به ستون علمی پرطرفدار این شماره خوش آمدید.
وقتی به نفت فکر می‌کنید، احتمالاً پمپ بنزین‌ها، اتومبیل‌ها و نوسانات قیمت بین‌المللی نفت به ذهنتان خطور می‌کند. اما آیا تا به حال از خود پرسیده‌اید که این نفت و گاز که اغلب خون صنعت نامیده می‌شوند، در اعماق زمین چه شکلی دارند؟ و چگونه به صورت علمی استخراج می‌شوند؟
شاید کمی سخت به نظر برسد، اما در واقع پر از بینش‌های علمی جذاب است. فیزیک مخازن نفت، مطالعه میکروسکوپی خواص فیزیکی سنگ‌ها و سیالات (نفت، گاز و آب) در مخازن نفت و گاز و همچنین تعاملات و الگوهای حرکتی آنهاست. امروز، این موضوع پیچیده را در 30 حقیقت آسان برای درک خلاصه خواهیم کرد. چه در این صنعت تازه‌کار باشید و چه در مورد بخش انرژی کنجکاو، این مقاله به شما در درک صنعت نفت و گاز زیرزمینی کمک خواهد کرد.
۱. مخزن چیست؟
مخزن، لایه‌ای سنگی است که می‌تواند نفت و گاز را ذخیره کند و به آن اجازه دهد از میان آن جریان یابد. رایج‌ترین سنگ‌های مخزن، ماسه‌سنگ و سنگ‌های کربناته (مانند سنگ آهک و دولومیت) هستند.
۲. تخلخل چیست؟
تخلخل به درصد حجم منافذ سنگ به کل حجم سنگ اشاره دارد. این پارامتر مستقیماً تعیین می‌کند که یک مخزن چه مقدار نفت و گاز می‌تواند در خود نگه دارد. هرچه تخلخل بیشتر باشد، پتانسیل ذخیره بیشتر است.
۳. نفوذپذیری چیست؟
نفوذپذیری یک کمیت فیزیکی است که توانایی یک سنگ را در عبور سیالات از خود اندازه‌گیری می‌کند. تنها با یک نفوذپذیری خاص، نفت و گاز موجود در منافذ می‌توانند تحت فشار سازند جریان یافته و تولید شوند. این یک پارامتر اصلی است که میزان بهره‌وری یک چاه نفت را تعیین می‌کند.
۴. نفوذپذیری مطلق در مقابل نفوذپذیری مؤثر در مقابل نفوذپذیری نسبی
نفوذپذیری مطلق: نفوذپذیری اندازه‌گیری شده زمانی که فقط یک سیال در سنگ وجود دارد.
نفوذپذیری مؤثر: نفوذپذیری یک سیال زمانی که دو یا چند سیال (مانند نفت و آب) در سنگ وجود داشته باشد.
نفوذپذیری نسبی: نسبت نفوذپذیری مؤثر به نفوذپذیری مطلق که نشان دهنده میزان تداخل بین سیالات چند فازی است.
۵. اشباع چیست؟
اشباع به درصد حجمی منافذ مخزن که توسط یک سیال خاص (نفت، گاز یا آب) اشغال شده است، اشاره دارد. به عنوان مثال، اشباع نفت به نسبت فضای منافذ اشغال شده توسط نفت اشاره دارد. معمولاً مجموع اشباع نفت، گاز و آب ۱۰۰٪ است. ۶. تراکم‌پذیری سنگ با تولید نفت و گاز، فشار سازند کاهش می‌یابد و فشار لایه سنگی رویی، اسکلت سنگ مخزن و منافذ را فشرده می‌کند. این ویژگی بر محاسبات ذخیره و دینامیک تولید تأثیر می‌گذارد. ۷. ترشوندگی چیست؟ ترشوندگی به تمایل مایع به پخش شدن روی سطح سنگ در سیستمی که نفت، آب و سنگ در آن همزیستی دارند، اشاره دارد. [1][10] اکثر مخازن آبدوست یا خنثی هستند، به این معنی که آب به راحتی روی سطح سنگ جذب می‌شود، در حالی که نفت مرکز منافذ را اشغال می‌کند که برای تزریق آب جهت جابجایی نفت (سیلاب‌زنی با آب) مساعد است. ۸. فشار مویینگی چیست؟ در گلوگاه منافذ کوچک، به دلیل وجود کشش سطحی نفت-آب، اختلاف فشار اضافی ایجاد می‌شود که همان فشار مویینگی است. فشار مویینگی دلیل اساسی عدم امکان جداسازی کامل نفت و آب در مخازن است و یک ناحیه انتقالی را تشکیل می‌دهد.
۹. نفت خام：
نفت خام زیرزمینی حاوی مقدار زیادی گاز طبیعی محلول است و در دما و فشار بالایی قرار دارد. وقتی به سطح زمین آورده می‌شود، فشار و دما کاهش می‌یابد و گاز محلول جدا می‌شود، درست مانند گازی که هنگام باز کردن بطری کوکاکولا از آن خارج می‌شود.
۱۰. خواص فیزیکی نفت خام - انواع مختلف
خواص فیزیکی کلیدی نفت خام شامل چگالی، ویسکوزیته، فشار اشباع (فشار نقطه حباب) و کسر حجمی است.
چگالی: وزن نفت را تعیین می‌کند و عامل مهمی در طبقه‌بندی نفت خام است.
ویسکوزیته: مقاومت نفت خام در برابر جاری شدن. هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، استخراج آن دشوارتر است.
فشار اشباع: نقطه فشاری که در آن نفت خام در دمای معینی شروع به آزاد کردن گاز محلول می‌کند.
۱۱. گاز طبیعی چیست؟
گاز طبیعی عمدتاً از متان تشکیل شده است، اما هیدروکربن‌های سنگین‌تری مانند اتان و پروپان و همچنین گازهای غیر هیدروکربنی مانند نیتروژن و دی اکسید کربن نیز در آن وجود دارد.
۱۲. گاز طبیعی "ضریب تراکم‌پذیری (Z)ددد
تحت شرایط دمای بالا و فشار بالا در زیرزمین، رفتار گاز طبیعی به طور قابل توجهی از رفتار یک گاز ایده‌آل منحرف می‌شود. دانشمندان ضریب تراکم‌پذیری دددددد (که ضریب انحراف Z نیز نامیده می‌شود) را برای اصلاح معادله حالت گاز ایده‌آل معرفی می‌کنند و امکان محاسبات دقیق چگالی و حجم آن را فراهم می‌کنند.
۱۳. آب سازند
تقریباً تمام مخازن نفت و گاز با آب سازند مرتبط هستند. این آب معمولاً یک آب نمک بسیار معدنی است و خواص آن (مانند شوری، چگالی و ویسکوزیته) برای ارزیابی و توسعه مخزن بسیار مهم است.
۱۴. هیدرات گازی - dddhhHقابل احتراق یخ زده
تحت شرایط خاص فشار بالا و دمای پایین (مانند شرایط موجود در اعماق دریا یا لایه منجمد دائمی زمین)، مولکول‌های گاز طبیعی توسط مولکول‌های آب محصور می‌شوند و یک ماده جامد سفید به نام هیدرات گازی تشکیل می‌دهند که معمولاً با نام یخ قابل احتراق ددد شناخته می‌شود.ددد
۱۵. رفتار فازی
مطالعه حالت‌های نفت و گاز در فشارها و دماهای مختلف (گاز، مایع یا مخلوطی از گاز و مایع) یکی از حوزه‌های اصلی فیزیک مخزن است. این مطالعه نوع مخزن (مثلاً نفت سیاه، نفت فرار، مخزن گاز میعانات گازی) و استراتژی توسعه را تعیین می‌کند.
مقاله بعدی شما را با ۱۵ نکته‌ی منطقی باقی‌مانده آشنا می‌کند. با ما همراه باشید!