مقدمه در بخش قبلی این مقاله به تشریح راههای عمومی بروز مشکل تولید آب در چاهها اشاره گردید. در این بخش روشهای مشخص نمودن و شناسایی محل تولید و بروز مشکل آب ناخواسته می گردد. اگر چه تكنولوژيهاي بسياري براي مشخص نمودن محل و سپس كنترل توليد آب ناخواسته وجود دارد ولی هر كدام از اين روشها براي نوع خاصي از توليد آب توسعه يافته‌اند. انتخاب روش كنترل آب ناخواسته بستگي به تشخيص صحيح مسأله توليد آب دارد. اولین اقدام در راستای مدیریت صحیح مخزن جهت کنترل تولید آب شناسایی دقیق نوع مشكل می باشد. موارد بسياري از كنترل ناموفق توليد آب به عدم تشخيص صحيح مسأله وابسته است. مشخص نمودن مسأله تشخيص مسأله توليد آب در بسياري از موارد بوسيلة اطلاعات موجود از چاهها و مخزن قابل حصول مي‌باشد. روشهاي تشخيص منبع توليد آب ناخواسته در مقالات متعددي بحث شده است. براساس مطالعات پايه‌اي مهندسي مخزن و تكميل و آناليز تعدادي از مواردي عملي، محققان به موارد متعددي از مشكل توليد آب پي برده و دستور العمل‌هايي براي اين مهم پيشنهاد دادند. یکی از فلوچارت های پیشنهادی این گروه در شكل -1 خلاصه گرديده است. مرحلة اول در صورتيكه مشكل توليد آب ناخواسته وجود نداشته باشد، يك توليد ناگهاني يا ناخواسته در افزايش آب، كليدي براي تشخيص وجود مشكل می باشد. ترسيم نمودارهاي تولید میزان آب – هیدروکربن براساس زمان و مشاهده تغییرات غیر معمول مي‌تواند نشانه‌هايي از زمان توليد آب ناخواسته باشد.(شکل -2) نمایانگر تغییرات در میزان آب تولیدی با دبی در یک چاه گازی می باشد. همانگونه که مشاهده می شود این چاه با دبی ثابت و میزان ثابتی آب تولید نموده و پس از گذشت چند ماه از تولید تغییر نسبتا مشهودی در میزان آب تولیدی از آن مشاهده گردیده است. اگر مشكل توليد آب در مراحل اوليه توليد (آغاز عمر توليد) از چاه مشاهده گرديد در مرحله اول بايدپس از تمیز سازی کامل چاه از آب حفاری، موارد مرتبط به تكميل چاه بررسي گردد. اگر آب ورودي بعد از مدتي از گذشت عمر چاه بوجود آمد، موارد مكانيكي و مخزني بايد مورد بررسي قرار گيرد. همانگونه كه در بخش قبل نیز اشاره گرديد، بسياري از مخازن نفت و گاز در زمان يا در نزديكي رسيدن به تخليه كامل دچار توليد آب مي‌شوند بنابراين محاسبه و بررسي مقدار هيدروكربن كافي باقيمانده در مخزن و انجام محاسبات اقتصادي توليد آن از اهميت ويژه اي برخوردار است. معمولاً چاههايي كه در آخر عمر توليد خود يا آخر عمر عمليات سيلابزني با آب قرار دارند براي بررسی و بحث كنترل آب ناخواسته كانديد نمي‌شوند. مرحله دوم مشخص نمودن اين است كه آيا مشكل توليد آب به واسطه ایجاد نشتی ناشی از خوردگی احتمالی در لوله‌هاي جداري يا كاناله شدن آب در پشت لوله‌هاي جداري بوجود آمده است يا خير كه حل اين مسأله نسبتاً آسان مي‌باشد. آزمايش معمول جهت تشخيص مشكل نشتي در لوله هاي جداري آزمايش دانه بندي مكانيكي است. اين آزمايش بوسيله نگه داشتن فشار بين فضاي حلقوي لوله مغزي و جداري و مشاهدة روند فشار امكان پذير مي‌باشد. براي آزمايش قسمت به قسمت اين موارد از نوعی مسدودکننده استفاده مي‌شود.نمودارهاي مورد استفاده در ارزیابی سيمان بندي پشت لوله‌هاي جداري(CBL/VDL) كه بوسيله ابزار نمودار گيري صوتي حاصل شده‌اند نيز مي‌تواند جهت بررسي وضعيت سيمان بندي پشت لوله‌هاي جداري مورد استفاده قرار گيرد. مرحله بعدي مشخص نمودن نوع جريان اطراف دهانة چاه و اعم از جریان خطي يا شعاعي می باشد. جريان خطي بيشتر به حركت سيال درون شكافها و جريان شعاعي بيشتر به جريان در مخازن غير شكافدار مرتبط است. راههاي زيادي براي مشخص نمودن نوع جريان اطراف دهانة چاه موجود است و اينكه آيا جريان اطراف دهانة چاه خطي است يا شعاعي، جريان خطي بيشتر به حركت درون شكافها و جريان شعاعي بيشتر به جريان در مخازن غير شكافدار مرتبط است. احتمال وجود Cross Flow بين لايه هاي مخزن از طريق شكافها نيز مي تواند نشانه اي از وجود شكافها و همچنين توليد آب ناخواسته از طريق اين شكافها مي باشد . راههايي براي تشخيص وجود جريان متقاطع بين لايه ها وجود دارد كه از اين راهها مي توان به آزمايش فشار بين لايه ها ، استفاده از نمودار گيري جهت اندازه گيري ميزان شعاع ، نفوذ پذيري ، تخلخل، ليتولوژي، پروفايل توليد يا تزريق ، شبيه سازي و روشهاي لرزه نگاري و سپس انجام محاسبات و بررسی های لازم اشاره نمود. معمول ترين روش، آزمايش اختلاف فشار بين لايه ها مي باشد كه به طور معمول يك مسدود کننده بين دو لايه قرار داده و به ديگر لايه ها اجازه Build up داده می شود . اگر اختلاف فشار بین طرفین مسدود کننده مشاهده گردید و سپس تعادل فشاری نسبی حاصل شد بين دو لايه ارتباط وجود دارد. در زمانی که اختلاف فشار بین لایه ها بالا باشد جریان های متقاطع به وجود می آید. در زیر به روش های مهمی که که با استفاده از آن ها می توان محل ورود آب ناخواسته به مخزن را مشخص نمود، اشاره شده است. 1- بررسی های تولید 1-1) آزمایش اندازه گیری میزان یونها نمونه گيري و آزمايش بر روي نمونه ها بايد به صورت منظم انجام گيرد ، در اين ميان اندازه گيري ميزان كلرايد،كل مواد جامد حل شده (TDS :Total Dissolve Solid)و مشخص نمودن میزان سایر یونها از اهميت ويژه اي برخوردار است. غلظت كلر و همچنین سایر یونهای موجود در آب نمونه گیری شده مي تواند بيانگر اين نكته باشد كه آيا آب توليدي آب سازند است يا آب زمان تعمير ، آب حفاري يا ديگر منابع. تغيير در غلظت كلر مي تواند نشانه اي از نفوذ آب سازند بواسطه دانه بندي مكانيكي ضعيف لوله‌هاي جداري یا انتقال از طریق شکافها به درون چاه باشد . غلظت آهن مي تواند احتمال آسيب ديدن سازند بواسطه رسوب اسيد با آهن باشد. با اندازه گیری میزان PH نيز مي توان احتمال رسوب اسيد فلزات را مشخص نمود. با اندازه گیری میزان یونهای موجود در آب و ترسیم نمودارهای استیف مربوطه (شکل -3) و مقایسه با نمودارهای مرجع آب سازند می توان تا حدودی به محل و نوع آب تولیدی پی برد. 1-2)بررسی سطوح تماس با داشتن سطح تماس هیدروکربن – آب در مخزن و همچنین فواصل تولیدی چاهها و با بررسی فاصله تولید چاه با سطح تماس (Level) می توان به نزدیکی یا دوری لایه های تولید از سطح تماس و همچنین احتمال ایجاد پدیده مخروطی شدن به واسطه عدم تولید بهینه در چاهها پی برد. 1-3)بررسی تغییرات میزان تولید نمک و آب با دبی تولید نحوه تغییر در میزان آب و نمک تولیدی و مقایسه آن با دبی، می تواند بررسی بهتری از موضوع را ارائه دهد. با بررسی دقیق این مورد و در صورت صحت کامل اطلاعات اندازه گیری دبی، آب و نمک تولیدی می توان دبی ای را که در آن میزان آب تولیدی غیر طبیعی است شناسایی کرد. میزان نمک تولیدی و همچنین سایر پارامترهای یونی را می توان با اخذ نمونه از آب تولیدی و تجزیه آن در آزمایشگاه بدست آورد. 2- نمودارگیری 2-1) مجموعه نمودارهاي توليد(Production Logging) توسط اين مجموعه نمودارها در حقيقت نوع سيال توليدي، دماي داخل چاه، محل لايه هاي توليد كننده و درصد از توليد لایه ها و همچنين اطلاعاتي از وضع داخلي چاه كسب مي شود. جهت تهيه هر نمودار ابزار بخصوصي به كار مي رود كه اين ابزار به صورت يك مجموعه توسط کابل كنترل شده به درون چاه فرستاده مي شوند. همه اين نمودارها در حقيقت وضع توليدي چاه را در داخل چاه مشخص مي كنند. مي توان در زمان وجود دستگاه در چاه ، دبي چاه را تغيير داد و نمودارها را در دبي هاي متفاوت یا حتی در زمان بسته بودن چاه تهيه نمود. ابزار اين مجموعه كه تهيه نمودارهاي مختلف را ممکن مي سازند عبارتند از دبي سنج، چگالي سنج، دماسنج، فشارسنج و قطرسنج. بعلاوه هميشه ابزار مشخص كننده محل اتصال لوله هاي جداري چاه نيز به همراه ابزار فوق در چاه رانده می شود. نمودارهاي تهيه شده توسط ابزار مذكور در بالا همگي نسبت به عمق چاه ترسيم شده و محاسبات لازم صورت می پذیرد. از نتایج راندن مجموعه نمودارهاي توليدي مي‌توان به موارد زیر اشاره نمود: · آزمايش پروفايل تزريق در عمليات سيلابزني با آب بمنظور مشخص نمودن توزيع عمودي جريان سيال در دهانه چاه يا در مسير چاه · مشخص نمودن نشتي يا شكستگي لوله هاي جداري · مشخص نمودن لايه هاي داراي هرزروي هیدروکربن · مشخص نمودن احتمال نشتی در مسدود كننده ها · مشخص نمودن نمودن سيال در پشت لوله هاي جداري · مشخص نمودن پروفايل توليد · مشخص نمودن سطوح تماس سيالات · مشخص نمودن سهم تولید از لایه های مختلف · مشخص نمودن نوع سیال تولید شده از هر لایه · و ... با انجام این نوع از نمودارگیری که در دو حالت چاه بسته و چاه درای جریان انجام می گیرد می توان به لایه های تولید کننده آب پی برد. در واقع با انجام این نمودار می توان نسبت به محل انسداد چاه با نصب مسدود کننده جهت کنترل تولید آب ناخواسته تصمیم گیری کرد. 2-2) نمودار راديواكتيو اين نوع از نمودار گيري اطلاعات دقيقي از مسير و ميزان جريان سيال در دهانه چاه را نشان می دهد. تواناييهاي اين دستگاه شامل مشخص نمودن ميزان هرزروي ، سالم بودن پلاگ ها و پكرها ، كاناله شدن آب در پشت لوله هاي جداري و مشخص نمودن پروفايل جريان در عمليات تزريق يا بهره برداري مي باشد. 2-3)نمودار دما برای راندن يك نمودار اندازه گیری دما از يك ابزار ثبت كننده دما استفاده نموده كه توسط واحدهاي خدمات فني قابل انجام است . نمودار اختلاف دما دماي درون چاه را در حالت بسته يا در حالت باز جرياني اندازه مي گيرد . نمودارهاي دمايي در زمان حال تزريق آب با دبي مشخص و ثابت، داراي نتايج بهتر است. این نمودار در مقابل تغييرات دماي جريان سيال در جدارهاي و در فضاي حلقوي حساس بوده و براي مشخص نمودن محل ورود يا خروج آب بسيار موثر مي باشند . به عنوان مثال در نمودارهای ترسیم شده دما بر حسب عمق در چاههای نفتی، در عمق ورود گاز ناخواسته به مخزن تغييرات مشهودي بدليل تغيير دماي ناشي از ورود نفت یا آب نمایان می شود . نمودار گراديان دما يك تعبير پيوسته اي از دماي مطلق درون چاه را نشان مي دهد . 2-4) نمودارهاي مقاومت سازند در جداري ها[1] بوسیله دستگاههای نمودارگیری و اندازه گيري مقاومت سازند در پشت لوله هاي جداري، می توان ميزان اشباع سيال پشت لوله ها و همچنین سیال دور از دهانه چاه را با استفاده از نتایج حاصل از راندن نمودار و تعدادی از روابط نمودارگیری بدست آورد. امروزه پيشرفت اين دستگاهها باعث دقيق تر بودن اطلاعات و داده‌ها حتي داده هاي پشت لوله هاي جداري شده است . مهمترين هدف در راندن این دسته از نمودارها، مشاهده حرکت سیالات در مخزن است. در طول عمر يك مخزن، داده هاي مقاومت سازند پشت لوله هاي جداري مي تواند به جريان سيال و همچنين فرايند بازيافت و توليد به روشهای زير كمك نمايد: 1- محاسبه تغييرات درجه اشباع سيال مخزن با زمان شامل مقاومت لايه هاي جارو شده، سدهاي جرياني و... 2- محاسبه حركت سطح تماس هيدروكربن- آب 3- مشخص نمودن دبی ای که در آن پدیده مخروطي شدن اتفاق می افتد با تكرار نمودارگيري در دبي‌هاي مختلف توليد تا زمان پايدار شدن جريان محاسبه و اندازه گيري مقاومت سازند از ميان لوله جداري ، مي تواند محاسبه اشباع هیدروکربن باقيمانده در مخزن را در فواصل دورتري از چاه در مقايسه با نمودارگيري در حفره باز نتيجه دهد . در فواصل با لوله دو جداري CHFR فقط مقاومت سيمان بين دو لوله را اندازه گيري مي نمايد. 3- اندازه گیری های مکانیکی 3-1)تست بين دانه اي مكانيكي يك چاه را تا زماني كه نشتي در لوله هاي مغزي ، جداري یا پکر های آن مشاهده نشده است داراي تسلسل مكانيكي مي گويند كه در اين حالت هيچگونه جريان سيال غير متعارفي بوجود نخواهد آمد . اين تست مي‌تواند بوسيله آزمايش فشار يا نمودارهاي بازرسي لوله هاي جداري انجام شود. با انجام تست بین دانه ای مکانیکی می توان به تسلسل یا ایجاد نشت در لوله های جداری پی برد. راندن نمودارهاي ارزیابی کیفیت سیمان (CBL/ VDL) در چاهها نیز به طور دقيق وضعيت سيمان بندي پشت جداري را مشخص مي سازد. با استفاده از داده های این نمودارها و همچنین نتایج تست بین دانه ای مکانیکی می توان به ارتباط یا عدم ارتباط چاه با سازند و در نهایت محل تولید آب ناخواسته پی برد. 3-2) آزمايش فشار در مورد چاهها نيز مي‌توان از بررسي قسمت به قسمت لوله مغزي در زمان وجود نشتي در لوله مغزي بهره جست.آزمايش فشار به صورت معمول براي تست مكانيكي دانه بندي استفاده مي شود. در اين حالت فشاري بين لوله مغزي و جداري ايجاد و تغييرات فشاري مورد بررسي قرار مي گيرد . تغيير در فشار مانند افت فشار وجود نشتي در لوله ها را تاييد مي نمايد . مهمترين بحث در سوراخ شدن لوله هاي جداري زماني است كه سيمان بندي پشت اين لوله ها ضعيف باشد . در اين حالت با نصب و تغيير محل مسدود کننده در مراحل مختلف به محدوده دچار اشكال دست پيدا مي‌كنند. 3-3)نمودارهاي بازرسي جداري ها روشهاي بازرسي لوله هاي جداري شامل نمودارهاي قطرسنج (Caliper)، نمودارهاي پتانسيل الكتريكي، ابزار الكترومغناطيسي و نگارنده هاي دهانه مي‌باشند. مهمترين اندازه گيري اين نمودارها در مورد خوردگي لوله ها مي‌باشد. در حالتي كه راندن نمودار قطر سنج در جداری مورد نظر باشد،كل رشته تكميلي بايد بيرون كشيده شود. با راندن نمودار قطرسنج درون لوله ها، تغییر در اندازه لوله ها را به راحتی می توان مشاهده کرد. 4)آزمایش چاه در صورت معلوم شدن وجود افت فشار تحتانی در چاه بر اساس میزان فشار و دبی سر چاهی و تغییرات آن و با توجه به اینکه این افت فشار در صورت تولید از چاه با دبی بالا می تواند باعث جدا شدن آب از لایه های دور دست یا سطح تماس گردد، بررسی های لازم جهت اطمینان از وجود افت فشار تحتانی با انجام آزمایشات چاه آزمایی و مشخص نمودن میزان پوسته و افت فشار اضافی ناشی از آن و محاسبه میزان افت فشار تحتانی در ناحیه تولیدی اقدام نمود. در این حالت باید تدابیری جهت حذف افت فشار تحتانی اتخاذ نمود که در بخش بعدی مقاله به آنها اشاره خواهد شد.
منابع و مأخذ
1- K.Aminian: Water production problems and solutions- Part I , Petroleum & Natural Gas Engineering Department, West Virginia University.
2- Rodney R. Reynolds with a contribution from Robert D. Kiker, "Produced Water and Associated Issues", A manual for the independent operator, OKLAHOMA GEOLOGICAL SURVEY, OPEN-FILE REPORT, 2003..
3- Alberta energy and utilities board, "Determination of Water Production at Gas Wells", September, 2004 4- www.pttc.org 5- www.spe.org