بعد الاستكشاف والحفر والإكمال، يبدأ البئر الإنتاج الطبيعي، ويدخل حقل النفط مرحلة الإنتاج. بناءً على احتياجات حقل النفط، يتمثل الهدف في تعظيم استخراج النفط الخام الجوفي إلى السطح، وزيادة إنتاج البئر واستخلاص النفط، وتطوير المكمن بشكل عقلاني لتحقيق إنتاج مرتفع ومستقر. وهذا ما يُسمى باستخلاص النفط.
1. مسار إنتاج النفط الخام:
تكوين النفط - منطقة بالقرب من البئر - مسار التثقيب - الجزء الداخلي من البئر - جهاز الرفع الاصطناعي - خط أنابيب النفط - رأس البئر - شجرة عيد الميلاد - خط الأنابيب السطحي - محطة القياس - فاصل النفط والغاز - شبكة خطوط أنابيب النفط
2. طرق استخراج النفط الشائعة:
1) الاسترداد المتدفق:
يستخدم الاستخلاص التدفقي الطاقة المرنة لتكوين النفط لإطلاق النفط الخام إلى السطح. يعتمد الاستخلاص التدفقي بشكل أساسي على تمدد الغازات المذابة في النفط مع انخفاض الضغط. يتدفق النفط بشكل طبيعي داخل نظام الإنتاج بأكمله، معتمدًا على طاقة الضغط التي يوفرها التكوين للتغلب على مقاومة الجاذبية والتدفق. لا يتطلب الأمر طاقة اصطناعية، مما يجعل الاستخلاص التدفقي أبسط وأكثر طرق استخلاص النفط ملاءمةً واقتصادًا.
2) الرفع الاصطناعي:
الرفع الاصطناعي هو طريقة لإضافة طاقة اصطناعية إلى قاع بئر نفط لرفع النفط من الخزان إلى رأس البئر. مع زيادة إجمالي كمية النفط المنتجة، ينخفض ضغط الخزان. في حقول النفط المطورة من خلال حقن المياه، تزداد نسبة المياه التي تنتجها البئر تدريجيًا، مما يزيد من الكثافة النوعية للسائل. كلتا الحالتين تضعف تدريجيًا سعة تدفق البئر. لزيادة الإنتاج، يتم استخدام الرفع الاصطناعي (المعروف أيضًا باسم الاستخلاص الميكانيكي للنفط). هذه هي الطريقة الأساسية لإنتاج حقول النفط، وخاصة في المراحل اللاحقة من تطوير الحقل. طريقتان هما الضخ والرفع بالغاز. تُستخدم وحدات الضخ بشكل شائع في حقول النفط البرية، بينما تُستخدم المضخات الغاطسة الكهربائية بشكل شائع في الحقول البحرية. غالبًا ما تُستخدم مضخات التجويف التدريجي للآبار التي تنتج الرمل أو النفط الثقيل. تشمل الطرق الشائعة الأخرى المضخات النفاثة والرفع بالغاز ومضخات الغطاس.
3. تقنيات تحفيز آبار النفط والغاز:
تقنيات تحفيز آبار النفط والغاز هي إجراءات تقنية تهدف إلى زيادة الطاقة الإنتاجية لآبار النفط (بما في ذلك آبار الغاز) وزيادة قدرة آبار حقن المياه على امتصاص الماء. ومن الطرق الشائعة الاستخدام التكسير الهيدروليكي والتحمير، بالإضافة إلى تفجيرات قاع الآبار ومعالجة المذيبات.
1) التكسير الهيدروليكي:
يتضمن التكسير الهيدروليكي حقن سائل تكسير عالي اللزوجة في بئر بمعدل يتجاوز قدرة امتصاص التكوين، مما يزيد ضغط قاع البئر ويؤدي إلى تكسير التكوين. ومع استمرار حقن سائل التكسير، تمتد الكسور إلى عمق أكبر في التكوين. يجب أن يحتوي سائل التكسير على كمية معينة من الدعامات (الرمل أساسًا) لمنع انغلاق الكسور عند توقف المضخة. تُغير الكسور المملوءة بالدعامات نمط تدفق النفط والغاز في التكوين، مما يزيد من مساحة النفاذية ويقلل من مقاومة التدفق، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج آبار النفط بشكل كبير. إن الطفرة الأخيرة في شعبية غاز الصخر الزيتي في صناعة النفط العالمية هي نتيجة للتطور السريع لتكنولوجيا التكسير الهيدروليكي!
2) حمضية آبار النفط:
يُصنف تحميض آبار النفط عمومًا إلى فئتين: معالجة تكوينات الكربونات بحمض الهيدروكلوريك، ومعالجة تكوينات الحجر الرملي بحمض التربة. تتضمن معالجة تكوينات الكربونات بحمض الهيدروكلوريك تفاعل صخور الكربونات، مثل الحجر الجيري والدولوميت، مع حمض الهيدروكلوريك لإنتاج كلوريد الكالسيوم أو كلوريد المغنيسيوم القابل للذوبان في الماء، مما يزيد من نفاذية التكوين ويحسن بشكل فعال من قدرته الإنتاجية. في ظل ظروف درجة حرارة التكوين، يتفاعل حمض الهيدروكلوريك بسرعة مع الصخور، ويستهلك معظمه قرب قاع البئر، مما يمنعه من التغلغل عميقًا في طبقة النفط، مما يؤثر على تأثير التحميض.
معالجة تربة تكوين الحجر الرملي بالأحماض: المكونات المعدنية الرئيسية للحجر الرملي هي الكوارتز والفلسبار. تتكون مواد التدعيم في الغالب من السيليكات (مثل الطين) والكربونات، وكلاهما قابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك. ومع ذلك، فإن تفاعل حمض الهيدروفلوريك مع الكربونات قد يُنتج ترسبًا لفلوريد الكالسيوم، مما يُضر بإنتاج آبار النفط والغاز. يُعالج الحجر الرملي عادةً بمزيج من حمض الهيدروكلوريك بنسبة 8-12% وحمض الهيدروفلوريك بنسبة 2-4% لتجنب ترسب فلوريد الكالسيوم.
يجب ألا يكون تركيز حمض الهيدروفلوريك في حمض التربة مرتفعًا جدًا لتجنب إتلاف بنية الحجر الرملي والتسبب في حوادث إنتاج الرمل. ولمنع التفاعلات الضارة بين أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في التكوين وحمض الهيدروفلوريك، بالإضافة إلى أي مشاكل محتملة أخرى، يجب معالجة التكوين مسبقًا بحمض الهيدروكلوريك قبل حقن حمض التربة. يجب أن يكون نطاق المعالجة المسبقة أكبر من نطاق معالجة حمض التربة. في السنوات الأخيرة، طُوّرت تقنية حمض تربة ذاتية التوليد. يتفاعل فورمات الميثيل مع فلوريد الأمونيوم في التكوين لتوليد حمض الهيدروفلوريك، الذي يعمل داخل طبقة الزيت عالية الحرارة في البئر العميق لتحسين تأثير معالجة حمض التربة، وبالتالي زيادة الطاقة الإنتاجية لبئر النفط.