استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت یکی از روش‌های جدیدی است که اخیرا در صنعت نفت مورد توجه قرار گرفته است. در سال‌های اخیر، بهبود استخراج نفت از مخازن زیرزمینی یکی از چالش‌های اصلی صنعت نفت و گاز به شمار می‌رود. بنابر این در این مقاله، به بررسی نقش تزریق کربن دی‌اکسید در افزایش برداشت نفت پرداخته شده است.

روش‌های مختلف افزایش برداشت نفت به کمک کربن دی اکسید

روش‌های مختلفی برای افزایش برداشت نفت از مخازن زیرزمینی وجود دارد. یکی از این روش‌ها که اخیراً مورد توجه زیادی قرار گرفته است، استفاده از کربن دی‌اکسید است. این روش به سه دسته کلی تقسیم می‌شود:

تزریق کربن دی‌اکسید به مخزن نفتی: در این روش، کربن دی اکسید به مخزن نفتی تزریق می‌شود تا فشار مخزن افزایش یابد و در نتیجه موجب حرکت نفت به سمت چاه‌های تولیدی شود. علاوه بر این، زمانی که کربن دی اکسید در تماس با نفت قرار می‌گیرد و ویژگی‌های فیزیکی آن را تغییر می‌دهد، که منجر به کاهش چسبندگی نفت و جاری شدن آسان‌تر نفت می‌شود.

 

تزریق CO₂ به همراه آب: در این روش ترکیبی از تزریق CO₂ و آب استفاده می شود. معمولاً از آب به عنوان یک فاز کمکی استفاده می‌شود تا کارایی تزریق کربن دی اکسید افزایش یابد و باعث توزیع یکنواخت‌تر گاز در مخزن شود.

 

تزریق CO₂ به مخزن گازی: در این روش، CO₂ به مخازن گازی تزریق می‌شود که این امر باعث افزایش فشار و در نهایت بهبود روند استخراج نفت از مخازن نفتی مجاور می‌شود.

مکانیسم اثر استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

تزریق کربن دی اکسید به مخازن نفتی باعث تغییرات فیزیکی و شیمیایی در نفت می‌شود که در نهایت منجر به افزایش برداشت نفت از مخزن می‌گردد. این اثرات شامل موارد زیر است:

• افزایش فشار مخزن: تزریق CO₂ به مخزن نفتی، به ویژه در مخازن تحت فشار، می‌تواند فشار مخزن را افزایش دهد و به این ترتیب جریان نفت را به سمت چاه‌های تولیدی هدایت کند. این امر به ویژه در مواقعی که فشار مخزن طبیعی کاهش می‌یابد، مفید است.

 

• کاهش چسبندگی نفت: اضافه شدن کربن دی اکسید به نفت می‌تواند چسبندگی نفت را کاهش دهد. هنگامی که CO₂ وارد نفت می‌شود، مولکول‌های نفت به گونه‌ای تغییر می‌کنند که حرکت آن‌ها در درون منافذ سنگ های مخزن آسان تر می شود. این امر به ویژه در سنگ های ریز که در آن‌ها نفت به سختی حرکت می کند، مؤثر است.

 

• گازسازی نفت: CO₂ می‌تواند به صورت جزئی نفت را گاز زده کند و باعث تبدیل نفت به گازهای سبک تر شود که حرکت آن ها را در درون سنگ های مخزن راحت تر می کند.

مزایای استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

مزایای استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش استخراج نفت به ویژه در شرایط خاص و ویژگی‌های منحصر به فرد مخازن نفتی منجر به تغییرات کلی در فرآیند استخراج نفت می‌شوند.

به طور کلی استفاده از کربن دی اکسید برای استخراج نفت میتواند مزایایی از قبیل: افزایش میزان بازیابی نفت ،کاهش هزینه‌ها، سازگاری با محیط زیست و طول عمر بیشتر میدان‌های نفتی را به همراه داشته باشد.

در ادامه، به طور تخصصی تر به بررسی مزایای استفاده از کربن دی اکسید در فرایند برداشت نفت می پردازیم.

1. بالا بردن فشار مخزن نفتی به کمک دی اکسید کربن

یکی از چالش‌های بزرگ در برداشت نفت از مخازن طبیعی، کاهش تدریجی فشار طبیعی مخزن در طول زمان است. این کاهش فشار به طور معمول باعث می‌شود که نفت به سرعت از چاه‌ استخراج نشود و در مراحل پایانی استخراج، میزان تولید کاهش یابد. در این شرایط، CO₂ وارد عمل می‌شود.

مزیت منحصر به فرد دی اکسید کربن این است که: به طور مؤثر می‌تواند فشار مخزن را به سطوح مطلوب بازگرداند، و این کار را به شکلی انجام می‌دهد که تاثیرات کم‌تری بر ذخایر سنگی بگذارد.

در حالی که بسیاری از روش‌های دیگر مانند تزریق آب تنها فشار را به طور موقت افزایش می‌دهند، CO₂ قادر است تا  به ویژه در مخازن عمیق و سنگ‌های غیرمتخلخل به مدت طولانی‌تر فشار را در محدوده‌ای مناسب نگه دارد. این ویژگی کمک می‌کند تا مخازن به مدت بیشتری به عنوان یک منبع سودآور باقی بمانند و تولید در آن‌ها به مدت طولانی‌تری ادامه یابد.

2. بازیابی نفت از مناطق با نفوذپذیری پایین با استفاده از دی اکسید کربن 

یکی از مسائلی که به شدت در استخراج نفت از مخازن مطرح است، وجود مناطقی با نفوذپذیری پایین یا بالا بودن مقاومت در برابر حرکت نفت است. در چنین مناطقی، حتی با افزایش فشار، حرکت نفت به دلیل چسبندگی بالا، به شدت محدود می‌شود. در اینجا CO₂ به عنوان یک عامل کلیدی عمل می‌کند.

تأثیر کربن دی اکسید در کاهش چسبندگی نفت: وقتی کربن دی اکسید به نفت تزریق می‌شود، گاز در نفت حل می‌شود و باعث کاهش ویسکوزیته یا چسبندگی آن می‌شود. این امر در نهایت باعث می شود نفت راحت تر و با سرعت بیشتری از درون منافذ سنگی عبور کند. به عبارت دیگر، CO₂ می‌تواند به‌طور خاص به استخراج نفت از مناطقی کمک کند که قبلاً به دلیل چسبندگی بالا، استخراج آن‌ها اقتصادی یا حتی ممکن نبود.

این توانایی CO₂ در «رفع انسداد» در مخازن با نفوذپذیری پایین به شدت باعث می‌شود که مناطق بیشتری از یک میدان نفتی قابل برداشت شوند.

بنابراین، این روش برای میدان‌های نفتی با سنگ‌های سخت و چگال که برای آن ها روش‌های سنتی پاسخگو نیستند، به عنوان یک راه‌حل عملی شناخته می‌شود.

3. تأثیر غیرمستقیم دی اکسید کربن بر رفتار نفت در سنگ مخزن

در واقع، CO₂ بیشتر از اینکه به عنوان یک عامل برای افزایش فشار مخزن عمل کند، ویژگی‌های فیزیکی نفت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این گاز به دلیل ماهیت شیمیایی خاص خود، در تعامل با نفت تغییرات مختلفی در آن ایجاد می‌کند.

به طور خاص، دی اکسید کربن می‌تواند باعث شود که نفت به حالت «حل‌شده» درآید که این حالت به معنی تغییر ساختار و حرکت بهتر نفت است.

علاوه بر این، کربن دی اکسید به شکل ویژه‌ای می‌تواند نفت را از منافذ میکروسکوپی که دیگر روش‌های تزریقی به آن‌ها دسترسی ندارند، بیرون بکشد. این ویژگی به‌ویژه در مخازن متخلخل و غیرمتخلخل کاربرد دارد.

4. کاهش هزینه‌های عملیاتی استخراج نفت به کمک کربن دی اکسید در مقایسه با دیگر روش‌ها

یکی از ویژگی‌های مهم CO₂ در فرآیند استخراج نفت این است که هزینه‌های مربوط به تزریق کربن دی اکسید و استخراج نفت به‌طور نسبی به صرفه‌تر از سایر روش‌ها مانند تزریق آب یا تزریق مواد شیمیایی است.

برخلاف تزریق آب که نیاز به سیستم‌های پیشرفته برای تصفیه و کنترل دارد، دی اکسید کربن می‌تواند بدون پیچیدگی‌های اجرایی زیادی به مخزن تزریق شود. این موضوع باعث می‌شود که هزینه‌های عملیاتی به میزان قابل توجهی کاهش یابد و این یک عامل کلیدی برای شرکت های نفتی در بهره برداری از مخازن کم عمق یا متوسط به‌شمار می‌رود.

برای مثال، در مقایسه با تزریق آب، تزریق کربن دی اکسید نیازی به نگهداری سیستم های پیچیده ندارد و در برخی شرایط می تواند به طور خودکار به داخل مخزن تزریق شود. این ویژگی باعث می‌شود تا از مخازن کوچک و متوسط نیز با این روش بهره برداری شوند بدون اینکه هزینه های اضافی زیادی داشته باشند.

5. افزایش بازده بازیابی نفت از میدان‌های قدیمی به کمک دی اکسید کربن

میدان‌های نفتی که به دلایل مختلف مانند کاهش فشار و یا آسیب‌های ناشی از تولید طولانی‌مدت، به کاهش بازده تولید دچار شده‌اند، معمولاً با استفاده از روش‌های استفاده از کربن دی اکسید برای برداشت نفت به‌طور مؤثر بازیابی می‌شوند.

در این زمینه، CO₂ به مثابه یک «چاشنی» است که می‌تواند در طول زمان جریان جدیدی از نفت را به سمت چاه‌های تولیدی هدایت کند.

این موضوع برای میدان‌های نفتی در حال افول که تولیدشان به پایین‌ترین حد خود رسیده، حیاتی است. در حالی که بسیاری از روش‌ها قادر به بازیابی مقدار کمی از نفت باقی‌مانده نیستند، کربن دی اکسید قادر است به‌طور مؤثر نفت را از منافذی که دیگر روش‌ها قادر به دستیابی به آن‌ها نیستند، خارج کند.

استفاده از کربن دی اکسید برای برداشت نفت باعث افزایش قابل توجهی در میزان بازیابی از میدان‌های نفتی قدیمی می‌شود و به میدان‌های نفتی «پیر» یا در حال کاهش بازده، طول عمر دوباره‌ای می‌دهد.

6. بهبود عملکرد در مخازن «بسته» و یا «محصور» با استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

در برخی از میدان‌های نفتی، از آنجا که ذخایر نفت در قسمت‌هایی از مخزن محصور یا محدود به بخش‌های خاصی از سنگ‌های ریزدانه یا سطوح سخت است، عملکرد سیستم های معمولی به خوبی جواب نمی دهد.

در شرایطی مانند مخازن با سطوح سخت، تزریق کربن دی اکسید نه تنها فشار را افزایش می دهد، بلکه باعث افزایش حرکت نفت از بخش های محصور و به اصطلاح «بسته» می‌شود.

دی اکسید کربن باعث می‌شود نفت در محفظه‌هایی که قبلاٌ از دسترس چاه‌های تولیدی خارج بوده‌اند، به حرکت درآید. این قابلیت تزریق گاز به داخل بخش های پیچیده تر مخزن باعث می‌ شود که فرآیند استخراج به میزان قابل توجهی افزایش یابد و از نشت و اتلاف نفت جلوگیری شود.

چالش‌های استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

اگرچه استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت دارای مزایای زیادی است، اما برخی چالش‌ها و ملاحظات نیز وجود دارد که باید به آن‌ها توجه شود:

هزینه‌های تزریق و ذخیره‌سازی: تزریق CO₂ به مخازن نفتی نیازمند سرمایه گذاری‌های اولیه قابل توجهی است. همچنین باید برای ذخیره سازی CO₂ در عمق‌های زیرزمینی به زیرساخت‌های ویژه ای نیاز باشد.

پیچیدگی انتقال کربن دی اکسید: به دلیل اینکه CO₂ معمولاً در نزدیکی میدان های نفتی تولید نمی‌شود، نیاز به حمل و نقل آن از محل تولید به محل تزریق وجود دارد که می‌تواند هزینه ها و پیچیدگی های اجرایی را افزایش دهد.

واکنش‌های شیمیایی در مخزن: در برخی از مخازن، CO₂ ممکن است با ترکیبات موجود در سنگ‌های مخزن واکنش نشان دهد و باعث کاهش راندمان استخراج نفت یا تخریب سازه های سنگی شود.

آینده استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت

با توجه به مزایای فراوان و پتانسیل‌های بزرگ استفاده از CO₂ در افزایش برداشت نفت، این روش به طور فزاینده‌ای در پروژه‌های مختلف استخراج نفت در سراسر جهان به کار گرفته می شود.

استفاده از فناوری های پیشرفته مانند سیستم‌های تزریق کربن دی اکسید هوشمند و بهینه سازی مدل‌های شبیه سازی مخازن، می‌تواند به کاهش هزینه ها و بهبود کارایی این روش کمک کند.

علاوه بر این، به دلیل ارتباط این روش با کاهش گازهای گلخانه‌ای، استفاده از CO₂ در  استخراج و برداشت نفت می‌تواند به عنوان یک راهکار هم زمان برای مدیریت انتشار کربن و افزایش تولید نفت مورد توجه قرار گیرد.

نتیجه‌گیری

استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت یکی از پیشرفت‌های نوین در صنعت نفت است که با افزایش فشار مخزن و بهبود ویژگی‌های فیزیکی نفت، می‌تواند به طور قابل توجهی بازده تولید از مخازن نفتی را افزایش دهد. این تکنیک به ویژه در مخازن تحت فشار کاربرد فراوانی دارد و می‌تواند در افزایش طول عمر میدان‌های نفتی و کاهش آثار منفی زیست‌محیطی کمک کند. با این حال، چالش‌های مرتبط با هزینه‌ها و مسائل فنی نیاز به توجه ویژه دارند تا بتوان از این فناوری به طور مؤثر و پایدار بهره برد.

شرکت توسعه تکنولوژی ساخت فرجاد تولید کننده انواع مخازن co2، انواع مخازن تحت فشار، شیرهای کرایوژنیک و تامین کننده تمام ملزومات این حوزه صنعتی میباشد. در صورت نیاز به این تجهیزات با شماره تلفن های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

لازم به ذکر است این شرکت خدمات جدید همچون فراوری معادن، پیاده سازی پلنت کرایوژنیک و واحد ASU را به لیست خدامت خود ارائه کرده است. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر به صفحات مربوطه مراجعه نمایید.