الآبار ذات الإنتاج الذاتي

^ مقدمة ^ :

&مقدمة تعتبر طريقة الإنتاج الذاتي إحدى طرق إنتاج النفط الرئيسة، وتطبق في المرحلة الأولى لاستثمار المكمن النفطي ويتم إنتاج البئر ذاتية بتأثير الطاقة الكامنة الموجودة في الطبقة ومنتجات البتر، حيث أنه في بداية الإنتاج من البئر تكون الطاقة الطبقية الناتجة عن دفع المياه أو عن دفع الغازات (تمددها) كافية لرفع منتجات البئر حتى السطح.&

**مبدأ الإنتاج الذاتي وأنواعه** :

& يحدث الإنتاج الذاتي في الحقول الجديدة عندما يكون احتياطي الطاقة الطبقية كبيرة، هذا يعني أن الضغط عند قاع البئر كبير جدا بشكل كاف للتغلب على الضغط الهيدروستاتيكي العمود السائل (P) في البئر وضغط الفوهة (PY) والضغط الضائع الناجم عن قوى الاحتكاك (Pfr) رياضيا يمكن التعبير عن الكلام السابق بالشكل التالي:

Pc = Pl + Pfr + Py

تعبر العلاقة السابقة عن الشرط الضروري كي تنتج البئر ذاتيا.&

أنواع الإنتاج الذاتي : يوجد عادة نوعين من الإنتاج الذاتي هما :

1. **الإنتاج الذاتي الارتوازي**:

 & في هذا النوع لا يحوي السائل غازا إطلاقا أي هنا لا يوجد في السائل المترشح إلى قاع البئر أي نسبة من الغاز. وهذا النوع من الإنتاج الذاتي نادر الحدوث في المكامن النفطية . في حال الإنتاج الذاتي الارتوازي يكون :

Pl= ρ.g.h

حيث:

Pl: الضغط الهيدروستاتيكي العمود السائل

ρ: الكثافة الوسطية للسائل في البئر.

H : المسافة الشاقولية بين القاع وفوهة البئر بالنسبة للآبار المائلة تحسب بالعلاقة التالية:

H = L .cos a

حيث:

a : زاوية ميلان محور البئر عن الشاقول.

 L: عمق البئر.

 تحسب الكثافة الوسطية لسائل البئر بالعلاقة التالية :

حيث :

c ρ: كثافة السائل بالشروط الترموديناميكية للقاع (P. T).

y ρ: كثافة السائل بالشروط السطحية (شروط الفوهة)

أما إذا كانت البئر مماهة فإن الكثافة تحسب كالتالي:

• بشروط القاع :

• بشروط الفوهة :

حيث :

 n: نسبة الماء في المزيج (نفط - ماء)

 أما ضياع الضغط بالاحتكاك Pfr فيعطى بالعلاقة التالية :

حيث :

 L : طول مواسير الإنتاج.

 d: القطر الداخلي لمواسير الإنتاج .

 w : سرعة جريان السائل ضمن مواسير الإنتاج والتي تعطى بالعلاقة التالية:

حيث :

 F : مساحة المقطع العرضي لمواسير الإنتاج .

Qw.Qo : الإنتاجية لكل من النفط والماء بالشروط السطحية القياسية.

w ρ . o ρ : كثافة النفط والماء بالشروط القياسية.

Bw. Bo : معامل حجم النفط والماء بالشروط الوسطية (السائدة في مواسير الإنتاج) .&

& لحساب  λ  معامل الممانعة الهيدروليكية يجب حساب عدد رنیولدس Re . وفي حال وجود مستحلب (نفط - ماء) فإنه يجب الأخذ بعين الاعتبار اللزوجة الديناميكية المستحلب والتي يمكن تحديدها بالعلاقة التالية:

حيث :

f ɥ: اللزوجة الديناميكية للوسط أو الطور الظاهري المبعثر، فمثلا إذا كان المستحلب من النوع ماء في النفط (0-W) فإن اللزوجة لم تؤخذ مساوية للزوجة النفط والعكس صحيح

Ф: نسبة حجم الطور الداخلي إلى الطور الخارجي

. فإذا كان : 1200< Re فإن الجريان منتظم . أما إذا كان: 2500 > Re فإن  الجريان مضطرب.  وإذا كان: 2500< R< 1200 فإن الجريان ما بين المنتظم والمضطرب أي جریان تحوي أو عابر أو انتقالي .

 في حالة الجريان المنتظم فإن :

أما في حالة الجريان المضطرب فإن :

وفي حالة الجريان الانتقالي أو التحولي فإن :

من المعلوم بأن إنتاجية الطبقة تعطى بالعلاقة العامة التالية:

بحل هذه العلاقة بالنسبة  Pc نجد أن :

أثناء العمل المشترك للطبقة ومواسير الإنتاج (في حالة الإنتاج الذاتي) يستقر أو يثبت ضغط قاع البئر (Pc) الذي يتم حسابه وفقا للعلاقة  عند هذا الضغط Pc فإن مواسير الإنتاج ستمرر كمية من السائل يمكن تحديدها من خلال المساواة بين العلاقتين  وتبديل Pc بقيمتها أي :

من خلال هذه العلاقة نلاحظ أن ,Py و Pfr تتعلقان بالإنتاجية فمثلا بزيادة الإنتاجية نلاحظ ازدياد قيمy P و Pfr ونلاحظ أيضا أن قيمة Pl لا تتعلق بقيمة الإنتاجية Q مما تقدم فإنه يمكن كتابة العلاقة السابقة كتابع للإنتاجية على الشكل التالي:

من هذه العلاقة يجب الحصول على Q لذلك يجب إعطاء قيم مختلفة مفروضة للإنتاجية (Q) وحساب القسم الأيمن والأيسر من العلاقة نفرض أن :

ثم نمثل بيانياً العلاقة ما بين A( Q)  و B(Q)  كما في الشكل التالي :

                                          الشكل يوضح الحل المشترك لمعادلة عمل المصعد (مواسير الإنتاج) (Q)A ومعادلة إنتاجية الطبقة (Q)B 

 من الشكل البياني السابق يلاحظ أنه بزيادة الإنتاجية Q يجب أن تزداد قيمة A أما قيمة B فسوف تنقص. نقطة تقاطع المنحني الممثل للعلاقة (Q) Aمع المنحني B ( Q ) هي النقطة التي تحدد نظام العمل المشترك للطبقة ومواسير الإنتاج الذاتي أي أنها تعطي قيمة الإنتاجية عند قاع البئر Qc وضغط القاع المقابل لهذه الإنتاجية Pc. ملاحظة : يمكن أن تجرى حسابات مشابهة من أجل أقطار مختلفة لمواسير الإنتاج وأيضا من أجل ظروف الإنتاج الذاتي من الفراغ الحلقي. ومن الحلول الناتجة يمكن اختيار الحل الأفضل والأمثل والذي يلبي الشروط التكنولوجية لاستثمار واستغلال الحقل النفطي. &

**الإنتاج الذاتي غير الارتوازي (على حساب طاقة الغاز المنحل في النفط)**:

 & في هذا النوع يلاحظ وجود الغاز المنحل في السائل المرتشح باتجاه قاع البئر. هذا الغاز المنحل (الفقاعات الغازية المنحلة) يساهم في عملية رفع السائل إلى السطح وهذا النوع هو الأكثر شيوعا في الحقول النفطية. في هذه الحالة تكون كثافة المزيج (سائل - غاز) ضمن مواسير الإنتاج أقل منها في الحالة الأولى (سائل فقط) لذلك فإن الضغط الهيدروستاتيكي العمود المزيج سائل - غاز) أقل منه في الحالة الأولى وبالنتيجة فإنه من أجل حدوث الإنتاج الذاتي في هذه الحالة فإن ضغط القاع الأصغري الذي يحقق عملية الإنتاج الذاتي هو أصغر بكثير من الحالة السابقة (للإنتاج الذاتي الارتوازي). في حالة الإنتاج الذاتي غير الارتوازي أي الإنتاج على حساب طاقة الغاز المنحل في السائل يمكن أن يكون:

أ- ضغط القاع أكبر من ضغط الإشباع أي : Pc> Ps           

ب-  ضغط القاع أصغر من ضغط الإشباع أي : Pc<Ps  

الرسم التوضيحي للحالتين (أ) و (ب) موضع بالشكل التالي: