوشمند را در يك ميدان نفتي مشاهده كنيم شكل زير ديد مناسبي در اين مورد به ما خواهد داد : شکل 1-1 نمايي از فناوري ميدان نفتي هوشمند(تکنولوژی مخازن هوشمند) و اگر بخواهيم ديد كلي از فناوري هوشمند در درون يك چاه داشته باشيم شكل زير در اين زمينه مفيد خواهد بود: شکل 1- 2 نمايي از يك چاه هوشمند(تکنولوژی مخازن هوشمند) برخي از دانشگاهيان و متخصصان مهندسي نفت بر اين باورند كه نبود و نقصان اطلاعات به طور مستقيم و غير مستقيم خسارت‌هاي سنگيني را در صنعت نفت كشور ما به بار ‌آورده و نقش زيادي در افت ضريب بازيافت مخازن دارد. زيان‌هاي ناشي از اين نقصان از دست رفتن ده‌ها ميليارد‌ بشكه نفت، ميليون‌ها بشكه افت توليد روزانه و كاهش چشم‌گير توان اقتصادي كشور در دهه‌ي پيش روي برآورد مي‌شود. در يك نگرش راهبردي با رويكرد تجزيه و تحليل (SWOT) مي‌توان اين خلأ را به عنوان يك نقطه ضعف بنيادين در درون بخش مورد بررسي قرار داد. (تکنولوژی مخازن هوشمند) استفاده از فناوري چاه‌هاي هوشمند، اگر چه در گام‌هاي ابتدايي خود در صنعت نفت كشور ما به سر مي‌برد، اما آغاز اين پروژه از سوي مركز مطالعات اكتشاف و توليد پژوهشگاه صنعت نفت مي‌تواند به مثابه يك نقطه قوت مهم تلقي شده و توسعه‌ي اين فناوري به عنوان راهبردي براي غلبه بر چالش نقصان اطلاعات در كشور مورد توجه قرار گيرد. تعاریف همگام با ارتقای سطح دانش فنی در زمینه تکنولوژی های مرتبط با صنایع بالادستی نفت , درحال حاضر به کارگیری روشهای پیشرفته حفاری و تکمیل چاههای نفت و گاز و پیاده کردن روشهایی مثل حفاری چندگانه پیچیده , نصب تجهیزات پیشرفته درون چاهی , اندازه گیری پیوسته دما , فشار و جریان سیالات و پردازش داده های مخزن ممکن شده است . به کارگیری این تکنولوژی های جدید می تواند به بهبود مدیریت مخزن و بهینه کردن تولید هنگام بهره برداری از مخازن هیدروکربوری منجر می شود . یکی از این تکنولوژی های نو که به شکلی فزاینده در حال رشد است و به شدت بر صنعت نفت تأثیر گذاشته , هوشمند کردن چاه و مخزن است. به طور کلی تکنولوژی هوشمند کردن را می توان در سه سطح چاه , مخزن هوشمند و میدان هوشمند بررسی کرد . چاه هوشمند چاهی است که به ابزارهای حسگر و شیرهای کنترلی بازه ای درون چاهی مجهز شده است به طوری که می تواند مقدار جریان سیال تولیدی از قسمت های مختلف مخزن را که به وسیله توپک از هم جدا شده اند کنترل و تنظیم کند . البته یک چاه تنها زمانی هوشمند است که در طی عمر خود بتواند ارزش افزوده ایجاد کند . این بدان معنی است که ممکن است تمام ابزارها و ادوات هوشمند در ته چاه نصب شوند ولی نصب آنها باعث هیچ بهبودی در بهره دهی نشود که در چنین حالاتی به آن چاه هوشمند گفته نمی شود . بهره برداری از چاههای هوشمند با چاههای معمولی تفاوت دارد . در چاههای هوشمند با توجه به اطلاعات حاصل از حسگرهای نصب شده در درون چاه , نظارت و تفسیر شرایط عملیاتی مانند دما , فشار و مقدار جریان پیوسته انجام می شود . بدین ترتتیب کاربر می تواند شرایط چاه را پایش کند . همچنین در این تکنولوژی , بر اساس اطلاعات جمع آوری شده , اعمال تصمیمات به هنگام , با نصب سامانه کنترلی و شیرهای کنترل بازه ای موسوم به ICV و بهینه کردن فرآیند تولید یا تزریق ممکن است در این صورت دستیابی به شرایط عملیاتی بهینه در هنگام تولید از یک چاه بدون نیاز به عملیات درون چاهی امکان دارد . هدف از کنترل ناحیه ای جریان در یک چاه , با استفاده از ICV , به حداکثر رساندن تولید نفت و یا به حداقل رساندن تولید سیالات ناخواسته مانند گاز و آب یا لحاظ کردن همزمان هر دو حالت است . به طور کلی لرزش افزوده در چاههای هوشمند غالباً با کاهش هزینه های درون چاهی , کم کردن و یا به تأخیر انداختن تولید سیالات ناخواسته , شتاب دادن به تولید سیالات دلخواه و همچنین قابلیت انعطاف برای مواجهه با مشکلات عملیاتی حاصل می شود . در سطحی بالاتر از چاه هوشمند , تکنولوژی مخزن هوشمند وجود دارد . در این تکنولوژی , چاههای یک مخزن هوشمند به صورت یکپارچه مدیریت می شوند به طوریکه اطلاعات لازم از هر چاه به روش های مختلف به اتاق کنترل فرستاده و تمام تصمیمات در آنجا و بر اساس استراتژی تولید از مخزن گرفته می شوند و سپس دستور لازم از آنجا صادر و بر چاه های هوشمند اعمال می شود . (تکنولوژی مخازن هوشمند) میدان هوشمند میدانی است خودکار که به ابزارهایی ویژه مجهز شده است تا بتوان فرآیند مدیریت مخازن را بهبود بخشید . این کار با به کارگیری نیروی متخصص در رشته های مختلف لازم , تکنولوژی , مدل سازی و فرآیندهای کنترل با اعمال روشهای ایمن و در یک فضای کارگروهی انجام می شود تا بازیافت نهایی از یک میدان نفتی یا گازی بیشینه شود . معمولاً هوشمند کردن ابتدا با هوشمند کردن یک چاه نفتی یا گازی آغاز می شود و سپس برای یکپارچه کردن عملکرد این چاه ها مبحث میدان هوشمند به میان می آید . در موضوع چاه هوشمند , بحث تکمیل هوشمند مبحث مهمی است که به طور کلی شامل انجام مجموعه ای از فرآیندهاست که نحوه تولید از مخزن را با نحوه تولید به روش های مرسوم متفاوت می کند و در نتیجه مدیریت مخزن را با مدیریت تولید چاه ها بسیار بهبود می بخشد . با توسعه مفهوم چاه هوشمند , برای ارتقای مدیریت و بهینه کردن مداوم عملکرد چاه های یک میدان , ایده میدان هوشمند مطرح شده است . میدان هوشمند از سه جز اصلی تکنولوژی , فرآیند و نیروی انسانی تشکیل شده است و تنها زمانی به طور کامل تحقق می یابد که این اجزا یکپارچه سازماندهی شوند .(تکنولوژی مخازن هوشمند) تکنولوژی : تکنولوژی موضوعاتی مختلف مانند اندازه گیری , دورسنجی , تحلیل مهندسی , مشاهده , کنترل اتوماتیک و توانایی یکپارچه کردن و در نهایت اتوماسیون را در بر می گیرد . فرآیند : فرآیندهای کار چگونگی انجام کار هستند و با پیدا شدن تکنولوژی های جدید تغییر می کنند . اجرای موفق هر تکنولوژی جدید , توجه به فرهنگ , ساختار , آموزش و فرآیند کار ضروری است . نیروی انسانی : کادر متخصص باید در زمینه هایی مختلف مانند فرهنگ کارگروهی , ساختار سازمانی و آموزش تربیت شوند . هسته اصلی میدان هوشمند از ترکیب تکنولوژی های چاه هوشمند , جمع آوری به هنگام داده ها , مدل کردن یکپارچه , سامانه کنترلی مناسب و مهارتهای لازم ایجاد و به بهینه کردن بهتر , صرفه جویی در هزینه و بهبود بازیافت نهایی منجر می شود . 2138680134620تکنولوژیاندازه گیری سنجش از راه دور داده تحلیل توانایی یکپارچه کردن 00تکنولوژیاندازه گیری سنجش از راه دور داده تحلیل توانایی یکپارچه کردن 262890023876000344170023876000 3905885525145فرآیندیکپارچه کردن همکاری تجاری کردن 00فرآیندیکپارچه کردن همکاری تجاری کردن 1096645451485کادر متخصص آموزش فرهنگی تغییر مدیریت 00کادر متخصص آموزش فرهنگی تغییر مدیریت 3035300-11747500 شکل 1- 3 اجزا تشکیل دهنده میدان هوشمند سطوح مختلف هوشمندی در تکنولوژی ظرفیت های تکنولوژی هایی که بهینه کردن به هنگام در میدان هوشمند را ممکن می کنند به سرعت افزایش و همزمان هزینه های آنها نیز کاهش یافته اند . این تکنولوژی های گوناگون شامل جنبه های مختلف اند که برای روشن شدن و ساده کردن جنبه های مختلف تکنولوژی به صورت زیر طبقه بندی شده اند : اندازه گیری ( حسگرها ) :تمام اندازه گیری های مستقیم و غیر مستقیم عوامل فیزیکی مانند, فشار, دما, جریان , و... به کمک حسگرهای دائمی در سطح میدان و درون چاهها . سنجش از راه دور : به ابزارهایی برای ارسال داده های اندازه گیری شده به نقاط دوردست , برقراری ارتباط میان تعداد زیادی حسگر و دریافت دستورها برای اعمال اطلاق می شود. این بخش شامل واحد پایانه از راه دور , سیستم کنترل , نظارت و جمع آوری داده , ارتباطات با سیم و بی سیم و پروتکل های ارتباطیمربوط است . نگهداری داه ها و دسترسی به آنها : دریافت , فیلتر کردن , مدیریت , ارزیابی و ارسال داده هایی که به صورت به هنگام خودکار یا دستی جمع آوری شده اند . تحلیل : نرم افزارهای تخصصی یا عمومی برای مدلسازی, محاسبات عددی , شبیه سازی و پیش بینی سناریوهای مختلف رفتار مخزن . تصویر سازی : در این قسمت داده های چند بعدی در محیط گرافیکی نمایش داده می شوند .کاربر می تواند این محیط را هدایت و مجموعه داده های مختلف را برای نمایش انتخاب کند که می تواند نمایش ساده داده ها, اطلاعات یا دانش در سه بعد و تصویر سازی متحرک داده های تحلیل شده باشد . کنترل خودکار : هدف این بخش نگهداشتن خودکار ارزش فرآیند در سطحی مشخص است . کنترل معمولاً با عملکرد خودکار , به هنگام و راه دور یک شیر , یک سوئیچ و یا یک موتور مرتبط صورت می گیرد و این تا حد زیادی به ثابت زمانی فرآیندها مربوط است . یکپارچه کردن و اتوماسیون : توانایی یکپارچه و خودکار کردن فرآیند جریان برای رسیدن به عملیات بهینه . در هر کدام از دسته بندی ها می توان سه سطح را برای تکنولوژی در نظر گرفت : سطح 1 : عملکرد واحد ( دستی با سیستم گسسته )؛ سطح 2 : عملکرد چند گانه ؛ سطح 3 : یکپارچه ؛ فلسفه میدان هوشمند تنها منحصر به مقوله اتوماسیون نمی شود بلکه در واقع فراهم کردن سه عنصر کلیدی است که برای عملکرد مؤثر هر سیستم هوشمند نیاز است : داد های قابل اعتماد , مجموعه ابزارهایی که بتوانند این داده ها را به اطلاعات مفید تبدیل کنند و نیروی انسانی با مهارت های لازم و مشاوران عملیاتی , که با استفاده از این اطلاعاات تصمیماتی درست بگیرند . لازم به ذکر است , آنچه که باعث هوشمند شدن چاه یا یک میدان می شود به خودی خود تکنولوژی جدیدی نیست بلکه تمرکز بر استفاده از روشهای ابتکاری و یکپارچگی تکنولوژی های موجود برای بهینه کردن بهره برداری مدیریت یک مخزن یا یک میدان است . به طور مثال , در روشهای معمول بهره برداری کردن , عمده فعالیت ها با انجام آزمایش های مختلف , مانند آزمایش فشار استاتیک برای ادامه تولید برنامه ریزی می شوند ؛ یعنی همه تصمیم گیری ها بر اساس داده هایی است که از مخزن گرفته می شود اما این تصمیمات به خاطر این که فرآیند اخذ داده بسیار کند است ممکن است بسیار دیر اتخاذ شوند و روش بهبودی که اکنون برای مخزن ارائه می شود شاید دیگر کارایی نداشته باشد . اساس کار چاههای هوشمند نیز شبیه روشهای مرسوم است فقط نحوه انجام آن تغییر می کند و با داده گیری به هنگام از مخزن و تلفیق تکنولوژی های مختلف می توان تصمیم به موقع و مؤثرتری گرفت . امروزه میدان هوشمند با به کارگیری ارتباطات بی سیم درون چاهی , نرم افزارهای پیشرفته مدلسازی , حسگرها کنترل کننده های از راه دور و دورسنجی , حجم عظیم داده های جمع آوری شده را انتقال می دهد . شکل 1- 4 نمایی از یک چاه هوشمند در یک میدان هوشمند(تکنولوژس مخازن هوشمند) شکل زیر نمایی از میدان هوشمند را نمایش می دهد . با اجرای کامل این حلقه, ارزش افزوده بیشینه ایجاد می شود . چرخه اندازه گیری , مدلسازی , تصمیم گیری و کنترل مرتب تکرار شده تا بتوان مقدار بیشینه هیدرو کربن را از مخازن , با مؤثرترین راه های اقتصادی , استخراج کرد . شکل 1- 5 حلقه ارزش در یک میدان هوشمند(تکنولوژی مخازن هوشمند) فصل دوم کاربردهای مختلف هوشمند سازی و بررسی ارزش افزوده در این فصل چگونگی کاربرد تکنولوژی میدان هوشمند برای تکمیل و بهبود روشهای مختلف تولید ارائه شده است . بدین منظور در ابتدای هر روش , چالش های موجود در برخی از روش های مرسوم تولید و بهره برداری شرح داده و سپس نشان داده و سپس نشان داده می شود که با استفاده از تکنولوژی چاه های هوشمند چگونه می توان بهره برداری از میادین نفتی را از روش های مرسوم برداشت از مخازن هیدروکربوری بهتر کرد . همان طور که در ادامه شرح داده می شود , برخی از روش ها منحصر به این تکنولوژی اند و برخی دیگر از روش ها مرسوم بهره برداری هستند . توضیح داده می شود که چگونه می توان با استفاده از تکنولوژی هوشمند روش ها را بهبود بخشید و جزئیات چگونگی استفاده از تکنولوژی مخازن هوشمند برای بهبود تولید , افزایش بازیافت نهایی و ارتقای مدیریت مخزن ارائه می شود . 2-1- تولید ترتیبی بهینه چاه های نفت در مقطع تولیدی خود با لایه های مختلف در تماس هستند . چگونگی تولید از این لایه ها می تواند متفاوت باشد که نحوه برداشت همزمان یا ترتیبی از آنها به مسائل مدیریتی و فنی بستگی دارد . در روشهای معمولی , برداشت از یک لایه تا رسیدن به محدودیتهای اقتصادی انجام و سپس بازه های تولیدی آن لایه بسته و تولید از لایه بعدی آغاز می شود . اما تا زمان رسیدن به زمان بستن لایه , تولید نفت ازآن به شدت کاهش می یابد و از مقدار بهینه کمتر می شود . یک چاه هوشمند می تواند با کنترل از سطح , در هر لحظه لایه ای مناسب برای بهره برداری را در تولید فعال کند و بهره برداری از لایه های نامناسب را کاهش دهد . مواقعی که ظرفیت تولید از چاه با توجه به محدودیت های تولید , مثل زیاد شدن درصد آب تولیدی پایین آمده باشد , با بستن موقتی یک لایه و باز کردن آن در زمان های بعدی با کمک چاه هوشمند می توان ضریب برداشت نهایی را افزایش داد .میدان Tern در دریای شمال نمونه ای موفق از کاربرد تکنولوژی میدان هوشمند است . در تکمیل معمولی چاه ابتدا برداشت از یک ناحیه آغاز می شود تا توان تولیدی آن ناحیه به آخر برسد . سپس تتولید از آن ناحیه با استفاده از روشهایی مانند بستن آن لایه با سیمان کاری و ... متوقف می شود . در نهایت با مشبک کاری قسمت های بالاتر یا پایین تر با توجه به نوع مخزن , تولید از ناحیه ای دیگر آغاز می شود . در تکمیل به روش هوشمند , با استفاده از ابزار و وسایل خاص سعی می شود برداشت از همه لایه ها هم زمان انجام شود . در تکمیل هوشمند زمان رسیدن به شرایط ترک چاه سریعتر فرا می رسد در حالی که تولید نهایی یکسان بوده است . در شکل 2-1 نمودار دو قسمتی معرف تولید به روش مرسوم و معمولی و نمودار یک قسمتی و یکنواخت معرف تولید به روش هوشمند و به معنی بازگشت سریعتر سرمایه و سود است . شکل 2-1 تولید ترتیبی بهینه(تکنولوژی مخازن هوشمند) 2-2- تولید هم زمان از لایه های متوالی تولید هم زمان از همه لایه ها دستیابی به پتانسیل کامل تولید را در چاه ممکن می کند . هنگام تولید متوالی از لایه ها , ظرفیت تأسیسات زیر زمینی و سطح الارضی و این که تغییرات ترکیب درصد مواد تولیدی زیاد نباشد باید کاملاً بررسی شود .در این شرایط از لایه های پرفشار نیز می توان با استفاده از یک کاهنده ته چاهی همراه با لایه های کم فشار تولید کرد . استفاده از روش تولید هم زمان در چاه های هوشمند می تواند با کنترل جریان لایه ها , با توجه به مقدار جریان گاز یا آب , تولید نفت را به حداکثر برساند .(تکنولوژی مخازن هوشمند) بسیاری وقت ها هنگام تولید هم زمان , پدیده جریان عرضی بین لایه ها و کاهش تولید گزارش شده است . روشهای مختلف برای جلوگیری از این پدیده وجود دارند : آزمایش هایی ممانند نمودارنگار تولید دوره ای , استفاده از دما و فشار ته چاه همراه با نمودارهای صوتی , استفاده از شیرهای کنترل درون چاهی , جریان سنج های ونتوری یا کابل نوری و یا استفاده از ICV های متفاوت ( شکل 2- 2 ) . شکل 2-2 تولید هم زمان از دو مخزن مستقل(اصول شبیه سازی مخازن هوشمند) در تکنولوژی هوشمند می توان از لایه های متعدد و یا حتی دو مخزن مستقل هم زمان برداشت کرد . با کنترل و تکمیل چاه های انحرافی و افقی طویل به روش هوشمند می توان به این هدف رسید .یکی از مثال هایی که فواید این شیوه بهره برداری را نشان می دهد شبیه سازی چاه Furui 3 در میدان Nakika در خلیج مکزیک است . شبیه سازی نشن داده است تولید هم زمان باعث افزایش 28% تولید در چاه F3 شده است . 2-3- استفاده از سیالاتی مانند آب و گاز برای سیلاب زنی یا حفظ فشار وقتی که یک لایه پر فشار آب و یا گاز در مجاورت فواصل تولیدی وجود داشته باشد , برای کمک به ادامه تولید , می توان با استفاده از یک چاه کنترل شده , سیالات منطقه پرفشار را به نواحی دیگر تزریق کرد . استفاده از چاه های هوشمند به خصوص در چاه های تولیدی یا تزریقی افقی با طول زیاد , که با سنگ مخزن با خصوصیات متفاوت در طول چاه در تماس اند , مفید است . چاه های دریایی به دلیل هزینه بالای عملیات درون چاهی نمونه خوبی برای استفاده از کنترل جریان اند ؛ به خصوص زمانی که به دلیل پایین آمدن فشار مخازن به فرآیند تزریق نیاز باشد . امروزه به کار بردن تکنولوژی تکمیل هوشمند شامل کنترل و اندازه گیری شدت جریان تولید و تزریق سیال , سبب کاهش ریسک شده است . با استفاده از این تکنولوژی انتقال سیال از یک چاه , از مناطق پر فشار به مناطق کم فشار ممکن است . به طور نمونه , شرکت شل تزریق درونی گاز از چاه SWA-285 را در میدان SW Ampa Block 11 در برونئی انجام داده است . تکمیل هوشمند چاه طوری طراحی شده است که گاز از منطقه عمیق مخزن AW/AX به گنبد گازی منتقل می شود . در این روش در هزینه هایی مانند منبع گاز تزریقی و تجهیزات تزریق گاز صرفه جویی شده است و با داشتن تکنولوژی های جدید کنترل فرآیند تزریق گاز ممکن است . شکل 2-3 برشی عرضی مخزن نفت و گاز در مخزن AW Ampa Block 11(اصول شبیه سازی مخازن هوشمند) همچنین در تزریق هوشمند سیالاتی مانند آب و گاز در مخزن می توان از یک چاه هم به عنوان چاه تولیدی و هم به عنوان چاه تزریقی استفاده و با کم کردن تعداد چاه ها در هزینه های سرمایه گذاری طرح توسعه میدان صرفه جویی کرد . شکل 2-4 نمونه ای از یک نوع چاه هوشمند با هدف تزریق آب به مخزن نفتی با استفاده از یک سفره آبی پر فشار در کنار آن است . در شکل 2-4 , سیال بالایی آب و سیال پایینی نفت است . حسگر ها و شیرهای کنترل , با تغییرات پیوسته , کنترل و هدایت تزریق آب و همچنین تولید هم زمان را ممکن می کنند . در این روش ممکن است سفره آب یا کنبد گازی در یک لایه کاملاً مستقل از لایه ای که نفت را در خود جای داده قرار گرفته باشند .(تکنولوژی مخازن هوشمند) شکل 2-4 نگداشتن فشار از طریق Water Dump Flood(تکنولوژی مخازن هوشمند) 2-4- لایه نفتی با ضخامت کم لایه نفتی با ضخامت کم , ستونهای نسبتاً باریک نفت با ضخامت کم و تا حدود ده ها متر است که بین لایه های آب و گاز احاطه شده است . این لایه ها معمولاً تخلخل و تراوایی بالا (تا چند دارسی ) دارند و اغلب نفت موجود در آنها نفت سبک است . این خصوصیات سبب می شوند به افت فشار بالایی برای تولید نیاز نباشد . با این وجود همین خصوصیات می تواند مشکلاتی مانند میان شکن شدن سریع آب وگاز را نیز ایجاد کند ؛ به طور مثال یک چاه افقی که در لایه باریک نفتی بین سطح تماس آب و نفت و سطح تماس گاز و نفت قرار گرفته است , اگر افت فشار در طول چاه در حدود اختلاف فشار بین مخزن و فشار دهانه چاه باشد , بسیار مستعد کانالیزه شدن آب یا گاز در پاشنه چاه افقی است .دو راه مفهومی برای مواجهه با اثر منفی افت فشار ته چاهی با استفاده از اجزاو ادوات کنترلی و اندازه گیری وجود دارند : بازه ی تولیدی به چند قسمت تقسیم و بعد از پدیده مخروطی و میان شکن شدن آب , هر بازه کنترل شود که تا حد امکان از پدیده میان شکن شدن آب با مسطح کردن پروفایل افت فشار جلوگیری شود . همان طور که اشاره شد بهره برداری از مخازن باریک در تکنولوژی معمولی با مشکلات زیادی همراه است .چاه افقی به خاطر نیاز به افت فشار کمتر برای تولید می تواند راه حل مناسب دیگری برای کاهش پتانسیل مخروطی شدن آب باشد , اما در چاه افقی حداکثر افت فشار در پاشنه چاه اتفاق می افتد به همین علت سیالات به این سمت از چاه هجوم می آورند و عملاً تولید در بقیه طول چاه افقی کاهش می یابد ( خصوصاً اگر افت فشار در طول چاه در حدود افت فشار بین مخزن و دهانه چاه باشد ). لذا با تلفیق تکنولوژی چاه افقی وتکنولوژی تکمیل هوشمند با استفاده از ابزار و وسایل کنترلی مانند حسگرها ئ استفاده از توپک ها برای ایزوله کردن لایه های مختلف , تولید از لایه های باریک نفتی ممکن شده است . منحنی تغییرات جریان با به کار بردن آستری از حالت اول مسطح تر شده است و در نهایت در چاه هوشمند سعی می شود تا حد امکان این منحنی افت فشار را مسطح تر کنند . در این صورت جبهه آب یا گاز به طور یکنواخت به سمت چاه نزدیک می شود . 2-4-1- لایه نفتی با ضخامت کم در مخازن چند قسمتی استفاده از چاهی که بتواند از چند لایه باریک نفتی در طول ناحیه ها یا بلوک های مختلف هم زمان تولید کند از کنترل مستقل هر لایه بایک نفتی سودمندتر است . معمولاً در این گونه مخازن به صرفه نیست که برای برداشت از لایه های مختلف چاه های زیادی حفاری شوند لذا سعی می شود با یک چاه از همه ان ها برداشت شود .از این روش شرکت BP برای حفاری و تکمیل در میدان Dake استفاده کرد . نفت موجود در 5 ناحیه و دو بلوک می تواند به صورتی کاملاً اقتصادی از یک چاه تولید شود . 2-5- چاه های چند شاخه ای هوشمند استفاده از کنترل جریان درون چاهی برای بهینه کردن تولید در مخازن چند لایه ای به کاهش هزینه ها کمک می کند . برای این منظور راهکار تکمیل چند شاخه هوشمند توسعه یافته است . یکی از کاربردهای چاه چند شاخه هوشمند در مخازن کربناته است . در چاه های چند شاخه هوشمند به جای آن که تنها یک ورودی از مخزن به چاه وجود داشته باشد , پس از رسیدن به مخزن در قسمت انتهایی , چاه را شاخه شاخه و از و از لایه های مختلف تولید می کنند . با استفاده از این روش سطح تماس چاه با سنگ مخزن افزایش می یابد . این روش در عربستان بسیار استفاده شده و به آن روش حداکثر تماس با مخزن می گویند . ممکن بودن کنترل تولید هر شاخه سبب کمتر شدن تولید سیالات ناخواسته از هر شاخه می شود . همچنین اگر اتفاق ناخواسته ای در یکی از شاخه ها بیافتد , به جای آنکه کل ناحیه تولیدی تعمیر و تکمیل شود , با تنظیم شیرهای ICV نصب شده در هر شاخه , جریان هر شاخه کنترل و در نتیجه مشکل برطرف می شود . اخیراً در میدان Saih Raw 1 , متعلق به شرکت نفت عمان , این تکنولوژی استفاده شده است . این میدان با چاه های تولیدی چند شاخه توسعه یافته به گونه ای که در قسمت بالای ستون نفتی , چاه های چند شاخه تولیدی حفر شده اند . مشاهده شده که در بعضی از چاه ها حتی در طول عمر مفید چاه , تولید آب زیاد بوده است . برای کم کردن این مشکل , چاه تولیدی SR108 که چهار شاخه داشت , به کمک 4 عدد شیر کنترلی دوباره تکمیل شد تا چگونگی توزیع جریان در این 4 شاخه کنترل شود . مشاهده شده که شاخه های 1 و 4 بیشترین سهم تولید آب را دارند . پس از بستن شیر کنترل این دو شاخه , مقدار تولید از 300 بشکه در روز به 1700 بشکه در روز افزایش یافت. این تکنولوژی در South Java Sea و اندونزی نیز استفاده شده است . 2-6- بهینه کردن تزریق آب کنترل جریان در طول چاه افقی و توانایی بهبود پروفایل تزریق و تولید برای بهتر جاروب کردن مخزن هنوز در مراحل ابتدایی خود است , محققان در حال استفاده از روش های زیادی هستند . شکاف های طبیعی و مصنوعی در چاه های تزریقی و تولیدی که در مخازن با مکانیزم رانش آب وجود دارند می توانند به عنوان یک مسیر کوتاه بین چاه ها عمل می کنند که اثری منفی بر سیلاب زنی می گذارد. برای افزایش برداشت به کمک تزریق آب , تکمیل چاه تزریقی به روش هوشمند توصیه می شود . در یان روش , از شکاف ها برای کمک به چاه های تزریقی و تولیدی استفاده می شود . چاه تزریقی به قسمت های کنترلی مجزا تقسیم می شود که مانند چاه های تزریقی مستقل عمل می کنند . شیرهای کنترل جریان در لوله در طول چاه نصب می شوند . هر زمان که درصد آب تولیدی زیاد شود , قسمت های مختلف در چاه تزریقی آزمایش می شوند تا علت اصلی افزایش درصد آب تولیدی مشخص شود . مقدار موفقیت عملیات تزریق آب به حفظ تعادل تزریق آب و تولید نفت در کل پروژه وابسته است . تزریق آب در مخازن متراکم مانند سنگهای کربناته , گچ و سیلیس با مشکلاتی مواجه است ؛ مانند متصل شدن جریان چاه تزریقی به چاه تولیدی , رشد غیر قابل کنترل هیدروشکاف ها و همچنین میان شکن شدن آب در لایه هایی با تراوایی بالا که باعث مشکلاتی مانند هدر رفتن سیال می شود . برای بهینه کردن عملیات تزریق آب , مهندسان باید داده ها را جمع آوری و تفسیر و مشکلات را بررسی کنند . هزینه یک اشتباه ممکن است زیاد باشد . از کار افتادن فقط یک چاه تولیدی ممکن است از تمام هزینه های کنترل و نظارت بیشتر باشد . راه حل این است که سیستم کنترل و نظارت در چند سطح طراحی شود و اطلاعات تزریق آب جمع آوری شوند و بهترین تصمیم گرفته شود امروزه سامانه نظارت و کنترل اتوماتیک و نیمه اتوماتیک برای تزریق آب وجود ندارد . هدف این است که سامانه ای به کار رود که اطلاعات را خودکار و پیوسته جمع آوری , ذخیره و تحلیل کند . ایده این است که نقشه ای از اطلاعات لرزه نگاری در دو مقطع زمانی تهیه تا جاروب شدن حجمی مخزن با آب بررسی شود . با جمع آوری اطلاعات جاروب سطحی از جابه جایی سطحی و جاروب شدن عمودی از نمودارها و عکس ها بهینه کردن این فرآیند میسر می شود . این سیستم می تواند در سطح های مختلف عمل کند . در ساده ترین سطح , می توان از اطلاعات مرسوم میدان که دستی گردآوری شده اند استفاده کرد . در پیچیده ترین سطح می توان تمام کارها را به صورت اتوماتیک انجام داد . اگر اطلاعات به صورت اتوماتیک جمع آوری و در بانک اطلاعاتی ذخیره شوند , سیستم می تواند تزریق آب به هنگام داشته باشد . پایه تحلیل اطلاعت ورودی , In SAR , عکس ها و اشعه هایی است که حسگر MEMS از خود ساطع می کند . این اشعه ها در هر لحظه فشار , سرعت جریان ,دما , فشار شکاف های مخزن , جاروب حجمی و ... را نشان می دهند . تخمین رشد شکاف ها برای جلوگیری از گسترش هیدروشکاف ها , آسیب رساندن به مخزن و خرابی چاه مهم و حیاتی است .در روش های ازدیاد برداشت فعلی , در ابتدا نوع الگو را انتخاب می کنند ؛یعنی با توجه به خصوصیات مخزن و همچنین نحوه برداشت از مخازن به صورت 5 Spot , 9 Spot و ... عملیات تزریق آب را انجام می دهند .حرکت جبهه آب از چاه های تزریقی به سمت چاه های تولیدی ادامی می یابد تا در نهایت در چاه تولیدی , مقدار تولید آب از حد مورد نظر بالاتر رود که در این هنگام پایان فرآیند تزریق آب فرا می رسد ؛ یعنی بعد از میان شکن شدن آن در چاه های تولید کننده عملاً , حتی با ادامه عملیات تزریق آب , افزایش چندانی در بهره دهی مشاهده نمی شود . تمام تلاش ها بر این است که رسیدن به نقطه میان شکن شدن آب بهینه شود تا بتوان حجم بیشتری از مخزن را جاروب کرد . در عملیات تزریق آب به محض مشاهده چنین مشکلی , با توجه به اینکه تمام آب تزریقی از یک جا تزریق می شود , به ناچار باید تزریق آب قطع شود ؛ یعنی فرآیندهای افزایش برداشت متوقف شوند (شکل 2- 5 ) . (اصول شبیه سازی مخازن هیدروکربوری) شکل 2-5 شماتیکی از تزریق آب به روش هوشمند(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) 2-6-1- مقایسه تزریق آب به صورت معمولی و هوشمند شکل 2-6 یک الگوی تزریق آب را نشان می دهد که در ان یک چاه تزریق کننده و یک چاه تولید کننده وجود دارد و هنوز عملیات تولید و تزریق در این مخزن آغاز نشده است . شکل 2-6 الگوی تزریق آب(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) شکل 2-7 یک الگوی تزریق آب را نشان می دهد که در ان هم چاه تولیدی هر دو عمودی اند . قسمت قرمز نفت باقیمانده را نشان می دهد . شکل 2-7 الگوی تزریق و تولید در چاه عمودی(تزریق گاز در مخازن ترک دار) شکل 2-8 الگوی جریان را از چاه تزریقی افقی به چاه تولیدی افقی نشان می دهد .همان طور که مشاهده می شود هنوز نفت تولید نشده در مخزن وجود دارد اما راه حلی که چاه هوشمند ارائه می کند ترکیبی از تکنولوژی چاه افقی و تکنولوژی چاه هوشمند است . چاه هوشمند با استفاده از روش های زیر افزایش برداشت از مخازن را بهبود می بخشد . متعادل کردن تزریق آب مانند تزریق بیشتر آب به بازه های کم تراوا ؛ مدیریت تولید , مانند متعادل کردن افت فشار ؛ شکل 2-8 الگوی تزریق و تولید در چاه افقی(تزریق آب وگاز در مخازن ترک دار) شکل 2-9 الگوی تزریق آب را از یک چاه افقی به یک چاه تولیدی افقی نشان می دهد در حالی که هر دو چاه از تکنولوژی چاه هوشمند بهره می برند . در این صورت تغییرات تراوایی مخزن و افت فشار در طول چاه افقی برای بهتر جاروب کردن مخزن , با توجه به زیر کنترل بودن کل بازه چاه ها, مدیریت می شوند . شکل 2- 9 الگوی تزریق و تولید در چاه افقی هوشمند(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) 2-6-2- روش های مختلف تزریق آب به مخازن شکاف دار در قدیم از روش پالسی فشار برای حل مشکل تزریق آب در مخازن شکافدار استفاده می شد اما با ارائه تکنولوژی هوشمند اکنون از روش تناوبی فشار استفاده می شود . روش پالسی فشار : تزریق آب به کل بازه تزریقی هم زمان اننجام می شود . ابتدا عملیات تزریق را آغاز می کنند و در صورت بروز مشکل مجبور می شوند تمام عملیات تزریق آب را متوقف کنند . روش تناوبی فشار : روشی است که در چاه افقی با استفاده از تکنولوژی هوشمند برای بهینه کردن تزریق آب در مخازن شکافدار متراکم به کار می رود .اما روش پالسی فشار شامل قرار دادن متناوب کل بازه های چاه تزریقی در چرخه تزریق است . در زوش تناوبی فشار , به جای استفاده از تمام چاه , برخی بازه های انتخابی از چاه وارد چرخه ترزیق می شوند .با کنترل تزریق آب در این بازه ها , می توان از اتصال کوتاهی که شکاف بین چاه تولیدی و تزریقی ایجاد می کند جلوگیری کرد ؛ به همین علت احتمال موفقیت تزریق بالا می رود . در طول انجام عملیات به روش تناوبی فشار , دوره های تزریق به نواحی شکافدار و دوره های تزریق به ماتریس به تعادل بهینه می رسند . در روش تناوبی فشار , شیرهای کنترل جریان که با توپک جدا شده اند , در طول یک چاه افقی در مجاورت شکاف ها قرار می گیرند . در طول فرآیند تزریق آب برش آب اندازه گیری می شود . با توجه به مقدار برش آب در چاه تولیدی , شیرهای موجود در تزریق کننده باز و یا بسته می شوند . برای بیشینه کردن تولید نفت , کمینه کردن تولید آب و حفظ فشار مخزن , روش تناوبی در طی چند سال تکرار می شود تا جایی که اعمال آن تأثیری قابل ملاحظه نداشته باشد و ماتریس اطراف شکاف با آب اشباع شده باشد . با در نظر گرفتن عامل مهم قابلیت تزریق در شکاف ها و ماتریس , می توان گفت که نسبت قابلیت تزریق نواحی شکافدار به ماتریس ها کلیدی برای تعیین کاربردی بودن روش تناوبی فشار است و می توان جمع بندی کرد که هر چه این نسبت افزایش یابد , برای قابلیت تزریق پایین ماتریس ها و دانسیته بالای نواحی شکافدار , امکان کاربردی بودن آن بیشتر می شود . در خاور میانه و همچنین میادین خشکی ایالات متحده , آب معمولاً در مخزان کربناته شکافدار به تکامل رسیده تزریق می شود . در این مخازن , درصد آب تولیدی , به خاطر مدار جریان کوتاهی که به دلیل وجود شکاف های طبیعی و مصنوعی ایجاد می شود , ممعمولاً بالاست . به همین علت احتمال موفقیت عملیات تزریق آب در مخازن شکافدار کم است . روش های شیمیایی یا انسداد مکانیکی در چاه های تزریقی اگر موفق باشند این مشکل را کم می کنند . در این روش ها از وارد شدن آب تزریقی به شکاف ها جلوگیری و آب به سمت ماتریس هدایت می شود . با توجه به این که بسیاری از پروژه های تزریق آب در مخازن متراکم , در ماتریس انجام نمی شوند , فشار تزریق آب که به سمت ماتریس ها هدایت می شود ممکن است شکاف های مصنوعی اضافی ایجاد کند . در چنین مواقعی باید از راه حل قابل تغییر و مستمر برای مسدود کردن شکاف ها استفاده کرد . تزریق چرخه ای آب روشی است که در مخازن شکافدار برای مواجهه با افزایش درصد آب استفاده می شد . اخیراً یک تحقیق , بر اساس مطالععه شبیه سازی در میدان Heidrun نروژ , نشان داده است که بازیافت را می توان 5-6 درصد افزایش داد . در روش تناوبی فشار , تزریق هوشمند آب در بخش های مختلف چاه , که قبلاض جدا شده اند , انجام می شود . این روش موجب انعطاف زیادی در عملیات تزریق آب و کنترل آن در مناطقی می شود که اتصال کوتاه بین چاه تزریقی و تولیدی ایجاد می شود . در روش تناوبی فشار در تزریق معمولی آب به مخازن متراکم , نواحی شکافدار در مخزن و این که این شکاف ها طبیعی یا مصنوعی هستند باید مشخص شود . وجود این نواحی باعث میان شکن شدن نابه هنگام آب می شود و آب تولیدی در زمانی کوتاه بسیار زیاد می شود و بر مقدار تولید اثر منفی می گذارد . یک روش ممکن برای کاهش این مشکل , به کار بردن چاه تزریقی هوشمند است . این چاه تزریقی هوشمند می تواند افقی و حفره باز و با استفاده از ICV و توپک به بازه های مستقل و قابل کنترل تقسیم شده باشد .در این جا فرض می شود که ناحیه شکافدار هم چاه هوشمند تزریقی و هم تولید کننده معمولی را در نقاطی در طول چاه افقی قطع می کند .همچنین فرض می شود که شکاف ها آنقدر گسترده هستند که هر دو چاه افقی را پوشش دهند اما با آبده تلاقی ندارند . اگر این شرایط فراهم شوند , می توان با روش فشار تناوبی از شکاف ها برای بهبود تزریق استفاده کرد . با شیرهای کنترلی می توان چاه افقی را به قسمت های مجزا و قابل کنترل تقسیم کرد . با این روش کاربر می تواند تزریق را به هر کدام از نواحی که در تماس با ماتریس و یا نواحی در تماس با شکاف هستند انتخاب کند ( شکل 2- 10 ) . روش تناوبی فشار با ابز و بسته کردن ICV ها به صورت کنترل از راه دور برای تولید از بازه های مورد نظر اجرا می شود . به مقدار آب تولیدی مشاهده شده برای تعیین باز یا بستن ICV توجه می شود لذا باید اطلاعاتی دقیق و منظم از تولید داشت .(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) شکل 2-10 الف) بازه تزریقی مقابل شکاف باز ب) بازه تزریقی مقابل شکاف بسته(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) ایده روش تناوبی بر این اساس است که شکاف هایی که چاه تزریق کننده افقی را قطع می کنند , می توانند برای بهبود تزریق آب به کار روند . وقتی که ICV تلاقی دار با نواحی شکافدار باز باشد , بیشتر آب تزریقی وارد شکاف می شود . این تزریق باعث می شود فشار درون شکاف زیاد شود تا جایی که کم و بیش مساوی با فشار ته چاه تزریقی می شود . با توجه به این که این فشار از فشار درون ماتریس های اطراف شکاف و چاه بیشتر است , آب از شکاف به ماتریس منتقل می شود ؛ در نتیجه با توجه به افزایش هجوم آب از شکاف به درون ماتریس ها , فشار مخزن حفظ می شود . در طی تولید , درصد آب در چاه تولیدی پایش می شود . وقتی که مقدار آب زیادتر از مقدار مطلوب باشد , آن قسمت از چاه تزریقی افقی که با شکاف در تماس است و قبلاً با توپک ها جدا شده بود با ICV مسدود می شود . اکنون چاه تزریقی هنوز در مدار تزریق قرار دارد اما این بار تزریق فقط در ماتریس ادامه می یابد . در آن سو, چاه تولیدی سیال هم از ماتریس و هم از شکاف تولید می کند . افت فشاری که چاه تولیدی ایجاد می کند گرادیان فشار را در نواحی شکافدار برعکس می کند ؛ یعنی اکنون نواحی شکافدار بی تأثیر و سبب توسعه چاه تولیدی می شوند . در طی عملیات , در چاه تولیدی هنوز مقداری آب تولید می شود اما با توجه به کنترل جبهه تزریق , کمتر از مقداری است که قبلاً تولید می شد . تولید آب پیوسته پایش می شود و وقتی مقدار آن به کمتر از مقدار مطلوب برسد ICV دوباره باز و عملیات تزریق در شکاف آغاز می شود . این تناوب مرتباً تکرار می شود تا جایی که شکاف از آب اشباع و تزریق آب در ماتریس های اطراف شکاف بی تأثیر شود . بدین ترتیب در طی مدتی که ICV بسته است , آب کمتری تزریق می شود ؛ لذا درصد آب تولیدی در خروجی کمتر و تولید نفت بیشتر می شود زیرا محدودیت چاه تولیدی مقدار تولید مایعات است . وقتی ICV باز است , هم فشار مخزن و هم تولید آب در چاه تولیدی افزایش می یابد و افزایش فشار مخزن باعث حفظ انرژی در سیستم می شود . تناوب در دوره های افزایش فشار و دوره های کم کردن فشار ( اما افزایش تولید نفت ) روشی است که به آن فشار تناوبی گفته می شود (شکل 2-10) . در این شکل شیرهای کنترل درون چاهی تزریق آب در محیط شکافدار را کنترل می کنند . وقتی همه بازه تزریق آب باز باشد , آب هم به ماتریس و هم به شکاف تزریق می شود که با پیکان نمایش داده شده است . با این کار فشار در شکاف ها تا نزدیک فشار تزریق زیاد می شود . با توجه به این که فشار در شکاف بیش از فشار در ماتریس است حرکت سیال از شکاف به ماتریس انجام و باعث افزایش فشار مخزن می شود . وقتی بازه های تزریق در جلوی شکاف ها بسته باشند , تزریق به چاه فقط از ماتریس انجام می شود . چاه تولیدی با درصد آب پایین تر به تولید خود ادامه می دهد . تا زمانی که عامل محدود کننده ,حجم کل مایعات تولیدی است و چون حجم کل از مجموع حجم سیالات به علاوه حجم نفت حاصل می شود , در صورت کم کردن حجم سیالات ناخواسته ناخودآگاه به افزایش تولید نفت کمک می شود .(تزریق گاز در مخازن ترک دار) 2-7- فرازآوری خودکار چاه های نفتی که در مجاورت گنبد گازی مخزن قرار دارند می توانند به روش فرازآوری خودکار گاز تکمیل شوند و تولید نفت ازآنها افزایش یابد . این گاز می تواند برای بالا آوردن نفت به سطح به کار رود و با حذف سیستم های تزریق در تجهیزات سرچاهی صرفه جویی می شود . گاز را می توان با تجهیزات درون چاهی خاص و شیرهای کنترلی که از سطح تنظیم می شوند فراز آورد ( شکل 2- 11 ) . شکل 2- 11 شماتیکی از فرازآوری خودکار گاز(تکنولوژی مخازن هوشمند) میدان Troll در دریای شمال نمونه ای واقعی از استفاده از فراز آوری خودکار گاز است . گاز کلاهک گازی میدان در فراز آورینفت این مخزن استفاده شده است . 2-8- چاه های متروکه هوشمند قرار دادن حسگرها درون چاه های متروکه یا چاه هایی که به هر دلیلی تولید آن ها قطع شده است و یا چاه های توسعه ای , پایش مخزن را , بدون هیچ گونه اثر منفی بر روند تولید , ممکن می کند . اطلاعات فشار در چاه های متروکه می توانند اطلاعاتی ارزشمند را درباره توسعه میدان مانند گسل ها , پیوستگی سفره های آبی و ... فراهم کنند . در سال 1998 میلادی در دریای شمال در چای 132 نقطه حسگر با هدف پایش فشار و جابه جایی عمودی مرز بین سیالات نصب کردند . 2-9- بازدهی چاه هوشمند در انواع مخازن در این بخش انواع مخازن دسته بندی و بازدهی تکنولوژی چاه هوشمند در هر یک بررسی شده است . 2-9-1- مخازن یکنواخت با نفوذپذیری یکسان نصب شیرهای کنترل بازه ای در یک مخزن همگن می تواند میان شکن شدن آب را به تأخیر اندازد و مدت زمان تولید چاه را افزایش دهد . با استفاده از این شیرهای کنترل می توان برداشت نفت را افزایش و تولید آب را کاهش داد . این مزایا با بهینه کردن وضعیت شیر کنترل به دست می آیند . با استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند , می توان تولید از چاه را در مراحل پایانی همچنان ادامه داد اما در چاه های معمولی , به دلیل نا مناسب بودن بازده لوله مغزی , ادامه فعالیت چاه ممکن نیست زیرا نقدار تولید آب افزایش می یابد و برای حفظ حداقل تولید نفت , باید شدت تولید افزایش یابد که رشته تولید چاه دیگر جوابگوی این مقدار تولید نخواهد بود و برای ادامه فرآیند تولید باید افزایش تولید آب مدیریت شود . با استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند می توان بازده رشته تولید را در مخازن یکنواخت بهبود بخشید , البته به شرط آن که شاخص بهره دهی مخزن از افت فشار بین مخزن و چاه به اندازه کافی بیشتر باشد . با استفاده از شیر کنترل بازه ای می توان اثرات اصطکاک را در طول لوله تولیدی چاه مدیریت کرد و با این کار میان شکن شدن آب را در یک نقطه خاص از چاه به تأخیر انداخت . اگر طول فاصله ناحیه تکمیل چاه در این گونه مخازن کم باشد , استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند ممکن است به صرفه نباشد چون در یک مقطع کوچک از چاه بواسطه یکنواخت بودن مخزن معمولاً تولید سیالات ناخواسته یا بروز نمی کند یا بر تمام طول چاه یکسان تأثیر می گذارد و و در نتیجه بخش بندی آن با استفاده از توپک و شیرهای کنترلی نمی تواند تأثیری قابل توجه در مدیریت تولید بگذارد . 2-9-2- مخازن غیر همگن استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند در بسیاری از مخازن غیر همگن به برداشت بیشتر نفت منجر می شود . غیر یکنواختی در نفوذپذیری این موقعیت را ایجاد می کند که با هوشمند کردن چاه از نفوذ سریع جبهه سیال در بخش های خاصی که نفوذپذیری بیشتری دارند جلوگیری شود . مقدار برداشت نفت و ترزش افزوده تابعی از توزیع تخلخل و نفوذپذیری در مخزن اند . این امر به خصوص در توزیع نفوذپذیری در نزدیکی چاه نمود بیشتری می یابد . همچنین اگر مرزهایی برای جریان در این مخزن وجود داشته باشند , چاه هوشمند ارزش افزوده را افزایش می دهد .چنین مرزهایی را به عنوان مثال در حضور لایه های رسی و یا در کنار یکدیگر قرار دان لایه های شن با نفوذپذیری های مختلف می توان ایجاد کرد . 2-9-3- مخزان دارای گسل شکل 2- 12 طرح ساده ای را از یک مخزن دارای گسل با دو سطح تماس متفاوت آب و نفت نشان می دهد . هیچ نوع سیالی میان دو بخش مخزن منتقل نمی شود . در این نوع مخازن تکنولوژی چاه هوشمند به کار می رود تا تولید از دو ناحیه متعادل شود . این کار را می توان با قرار دادن توپک جدا کننده در محل گسل و شیر کنترل در یک یا هر دو ناحیه انجام داد . در شبیه سازی مدل مخزن , با نصب شیر کنترل در ناحیه دو و تنظیم 40 % برای درصد آب , تولید از ناحیه یک افزایش یافته است زیرا تولید آب از چاه , ضمن ثابت نگهداشتن میزان تولید نفت , مدیریت شده است . شکل 2- 12 مخزن گسل خورده با سطح تماس آب و نفت مخزن(اصول شبیه سازی مخازن هیدروکربوری) تکنولوژی چاه هوشمند به طور مؤثر می تواند اثرات حاصل از تفاوت در فشار نواحی و یا سطح تماس آب – نفت را در طول چاه مدیریت کند و زمان میان شکن شدن آب یا گاز را نیز به تأخیر اندازد . با مدیریت و کنترل جبهه سیال , بازده جاروب شدن چاه نیز بیشینه می شود . این تفاوت در فشار سیالات و نوع آن ها می تواند از ابتدا در مخزن وجود داشته باشد و یا به مرور زمان در آن ایجاد شود . در ادامه دونوع مهم مخازن گسل خورده بررسی می شوند .(تزریق آب و گاز در مخازن ترک دار) 2-9-4- مخازن شیب دار و چندلایه در این بخش مخازن لایه لایه , چه به صورت نفوذناپذیرو چه با مرزهای نفوذپذیرجزئی بین لایه ها و با زاویه مشخص , مدنظر است . دراین گونه مخازن , جبهه های سیال ممکن است به طور ناخواسته و نامطلوب در طول چاه گسترش یابند که دلیل آن ممکن است تفاوت نفوذپذیری در لایه ها , اختلاف قدرت رانش آب در نقاط مختلف , موقعیت چاه ( محل پاشنه و یا پنجه چاه ) و یا عوامل دیگر باشد . با استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند می توان از توسعه ناخواسته جبهه های سیال جلوگیری کرد . 2-9-5- مخازن غیر یکنواخت دارای کانال گاهی ممکن است به دلیل انباشتگی شن در مخازن رسی و در برخی مسیرها , کانال هایی با نفوذپذیری بالا در مخزن شکل گیرند . این نوع کانال ها را به راحتی با لرزه نگاری می توان تشخیص داد . در این گونه مخازن بازدهی چاه به محل آن نسبت به این کانال های نفوذپذیر و امتداد و ارتباط میان این کانال ها بستگی دارد . این مشخصات در میان شکن شدن محلی آب یا گاز مرثر هستند . تعیین موقعیت صحیح شیر کنترل مقطعی در سناریوهای این نوع مخازن دشوار است . 2-9-6- نتایج کلی در بهره گیری از تکنولوژی چاه هوشمند شیر کنترل بازه ای باید عوامل مؤثر را در مقدار تولید و بازدهی کنترل کند . شیر کنترل مقطعی , کاهنده ای است که تنها می تواند تولید را محدود کند . ممکن است از این شیر کنترل برای بستن لایه هایی که سهم عمده ای در تولید آب یا گاز دارند استفاده شود . مقدار بهبود حاصل از استفاده از این شیرهای کنترلی به ترکیبی از عوامل فشار , اشباع محلی در مخزن , توانایی تولید چاه و غیر همگنی بستگی دارد .آب مناسن ( آبی که نفت نیز همراه خود خارج کند و تولید آن در مراحل انتهایی برداشت ضروری است ) باید از سازند خارج شود تا نفت از نواحی ای که اشباع نفت کافی در آن ها باقی مانده است تولید شود . در مقابل , تولید آب غیر مفید (آبی که نفتی به همراه خود خارج نکند ) باید از نواحی که قبلاً آب تولید کرده اند ( و نفت نیز همراه آب تولید و اشباع آن کم شده است ) قطع شود . عوامل دیگری که بیشترین تأثیر را بر بازدهی چاه دارند عبارتند از : شاخص بهره دهی چاه و حداقل مقدار تولید نفت .برای مثال کنترل جریان با شیر کنترل تنها زمانی مؤثر است که ناحیه دیگر بتواند تولید بیشتر داشته باشد به طوری که حداقل تولید مورد نظر در چاه همچنان ادامه داشته باشد . شیرهای کنترل می توانند جبهه های تولید سیال و نامطلوب را کنترل کنند . جبهه های سیال , به علت تفاوت نفوذپذیری لایه ها و قدرت فشار رانش آب یا کلاهک گازی در نواحی مختلف , به طور نامطلوب در طول چاه گسترش می یابند . هر چه طول بخشی از چاه که با مخزن در تماس است بیشتر باشد , احتمال ایجاد ناهمگنی ها در طول چاه ( بین پاشنه و پنجه چاه های افقی ) بیشتر است و پتانسیل بیشتری برای استفاده از شیر کنترل وجود دارد . مقدار برداشت نفت از چا ه های افقی به نفوذپذیری در اطراف چاه بستگی دارد . با انتخاب درست تعداد شیرهای کنترل و موقعیت آن ها برداشت نفت بهبود می یابد . پیشنهاد می شود شیرهای کنترل براساس اطلاعاتی که در حین حفاری به دست می آیند , در نواحی ای با نفوذپذیری بالا, نصب شوند . فصل سوم مزایا و چالش ها امروزه اکثرشرکت های بزرگ نفتی دنیا در حال توسعه کاربردهایی از تکنولوژی میدان هوشمند در میادین نفتی خود هستند . علت تمایل این شرکت ها به استفاده از این تکنولوژی را می توان مزایایی دانست که استفاده از تکنولوژی میدان هوشمند در بهره برداری از میادین نفت و گاز در مقایسه با روش های مرسوم فعلی بهره برداری دارد . به طور کلی می توان مزایای تکنولوژی میدان هوشمند در دو نگاه کوتاه مدت و بلند مدت بررسی کرد : در نگاه کوتاه مدت افزایش تولید و در نگاه بلند مدت افزایش برداشت نهایی , کااهش هزینه ها و نیز بهبود مسائل زیست محیطی . می توان گفت که به کارگیری تکنولوژی هوشمند در میادین نفتی , علاوه بر فراهم آوردن تولید بیهنه , مدیریت بهتر مخزن را در بر خواهد داشت که هر یک از این مزایا زیر مجموعه های این دو مقوله محسوب می شوند . در قسمت اول این فصل مزایای استفاده از این تکنولوژی بررسی و به منظور ارائه توضیحات تکمیلی نمونه های عملی انجام شده در جهان نیز معرفی می شوند . در قسمت دوم مهمترین چالش های پیش رو در استفاده از این تکنولوژی , اعم از موانع توسعه تکنولوژی چاه های هوشمند و چالش های موجود در به کار گیری این تکنولوژی , بررسی خواهند شد . 3-1- مزایا 3-1-1- کاهش هزینه سرمایه هزینه های سرمایه گذاری لازم برای یک پروژه را که صرف خرید , بهبود و ارتقای دارایی های مولد مانند طراحی , مهندسی , خرید و نصب تجهیزات , ماشین آلات , ساختمان های تجاری و تولیدی , وسائل نقلیه و ... می شود هزینه های سرمایه می گویند . این هزینه ها که اغلب در ابتدای پروژه وجود دارند معمولاً زیاد اند . هزینه سرمایه ای چاه ها شامل هزینه های حفاری , تکمیل( سیمان کاری و مشبک کاری ), هزینه لوله ها و وسایل درون چاه و تجهیزات سر چاهی است . استفاده از چاه هوشمند با توجه به مزایایی که ایجاد می کند سبب کاهش هزینه های سرمایه ای می شود . در چاه هایی که از تکنولوژی هوشمند استفاده می شود , تولید نفت هر چاه بیشتر از چاه های معمو لی است . به طور مثال در برونئی تولید چاه هایی که به شکل هوشمند تکمیل شده اند , در حدود 15-17 هزار بشکه در روز است , که در مقایسه با چاه های عمودی معمولی فازهای قبلی توسعه میدان حدود 4 تا 5 برابر افزایش یافته است . البته این افزایش تولید به این دلیل است با تکنولوژی چاه های هوشمند می توان حفاری های پیچیده همچون حفاری چاه های افقی را طولانی انجام داد و در نتیجه سطح تماس چاه با مخزن بیشتر می شود و تولید نفت افزایش می یابد . در یک نگاه کلی در چاه های هوشمند ابتدا کلیه ناحیه هایی که باید تکمیل شوند مشخص می شوند و سپس رویکرد حفاری ( افقی , مارپیچی و چند شاخه ) تعیین می شود . برای مثال به دلیل وجود کنترل سطحی , حفر چاه های چند شاخه با شاخه های بسیار زیاد ممکن است , علاوه بر افزایش سطح تماس چاه با مخزن , تعداد چاه ها برای تولید حجمی مشخص از نفت قابل استحصال را کاهش دهد . از این رویکرد شرکت آرامکو استفاده کرده است . می توان با حفر چاه های چند شاخه و کنترل هر شاخه , تولید را به حدی قابل توجه افزایش داد , علاوه بر مدیریت تولید در کوتاه مدت مدیریت مخزن در بلند مدت نیز ممکن خواهد بود .(بررسی روشهای حفاری انحرافی و دریایی) در مخازن ایران , که اکثراً شکافدارند و عدم قطعیت بسیار زیادی دارند , با حفاری چند شاخه و استفاده از تکنولوژی هوشمند می توان , علاوه بر غلبه بر عدم قطعیت , تولید را تا چندین برابر افزایش داد . با توجه به این توضیحات واضح است که ظرفیت تولیدی هر چاه هوشمند از چاه معمولی بیشتر است ؛ یعنی برای برداشت مقدار قابل استحصال از مخزن به چاه های کمتری نیاز است . هر چه تعداد چاه ها کمتر باشد , هزینه سرمایه بسیار کاهش خواهد یافت زیرا هزینه حفاری یک چاه در مقابل بقیه هزینه ها بسیار زیاد و حدود 6 میلیون دلار است که بیش از 50 درصد کل هزینه ها را شامل می شود . همچنین در فرآیندهایی مانند روبرداری آب, روبرداریگاز یا فرازآوری گاز در یک حلقه چاه می توان هم زمان عملیات تولید وتزریق را انجام داد .با به کارگیری تکنولوژی هوشمند هزینه های تعدد چاه ها , تأسیسات سر چاهی و ابزار درون چاهی حذف می شوند . 3-1-2- کاهش هزینه های عملیاتی در چاه ها علاوه بر هزینه های سرمایه , هزینه های عملیاتی نیز وجود دارند . هزینه های عملیاتی در حقیقت صرف تولید نفت و ملزومات آن (تعمیر و نگهداری , نیروی انسانی و ... ) می شوند و معمولاًدوره ای هستند . هزینه های عملیاتی بر اساس هزینه بر دوره , مانند هزینه بر ماه , هزینه بر سال یا هزینه بر مقدار سیال تولیدی یا تزریقی , بیان می شوند که شامل هزینه های نگهداری و هزینه های تولید از چاه اند . در چاه های معمولی هزینه تعمیر و تکمیل یکی از هزینه های اصلی نگهداری چاه است . عملیات تعمیر , مانند مشبک کاری مجدد یا سیمان کاری بعضی بازه های تولیدی و دیگر اقدامات مربوط به عملیات تعمیر , در هنگام بروز مشکل در عملیات تولید یا تزریق انجام می شوند . هنگام عملیات تعمیر معمولی چاه ها , علاوه بر هزینه هایی که صرف عملیات تعمیر می شود , چاه نیز باید به کلی از چرخه تولید خارج شود که در نتیجه هزینه عملیات درون چاهی , شامل تعمیر و توقف تولید , زیاد خواهند بود . در یک توضیح تفصیلی , تکمیل با روش های مرسوم به عملیات درون چاهی بیشتری از تکمیل هوشمند نیاز دارد و هزینه زیادی نیز شامل هزینه دکل , تعمیر چاه و ... در بر خواهد داشت . به علاوه توقف تولید در حین عملیات درون چاهی خود یک هزینه محسوب می شود . ریسک های دیگری شامل مسائل ایمنی و محیط زیست در تکمیل مرسوم وجود دارند که گاهی محسوس نیستند ولی خود یک عامل ایجاد هزینه محسوب می شوند . انجام اقداماتی برای پیشگیری از عملیات درون چاهی میلیون ها دلار به ارزش خالص حال حاضر چاه می افزاید . در سال 2006 هزینه دکل و تعمیر چاه به تنهایی از کمتر از 50 هزار دلار در خشکی تا بیش از 10 میلیون دلار در مناطق عمیق فراساحلی متغیر بود . هزینه توقف حدود 30 روزه تولید برای انجام عملیات تعمیر , با فرض تولید 10هزار بشکه در روز نفت و قیمت 40 دلار برای هر بشکه , برابر با 12 میلیون دلار می شود .سود حاصل از بیشتر سیستم های تکمیل هوشمند در کمتر از 6 ماه بعد از انجام پروژه هزینه های اولیه را پوشش می دهد . در این سیستم مانند سیستم مرسوم , توقف تولید وجود ندارد . پایش دائمی شرایط درون چاهی در سیستم هوشمند به مدیریت بهتر تولید و تصمیمات مربوط به آن منجر می شود و گاهی ممکن است ضریب برداشت را تا حدود 15 درصد افزایش دهد . تکمیل هوشمند چاه برنامه چاه آزمایی را در هر زمان بدون تحمیل هزینه اضافی و انجام عملیات درون چاهی ممکن خواهد کرد . هزینه برنامه چاه آزمایی در تکمیل به روش های مرسوم , بسته به محل چاه ( خشکی یا فراساحلی ), بین 100 هزار دلار تا چندین میلیون دلار است . در مناطق دریایی عمیق هزینه دکل و تعمیر چاه ممکن است از 10 میلیون دلار هم تجاوز کند . همان طور که توضیح داده شد , در تکنولوژی هوشمند , با توجه به تجهیزات درون چاه , می توان کلیه بازه های تکمیل شده را کنترل کرد و به تکمیل مجدد و یا سیمان کاری بازه های غیر تولیدی نیاز نیست و می توان به راحتی تولید را از هر بازه متوقف کرد . همین باعث می شود هزینه های مربوط به مسائل گفته شده بسیار کاهش یابند . علاوه براین , توقف تولید در تکمیل معمولی که هنگام عملیات درون چاهی صورت می گرفت در چاه هایی که با تکنولوژی هوشمند تکمیل شده اند دیگر وجود نخواهند داشت . 3-1-3- شتاب دادن به تولید با استفاده از تکنولوژی هوشمند , بهره برداری هم زمان و کنترل شده از لایه های مختلف ممکن است (با فرض این که خواص سیالات تولیدی از هر لایه مشابه باشند )که در مقایسه با روش های مرسوم تولید در واقع هم روند تولید را شتاب می دهد و هم زمان لازم برای تولید حجم مشابه از سیال مخزن کاهش می یابد . در چاه های معمولی , معمولاً تولید از یک ناحیه انجام می شود ولی در تکنولوژی های هوشمند تمام فرآیندها کنترل شده هستند به طوری که می توان با استفاده از یک چاه هوشمند به همه لایه ها دسترسی داشت و سپس با استفاده از تجهیزات درون چاهی مانند ICV و با کمک گرفتن از حسگرها همه بازه های مورد نظر را وارد چرخه تولید کرد و تولید را افزایش داد . البته اگر خواص سیالات تولیدی در هر لایه با یکدیگر متفاوت باشند , باز هم چون کنترل سطحی در چاه های هوشمند وجود دارد , می توان بدون عملیات درون چاهی به صورت دنباله ای تولید کرد . به این معنی که ابتدا فقط از یک لایه تولید انجام می شود و زمانی که به دلایل مشخص تصمیم به توقف تولید از این لایه گرفته می شود , شیر کنترلی در مقابل این لایه بسته و شیر کنترلی لایه دیگر باز می شود تا تولید از آن لایه آغاز شود . این کار تا زمان ترک چاه تکرار می شود . در چاه های عمیق , هزینه حفاری و تکمیل چاه و هزینه عملیات درون چاهی در تولید , به دلیل هزینه مربوط به دکل ههای حفاری با قابلیت های خاص , بسیار زیاد است . قیمت های کنونی حفاری در حدود 150 – 400 هزار دلار در روزاند. به علاوه , دکل های کمی هستند که این قابلیت را دارند و این کار ممکن است سبب شود یک برنامه تکمیل به تأخیر بیفتد و درآمدهای ناشی از تولید تحقق نیابند . اگر در تعمیر چاهی که تولید آن 15000 بشکه در روز است سه ماه تأخیر بیفتد و قیمت هر بشکه نفت 20 دلار در نظر گرفته شود , حدود 27 میلیون دلار , و اگر 25 دلار باشد , حدود 34 میلیون دلار زیان به دنبال خواهد داشت . امروزه , کارکنان عملیاتی در نظر دارند به سمتی حرکت کنند که در زمان تعمیر چاه چرخه تولید همچنان برقرار باشد . برای این کار باید وسایل و تجهیزات خاصی را درون چاه تعبیه کرد . تکنولوژی هوشمند راه حلی مناسب برای این مشکل است . چاه را می توان با کنترل از راه دور مدیریت و تولید را مداوم و پیوسته بهینه کرد . به عنوان مثال زمانی که چند لایه از یک مخزن در حال تولید از یک چاه هستند , اگر یکی از لایه ها مشکل تولید آب پیدا کند , در روش های مرسوم تشخیص این لایه بسیار مشکل است و در صورت تشخیص آن ابتدا باید تولید از چاه متوقف شود ( که به معنی توقف تولید از تمام لایه هاست ) و سپس عملیات تعمیر در این لایه آغاز شود که این مسئله برای لایه های دیگر در دوره های زمانی بعدی رخ خواهد داد .اما تکنولوژی هوشمند با توجه به کنترل لحظه ای و مدیریت مستقل تولید هر یک از لایه ها , در صورت بروز مشکلاتی مانند تولید آب , به راحتی لایه مورد نظر را شناسایی و با تنظیم شیر کنترلی مربوط به آن , تولید از آن را بدون توجه به دیگر لایه هاکنترل می کند . به طور کلی با به کارگیری تکنولوژی هوشمند علاوه بر این که تعداد تعمیرات چاه به اندازه ای قابل ملاحظه کاهش می یابد هیچگاه تولید متوقف نمی شود و همواره خطوط لوله سرشار از نفت خواهند بود . 3-1-4- انعطاف پذیری قابلیت کنترل درون چاهی که در تکمیل هوشمند وجود دارد , انعطاف پذیری را برای این نوع چاه ها فراهم می آورد . با توجه به این که چاه های هوشمند به تجهیزات درون چاهی ( ICV و حسگر و ... ) مجهزاند, در هر لحظه می توانندبا مشکلات ایجاد شده در هنگام تولید و تزریق مقابله کنند ؛ یعنی در صورت لزوم رویکرد تولید را تغییر دهند و یک مدیریت انعطاف پذیر را در مخزن اعمال کنند . لازم به ذکر است که با استفاده از این تکنولوژی , در صورت تغییر رویکرد تولید , تخصیص تولیداز لایه های مختلف در هر لحظه قابل تغییر خواهد بود که در نتیجه آن مخزن و مقدار تولید مدیریت بهتری خواهند داشت . اگر فرض شود که یک چاه معمولی هم زمان در حال تولید از دو لایه باشد , به دلیل آن که کنترلی درون چاه وجود ندارد , ممکن است از یک لایه تولید غیر صیانتی انجام شود .(تکنولوژی مخازن هوشمند) فرض کنید که مخزن دو لایه ای را چند چاه وارد چرخه تولید کرده اند . محدودیت تولید از هر چاه 12000 بشکه در روز در نظر گرفته شده و تولید صیانتی از هر لایه 6000 بشکه در روز است . در چاه معمولی که کنترل در سطح لایه ای وجود ندارد , هنگامی که چاه وارد چرخه تولید می شود , ممکن است از یک لایه 8000 بشکه در روز تولید شود اما با استفاده از تکنولوژی هوشمند می توان بیشینه جریان را از هر لایه در سطح 6000 بشکه در روز نگه داشت . در یک نگاه کلی انعطاف پذیری در چاه های هوشمند هم مدیریت تولید و هم مدیریت مخزن را بهبود می بخشد . 3-1-5- امکان تولید از لایه هایی با فشارهای مختلف یکی از روش های تولید , استفاده از شیرهای کنترلی درون چاهی برای تولید هم زمان از نواحی با فشار های مختلف است . با توجه به قابلیت کنترل سطحی چاه های هوشمند , می توان افت فشار در مقابل هر لایه را به صورتی تنظیم کرد که علاوه بر جلوگیری از جریان بین لایه ای , تولید از هر لایه بهینه انجام شود . کنترل افت فشار از هر لایه نیز با باز یا بستن جزئی ICV ها ممکن است . اما در چاه های معمولی در صورت تغییر شرایط مخزن و چاه , علاوه بر این که جریان بین لایه ای با فشار بالا به لایه با فشار پایین وجود خواهد داشت , از تولید نفت نیز کاسته خواهد شد .(تکنولوژی مخازن هوشمند) در واقع مزیت استفاده از چاه هوشمند در این حالت , علاوه بر شتاب دادن به تولید , حفظ سطحی مشخص از تولید از هر چاه نیز هست . به طور کلی وقتی بخواهیم از لایه هایی با فشارهای مختلف برداشت کنیم , با توجه به بیشتر بودن افت فشار در نواحی با فشار بالا , عمده برداشت از مخازن از این نواحی خواهد بود . اما با استفاده از تکنولوژی هوشمند می توان از همه لایه ها , چه پر فشار و چه کم فشار , هم زمان و بر اساس مقدار تخصیص داده شده برداشت کرد . 3-1-6- قابلیت کنترل واکنشی و کنترل پیشگیرانه با توجه به وجود تجهیزات سطحی و درون چاهی ویژه در چاه های هوشمند برای داده گیری به هنگام و انتقال آنها به سطح و کنترل فاصله تولیدی , این تکنولوژی می تواند به صورت واکنشی یا پیشگیرانه تمام وقایع درون چاهی را قبل یا بعد از رخ دادن کنترل کند . قبل از انجام هرگونه اقدام کنترلی , فعالیت هایی از درون چاه تا اتاق کنترل انجام می شوند . اولین مرحله داده گیری به هنگامی است که در هر لحظه با توجه به بازه زمانی تعریف شده برای حسگرها انجام می شود . این داده ها به اتاق کنترل منتقل و به مرحله یکپارچه کردن داده ها وارد می شوند . بعد از کنترل کیفی و تصحیح داده ها , انتقال آنها به بانک اطلاعاتی آغاز می شود و بعد از آن با بازه های زمانی مناسب بین نرم افزارهای مختلف توزیع می شوند . کنترل واکنشی به این صورت است که با توجه به قابلیت داده گیری به هنگام حسگرهای درون چاهی و انتقال آنها به اتاق کنترل و بعد از انجام اقدامات لازم برای یکپارچه کردن داده ها , می توان با تنظیم شیرهای کنترل درون چاهی بعد از رخداد وقایعی همچون میان شکن شدن سیال ناخواسته ( مثل آب یا گاز ) مشکل به وجود آمده را برطرف کرد , در تکنولوژی هوشمند با توجه به این که تولید از بازه های مختلف انجام می شود و هر بازه مستقل عمل می کند و کاملاً تحت کنترل است , در هر لحظه می توان تمام اتفاقات را در زمان واقعی مشاهده و کنترل کرد ؛ یعنی می توان در صورت بروز مشکل به سرعت راه حل مناسب را اتخاذ کرد ؛ مثلاً با متوقف کردن تولید در بازه هایی که تولید آب آنها زیاد است , بدون متوقف کردن فعالیت چاه , مشکل تولید را حل کرد . در چاه های معمولی وقتی چنین مشکلاتی ایجاد می شوند , ابتدا تمام فعالیت های چاه متوقف می شوند و پس از رفع مشکل , چاه دوباره وارد چرخه تولید می شود . در کنترل پیشگیرانه , با توجه به در دسترس بودن داده های به هنگام , همواره مدل مخزن به روز است و می توان با اقداماتی همچون مدل سازی و شبیه سازی مخزن و پیش بینی رفتار مخزن با استفاده از مدل ایجاد شده , به راحتی وقایع آینده بازه های تولیدی را , قبل از رخداد هر گونه مشکل و بر اساس فرآیند بهینه کردن تولید , کنترل کرد . -7-1-3 افزایش مقدار بازیافت نهایی چون بالا بردن ضریب بازیافت نهایی بسیار مهم است , تلاش می شود از حداکثر هیدروکربن موجود در مخزن , با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی ، فنی و محدودیت ها بهره برداری کرد . با این وجود امروزه ، حتی با به کارگیری فرآیندهای ازدیاد برداشت نیز، حجم عظیمی از هیدروکربن در مخزن باقی می ماند . با استفاده از تزریق گاز یا آب به روش هوشمند ، می توان تولید را به صورت قابل ملاحظه ای ساماندهی کرد و در نهایت بازیافت را افزایش داد . -8-1-3 کمینه کردن عدم قطعیت برنامه ریزی بهره برداری از میادین نفت وگاز همواره با عدم قطعیت های اقتصادی و فنی همراه است . هر قدر تلاش کنیم , باز هم ممکن است اتفاقات غیر متعارفی رخ دهند . به همین دلیل باید با استفاده از یک تکنولوژی عدم قطعیت را در مخازن به صورت فعال مدیریت کرد . تکنولوژی هوشمند می تواند با داشتن قابلیت پایش و کنترل پیوسته چاه و توانایی حل مشکلات تکمیل چاه بدون نیاز به عملیات درون چاهی در تولید , تا حد زیادی اثر منفی عدم قطعیت را کم کند . ممکن است تمام حالت ها قابل پیش بینی نباشند , اما قابلیت انعطاف پذیری چاه هوشمند سبب می شود بتوان بسیاری از مشکلات پیش بینی نشده را رفع کرد . -9-1-3 کنترل دستگاه ها از راه دور و به صورت بی سیم این سیستم ها علاوه بر کنترل و گزارش گیری از قسمت های مختلف دستگاه و بخش ذخیره اطلاعات ، سیستم اطلاعات را هوشمندانه تجزیه و تحلیل و تصمیمات لازم را با توجه به آنها اتخاذ می کنند . این سیستم می تواند چند دستگاه را هم زمان کنترل کند . تعداد دستگاه های مرتبط با کنترل مرکزی می توانند نا محدود باشند ولی به ازای هر دستگاه باید سخت افزار مربوط به آن دستگاه را خرید .سخت افزارهای مرتبط با هر دستگاه در زمان قطع ارتباط با مرکز به صورت هوشمند تصمیمات لازم را اتخاذ می کنند . علاوه بر این حالات ، یک سیستم نرم افزاری نیز روی کامپیوتر مرکزی نصب شده که مدیران از هر کجای دنیا با یک رایانه و یک خط تلفن معمولی از سیستم ها بازدید کنند . 3-1-10- بهینه کردن به هنگام تولید یکی از فواید تکنولوژی چاه هوشمند , ایجاد قابلیت بهینه کردن به هنگام تولید است . بهینه کردن به هنگام تولید مزایای زیر را به دنبال خواهد داشت : افزایش حجم تولید؛ افزایش بازگشت سرمایه ( نسبت سود حاصل از سرمایه گذاری به هزینه سرمایه گذاری بازگشت سرمایه را نشان می دهد )؛ افزایش کیفیت تصمیم گیری ؛ کاهش چرخه زمانی تصمیم گیری ؛ افزایش بهره وری افراد ؛ بهینه کردن دارایی ها ؛ کاهش هزینه عملیاتی ؛ سلامتی ، ایمنی بیشتر . آلودگی کمتر محیط زیست ؛ 3-1-11- بهبود مسائل زیست محیطی موضوعات زیست محیطی از موضوعات مهمی هستند که در تولید نفت وگاز باید به آنها توجه کرد . حفاری هر چاه می تواند برای محیط زیست آلودگی هایی به وجود آورد ؛ برای مثال برای رفع آلودگی ناشی از گل حفاری در اطراف دکل , همه ساله پروژه های متعددی تعریف می شوند . در سیستم های هوشمند روند کار به گونه ای است که تعداد چاه ها از حالت معمولی کمتر است و در نتیجه تأثیرات و آلودگی محیط زیستی کمتری به دنبال خواهند داشت . در واقع هر قدر بتوان ردپای کمتری در طبیعت به جا گذاشت , تبعات زیست محیطی کاهش خواهند یافت . از سوی دیگر سیالات ناخواسته مانند آب و گاز تولیدی در نهایت باید در سطح زمین از نفت تولیدی جدا شوند که این باعث آلودگی محیط زیست خواهد شد اما چون در کنترل هوشمند , به محض رسیدن تولید آب ناخواسته به بیش از حد مجاز ، تولید از آن لایه متوقف می شود , در این چاه ها مقدار آب تولیدی در سطح زمین از چاه های معمولی کمتر است که این خود آلودگی کمتر محیط زیست را به دنبال خواهد داشت .(تکنولوژی مخازن هوشمند) 3-1-12- مزایای دیگر از جمله مزایای به کارگیری تکنولوژی چاه های هوشمند افزایش دانش مربوط به مشخصات مخزن برای تسهیل عملیات توسعه میدان , بهبود هدف گذاری چاه های جدید , هزینه کمتر تجهیزات سطحی , اندازه گیری خصوصیات مخزن در مجاورت چاه و ده ها و یا صدها متر دورتر از آن , تشخیص نوع مواد شیمیایی در ته چاه , اندازه گیری خوب جریان سه فازی , کنترل و بهینه کردن به هنگام چاه و میدان با اتصال چاه های هوشمند به سیستم های پیشرفته و شبیه سازهای مخزن , اضافه کردن نفت قابل استحصال ناحیه هایی که انجام عملیات تکمیل مجدد چاه در آنها صرفه اقتصادی ندارند به کل تولید , کنترل تزریق به داخل دو یا چند ناحیه با تغییر دبی تزریق با توجه به تغییرات شرایط مخزن , تشخیص از راه دور تغییرات بحرانی در شرایط ته چاهی , بهبود عملکرد پمپ های درون چاهی , تمیز شدن عالی چاه در چاه های افقی طولانی , تولید نفت با ایجاد افت فشار یکسان در بخش افقی چاه های افقی (شکل 3-1 ), کمینه کردن ریسک های ناشی از عملیات نامناسب , افزایش ارزش حال خالص به ویژه در تولید همزمان , بهبود چاه آزمایی , افزایش ایمنی و بهبود HSE , تکنولوژی مناسب با روحیه کارمندان و نیز جذب کارمندان بهتر ,کسب اطلاعات مناسب از شرایط مخزن بعد از ترک چاه , استفاده مؤثر از متخصصان زبده کمتر , بهبود شرایط زندگی برای کارمندان عملیاتی و کاهش سفرهای عملیاتی هستند . شکل 3-1 تولید نفت با ایجاد افت فشار یکسان در بخش افقی چاههای افقی(بررسی روشهای حفاری های دریایی و انحرافی) 3-2- چالش ها چالش های موجود در زمینه تکنولوژی هوشمند از دو منظر قابل بررسی اند : موانعی که در مقابل توسعه تکنولوژی یا به عبارتی ورود به عرصه تکنولوژی هوشمند وجود دارند و موانعی که در هنگام استفاده از این تکنولوژی وجود خواهند داشت . 3-2-1- موانع توسعه تکنولوژی هوشمند با وجود مقالات زیاد در زمینه تکنولوژی چاه هوشمند و میادین هوشمند , کاربردی شدن این تکنولوژی در برخی از نقاط دنیا با چالش های زیادی همراه بوده است. این موضوع از پنج عامل مهم نشئت می گیرد: فرآیندها و نیروی انسانی : نگاه به تکنولوژی میدان هوشمند فقط به عنوان یک محصول جدید نرم افزاری کاری ساده است . اما در واقع سؤال های زیادی وجود دارند که باید به آنها پاسخ داد : چگونه داده ها در فرآیندهای مختلف استفاده می شوند ؟ چگونه فرآیندهای کاری تغییر می کنند؟ چگونه نیروی انسانی با اطلاعات در تعامل خواهد بود ؟ پاسخ مناسب به این سؤال ها افراد یا شرکت هایی را که تصمیم دارند از این تکنولوژی استفاده کنند قانع می کند و در نتیجه مزیت های میادین هوشمند به دست می آیند . بحث یکپارچگی در میادین هوشمند : موضوع میادین هوشمند به طور کلی بحث یکپارچگی را مطرح می کند که شامل یکپارچگی نرم افزارهای موجود , یکپارچگی منابع داده ها و یکپارچگی داده هاست . این یکپارچگی نیازمند روشن و واضح بودن طراحی و معماری میادین هوشمند , جریان داده ها و خروجی های قابل انتظار است .(تکنولوژی مخازن هوشمند) هدف گذاری ایجاد یک مدل کاملاً منسجم و مرتبط بدون در نظر گرفتن مبانی : ابتدا باید کار را با در نظر گرفتن ابزار مناسب مربوط به جمع آوری داده ها , سیستم های کنترل سطحی , سیستم های جمع آوری داده ها و سیستم های پردازش داده ها شروع کرد . مقیاس پذیری : برای دارایی ها , راه حل هایی برای رفع نیازهای فوری کسب و کار ارائه شده اند . البته این مطلب بدون در نظر گرفتن ملاحظاتی است که بتوان به واسطه آنها این راه حل ها را برای دیگر دارایی ها استفاده کرد . مشکل در پایدار نگهداشتن مسیر موفقیت : جذابیت , تعهد و منابع در مرحله ساخت , اگر یک عنصر کلیدی از دست برود , می تواند به زوال بگراید . حتی یک سیستم اجرا شده اگر به صورت پایدار به کار نرود , به سختی می تواند خود را حفظ کند . 3-2-2- چا لش های موجود در بکارگیری تکنولوژی هوشمند علاوه بر موانع توسعه تکنولوژی هوشمند در بخش قبل , هنگام استفاده ازاین تکنولوژی چالش هایی فیزیکی و غیر فیزیکی وجود دارند که در زیر به آنها پرداخته می شود : 3-2-2-1- آسیب پذیری تجهیزات در مقابل تولید شن در تولید از مخازن با استفاده از تکنولوژی هوشمند دبی تولیدی بالاست , احتمال تولید شن به شدت افزایش می یابد . معمولاً در مخازن ماسه ای یا مخازنی که مشکل تولید شن در آن ها وجود دارد , با استفاده از بعضی روش ها مانند کم کردن دبی تولید , از تولید شن جلوگیری می کنند ؛ اما در چاه های هوشمند معمولاً دبی تولید بالاست . با توجه به این که تجهیزات و وسایل بسیار زیادی در درون چاه هوشمند قرار دارند , تولید شن می تواند بر عملکرد دستگاه ها اثر منفی بگذارد . به طور مثال در میدان برنت دریای شمال , تولید شن یکی از مشکلات اساسی است . همچنین برخی از میادین مانند خلیج مکزیک , غرب آفریقا و ... برای کنترل تولید مواد جامد سازندها با چالش های زیادی روبرو هستند . تولید شن برای حالت بهره برداری معمولی از چاه مشکلاتی را مانند آسیب رساندن به وسایل و مشکلات زیست محیطی و اقتصادی به وجود می آورد . درست همین مشکلات در تکنولوژی هوشمند وجود دارند . فرسایش اجزای کاهنده , انسداد راه های نفوذ , آسیب دیدگی خطوط کنترل و ... مشکلاتی هستند که می توانند باعث پایین آمدن کارآیی چاه های هوشمند شوند . در چنین شرایطی از روش های کنترل شن استفاده می شود که با آنها می توان تولید شن را , بدون محدود کردن تولید هیدروکربن , کم کرد یا از بین برد . همچنین روش هایی جدید مانند غربال های قابل انبساط به روش های معمولی مانند پوشش شنی اضافه شده اند . ترکیب کردن تکنولوژی کنترل مهار شن و تکنولوژی چاه هوشمند , خصوصاً هنگام تولید از مخازن غیر یکپارچه یا نواحی با توان تولید بالا , باعث کاهش مقدار تولید شن در هنگام بهره برداری می شود اما تلفیق تکنولوژی مخازن هوشمند و تکنولوژی مهار شن با مشکلات عمده ای همراه است . شن به خاطر تنش های وارده بر دیواره چاه و همچنین زمانی که نیروی دینامیکی سیال بیش از استحکام سازند باشد تولید می شود . امکان تولید شن در مخازن غیر یکپارچه بیشتر از بقیه مخازن است زیرا یا سیمان موجود در بین ذره ها ضعیف است یا اصلاً وجود ندارد و ممکن است با حل شدن ذرات شن یا سیمان بین ذرات در سیال مخزنی , سیال تزریق و یا سیال انگیزش چاه وضع نامساعدتر می شود . برای مهار تولید شن موضوعات زیر را باید در نظر گرفت : جدا کردن لایه ها و نواحی : چاه هوشمند ممکن است برای پایش مخزن های جداگانه یا لایه های جدا از هم به کار می رود زیرا هر ناحیه با توجه به خصوصیات خاص خود ممکن است نیازمند روشی خاص برای مهار شن باشد . فضای در دسترس و قطر وسایل : اجزای کنترل چاه هوشمند , حسگرهای فشار , دما و ... همه تجهیزاتی هستند که از وسایل تکمیل معمولی جای بیشتری اشغال می کنند لذا باید مقدار فضای قابل دسترس کافی باشد تا مشکلی رخ ندهد . سرعت سیال , افت فشار و فرسایش : تولید مواد جامد سبب فرسایش وسایل تکمیل چاه می شود . در مسیرهای پیچ در پیچ و یا در مکان هایی که محدودیت جریان سیال وجود دارد ( به عنوان مثال درون یا اطراف وسایل کنترل درون چاهی ) , سرعت بالای سیال عاملی مهم در فرسایش است که باید به آن توجه کرد . اگر ماده تولیدی خورنده باشد , فرسایش یا خوردگی باید برای انتخاب وسایل تکمیل لحاظ شود . حسگرهای اندازه گیری و شیرهای کنترل : این تجهیزات همچون شبکه عصبی و سیستم گرداننده چاه هوشمند اند و آسیب رسیده به هر یک از آنها به معنای از دست دادن جزئی یا کل سیستم هوشمند چاه است . این وسایل باید در مقابل فرسایش (در صورت خراب شدن وسایل کنترل شن ) همچنین لرزش و تنش های گرمایی مقاوم باشند . مشکلات مکانیکی ناشی از ذرات : ذرات جامد تولید شده همراه سیال می توانند با حرکت و مسدود کردن اجزای متحرک به خصوص آستری هایی که در شیرهای کنترلی وجود دارند باعث بروز مشکل شوند . طراحی این وسایل باید به گونه ای باشد که در مقابل تولید شن مقاوم باشند . آنها باید مانع از ورود مواد جامدی شوند که ممکن است سبب بروز مشکل شوند یا این که به آسانی بتوانند مواد جامد را عبور دهند یا حتی در حضور مواد جامد به فعالیت خود ادامه دهند . نوع چاه تولیدی یا تزریقی : در مخازن چند لایه وقتی که چاه تولیدی به مهار شن نیاز دارد این کار باید برای چاه تزریقی نیز انجام شود . حل شدن مواد طبیعی سیمان در آب تزریقی می تواند سازند را ناپایدار کند . در طول بستن این چاه ها , برگشت جریان و جریان عرضی بین لایه ها در فشارهای مختلف مخزن باعث تولید مقدار قابل ملاحظه ای شن در طول چاه می شود که ممکن است سبب انسداد چاه و یا اختلال در عملکرد وسایل کنترلی شود . از تکمیل چاه هوشمند می توان برای مدیریت و ممانعت از تولید شن , حتی با زیاد شدن بهره دهی چاه , استفاده کرد . چاه هوشمند می تواند با پایش شرایط واقعی درون چاه و کنترل و محدود کردن آنها , دبی جریان را زیر ننقطه بحرانی نگه دارد و گرنه باعث ناپایداری در ماتریس های سازند و پوشش شنی خواهد شد . به عنوان مثال نواحی که به طور طبیعی به تولید بالاتر از نقطه تمایل بحرانی دارند با استفاده از این روش می توانند کمتر تولید کنند یا بسته شوند که در نتیجه تولید شن مدیریت می شود . 3-2-2-2-تجمع رسوب در ته چاه با تکنولوژی هوشمند می توان همزمان از لایه های مختلف و همچنین از مخازن مختلف تولید کرد اما ممکن است سیالات تولیدی از لایه ها و مخازن مختلف , با توجه به شرایط مختلف , دما و فشار , با یکدیگر سازگاری نداشته باشند ؛ لذا انجام واکنش آنها و تشکیل رسوبات ممکن است . مثلاً در مخزن S3 میدان برنت , رسوب BaSo4 سبب انسداد تجهیزات درون چاهی شد و مشکلاتی را در این مخزن بوجود آورد .(تکنولوژی مخازن هوشمند) 3-2-2-3- قابلیت اعتماد فعال بودن دائمی سیستم کنترل جریان در طول عمر پیش بینی شده این سیستم ها , از نظر اقتصادی و ایمنی برای چاه , یکی از چالش های بزرگ برای چاه هوشمند است , چاه هوشمند کاملاً پیچیده کنترل و مدیریت می شود لذا از کار افتادن بعضی وسایل و در نتیجه عدم اعتماد به دستگاه ها می تواند یکی از چالش های اصلی کاربرد این تکنولوژی باشد . اصولاً هر چه دستگاه ها پیچیده تر شوند , مدیریت و کنترل آنها مشکل تر می شود و به تبع عدم اعتماد به کارکرد صحیح آنها بالاتر می رود ؛ لذا با توجه به اینکه این وسائل از وسائل استفاده شده در چاه های معمولی پیچیده ترند , توجه به این امر در تکنولوژی هوشمند ضروری تر خواهد بود . از سوی دیگر اطمینان از ارتباط صحیح و مناسب چاه و اتاق کنترل , در کنترل از راه دور سامانه هوشمند اهمیت زیادی دارد . با توجه به مسائل جغرافیایی و قوانین هر کشور , راه حل این مشکل متفاوت است . اولین قدم در حل این مشکل , داشتن اطلاعات کافی از وسائل ارتباطی لازم در حال و آینده است . همچنین باید از امنیت سامانه تبادل اطلاعات اطمینان یافت . استفاده از شبکه عمومی اینترنت برای انتقال داده ها ایمن نیست و ممکن است از طرق مختلف در آنها دست برده شود . برای حل اینن مشکل می توان از شبکه اختصاصی برای انتقال این اطلاعات استفاده کرد . 3-2-2-4- مدیریت تغییرات استفاده از تکنولوژی جدید در سازمان , به خصوص تکنولوژی میدان هوشمند که به طور فراگیر بر تمام جنبه های عملکرد سازمان و کارکنان آن تأثیر می گذارد و تغییراتی عمده در روش های انجام کارها ایجاد می کند , به انجام تغییرات اساسی در سازمان و در میان کارکنان نیاز دارد . با توجه به مشخصات تکنولوژی میدان هوشمند و اهداف آن هر یک از چالش های زیر ممکن است در سازمان وجود داشته باشد : آیا سامانه جدید به مجموعه جدیدی از مهارت ها نیاز دارد ؟ آیا می توان افرادی را که سامانه جدید بر آنها تأثیر می گذارد دوباره آموزش داد ؟ آیا کارکنان در برابر سامانه جدید موضع گیری خواهند کرد ؟ آیا آنها تمایل دارند اطلاعات را به اشتراک بگذارند ؟ آیا تغییری در سامانه پاداش ها لازم است ؟ آیا جریان داده ها و دسترسی به آنها از جریان کاری جدید پیروی می کند ؟ آیا داده های صحیح در زمان مناسب در دسترس هستند ؟ آیا داده ها در حوزه فنی مناسب و سازگار هستند ؟ در حوزه تجاری و نیز در ارتباط میان این حوزه ها چطور ؟ چه مسائلی مدیریت اطلاعات را احاطه کرده اند ؟ مثلاً ساختار اطلاعات , تطابق و قابلیت اطمینان آنها , قابلیت استفاده و کاربرد آنها , آموزش , قابلیت تبادل و استفاده ا زاطلاعات و قابلیت بکارگیری آنها در سامانه های بزرگتر . مقاومت سازمانی یا تمایل به حفظ وضعیت موجود در عملیات تولید وجود دارد . با توجه به این موضوع , حتی یک پروژه فنی که با موفقیت اعمال شده باشد می تواند به مرور زمان با شکست مواجه شود . بدون در اختیار داشتن یک برنامه حمایتی برای منافع و فوایدی که در ابتدا حاصل می شوند , این مزایا به مرور از بین می روند . منافع حاصل از بهینه کردن به هنگام باید مرتب تقویت , نگهداری و پشتیبانی شود . 3-2-2-5- چالش های دیگر علاوه بر نکات گفته شده , چالش های دیگری نیز وجود دارند که یکی از آنها گشتاور و نیروی مقاوم در مقابل راندن ابزار آلات مرتبط با تکنولوژی هوشمند به درون چاه است . این تجهیزات به دلیل آنکه قطر خارجی شان از لوله مغزی و دیگر تجهیزات بیشتر است , در حین راندن با مقاومت دیواره حفره باز یا دیواره داخلی لوله جداری مواجه می شوند و در برخی شرایط ادامه کار ممکن نیست . از دیگر مسائلی که در چالش های سامانه هوشمند باید در نظر گرفت وجود مانده در چاه است که از فاز حفاری در چاه باقی مانده است . اگر به این مسئله توجه نشود , ممکن است تجهیزات هوشمند در حین راندن در داخل چاه کیر کنند . برای رفع این مسئله , در صورت مشاهده گشتاورها و نیروهای مقاوم نامنظم در حین راندن تجهیزات , کلیه تجهیزات از چاه بیرون آورده و با ابزارهای لازم مانند لوله مغزی سیار چاه تمیز می شود . در میدان شعبه عربستان خارج کردن ذرات باقیمانده از لوله آستری حفاری شده و تمیز کردن چاه , از مسائل مهم در تکمیل چاه هوشمند بود که برای تمیز کردن کامل چاه چهار عملیات درون چاهی انجام شد . مسئله دیگر خراب شدن تجهیزات هوشمند است . در چاه های هوشمند خراب شدن به ناتوانی در چرخاندن شیر کنترلی به حالت مطلوب گفته می شود که این مسئله به خاطر قطع ارتباط از تابلوی کنترلی در سطح با محل شیرها و یا به خاطر خراب شدن فیزیکی مانند گیر کردن قطعات متحرک شیر کنترلی اتفاق می افتد . به دلیل آنکه تجهیزات تکمیل چاه هوشمند بعد از ترک چاه , با هدف پایش دائمی نظارت مخزن بدون عملیات درون چاهی در تولید دیگر چاه ها , در چاه باقی می مانند این خطر وجود دارد که کابل حسگرها در حین برش لوله جداری و نصب پلاگ و یا هنگام برداشتن تجهیزات سرچاهی آسیب ببینند . البته این مسئله را با استفاده از سیستم های بی سیم می توان حل کرد . با این وجود , عمر این سیستم ها به عمر باتری استفاده شده در آنها بستگی دارد . با توجه به مزایایی که استفاده از تکنولوژی هوشمند برای استفاده کنندگان آن دارد , شرکت های خدماتی و نفتی پیشگام در این تکنولوژی تلاش می کنند , با برطرف کردن چالش های پیش رو و نیز بهبود عملکرد اجزای این تکنولوژی , هر چه بیشتر نظر شرکت هایی را که هنوز به این عرصه وارد نشده اند به استفاده از این تکنولوژی جلب کنند . در طی این مسیر بسیاری از چالش های گفته شده حل شده و یا در حال حل شدن هستند و عملکرد تجهیزات بسیار بهبود یافته است . فصل چهارم بررسی اقتصادی تکنولوژی مخازن هوشمند 4-1- بررسی اقتصادی توجیه اجرای هر طرح به توجیه اقتصادی و مالی آن بستگی دارد . درباره توجیه فنی این تکنولوژی بحث شد و توجیه مالی نیز به موضوع و شرایط شرکت ها بستگی دارد و قابل بحث نیست . اما برای مدیران عملیاتی مهم است بدانند که آیا به کاربردن یک تکنولوژی می تواند به لحاظ اقتصادی به آنها کمک کند یا خیر ؟ با اینکه استفاده رو به افزایش از این تکنولوژی به خوبی مؤید این موضوع است که استفاده از آن توجیه اقتصادی مناسبی دارد , برای اینکه موضوع ملموستر شود تصمیم گرفته شد در این فصل تکنولوژی مخزن هوشمند از نظر اقتصادی بررسی شود . با توجه به اینکه به اینکه تا به حال این تکنولوژی در ایران کاربردی نشده است , نمونه های مطرح در دنیا بیان خواهند شد .بدیهی است این مطالعات کاملاً به شرایط زمانی و اقتصادی روز وابسته اند و اعداد و مبالغ برای یک پروژه دیگر قابل استفاده نیستند و فقط به عنوان مدل و برای ارزیابی عمومی آورده شده اند . برای بررسی اقتصادی استفاده از چاه های هوشمند , یک روش ارزیابی اقتصادی ارائه می شود که اساس ان محاسبات مقدار ارزش خالص کنونی ( Net Present Value ) است . استفاده از تکنولوژی هوشمند سبب کم کردن تعداد چاه ها و کاستن از هزینه های عملیات درون چاهی می باشد و از این طریق مبلغ قابل توجهی به NPV چاه می افزاید . به کار بردن تکنولوژی هوشمند نه تنها به کم کردن هزینه سرمایه و عملیاتی کمک می کند , می تواند سبب افزایش شتاب تولید شود و بهره دهی نهایی را افزایش دهد که نتیجه همه این ها بهبود قابل ملاحظه NPV پروژه است ؛ در نتیجه استفاده از چاه هوشمند به لحاظ اقتصادی , هم برای مناطق عملیاتی خشکی و هم در مناطق عملیاتی فرا ساحل مناسب است .یکی از انگیزه های استفاده از چاه های هوشمند توانایی این چاه ها در کم کردن هزینه های عملیات درون چاهی در مناطق فرا ساحل است که بسیار هزینه براند . توجیه اولیه برای استفاده از چاه هوشمند توانایی آن برای کم کردن هزینه های عملیات درون چاهی ذکر شده است . اما از ارزش واقعی این تکنولوژی شتاب دادن به جریان گردش مالی و افزایش بازیافت نهایی است . در اصل , کم کردن هزینه های عملیات درون چاهی در تولید فقط 5 % ارزش تجاری این تکنولوژی است در حالی که 60 % درصد از سود این تکنولوژی به افزایش درآمد مخزن مربوط است . سیستم چاه هوشمند اکنون به کاربر اجازه می دهد تولید را تغییر دهد و پتانسیل این را دارد که مبلغی قابل توجه به NPV چاه اضافه کند . اهداف اقتصادی زیر در استفاده از چاه های هوشمند مد نظراند : کم کردن تعداد چاه های لازم برای تخلیه مخزن ؛ صرفه جویی در هزینه های مربوط به تأسیسات سر چاهی ؛ کم کردن یا حذف هزینه های عملیات درون چاهی در تولید ؛ شتاب دادن به تولید از طریق ارتباط با نواحی تولیدی بیشتر ؛ افزایش هیدروکربن قابل استحصال از طریق بهبود مدیریت مخزن ؛ شکل 4-1 نحوه بهبود جریان خالص نقدینگی را با استفاده از چاه های هوشمند در طول عمر تولید مخزن نشان می دهد . شکل 4-1 بهبود جریان خالص نقدینگی با استفاده از روش تکمیل هوشمند(تکنولوژی مخازن هوشمند) استفاده از تکنولوژی هوشمند سبب بهبود جریان خالص نقدینگی در طول عمر چاه می شود .با این که برای استفاده از این تکنولوژی باید مطالعه مورد به مورد انجام داد، این الگو تقریباً برای تمام حالات صادق است . با استفاده از تکنولوژی مخزن هوشمند به طور کلی هزینه ها کمتر می شوند و در نهایت سود بیشتری به دست می آید . هزینه های سرمایه گذاری اولیه در مخازن هوشمند کمتراند . از سوی دیگر در چاه هوشمند هزینه های عملیات درون چاهی کاهش می یابندو با شتاب دادن به تولید ، سرمایه را در زمانی کمتر برمی گردانند .در پایان این نمودار مشاهده می شود که بهره وری نهایی این چاه ها از بهره برداری به روش معمولی بالاتر است . عملیات تولید نفت و گاز همراه با ریسک و در واقع تابعی از عدم قطعیت های ناشی از وقایع آینده است . استفاده از این تکنولوژی به کاربرها در رفع این عدم قطعیت ها و مدیریت پویای ریسک کمک می کند .برای این عامل به راحتی نمی تواندر محاسبات اقتصادی مقدار تخصیص داد اما کاربرها روزانه ارزش آن را تصدیق می کنند . مبحث اقتصادی تکنولوژی هوشمند به شدت به نوع تکمیل هوشمند انجام شده در چاه و مشخصات میدان نفتی که چاه در آن قرار دارد وابسته است ؛ لذا باید برآورد اقتصادی هر حالت از به کارگیری تکنولوژی هوشمند را ، با توجه به میدان مورد نظر و نوع تجهیزات هوشمند استفاده شده ، تحلیل کرد و نمی توان به صورت کلی به تحلیل اقتصادی این مقوله پرداخت .در این بخش مثال هایی از یک مطالعه موردی واقعی از نظر اقتصادی بررسی شده اند : 4-2-بررسی نمونه های موردی 4-2-1- مثال اول نمونه موردی اول به بررسی تولید هم زمان از نواحی مختلف از یک چاه ، با استفاده از سیستم چاه هوشمند و شیرهای کنترلی با قابلیت کنترل از راه دور ، می پردازد . با استفاده از تکنولوژی چاه هوشمند در این حالت ، علاوه بر افزایش تولید ، به بهبود مسائل اقتصادی میدان بسیار کمک شده است . در این نمونه شش حالت مختلف برای شیر کنترل ، ما بین حالت های کاملاً بسته و کاملاً باز ، انتخاب شده است . حالت های مختلف کاهنده بر اساس مطالعات مخزن و تحلیل نودال برای رسیدن به اهدافی مانند بیشینه کردن تولید ، کم کردن آب تولیدی ، کنترل شن و ... انتخاب شده اند . تحلیل نودال مشخص می کند که چه زمانی برای چاه کاهنده لازم است و در صورت نیاز به آن حالت بهینه آن را تعیین می کند (شکل 4-2). خصوصیات سیال ، ضریب بهره دهی ، فشار سر چاه و فشار سازند و اندازه و نوع پمپ غوطه ور الکتریکی ورودی های تحلیل نودال اند . شکل 4-2 عملکرد چاه هوشمند با استفاده از تحلیل نودال (تکنولوژی مخازن هوشمند) در این مثال ، نمونه مبنای مطالعه شده یک تکمیل هوشند است که تولید از آن در دو ناحیه و هم زمان و بدون استفاده از کاهنده درون چاهی انجام می شود . همچنین در تحلیل نودال برای مورد مبنا مقادیر مختلفی برای برش آب در نظر گرفته می شوند تا افزایش تولید آب را در طی زمان شبیه سازی کنند . با توجه به اطلاعات و داده هایی که کاربر ارائه می کند ، برای لایه پایینی ، بر خلاف ناحیه بالا ، به کاهندده نیاز است . با این وجود عدم قطعیت داده ها کاربر را بر آن داشت برای انعطاف پذیری بیشتر در هر دو ناحیه کاهنده نصب کند . حالت های مختلف کاهنده مانند 1 % ، 2 % ،3 % ،6% ،9% و 12 % حالت کاملاً باز برای تولید بیشینه ESP آزمایش شدند و در نهایت حالت ایده آل کاهنده برابر با 1 % حالت کاملاً باز به عنوان حالت بهینه انتخاب شد . مدل ساخته شده از این مخزن برای مدل کردن یک چاه هوشمند در طول 2 سال عمر ESP به کار رفته است . برای صحت سنجی این مدل ، تطابق تاریخچه نیز انجام شده است . اگر مدل شبیه سازی شده عملکرد گذشته مخزن را به درستی نشان دهد ، می توان از آن برای پیش بینی تولید در حالت های مختلف تکمیل چاه استفاده کرد یک نمونه از نتایج شبیه سازی شده در شکل 4-3 آمده است . شکل 4-3 تولید انباشتی از تکمیل هوشمند (تکنولوژی مخازن هوشمند) اولین شببیه سازی انجام شده با این مدل برای حالت مبناست که به صورت تک ناحیه ای تکمیل شده است . در این حالت ، چاه در دوره دو ساله تولید خود مقدار 1585000 بشکه نفت تولید کرده است . با این که مقدار تولید از ناحیه فوقانی بالا بوده است ، تولید آب از این ناحیه در طی دو سال باعث کاهش تولید نفت شده است . دومین شبیه سازی انجام شده تولید هم زمان با استفاده از یک چاه هوشمند است . در این حالت در هر دو ناحیه پایش فشار ، شدت جریان و برش آب در هر ناحیه مستقل انجام شده است . مازاد تولید بدست آمده ناشی از تولید اضافی از ناحیه پایینی است . در طی دو سال مقدار تولید در این حالت 1897000 بشکه نفت است که از حالت مبنا 312000 بشکه (19.2 % ) بیشتر است . در نهایت ، در حالت سوم ، برای بهینه کردن اختلاف فشار مخزن و ته چاه در دو ناحیه تولیدی ، استفاده از کاهنده در دستور کار قرار گرفت . در این حالت ناحیه بالایی پیوسته در طول حیات مدل کاهنده می شود و اگر چه تولید اولیه کمتر است ، در نهایت نفت بیشتری استحصال می شود . طی دو سال حدود 1945000 بشکه نفت تولید شده که 360000 بشکه از حالت مبنا (22.7 % ) و 48000 بشکه از چاه هوشمند با شیرهای فقط از نوع باز/بسته بیشتر است . برای تعیین بهترین حالت تکمیل چاه ، یک رشته محاسبات اقتصادی بر اساس ارزش پول در زمان اجرای پروژه انجام شده اند . این تحلیل مقدار تعادل افزایش تولید ناشی از استفاده از چاه هوشمند و افزایش هزینه های چاه را به دلیل استفاده از این تکنولوژی نشان می دهد . عواملی که در محاسبات اقتصادی وارد شده اند عبارتند از : نرخ تنزیل : 15 % ؛ قیمت نفت : 20 دلار در هر بشکه ؛ هزینه تمام شده یک چاه هوشمند (شامل تجهیزات هوشمند ، قیمت افزوده شده به ESP ، زمان استفاده از دکل حفاری و ... )برای چاه های با شیرهای از نوع باز / بسته برابر 1400000 دلار و برای چاه های با شیرهای کاهنده 1500000 دلار . در این مطالعه ، افزایش NPV چاه هوشمند با شیرهای از نوع باز /بسته نسبت به حالت تکمیل معمولی بررسی می شود . برای گسترش سیستم هوشمند ، افزایش هزینه 1400000 دلاری در نظر گرفته شده است . شکل 4-4 نشان می دهد که با وجود هزینه اضافی ارزش خالص کنونیNPV چه قدر افزایش یافته است . شکل 4-4 تغییرات NPV ناشی از استفاده سیستم تکمیل هوشمند با استفاده از چاه هوشمند با شیرهای از نوع باز / بسته کل هزینه انجام شده در طی 8 ماه بازگردانده می شود و پس از دوره 24 ماهه مقدار NPV به 2770000 می رسد . در گام بعدی تکمیل ، چاه هوشمند با کاهنده های ته چاهی بررسی اقتصادی شده است . در این حالت ، هزینه ها شبیه حالت قبل اند با این تفاوت که تغییر شیرهای کنترل از حالت فقط باز/بسته به حالت کاهنده به هزینه های حالت قبل اضافه می شود . در این حالت ، هزینه ها سریعتر برمی گردند (حدود 7 ماه ) و NPV انباشتی در پایان دوره 24 ماهه برابر با 3316000 دلار است که در حدود 544000 دلار از حالت قبلی ، که فقط از شیرهای باز/بسته استفاده می شد ، بیشتر است . از نتایج دو حالت فوق دیده می شود که هر چند افزایش تولید ناشی از شیرهای کاهنده چندان زیاد نیست ، سود افقتصادی حاصل از آن قابل ملاحظه است . بر اساس مطالعات با استفاده از تکمیل هوشمند ، می توان با چاه هایی کمتر و تولید هم زمان از چند ناحیه چاه به روند تولید شتاب بخشید . اولین چاه تکمیل شده با تکنولوژی هوشمند در این میدان در حال حاضر حدود 3500 بشکه در روز نفت تولید می کند . شیوه تولید از این چاه هم زمان از دو ناحیه است . با توجه به موفقیت نصب تجهیزات هوشمند در این چاه در سال 2004 دو چاه دیگر نیز به روش هوشمند در این میدان تکمیل شده اند . 4-2-2- مثال دوم در این بخش ، مطالعه موردی دیگری بررسی و تولید از دو لایه نفتی به لحاظ اقتصادی تحلیل می شود . این مخزن دو لایه نفتی دارد و روش های مختلف تکمیل چاه در این مخزن تحلیل می شوند . در ناحیه بالایی ایم مخزن از پمپ الکتریکی استفاده می شود و تولید 3205 بشکه در روز با برش اولیه آب 10 درصد است . هدف از انجام این مطالعه ، افزایش مقدار نفت تولیدی از لایه پایینی بوده است . در این طرح کاربر ابتدا اطلاعات حاصل از تولید را در هر ناحیه آماده و از تحلیل منحنی نزول تولید برای پیش بینی تولید و مقدار برداشت نهایی استفاده می کند . در این بخش سه حالت مختلف در تولید نفت بررسی شده اند : حالت (1) : کاربر چاه دیگری حفاری کند و تولید از نواحی مختلف جداگانه انجام شود . در این صورت دبی نفت تولیدی چاه از لایه پایینی 1265 بشکه در روز است و برش آب 15 % خواهد بود ، در نتیجه کل تولید 4470 بشکه در روز است و به تولید در حالت اولیه 1265 بشکه در روز اضافه خواهد شد . حالت (2) : راه حل جایگزین دیگر نصب پمپ الکتریکی بزرگتر با کنترل هیدرولیکی باز / بسته به جای حفاری یک چاه دیگر است . عدم توانایی در تعدیل تولید از هر ناحیه در این روش باعث می شود مقدار آب تولیدی همراه نفت از حالت 1 بیشتر شود که این باعث کاهش تولید نفت می شود . تولید کلی از این چاه که با تحلیل نودال به دست آمده برابر با 4375 بشکه در روز و 1170 بشکه از تولید در حالت اول بیشتر است . حالت (3) : در این حالت کاهنده های قابل تنظیم چند حالته در نظر گرفته شده اند که می توانند تولید را از لایه های مختلف تعدیل کنند و با استفاده از آنها تولید در نهایت تولید به 4417 بشکه در روز می رسد . در این حالت همان پمپ الکتریکی حالت 2 استفاده شده است افزایش تولید در این حالت ، نسبت به حالت اولیه برابر با 1212 بشکه در روز است که رقمی بین حالت 1 و 2 است . شکل 4-5 پیش بینی تولید را در طول 4 سال نشان داده است . شکل 4-5 پیش بینی تولید نفت در حالت (2) با توجه به تولید زیاد آب از لایه پایینی ، تولید نفت از دو حالت دیگر کمتر است . در حالت (3) با گذاشتن کاهنده تولید نفت افزایش یافته است . هزینه های لازم برای انجام هر یک از حالات سه گانه انتخاب شده به شرح زیر اند : حالت 1 : هزیینه حفاری ، تکمیل ، ESP : 3 میلیون دلار ؛ حالت 2 : هزینه تجهیزات هوشمند کردن ، قیمت اضافه شده ESP ، بهینه کردن تجهیزات سر چاهی ، زمان استفاده از دکل و هزینه های متفرقه : 1.4 میلیون دلار ؛ حالت 3 : مشابه حالت 2 با این تفاوت است که قیمت اجزای هوشمند کردن بالاتر است : 1.5 میلیون دلار ؛ هزینه تولید و نگهداری به ازای هر بشکه نفت 4 دلار و به ازای هر بشکه آب 0.5 دلار در تمام حالت هاست که این هزینه ها شامل بالابری ، فرآوری و هزینه نقل و انتقال است . هزینه نگهداری نیز به عنوان بخشی از هزینه عملیاتی دیده شده است ( به ازای هر بشکه سیال 1 دلار در حالت های 2 و 3 و 23 % بیشتر از حالت 1 در نظر گرفتته شده است ) . در ادامه هزینه های تعویض پمپ الکتریکی و هزینه مربوط به نصب آن ارائه شده اند : حالت (1) : به ازای هر پمپ الکتریکی 275000 دلار ، یعنی 275000*2 دلار ؛ حالت (2) : به ازای هر پمپ الکتریکی 350000 دلار ؛ حالت (3) : به ازای هر پمپ الکتریکی 350000 دلار ؛ فرض شده است که این هزینه ها هر دو سال یک بار در این پروژه وارد شوند . قیمت واحد حالت 2 و 3 گرانتر است زیرا : از پمپ های با گنجایش بالا برای تولید هم زمان استفاده شده است ؛ در این دو حالت ، خطوط کنترلی بیشتری در چاه نصب شده اند و در نتیجه هزینه تکمیل آنها از حالت 1 بیشتر است . در تمام هزینه ها درصد تورم 3 % منظور شده است . شکل 4-6 هزینه های انباشته را برای هر سه حالت نشان داده است . در این نمودار دیده می شود که تفاضل هزینه های سرمایه گذاری بین حالت 1 و بقیه حالت ها قابل ملاحظه است . بنابراین می توان گفت که نصب تجهیزات هوشمند بسیار اقتصادی تر از حفاری یک چاه دیگر است در حالی که ، با توجه به شکل 4-6 تولید نفت از دو چاه ، از تولید هم زمان از یک چاه بیشتر است . شکل 4-6 هزینه های انباشتی از تفاضل هزینه ها و درآمد مقدار جریان خالص نقدینگی ( Net cash flow ) حاصل می شود . با در نظر گرفتن نرخ تنزیل ( Discounted ) 10 درصد ، همه ارزش آینده از Net cash flow به مقدار معادل ارزش فعلی آن تبدیل شده است . زمان بازپرداخت موجودی تنزیل یافته ( Initial Capital Investment ) برای هر یک از حالات سه گانه به ترتیب برابر 8 ، 3.8 و 3.4 ماه در نظر گرفته شده است . مقدار بیشینه NPV در هر یک از این حالت ها به ترتیب 3.7 و 4.8 میلیون دلار است . تفاوت NPV در حالت 1 و حالت 3 برابر 1.8 میلیون دلار است که 83 % از آن به دلیل هزینه های اولیه سرمایه گذاری است . به کار بردن کاهنده و شیرهای قابل تنظیم ( Adjustable ) در چاه های هوشمند تولید هم زمان را ممکن می کند و در نتیجه هزینه های عملیات درون چاهی ( Intervention )کاهش می یابند . با استفاده از این تجهیزات روند تولید از مخزن نیز شتاب می گیرد . تولید هم زمان در حالت از نوع باز/بسته ( حالت 2 ) ، توانایی تنظیم تولید از هر ناحیه را ندارد بنابراین NPV این حالت از حالت 3 پایین تر است . هزینه اضافی استفاده از کاهنده فقط 0.1 میلیون دلار بیشتر از حالت 2 است ولی 1.1 میلیون دلار بر مقدار NPV می افزاید . با توجه به عدم قطعیت پیش بینی قیمت نفت ، نباید فقط یک سناریو طراحی کرد ؛ لذا تحلیل حساسیت سنجی ( Sensitivity Analysis ) به قیمت نفت نیز باید انجام شود . به همین دلیل در ادامه ، بر اساس قیمت پایین نفت ( 15 $/bbl ) و قیمت بالای نفت ( 25 $/bbl ) سناریوهای مختلف ارزشیابی شده اند ( جدول 4-1 ) . جدول 4-1 جمع بندی از سناریوهای مختلف تولید 25 دلار / بشکه20 دلار / بشکه15 دلار / بشکهNPVزمان برگشت سرمایهNPVزمان برگشت سرمایهNPVزمان برگشت سرمایهمیلیونماهمیلیونماهمیلیونماه5.945.33.008.00.0419.9حالت 16.202.63.703.81.208.0حالت 27.702.44.803.41.955.9حالت 3 سناریو با قیمت پایین نفت : این سناریو به سناریوی حساس به هزینه های سرمایه گذاری اولیه معروف است . با در نظر گرفتن این سناریو , NPV پروژه ها به ترتیب 98.8 % ، 67.7 % و 93 % در مقایسه با قیمت اسمی نفت ( Nominal Oil Price Cases ) ، به طور مجزا کاهش می یابند . با توجه به این که عملکرد اقتصادی حالت 1 به درآمد حاصل از فروش نفت وابسته است ، قیمت پایین نفت بر سوددهی پروژه در حالت 1 اثر منفی دارد . از طرف دیگر پروژه های هوشمند حساسیت کمتری به نوسان قیمت نفت دارند زیرا با استفاده از تجهیزات هوشمند می توان مقدار تولید نفت را حفظ کرد در حالی که هزینه های CAPEX و OPEX کاهش می یابند . سناریو با قیمت بالای نفت : به این سناریو ، سناریوی متمرکز بر درآمد گفته می شود . با در نظر گرفتن این سناریو ، NPV پروژه به ترتیب 98.0 % ، 67.6 % و 60.5 % افزایش یافته است . در این سناریو تفاوت حالت 1 و 2 چندان قابل ملاحظه نیست زیرا هزینه بالای حالت 1 در مقابل تولید بیشتر نفت قابل ملاحظه نیست . تفاوت NPV در حالت 1 و 3 برابر 1.76 MM$ است . 4-3- ساخت اولین چاه مصنوعی هوشمند خاورمیانه توسط ایرانیان پژوهشگران پژوهشگاه صنعت نفت موفق به «طراحی و ساخت اولین چاه هوشمند خاورمیانه در مقیاس آزمایشگاهی» شده‌اند که یکی از فناوری‌های نوین و در حال توسعه مطرح در صنایع نفت و انرژی جهان است. شرایط این چاه به لحاظ درجه حرارت، فشار ، نوع سیال و قطر لوله سعی شده‌است که مطابق با شرایط چاه‌ها و مخازن ایران طراحی و ساخته شود. تفاوت چاه هوشمند طراحی شده توسط پژوهشگران پژوهشگاه صنعت نفت با سایر مشابه خارجی آن، عمودی بودن چاه مذکور است که در این طراحی یک چاه عمودی واقعی شبیه‌سازی شده است. همچنین توانایی عملکرد این پایلوت در فشارها و دماهای یک چاه واقعی قابل ملاحظه است. این چاه برای مشاهده حلقه ارزش تکنولوژی مخزن هوشمند و کسب فهم و درک بهتر از تکنولوژی طراحی و ساخته شده است. در این چاه می توان به صورت آنلاین دما ، فشار و دبی سیستم را در مکانی دورتر از سرچاه مشاهده کرد و در صورتی‌که کاربر تشخیص دهد می‌تواند هر کدام از پارامترها را کنترل و تنظیم نماید و سپس به سیستم اعمال کند و می‌توان تمامی فرایندهای مربوط به چاه هوشمند را به صورت یک حلقه بسته مشاهده نمود. در چاه‌های هوشمند، با توجه به اطلاعات حاصل از حسگرهای نصب‌شده در درون چاه، نظارت و تفسیر شرایط عملیاتی مانند دما، فشار و مقدار جریان پیوسته انجام می‌شود. بدین ترتیب کاربر می‌تواند شرایط چاه را پایش کند. همچنین در این تکنولوژی، براساس اطلاعات جمع‌آوری شده، اعمال تصمیمات به‌هنگام، با نصب سامانه کنترلی و شیرهای کنترل بازه‌ای موسوم بهICV و بهینه کردن فرآیند تولید یا تزریق ممکن است. در این‌صورت دستیابی به شرایط عملیاتی بهینه در هنگام تولید از یک چاه بدون نیاز به عملیات درون‌چاهی امکان دارد. هدف از کنترل ناحیه‌ای جریان در یک چاه، با استفاده از ICV، به حداکثر رساندن تولید نفت و یا به حداقل رساندن تولید سیالات ناخواسته مانند گاز و آب یا لحاظ کردن همزمان هر دو حالت است. به طور کلی ارزش افزوده در چاه‌های هوشمند غالباً با کاهش هزینه‌های درون‌چاهی، کم کردن یا به‌تأخیر‌انداختن تولید سیالات نا‌خواسته، شتاب دادن به تولید سیالات دلخواه و همچنین قابلیت انعطاف برای مواجهه با مشکلات عملیاتی حاصل می‏شود . در نهايت، بايد گفت كه در حقيقت چاه هوشمند يك تكنولوژي جديد نيست، بلكه از به هم پيوستن تكنولوژي‌هايي كه در گذشته وجود داشته‌اند، شكل گرفته است و مي‌توان آن را نوآوري در جهت بهره‌برداري و مديريت مخزن ناميد. تيمي كه براي انجام يك بررسي جامع بر روي چاه هوشمند و توجيه اين عمليات اقدام مي كنند شامل مهندسان نفت، مهندسان چاه، مهندسان فن آوري اطلاعات (IT ) ، متخصصان اتوماسيون، متخصصان كاربرد و مديريت داده ها ( data management application) ، مهندسان تاسيسات (facility engineering ) و مهندس بهره بردار است. نكته‌اي كه بايد مورد توجه قرار گيرد اين است كه انتقال تكنولوژي نبايد به وارد كردن تكنولوژي محدود شود بايد به نحوي باشد كه بتوان در قالب اين انتقال، توانايي پياده‌سازي آن و در مراحل پيشرفته‌تر توانايي توسعه و توليد آن را داشته باشيم. نتیجه گیری 1.تلاش عمده ی شرکت های نفت و گاز در این دوره زمانی ,چگونگی افزایش برداشت از مخازن نفت و گاز است.تولید کنندگان عمده برای برطرف کردن نیاز بازار در سال 2030میزان تولید خود را از 85 ملیون بشکه در روز به 120 ملیون بشکه برسانند در نتیجه باید از تجهیزات و امکانات به مراتب پیچیده تری استفاده کنند.این امر باعث شده که تکنولوژی مخازن هوشمند گسترده شود. 2.در چاههای هوشمند با استفاده اطلاعات حاصل از حسگر های نصب شده در درون چاه,نظارت و تفسیر عملیاتی مانند دما,فشار پیوسته انجام میشود. همچنین در این تکنولوژی , بر اساس اطلاعات جمع آوری شده , اعمال تصمیمات به هنگام , با نصب سامانه کنترلی و شیرهای کنترل بازه ای موسوم به ICV و بهینه کردن فرآیند تولید یا تزریق ممکن است در این صورت دستیابی به شرایط عملیاتی بهینه در هنگام تولید از یک چاه بدون نیاز به عملیات درون چاهی امکان دارد . هدف از کنترل ناحیه ای جریان در یک چاه , با استفاده از ICV , به حداکثر رساندن تولید نفت و یا به حداقل رساندن تولید سیالات ناخواسته مانند گاز و آب یا لحاظ کردن همزمان هر دو حالت است. 3. در تکمیل معمولی چاه ابتدا برداشت از یک ناحیه آغاز می شود تا توان تولیدی آن ناحیه به آخر برسد . سپس تولید از آن ناحیه با استفاده از روشهایی مانند بستن آن لایه با سیمان کاری و ... متوقف می شود . در نهایت با مشبک کاری قسمت های بالاتر یا پایین تر با توجه به نوع مخزن , تولید از ناحیه ای دیگر آغاز می شود . در تکمیل به روش هوشمند , با استفاده از ابزار و وسایل خاص سعی می شود برداشت از همه لایه ها هم زمان انجام شود . در تکمیل هوشمند زمان رسیدن به شرایط ترک چاه سریعتر فرا می رسد در حالی که تولید نهایی یکسان بوده است . در نتیجه تکنولوژی مخازن هوشمند باعث میشود تولید نفت و گاز با سرعت بیشتر و سرمایه ی کمتری انجام شود. 4. چاه های نفتی که در مجاورت گنبد گازی مخزن قرار دارند می توانند به روش فرازآوری خودکار گاز تکمیل شوند و تولید نفت ازآنها افزایش یابد . این گاز می تواند برای بالا آوردن نفت به سطح به کار رود و با حذف سیستم های تزریق در تجهیزات سرچاهی صرفه جویی می شود . گاز را می توان با تجهیزات درون چاهی خاص و شیرهای کنترلی که از سطح تنظیم می شوند فراز آورد. 5.تکنولوژی مخازن هوشمند دارای مزایا و معایبی است که در اینجا به مهمترین آنها اشاره میکنیم: 5-1کاهش هزینه های سرمایه: . استفاده از چاه هوشمند با توجه به مزایایی که ایجاد می کند سبب کاهش هزینه های سرمایه ای می شود . در چاه هایی که از تکنولوژی هوشمند استفاده می شود , تولید نفت هر چاه بیشتر از چاه های معمو لی است 5-2در چاه ها علاوه بر هزینه های سرمایه , هزینه های عملیاتی نیز وجود دارند . هزینه های عملیاتی در حقیقت صرف تولید نفت و ملزومات آن (تعمیر و نگهداری , نیروی انسانی و ... ) می شوند و معمولاًدوره ای هستند . هزینه های عملیاتی بر اساس هزینه بر دوره , مانند هزینه بر ماه , هزینه بر سال یا هزینه بر مقدار سیال تولیدی یا تزریقی , بیان می شوند. در چاه های معمولی هزینه تعمیر و تکمیل یکی از هزینه های اصلی نگهداری چاه است . هنگام عملیات تعمیر معمولی چاه ها , علاوه بر هزینه هایی که صرف عملیات تعمیر می شود , چاه نیز باید به کلی از چرخه تولید خارج شود که در نتیجه هزینه عملیات درون چاهی , شامل تعمیر و توقف تولید , زیاد خواهند بود . 5-3 شتاب دادن به تولید با استفاده از تکنولوژی هوشمند , بهره برداری هم زمان و کنترل شده از لایه های مختلف ممکن است (با فرض این که خواص سیالات تولیدی از هر لایه مشابه باشند )که در مقایسه با روش های مرسوم تولید در واقع هم روند تولید را شتاب می دهد و هم زمان لازم برای تولید حجم مشابه از سیال مخزن کاهش می یابد. 5-4 افزایش مقدار بازیافت نهایی امروزه ، حتی با به کارگیری فرآیندهای ازدیاد برداشت نیز، حجم عظیمی از هیدروکربن در مخزن باقی می ماند . با استفاده از تزریق گاز یا آب به روش هوشمند ، می توان تولید را به صورت قابل ملاحظه ای ساماندهی کرد و در نهایت بازیافت را افزایش داد . 5-5 موانع توسعه تکنولوژی هوشمند فرآیندها و نیروی انسانی بحث یکپارچگی در میادین هوشمند 5- 6 چا لش های موجود در بکارگیری تکنولوژی هوشمند آسیب پذیری تجهیزات تکنولوژی هوشمند در برابر شن تجمع رسوب در ته چاه منابع تکنولوژی مخازن هوشمند : سید صالح هندی و تورج بهروز اصول شبیه سازی نخازن نفت: صادق قاسمی تزریق گاز در مخازن ترک دار : فرید بن سعید برسی روشهای حفاری های دریای و انحرافی