تحليل التكاليف والفوائد لتنفيذ سرقة الغازات في حقول النفط الجديدة

Understanding Gas Lift Technology and Its Role in Field Development

إن رفع الغاز هو أحد أكثر الطرق الاصطناعية المعتمدة في صناعة النفط والغاز، مما يوفر وسيلة موثوقة للحفاظ على معدلات الإنتاج أو زيادة هذه المعدلات عندما تتراجع ضغط الخزان الطبيعي، ويدخل الغاز العالي الضغط في البئر، ويحافظ عادة على سلسلة من الصمامات التي توضع في أعماق محددة، ويحد من الضغط الناجم عن انخفاض معدلات تدفق الغازات السطحية.

(أ) تطورت نظم رفع الغاز الحديث تطوراً كبيراً من تنفيذها المبكر، حيث إن تصميمات الصمامات المتقدمة، والرصد في الوقت الحقيقي مع أجهزة استشعار الكول، ومراقبة معدل الحقن الآلية قد حولت رفع الغاز إلى أداة دقيقة للإنتاج الأمثل، ويمكن للمشغلين الآن تعديل بارامترات الحقن التي تستند إلى تغير ظروف الخزان، والتي تعتبر قيمة خاصة أثناء مرحلة الإنتاج المبكرة لمجال جديد عندما تكون الضغوط والخصائص مفصلة)

النفقات الرأسمالية لنظم بيع الغازات في الميادين الجديدة

ويمكن أن تكون التكاليف الرأسمالية لتنفيذ عملية رفع الغاز في حقل نفط جديد كبيرة، ويجب أن تُدرج بعناية في الميزانية كجزء من خطة التنمية الميدانية الشاملة، وتندرج هذه النفقات في عدة فئات متميزة، يتطلب كل منها إجراء تحليل هندسي صارم وتقييم للبائعين من أجل التحكم في تكاليف غير المساس بموثوقية النظام.

معدات الضغط والهياكل الأساسية

أما العنصر الرأسمالي الأهم فهو نظام ضغط الغاز، إذ يتعين على الأطراف المضغوطة ذات الضغط العالي رفع غاز الحقن إلى الضغوط اللازمة للرفع الفعال، التي يمكن أن تتراوح بين 000 1 و 000 5 سي تبعاً لعمق الخزان وممتلكات المزلاجات، فبالنسبة لمجال متوسط الحجم مع 10 إلى 20 بئراً، يمكن أن تمثل مجموعة المضغوطين وحدها 30 إلى 50 في المائة من مجموع ميزانية رأس المال المصنوع من المضخات.

معدات حفر الآبار وحسن الإنجاز

ويتطلب كل بئر إنجازاً مصمماً من الغازات يشمل حزمة، وأجهزة رفع الغاز، وسلسلة من صمامات رفع الغاز، كما أن عدد الصمامات وبطاقات المباعدة تتوقف على العمق المتوقع، والتغيرات المتوقعة في ضغط الخزان على مر الزمن، كما أن معدات الصمامات العالية الجودة أو الصمامات المقاومة للتآكل هي عناصر أساسية في الميادين التي تضيف فيها السور البيروزن.

التركيب والتكليف

تركيب معدات رفع الغاز يتطلب عمليات منسقة بين الحفر والإكمالات وأفرقة الإنتاج، في ميادين جديدة، هذا العمل مدمج في برنامج الإنجاز العام، الذي يمكن أن يقلل من التكاليف الإضافية مقارنة بإعادة تجهيز الآبار الموجودة، ومع ذلك، فإن الحاجة إلى اختبار الضغط، والتحقق من الصمامات، واختبارات التدفق الأولية قد تضيف أياما إلى الجدول الزمني للإنجاز، وبالنسبة للمواقع البعيدة أو العميقة، فإن تكاليف السوقيات اللازمة لحشد سفن الضغط المتخصصة وأطقم

عناصر الإنفاق التشغيلي

بالإضافة إلى الاستثمار الأولي، يجب أن يحسب المشغلون النفقات التشغيلية الجارية التي تؤثر مباشرة على اقتصاديات رفع الغاز على حياة الميدان، وهذه التكاليف كثيرا ما تكون أقل تقديرا في النماذج الاقتصادية في المراحل المبكرة، ومع ذلك يمكن أن يكون لها أثر مادي على صافي القيمة الحالية ومعدل العائد الداخلي.

تكاليف إمدادات الطاقة والغاز

ويتطلب غاز الحقن المكثف قوة كهربائية أو ميكانيكية كبيرة، إذ أن إنتاج الحقل بمعدل ٠٠٠ ١٠ برميل يوميا مع نسبة الغازات إلى النفط العادية تتراوح بين ٥٠٠ و ٠٠٠ ١ قدم مكعب قياسي للبرميل الواحد، يمكن أن يكون الطلب على الطاقة في نطاق الغاز الميغوات، وفي المناطق ذات التعريفات العالية على الكهرباء، فإن تكاليف الطاقة هذه يمكن أن تمثل جزءا كبيرا من مجموع نفقات رفع الغاز.

الصيانة والاستبدال بالقيمة

ويمكن أن يرتدى صمامات رفع الغاز من ارتفاع سرعة تدفق الغاز، وإنتاج الرمل، والسوائل التآكلية.() ويستلزم استبدال الصمامات الدورية، عادة على جدول زمني يتراوح بين سنة وثلاث سنوات، تبعاً لشدة ظروف السحب، ويضاف إلى ذلك تكاليف التشغيل السنوية لاستبدال الصمامات، ولكن تحمل تكاليفها الخاصة، ولا سيما بالنسبة للآبار الخارجية التي تتطلب وجود سفينة مخصصة للتدخل أو صيانة ورقية.()

رصد الأفراد وتحقيق الاستفادة المثلى منهم

وفي حين يمكن أن تكون نظم رفع الغاز آلية، فإن الاستخدام الأمثل الفعال لا يزال يتطلب من الموظفين المهرة تحليل بيانات الأداء الجيدة، وتعديل معدلات الحقن، ومشاكل التشخيص، وفي ميادين جديدة لا يفهم فيها تماما سلوك الخزان، يمكن أن يكون منحنى التعلم حادا، وكثيرا ما يقوم العاملون بنشر مهندسين للإنتاج وفنيين متخصصين في مجال إزالة الغاز على النحو الأمثل، ويجب أن تدرج هذه العوامل في الميزانية التشغيلية تكاليف الموظفين اليدوية.

فوائد إنتاج واسترداد بيع الغازات

والمبرر الرئيسي للاستثمار في رفع الغاز هو الزيادة المتوقعة في إنتاج النفط وما يرتبط به من زيادة في الإيرادات، وبالنسبة للميادين الجديدة، يمكن تصنيف الفوائد إلى عدة نتائج قابلة للقياس تعزز مباشرة اقتصاد المشاريع.

معدل الإنتاج المعجل والمشروع

ويمكن أن تنتج الرفعات البئر بمعدلات أعلى مما يمكن في ظل التدفق الطبيعي وحده، ولا سيما في الخزانات ذات الضغط الأولي المنخفض أو زيت الازدحام العالي، وفي كثير من التطورات الميدانية الجديدة، يمكن أن يؤدي رفع الغاز من البداية إلى تقليص الوقت اللازم للوصول إلى إنتاج الهضبة لمدة ستة أشهر إلى سنتين، تبعا لخصائص الخزان، ويؤدي تسارع التدفق النقدي إلى زيادة في قيمة صافية المشاريع، نظرا لتصل الإيرادات إلى مرحلة سابقة.

تحسين الانتعاش في نهاية المطاف

ومن خلال الحفاظ على ضغوط منخفضة في أعماق البحار على حياة البئر، يمكن أن يزيد رفع الغاز الحجم الإجمالي للنفط المستخرج من خزان ما، وهذه الآلية مباشرة: يؤدي انخفاض الضغط إلى انخفاض ضغط أعلى عبر الخزان، مما يحشد النفط الإضافي من الأماكن القطبية، وقد أظهرت الدراسات أن رفع الغاز الأمثل يمكن أن يؤدي إلى تحسين عوامل الاسترداد بنسبة تتراوح بين 5 و 15 في المائة مقارنة بأسعار التدفق الطبيعي أو بطرائق أخرى أقل كفاءة في البداية.

المرونة التشغيلية في الظروف المتغيرة

وفي كثير من الأحيان، تواجه حقول النفط الجديدة تغييرات غير متوقعة في سلوك الخزان، بما في ذلك سرعة انطلاق المياه، وانخفاض نسب الغاز إلى النفط، أو تغيرات في الضغط التدفقي، حيث تكون نظم رفع الغاز مرنة بطبيعتها، ويمكن تعديل معدلات الحقن على أساس جيد للاستجابة لهذه التغيرات دون تدخل مادي في معظم الحالات، وهذا المرونة يسمح للمشغلين بالإبقاء على إنتاج مستقر حتى مع تطور ظروف الاستعادة، مما يقلل من خطر حدوث عجز كبير في الإنتاج.

منهجية إجراء تحليل للتكاليف والفوائد

وينبغي إدماج تحليل دقيق للتكاليف والفوائد في عملية تطوير ميداني جديد في خطة التنمية الميدانية الشاملة وتقييمه باستخدام القياسات المالية الموحدة، وتبدأ العملية ببناء نموذج للتنبؤ بالإنتاج يقارن حالة الأساس، أو التدفق الطبيعي عادة، أو طريقة بديلة للرفع الصناعي، مع حالة رفع الغاز.

صافي القيمة الحالية والمعدل الداخلي للعودة

وينبغي أن يشمل نموذج التدفق النقدي الإضافي جميع تكاليف رأس المال والتشغيل الخاصة بنظام رفع الغاز، يقابلها الإيرادات الإضافية من الإنتاج العالي، وبالنسبة للميادين الجديدة، ينبغي أن تغطي فترة التحليل كامل الحياة الميدانية المتوقعة، التي تتراوح عادة بين 15 و 25 سنة، ويُعتبر نظام رفع الغاز مبررا اقتصاديا عموما إذا كان المتغير التدريجي للنفط عند سعر الخصم في الشركة، وهو ما يشكل في كثير من الأحيان 10 في المائة، إيجابيا، وإذا كان معدل رفع الانبعاثات الحساسية يتجاوز تكلفة رأس المال.

تحليل الكسر رقم 11 وفترة السداد

(ب) فترة استرداد الدخل هي مقياس مفيد بوجه خاص للاستثمار في رفع الغاز لأنها تبين مدى سرعة استرداد رأس المال الإضافي، وبالنسبة لمعظم التطورات الميدانية الجديدة، تعتبر فترة انتقام تقل عن ثلاث سنوات جذابة، ويمكن أيضاً استخدام تحليل مفصل لتحديد الحد الأدنى لإنتاج النفط الإضافي المطلوب لتبرير نظام رفع الغاز، وإذا انخفض الإنتاج المتوقع إلى أدنى من هذه العتبة الكسرية، ينبغي النظر في أساليب الرفع البديلة.

تقييم المخاطر

وتشمل جميع التقييمات الاقتصادية عدم اليقين، ومشاريع رفع الغازات ليست استثناء، وتشمل المخاطر الرئيسية الضغط على الخزانات الأقل من المتوقع، وارتفاع خفض المياه، والقيود على توافر الغاز، ومسائل موثوقية المعدات، ويمكن استخدام محاكاة مونت كارلو لتحديد التوزيع المحتمل لهذه المتغيرات، وتوليد مجموعة من النتائج المتوقعة بدلا من تقدير نقطة واحدة، وهذا النهج يوفر لصانعي القرار صورة أوضح عن احتمال استيفاء عتبة العائد المطلوبة.

تحليل الحساسية ومصانع المخاطر الرئيسية

ومن الضروري فهم حساسية اقتصاديات المشاريع إزاء التغيرات في البارامترات الحاسمة لاتخاذ قرارات مستنيرة، وهناك عوامل عديدة تستحق اهتماما خاصا عند تقييم نقل الغاز إلى ميادين جديدة.

سعر النفط

وأسعار النفط هي عادة أكثر المتغيرات حساسية في أي نموذج اقتصادي للتنمية الميدانية، وقد يصبح نظام رفع الغاز الذي يبدو اقتصادياً بدرجة عالية عند 80 دولاراً للبرميل هامشياً عند 50 دولاراً للبرميل، لا سيما إذا كان الإنتاج الإضافي متواضعاً، وينبغي للمشغلين تقييم الاقتصاد عبر مجموعة من سيناريوهات الأسعار وضمان أن يكون الاستثمار قابلاً للبقاء حتى في إطار افتراضات أسعار أقل، ويمكن أن توفر استراتيجيات التحوط بعض الحماية، ولكن ينبغي أن يستند التحليل الاقتصادي إلى حد أدنى من السعر.

عدم اليقين في الأداء

فالميادين الجديدة، بحكم تعريفها، لها تاريخ إنتاج محدود، وتنطوي التنبؤات بالأداء في الخزانات على قدر كبير من عدم اليقين، وإذا انخفضت ضغط الخزان الفعلي بسرعة أكبر من المتوقع، فإن رفع الغاز قد يتطلب ضغوطاً أعلى في الحقن وقدرة ضغط أكبر مما كان مخططاً له أصلاً، وعلى العكس من ذلك، إذا كان الخزان يوصل تدفقاً طبيعياً قوياً أطول مما كان متوقعاً، فإن الفوائد الإضافية من رفع الغاز قد تتأخر، مما يؤثر على فترة المقارنة بين الأجور.

مخاطر توافر الغازات والهياكل الأساسية

وبالنسبة للميادين التي تخطط لاستخدام الغاز المرتبط به في عمليات الرفع، يجب أن يكون حجم الغاز المنتج وتكوينه كافيا ومتسقا، وإذا انخفض إنتاج الغاز بسرعة أكبر من إنتاج النفط، قد يحتاج المشغلون إلى استيراد الغاز، مما يتكبدون تكاليف إضافية، وبالنسبة للتطورات النائية أو الخارجية، فإن توافر الغاز من مصادر أطراف ثالثة قد يكون محدودا، مما يخلق مخاطرة على الإمداد يجب معالجتها في التحليل.

تحليل مقارن مع أساليب الصلاحية البديلة

ولا يمثل رفع الغاز خيار الرفع الصناعي الوحيد المتاح لميادين النفط الجديدة، وينبغي أن يتضمن تحليل دقيق للتكاليف والفوائد مقارنات مع أساليب أخرى مثل المضخات المغمورة الكهربائية ومضخات التجويف التدريجية.

بيع الغازات مقابل مضخات كهربائية من الباطن

وتُستخدم برامج استراتيجية الطاقة على نطاق واسع في ميادين جديدة ذات معدلات إنتاج عالية ودعم قوي للمستودعات، ولكن لديها متطلبات أعلى من الطاقة وأكثر حساسية للتدخل في الغاز وإنتاج الصلب، ويتيح رفع الغازات قدراً أفضل من التسامح إزاء مناولة الغاز ولا يتطلب معدات كهربائية منخفضة، يمكن أن تحسن الموثوقية في بيئات عالية التقلب أو متزامنة، غير أن هذه الأجهزة عادة ما تحقق كفاءة أعلى في مجال الرفع من حيث وجود براميلات في كل وحدة من أنواع الطاقة المزودة بالكهرباء.

قذائف مضخة من طراز Cavity

وكثيراً ما يفضل الفينول الخماسي الكلور على استخدامات الزيت الضحلة التي تحد من ارتفاع درجة الارتفاع من فعالية رفع الغاز، غير أن البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة تحد من القيود على العمق ودرجة الحرارة، وهي أقل ملاءمة للآبار العميقة أو العالية الحرارة، وبالنسبة للميادين الجديدة التي تتجاوز العمق المتوسط وخطورة مؤشرات الحد الأقصى للغاز، فإن رفع الغاز يوفر عموماً حلاً أقوى وأكثر قابلية للارتحال، ويمكن أن تكون الميزة الرأسمالية المنخفضة للاختلال في حقول الأيسرة في الحقلية في الحقلية في الحقلية أقل من حيث تُق.

معرض دراسة حالة: سرقة الغاز في تنمية المياه العميقة

ولتوضيح الأثر الاقتصادي لانتزاع الغاز في ميدان جديد، والنظر في تطور ممثِّل للمياه العميقة يبلغ 30 بئرا، ومتوسط عمق يبلغ 000 15 قدم، ومعدل إنتاج هضبة متوقع يبلغ 000 150 برميل يوميا تحت بند الوقود، وتقدر تكلفة رأس المال الإضافي لمعدات وتركيب الوقود بمبلغ 180 مليون دولار، مع تكاليف التشغيل السنوية البالغة 15 مليون دولار، وبدون رفع الغاز، يتوقع أن تستمر التدفق الطبيعي في نهاية المطاف بأكثر من 000 100 برميل يومياً.

وبأسعار نفطية تبلغ 70 دولاراً للبرميل الواحد، يبلغ صافي القيمة المضافة لشبكة رفع الغاز باستخدام معدل خصم قدره 10 في المائة حوالي 250 مليون دولار، مع وجود معدل للهبوط قدره 24 في المائة وفترة للاسترداد تبلغ 2.8 سنة، ويبين تحليل الحساسية أن النفط الوطني لا يزال إيجابياً عند هبوط أسعار النفط إلى 45 دولاراً للبرميل، مما يشير إلى وجود حالة اقتصادية قوية، كما يوفر نظام رفع الغاز مرونة للاستجابة لظروف الإنتاج المتغيرة في المستقبل، مما يقلل من مخاطرة.

الاستنتاجات والتوصيات الاستراتيجية

ويقتضي قرار تنفيذ عملية رفع الغاز في حقول النفط الجديدة توازنا دقيقا بين الالتزامات الرأسمالية الأولية وفوائد الإنتاج الطويلة الأجل التي تجنيها هذه التكنولوجيا، وعندما يكون مصمما ومتكاملا بشكل سليم في خطة التنمية الميدانية، يمكن أن يؤدي رفع الغاز إلى تسريع الإنتاج وتحسين الانتعاش النهائي وتوفير المرونة التشغيلية اللازمة لإدارة عدم اليقين في خزانات المياه، والتكاليف الأولية كبيرة، ولكن التحليل الاقتصادي في معظم الحالات يبين أن الإيرادات الإضافية من الإنتاج الأعلى والمستمرة تسوي الاستثمار.

وينبغي أن يتبع المشغلون الذين ينظرون في رفع الغازات في ميدان جديد عملية تقييم منظمة تشمل توصيف مخزن مفصل، وتنبؤات قوية للإنتاج، ووضع نماذج اقتصادية صارمة مع تحليل الحساسية، وأن يعملوا مع موردي المرفعات الغازية ذوي الخبرة، وأن يتشاوروا مع المؤلفات التقنية المتاحة، وأن يساعدوا على تجنب وجود ثغرات في التصميم المشترك، وأن يكفلوا الاستفادة المثلى من النظام في ظروف الخزان المحددة، وبالنسبة للميادين التي تتسم بضغط الشديد على أجهزة المستودعات وتدنية، فإن وسائل النقل البديلة قد تكون أكثر فعالية

وسيستمر تطور المشهد التكنولوجي، بما في ذلك الرصد في الوقت الحقيقي ومراقبة الحقن آليا، في تحسين الجاذبية الاقتصادية لانتزاع الغاز في التطورات الميدانية المقبلة، ويمكن للمشغلين الذين يعتمدون هذه القدرات المتقدمة أن يتوقعوا مزيدا من المكاسب في الكفاءة والموثوقية، مما يجعل من الغاز خيارا أكثر قسوة لزيادة قيمة أصولهم إلى أقصى حد.