آب هوشمند از متدهای مدرن ازدیاد برداشت نفت در جهان است که میلیاردها دلار به درآمد ارزی ایران اضافه خواهد کرد.

به گزارش اختصاصی نفت آرا، نیاز به تامین سوخت و جوابگویی تقاضای رو به رشد آن چالش بزرگی برای بشر است. از همین جهت افزایش کیفیت برداشت از مخازن نفتی امری گریز‌ناپذیر است‌،‌ به ویژه که استخراج نفت در بسیاری از مخازن تابع قواعد اقتصادی است و به راحتی امکان دارد مقادیر ارزشمندی از نفت به‌واسطه به صرفه نبودن روش استخراج قابل استفاده نباشد. با گذشت بیش از یک قرن از شروع استخراج نفت ایران که از چاه شماره یک آغاز گشته به تدریج وارد دورانی می‌شویم که دیگر اجرای روشهای برداشت نفت به آسانی گذشته نخواهد بود. شواهد نشان می‌دهد که متوسط برداشت هر چاه نفت ایرانی نسبت به روزهای آغازین خود از ۲۰ هزار بشکه به مقدار تقریبی حدود ۲ هزار بشکه تقلیل پیدا کرده است. درواقع صنعت نفت ایران برای بقای خود نیازمند توجه جدی به روش‌های مدرن و مناسب ازدیاد برداشت نفت است. با اجرای روش‌های برداشت ازدیاد نفت و رشد یک درصدی ضریب بازیافت نفت، حتی با قیمت هر بشکه نفتی ۴۰ دلاری نیز شاهد ۳۰۰ میلیارد دلار درآمد جدید خواهیم بود، درحالی‌که هزینه چنین موفقیتی حتی به یک سوم درآمد آن نیز نخواهد رسید. از این میان تکنیک مدرن آب هوشمند برای ازدیاد برداشت نفت یک استراتژی مدبرانه و آینده‌نگرانه است که منجر به درآمدزایی قابل توجهی در صنعت نفت خواهد شد . به‌همین منظور گفتگویی با دکتر حسینعلی اخلاقی امیری عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی، نفت و پلیمر دانشگاه فردوسی مشهد ترتیب دادیم تا با اکسیر جوانی صنعت نفت ایران بیشتر آشنا شویم. دکتر حسینعلی اخلاقی امیری که دکتری مهندسی نفت خود را از دانشگاه استاوانگر نروژ دریافت کرده، مدیرعامل نخستین شرکت دانش‌بنیانی در کشور است که دستگاه پیکنومتری گاز هلیوم (HelPyc ChE-۱۷۰۱) را به عنوان یک ابزار پرکاربرد آزمایشگاهی تولید کرده است. نفت آرا: چرا ازدیاد برداشت نفت در صنایع نفت ایران باید به یک اولویت تبدیل شود؟ در حال حاضر یکی از مهم‌ترین برنامه‌های صنعت و وزارت نفت ازدیاد برداشت از مخازن نفتی است. به همین دلیل است که در سال های اخیر شاهد واگذاری مگا پروژه‌های بالادستی با موضوعیت ازدیاد برداشت نفت توسط شرکت ملی نفت ایران به دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی معتبر کشور هستیم. در نظر بگیرید که اکثر مخازن نفتی ایران در نیمه دوم عمر خود می باشند و تولید طبیعی آن‌ها رو به کاهش است؛ بنابراین بکارگیری روش‌های ازدیاد نفت مناسب برای مخازن ایران موضوع بسیار حائز اهمیتی است. نفت آرا: چرا تکنیک‌های ازدیاد برداشت نفت به‌عنوان روش‌های ارزش آفرین و سودده معرفی می‌شوند؟ میزان نفت باقیمانده در مخازن نفتی ایران، به دلیل ویژگی‌هایی که دارند از جمله اینکه کربناته شکاف‌دار می باشند، معمولا بسیار بالاست. از سویی حجم زیادی از نفت موجود در مخازن زیرزمینی پس از بازیافت طبیعی مخزن همچنان در سنگ مخزن باقی می‌ماند. به‌طور میانگین کمتر از ۲۰ درصد از نفت به‌طور طبیعی بازیافت می شود و بیش از ۸۰ درصد از نفت در سنگ مخزن در اعماق زمین باقی می‌ماند. هدف از اعمال روش‌های ازدیاد برداشت تولید بخشی از این نفت باقی مانده با تزریق یک سیال در مخازن می باشد، به‌طوریکه این سیال بتواند تعادل فیزیکی و شیمیایی مخزن را دچار تغییر نموده و نفت به دام افتاده را آزاد کند. درحقیقت اگر ۱ درصد بازیافت نهایی نفت از یک مخزن بزرگ نفتی افزایش یابد، حجم عظیمی از نفت و در نتیجه ثروت ملی تولید خواهد شد. نفت آرا: چه چالش‌هایی در راه اجرای متدهای ازدیاد برداشت نفت وجود دارد؟ به دلیل پیچیدگی‌های موجود در مسیر شناخت یک مخزن نفتی به‌ویژه مخازنی با حجم عظیم و ناهمگنی‌های زیاد، انتخاب یک روش ازدیاد برداشت مناسب برای مخازن بسیار دشوار و نیازمند مطالعات و تحقیقات گسترده و حرفه‌ای است. حتی هرگونه اشتباه در این زمینه می‌تواند آسیب‌های غیرقابل جبرانی به مخزن وارد کرده و نفت موجود در آن را برای همیشه از دسترس خارج کند. لذا یک فرآیند کامل پژوهشی، تحقیقاتی و عملیاتی برای انتخاب و تست روش ازدیاد برداشت مناسب برای هر مخزن نفتی مورد نیاز است. هیچ مخزن نفتی به‌طور کامل مشابه دیگری نیست و برای هر مخزن این مطالعات باید به‌طور مستقل و کامل انجام شود. نفت آرا: این مطالعات شامل چه پارامترهایی می‌شود؟ هزینه‌های مطالعه برای انتخاب تکنیک مناسب ازدیاد برداشت نفت به چه صورت خواهد بود؟ این مطالعات شامل شناخت خواص سنگ، سیال مخزن، شبیه‌سازی استاتیک و دینامیک مخزن، غربالگری روش های ازدیاد برداشت نفت، تست‌های آزمایشگاهی روش‌های منتخب ازدیاد برداشت نفت، مطالعات پایلوت و غیره است که مسلما انجام آنها به هزینهٔ زیادی احتیاج دارد. لیکن سود حاصل از اعمال روش های ازدیاد برداشت مناسب این هزینه ها را جبران خواهد نمود. نفت آرا: از روش‌های مدرن ازدیاد برداشت نفت در جهان به چه مواردی می‌توان اشاره کرد؟ متدهای ازدیاد برداشت را می‌توان به‌طور خلاصه به روش‌های شیمیایی، تزریق گاز، روش‌های حرارتی و نیز سایر روش‌ها از جمله تزریق آب هوشمند و غیره تقسیم کرد. تمامی این روش‌ها در دنیا مورد مطالعات گسترده قرار گرفته و بسیاری از آنها در مخازن مختلف پیاده شده است. نفت آرا: تفاوت‌های اجرایی این روش‌ها در چه مواردی است‌؟ توضیح در زمینه هرکدام از این روش ها بحث زیادی را می طلبد. به‌عنوان نمونه روش‌های حرارتی برای نفت های سنگین و فوق سنگین مانند نفت مخازن کانادا و ونزوئلا بکار می‌رود که در ایران کاربرد زیادی ندارد. در بین روش‌های شیمیایی می‌توان به تزریق پلیمر، سورفکتانت و نانوذرات اشاره نمود. نفت آرا: کدامیک می‌تواند برای اجرا در مخازن نفت ایران موثر باشد؟ مخازن ایران اکثرا، در واقع بیش از 90 درصد، کربناته شکاف‌دار هستند. دمای و شوری آب سازند مخازن نفتی کشور نسبتا بالاست. این ویژگی‌ها باعث می‌‌شود که از بین روش‌های موجود تنها برخی قابلیت اعمال در مخازن ایران را داشته باشند. به‌عنوان مثال می‌توان تزریق سورفاکتانت، تزریق گاز امتزاجی و تزریق آب هوشمند را به‌عنوان گزینه‌های احتمالی قابل اعمال در مخازن نفت ایران نام برد. نفت آرا: روش آب هوشمند چگونه می‌تواند به ازدیاد برداشت نفت منجر شود؟ آب هوشمند در واقع آبی با ترکیب یونی متفاوت نسبت به آب موجود در مخزن نفتی یا آب سازند است که با بر هم زدن تعادل فیزیکی و شیمیایی سیستم سنگ، نفت و آب مخزن، موجبات بازیابی نفت به دام افتاده در مخزن را با تغییر ترشوندگی سطح سنگ فراهم می‌کند. نفت آرا: چرا این روش اینقدر در مرکز توجه صاحبان صنایع نفت توجه است؟ تحقیقات فراوانی طی دو دهه اخیر در زمینه متد آب هوشمند برای ازدیاد برداشت نفت در دنیا انجام شده است. تجربه بین المللی ثابت کرده که تزریق آب هوشمند می تواند یک روش مقرون به صرفه، در دسترس، دوست‌دار محیط زیست و موثر در برداشت نفت بخصوص در مخازن کربناته شکافدار باشد. حتی آب دریا می تواند به‌عنوان یک نوع آب هوشمند در دسترس و ارزان مطرح باشد، چرا که شوری آن نسبت به آب سازند کمتر و یون‌های تاثیرگذار آن، از جمله یون سولفات، بیشتر است. البته انتخاب آب هوشمند مناسب مستلزم مطالعات گسترده است. نفت آرا: اجرای آب هوشمند چقدر ارزش اقتصادی دارد؟ یک تجربه موفق و مطرح از تأثیر روش ازدیاد برداشت آب هوشمند در مخازن کربناته، تزریق آب دریای شمال به مخزن اکوفیسک (Ekofisk) نروژ، بزرگ‌ترین میدان نفتی (کربناته شکافدار) در دریای شمال است. نکته جالب این است که مطالعات آزمایشگاهی بر روی این مخزن در دانشگاه استاوانگر نروژ انجام شد. پس از تزریق آب دریای شمال (به‌عنوان یک آب هوشمند) در این مخزن، که به منظور کنترل نشست بستر دریا انجام شد، بازیابی نفت از این مخزن به‌طور باورنکردنی افزایش پیدا کرد و پیش‌بینی‌ها در خصوص نرخ بازیابی نهایی نفت از این میدان را از ۱۸ درصد به ۵۵ درصد تغییر داد. پس از این تجربه موفق دانشگاه ی پژوهشی بود که روش ازدیاد برداشت تزریق آب هوشمند به یک روش جذاب برای مخازن کربناته تبدیل شد. در دو دهه اخیر نیز این روش در کشورهای مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته و به‌عنوان یک گزینه بسیار مناسب و به‌روز مطرح است. آب هوشمند هم از لحاظ اقتصادی نسبت به روش‌های پرهزینه شیمیایی و غیره بسیار به‌صرفه است و هم از لحاظ دسترسی و اجرا. همچنین این متد دوستدار محیط‌زیست نیز هست و نیازی به تجهیزات سطح الارضی ویژه ندارد. به‌علاوه مشکلات عملیاتی از جمله تزریق‌پذیری و غیره در این متد وجود ندارد که باعث می‌شود از جهات مختلف به عنوان یک تکنیک برجسته مورد توجه باشد. نفت آرا: سه برابر افزایش بازیابی نفت از مخزن نرخ رشد قابل توجه‌ای است. وضعیت استفاده از آب هوشمند در ایران به چه نحوی است؟ در ایران مطالعات پراکنده ای در این زمینه در مراکز تحقیقاتی انجام شده؛ ولی به یک نتیجه مشخص منجر نشده و متاسفانه عملیاتی نشده است. آب هوشمند یک گزینه مطلوب برای بسیاری از مخازن ایران به‌شمار می‌رود، لیکن رسیدن به مرحله اعمال این روش نیازمند مطالعات حرفه ای و منطبق با استانداردهای بین‌المللی است. نفت آرا: فعالیت‌های دانشگاه به ویژه پژوهشکده نفت و گاز دانشگاه فردوسی مشهد در اجرایی کردن استفاده از این متد برای ازدیاد برداشت نفت از مخازن ایران در چه سطحی بوده است؟ از دغدغه‌های جدی ما در دانشگاه فردوسی، از چندین سال قبل، ایجاد یک مرکز تخصصی در همین زمینه بوده است. از همان 4 سال پیش که پژوهشکده نفت و گاز دانشگاه فردوسی مشهد فعالیت رسمی خود را آغاز کرد، تأسیس مرکزی با موضوع توسعه فناوری‌های موجود در روش ازدیاد برداشت تزریق آب هوشمند از رویکردهای اصلی پژوهشکده نفت و گاز بود. نفت آرا: هم اکنون در چه مرحله‌ای هستید؟ در این مدت، ضمن راه اندازی و تجهیز آزمایشگاه های تخصصی در پژوهشکده، چندین دوره آموزش تخصصی ازدیاد برداشت و یک دوره تخصصی آب هوشمند در شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب که به‌عنوان متولی توسعه و بهره‌برداری بیش از 80 درصد از مخازن نفتی ایران است برگزار شده. همچنین در راستای همکاری‌های پژوهشکده نفت و گاز با شرکت ملی مناطق نفت‌خیز جنوب، چندین جلسه در اهواز و مشهد برگزار شد و امکانات پژوهشکده و مرکز فناوری‌های آب هوشمند نیز مورد بازدید متخصصان این شرکت قرار گرفت. در پی این بازدیدها و بررسی امکانات دانشگاه فردوسی، در حدود دو سال قبل (اواخر سال ۱۳۹۷) پروژه "غربالگري مقدماتی روش تزريق آب هوشمند جهت ازدياد برداشت نفت از مخزن بنگستان ميدان بينک" برای اجرا در مرکز فناوری های آب هوشمند پژوهشکده نفت و گاز و به سفارش شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب تصویب گردید. این پروژه در نوع خود یکی از اولین پروژه های کاربردی در زمینه آب هوشمند در مخازن نفتی کشور می باشد و مراحل پایانی خود را طی می کند. نفت آرا: با توجه به اهمیت روش تحقیق برای انتخاب متد مناسب و اجرای درست تکنیک ازدیاد برداشت نفت که عدم کیفیت آن می‌تواند باعث صدمه جبران‌ناپذیر به مخزن نفت شود، پژوهشکده نفت و گاز چگونه کیفیت تحقیقات را مدیریت می‌کند؟ اساسا مرکز فناوری‌های آب هوشمند پژوهشکده نفت و گاز، با هدف انجام تحقیقات تخصصی و کاربردی منطبق بر فناوری‌ها و روش‌های روز دنیا، در زمینه ازدیاد برداشت تزریق آب هوشمند تشکیل شده. با توجه به جنبه های مختلف همین موضوع، این مرکز از سه گروه تحقیقاتی شکل گرفته است. گروه مطالعات مخزن با هدف طراحی و پیاده‌سازی تحقیقات مورد نیاز آزمایشگاهی در ابعاد حفره و مغزه و همچنین شبیه‌سازی در ابعاد حفره تا میدان، گروه مطالعات بهینه‌سازی ترکیب آب که به انجام مطالعات آزمایشگاهی و صنعتی تولید آب با ترکیب‌های یونی مورد نظر با فناوری‌های روز مشغول است و گروه سوم با نام گروه مطالعات سازگاری آب تزریقی با آب سازند که به انجام تحقیقات آزمایشگاهی مربوط با سازگاری آب‌های تزریقی با آب سازند می‌پردازد. نفت آرا: بررسی این ابعاد مختلف، نیاز به همراهی و همکاری متخصصان در رشته‌های متفاوتی را طلب می‌کند. ترکیب علمی این گروه‌های پژوهشی به چه نحوی است؟ بله، تیم‌های تحقیقاتی مرکز فناوری‌های آب هوشمند شامل اساتید و محققین از گروه‌های مختلف دانشگاه مهندسی نفت، شیمی، مهندسی شیمی و غیره هستند. درعین‌حال مجموعه‌ای منسجم از آزمایشگاه‌های مجهز دانشگاه، در پژوهشکده نفت و گاز و آزمایشگاه مرکزی نیز نقش پشتیبانی این مرکز را به عهده دارند. تا حدی که بسیاری از آزمایش‌های تخصصی آب هوشمند از جمله آنالیز های مغزه مثل SEM، XRD و EDS؛ تست نمونه‌های آب ICP؛ تست پتانسیل زتا؛ آماده‌سازی و آنالیز سیالات مخزن؛ شستشو و آماده‌سازی نمونه‌های سنگ مخزن؛ اندازه‌گیری خواص مغزه‌ها مانند تخلخل؛ تراوایی مطلق و نسبی؛ تست‌های سیلاب‌زنی و آشام خودبه‌خودی در دمای مخزن و غیره با کیفیت بالایی در دانشگاه انجام می‌شود. نفت آرا: چه حمایت‌ها یا برنامه‌هایی لازم است تا ازدیاد برداشت نفت و روش‌های اجرایی آن بومی و در ایران با جدیت بیشتر انجام شود؟ حمایت مادی و معنوی شرکت ملی نفت ایران، همکاری های تحقیقاتی و هم‌افزایی مراکز علمی داخلی و متخصصین کشور و نیز تبادل اطلاعات با مراکز پژوهشی–صنعتی بین‌المللی از جمله مواردی است که می تواند باعث تحول در این زمینه شود. ما بسیار امیدواریم که ان شاءالله در آینده‌ای نزدیک، در صورت حمایت وزارت نفت، شاهد شکل‌گیری یک قطب فناوری شناخته شده ملی و بین‌المللی در این زمینه و قابل اتکاء برای صنعت نفت کشور باشیم. نفت آرا: نقش همکاری بین دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی را در تحقق این امر چگونه ارزیابی می‌کنید؟ در آغاز سال جاری، همزمان با واگذاری مگاپروژه های ۱۰ ساله میدان محور به دانشگاه‌های معتبر کشور توسط شرکت ملی نفت ایران، دانشگاه فردوسی مشهد به‌عنوان مشاور پژوهشی در طرح توسعه و ازدیاد برداشت کل میدان بینک تعیین و قرارداد این طرح امضا شده است و بسته اول کاری این طرح در آستانه شروع می‌باشد. از سوی دیگر، مسلما یکی از گزینه‌های مطرح ازدیاد برداشت برای میدان بینک و همچنین برای سایر میدان‌های واگذار شده به دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی کشور روش ازدیاد برداشت آب هوشمند خواهد بود. از همین جهت مرکز فناوری‌های آب هوشمند به‌طور جدی آمادگی همکاری و ارائه خدمات و مشاوره حرفه‌ای و تخصصی در این خصوص با سایر دانشگاه‌ها را در برنامه کاری خود گنجانده و از همکاری اینچنین استقبال می‌کند.
*عبدالصمد حسینی