علوم هندسة النفط

تصنيف النفط وأسعاره

يتم تصنيف النفط حسب درجة API
API = American petroleum institute
API = 141.5/SG - 131.5
اي ان علاقة بين API والكثافة SG عكسية
كلما كان API مرتفعة كلما كانت كثافة النفط منخفضة والعكس
تصنيف النفط حسب درجة API :
١- النفط الخفيف API (40-30) :
غني بالمركبات العضوية الأساسية الخفيفة ( الغاز والبنزين والكيروسين والديزل) في شروط فصل بسيطة وسهلة لذلك سعره غالي الثمن مثل خام برنت وغرب تكساس.
٢- النفط المتوسط (30-20)API :
يحوي القليل من المركبات العضوية الأساسية لذلك سعره متوسط مثل النفط العربي.
٣- النفط الثقيل (20-10) API :
فقير بالمركبات العضوية الأساسية ويحتاج إلى عمليات فصل معقدة جداً لذلك سعره رخيص.
ألوان النفط الخام حسب API & Viscosity
كلما كان API أعلى يكون لون النفط خفيف وشفاف وذو جودة عالية وغالية وعكسها صحيح.

هندسة البترول يُمكن تعريف هندسة البترول على أنها الهندسة المُساعدة على عمل معظم مراحل تقييم وتطوير وإنتاج النفط والغاز، وتتمثل مُهِمَّة مُهندس البِترول في زيادة استرداد الهيدروكربونات، وخَفض التكلفة الناتجة عن المشروع، وتقليل التأثير البيئي الناتج عنه، كما يتحمَّل مُهندس البِترول مسؤولية استكشاف مكان ووجود النفط والغاز، والقيام بعمليات الحفر والإنتاج في هذا المكان، كما تقع على عاتقه مسؤولية التأكد من استخلاص أكبر كمية ممكنة من البترول بالطريقة الأكثر فعالية.[١] ويقوم مهندس البترول بما يلي:[٢] تقييم الخزانات المُحتملة للنفط والغاز. الإشراف على أنشطة الحفر في المشروع. اختيار وتنفيذ خطط الاسترداد. تصميم منشآت جمع ومعالجة الأسطح. تتداخل هندسة البترول مع العديد من التخصُصات الهندسية، مثل: الهندسة الميكانيكية، والهندسة الكيميائية، والهندسة المدنية، حيث يَتَطلَّب من مهندس البترول أن يكون على معرفة واسعة بمجالات عِدّة، أهمها:[٢]

علم الرياضيات. العلوم الفيزيائية. علم جيولوجيا. علم الكيمياء. أصل تخصص هندسة البترول تُعتبر هندسة البترول أحد فروع الهندسة المُتطوِّرة من هندسة التعدين والجيولوجيا، لكنها لا تزال مرتبطة ارتباطاً وثيقاُ بالعلوم الجيولوجية، حيث تساعد العلوم الجيولوجية مهندسي البترول على فهم الهياكل الجيولوجية والظروف المُلائمة لرواسب النفط ليستطيعوا تطوير واستغلال حقول النفط الخام والغاز الطبيعي، وتحليلهم فنياً، ونمذجتهم من خلال الحاسوب، ثم التنبؤ بآداء الإنتاج المستقبلي.[٣] التعليم الخاص بمهندس البترول تقوم هندسة البترول على المهارات والأساسات القوية في الرياضيات والعلوم، بالإضافة إلى إمكانية الشخص على حل المشاكل التي تواجهه بطُرُق إبداعية، حيث يحتاج مهندس البترول إلى دراسة التالي:[٤] دراسة علوم ديناميكا الموائع. دراسة خصائص البترول الخام. دراسة علوم الجيولوجيا. دراسة خصائص الخزان. دراسة أساليب الحفر البرية والبحرية. دراسة أساليب وطُرُق التصميم. دراسة كيفية استخراج الغاز الطبيعي. دراسة علوم البترول والاقتصاد. مجالات عمل مهندس البترول يُمكن لمهندس البترول القيام بالعمل ضمن أي من الوظائف التالية:[٥] أخصَّائي خزَّان (بالإنجليزية: reservoir specialist): يقوم أخصَّائي الخزَّان بتحديد إمكانيَّة وجود خزان طبيعي في موقع ما، كما يقوم بفحص وتحليل البيانات في الموقع حول هذا الخزَّان، ثم يتم تقديم تقديرات حول إمكانيات العَيّنَات أو العناصر التي تم استخراجها مع تحديد قِيَم أوليَّة تُبيّن إذا ما كان مكان الخزان صحيح ومناسب أم لا. أخصَّائي الحفر (بالإنجليزية: Drilling specialist): يقوم أخصَّائي الحفر بتأسيس التصميم المُبتَكر وتأسيس استراتيجيات لحفر بئر النفط ثم تطبيقها، حيث يراعي أخصَّائي الحفر تطبيق طريقة فعَّالة توفر التكلفة، وغالباً ما يكون هذا الأخصائي هو صاحب الراتب الأعلى في المشروع. أخصَّائي الإنتاج (بالإنجليزية: production Specialists): يقوم مهندس الإنتاج بتحليل نتائج الاختبار المعطاة، لعرفة أفضل طريقة لاستخراج النفط، كما يجب عليهم تقييم جميع البيانات المتوافرة، بما في ذلك المعلومات الأولية والنتائج التحليلية، ثم القيام بعمل خطة عمل باستخدام خبراتهم السابقة، مع مراعاة جعل الخطة بديهية وبسيطة. أخصَّائي الإكمال (بالإنجليزية: Completion Specialists): يتعامل أخصَّائي الإكمال مع المراحل النهائية للمشروع، حيث يقوم هذا المهندس ببناء مُنشآت حديثة لعقد المواد الهيدروكربونية، وتشمل هذه المُنشآت خطوط الأنابيب، ومحطات المعالجة، والحفارات المُستخدمة في الحفر البحري. أخصَّائي التحليل (بالإنجليزية: Well log Analyst): يكون الدور الأساسي لهذا الأخصائي هو القيام بعملية أخذ القياسات، وذلك خلال كافَّة المراحل المختلفة في فترة التنقيب عن النفط، ويقوم أخصَّائي التحليل باستخدام مجموعة متنوعة من الأدوات لتحليل العينات الخام. مهندس السلامة (بالإنجليزية: Safety Engineer): يكون مهندس السلامة مسؤولاً عن الصحة والسلامة المهنية وبيئة العمل، حيث يكون هذا المهندس مسؤول عن صحة سلامة الموظفين طِبقاً للوائح الحكومية التي تُبين معايير الأمان. محاسب البترول أو خبير اقتصاد في مجال الطاقة (بالإنجليزية: Petroleum Accountants/ Energy Economics): يقوم محاسب البترول أو الخبير الاقتصادي في مجال الطاقة بحساب الإيرادات المحتملة لاستثمارات الشركة تِبعاً لدراسة وتحليل البيانات المعطاة اقتصادياً، كما يقوم بوضع خطة استراتيجية للعمل تَهدِف لتحقيق الأهداف المالية للشركة وتوسيع أعمالها

علميات إنهاء واستكمال الآبار
Well completion
1-9- مقدمة:
إن البئر ىي واسطتنا الوحيدة للاتصال بالمكمن، وان فاعمية ىذه الواسطة تؤثر وبدرجة كبيرة عمى اقتصاديات
المشروع النفطي، حيث تشكل كمفة الآبار الجزء الأكبر من تكاليف تطوير الحقول النفطية. لذلك يجب تصميم إكمال كل بئر لتحقيق أقصى ربح إجمالي عمى نطاق الحقل. يعرف الإكمال المثالي بالإكمال الذي يتطمب أقل كمفة ( آخذين بنظر
الاعتبار التكاليف الابتدائية والتشغيمية )، وبنفس الوقت يفي تقريباً بالمتطمبات التي وضع من أجميا لمعظم فترة استثمارىا. ويقتضي تصميم إكمال بئر ما بصورة ذكية، تقدير معقول لمظروف الإنتاجية التي ستتعرض ليا البئر خلال فترة عمميا.
2-9- العوامل التي تؤخذ بالاعتبار عند تصميم إكمال البئر:
قبل وضع البرنامج الخاص بتصميم إكمال البئر، ىناك جممة من العوامل الميمة التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار من أجل أن يكون إكمال البئر محققاً لأىداف حفر تمك البئر وبأقل التكاليف الممكنة[30,7,3].
1-2-9- الاعتبارات المكمنية:
تتضمن الاعتبا ارت المكمنية موقع الموائع المختمفة في التكوينات المكمنية، وجريان ىذه الموائع خلال الصخور
المكمنية، وخصائص الصخور نفسيا. ويمكن تمخيص ىذه الاعتبا ارت بما يمي:
آ- معدل الإنتاج )Production rate 🙂
يخطط دائماً لمحصول عمى أقصى كمية ممكنة من المواد الييدروكربونية بصورة اقتصادية من البئر المحفورة، وعمى ضوء قيمة ىذا المعدل وبالإضافة إلى جممة عوامل أخرى يتحدد قطر مواسير التغميف الإنتاجية )Production Casing( أو أنبوب الإنتاج )Production tubing(.
ب- إنتاج طبقات مكمنية متعددة في بئر واحدة) Multiple Completion 🙂
قد تخترق بعض الآبار طبقات مكمنية متعددة حاوية عمى النفط، وفي بعض الأحيان تبرز الحاجة إلى إنتاج ىذه الطبقات المتعددة من بئر واحدة، وفي ىذه الحالة يمكن أن يأخذ إكمال البئر عدة احتمالات، منيا استعمال عدة أنابيب إنتاج داخل بئر واحدة تفصل عن بعضيا الآخر بواسطة بواكر إنتاج) Production Packers (.
جـ- الطاقة الدافعة في المكمن ) Reservoir drive mechanism 🙂
يمكن لنوع الطاقة المكمنية الدافعة أن تحدد المناطق التي يجري تثقيبيا. إن نوع الطاقة الدافعة سوف يحدد حركة مستويات تماس الماء بالنفط والنفط بالغاز وتأثير ذلك عمى المعدلات الإنتاجية في فترة عمل البئر.
د- الاستخلاص الثانوي ) Secondary Recovery ( :
قد تدعو الحاجة إلى تخصيص عدداً من الآبار لأغ ارض الاستخلاص الثانوي بالغمر المائي ) water flooding (
أو بحقن الغاز ) gas injection ( أو بالاستخلاص الح ارري )thermal recovery( . إن تطبيق ىذه الطريقة أو تمك قد يتطمب تزويد الآبار بمعدلات ومواد خاصة.
هـ- إنعاش أو تنشيط الآبار ) Well Stimulation 🙂
يوضح برنامج تثقيب الآبار سياق يسمح بمعالجة الطبقات المكمنية بالتحميض )acidizing( أو التشقيق )Fracturing( بيدف زيادة إنتاجيتيا. كذلك فإن اختيار مواسير التغميف الإنتاجية يتأثر بطريقة المعالجة.
و- مشكمة السيطرة عمى دخول الرمل إلى البئر) Sand Control Problem 🙂
نظ اًر لإمكانية إنتاج الرمل مع النفط في بعض المكامن الرممية ، يجب انتقاء طريقة إكمال مناسبة والتي قد تتطمب استعمال أجيزة خاصة بالسيطرة عمى كمية الرمل المنتج وتقميميا.
ز – عمميات الاستصلاح اللاحقة ) Workover Frequency 🙂
إن الآبار التي تتطمب وضعيتيا إج ارء عمميات استصلاح بين حين وأخرى عمييا ولأسباب متعددة، لابد وأن يؤخذ بعين الاعتبار أن تكون معدات إكماليا من النوع الملائم لإج ارء ىذه العمميات، وبصورة خاصة معدات أرس البئر وشجرة الميلاد وأنابيب الإنتاج.
2-2-9- الاعتبارات الميكانيكية:
إن التشكيمة الميكانيكية أو ربط البئر ) Well hookup ( ىي المفتاح الذي يجعل استن ازف المكمن بصورة فاعمة
ممكناً، وكذلك التحكم بأدائية البئر وتعديل وضع البئر إذا دعت الضرورة لذلك. وتشمل الاعتبا ارت الميكانيكية ما يمي[30,7,3]:
آ- استعمال المعدات البسيطة قدر الإمكان مع توفر الخبرة لإدارة وتشغيل ىذه المعدات. ب- الاىتمام بموضوع السلامة وتييئة عوامل الأمان في كافة م ارحل إكمال وانتاج البئر. جـ- القدرة عمى توقع جميع ظروف التشغيل التي ستتعرض ليا معدات البئر من ضغط وح اررة.
وبنا ًء عمى ما تقدم فإن الق ار ارت الميمة التي يجب الوصول إلييا في برنامج الإكمال ىي:

آ-طريقة الإكمال. ب- عدد الطبقات التي يجري إكمال البئر فييا. جـ- تشكيمة مواسير التغميف وأنبوب الإنتاج ومقاييسيما. د – المقطع الذي يجري فيو إكمال البئر. 3-9- طرق إكمال الآبار ) Types of Completions 🙂
ىناك ثلاث طرق رئيسية لإكمال الآبار ىي: الإكمال المفتوح، والإكمال المغمف المختزل، والإكمال المغمف[30,7,3].
1-3-9- الإكمال المفتوح ) Open Hole Completion 🙂
وىو الإكمال الذي تثبت فيو مواسير التغميف الإنتاجية فوق الطبقة المكمنية الحاوية عمى النفط قبل حفرىا. ويتم الإنتاج أو الحقن في تمك الطبقة مباشرة دون تغميف (الشكل9-1). ومن م ازياه مايمي:
1- إمكانية التحكم بالوزن النوعي لسائل الحفر وتركيبو الكيميائي، وبالتالي تقميل درجة تضرر الطبقة المكمنية. 2- عدم وجود كمف إضافية بسبب مواسير التغميف والسمنتة والتثقيب. 3- إمكانية إج ارء الاختبا ارت المطموبة لمصخور المفتوحة وفي أي وقت. 4- توفر قطر إنتاجي أكبر لمبئر. 5- إمكانية تعميق البئر بسيولة إذا اقتضى الأمر ذلك. 6- إمكانية تبديل ىذا النوع من الإكمال إلى الأنواع الأخرى لاحقاً إذا دعت الضرورة لذلك.
أما سمبيات ىذا النوع من الإكمال فتشمل: 1- صعوبة السيطرة عمى إنتاج الغاز أو الماء. 2- عدم إمكانية إج ارء عمميات التحسين لمواضع معينة في المقطع المنتج. 3- قد يتطمب مقطع البئر المفتوح التنظيف بين حين وآخر. 4- لا يمكن الإنتاج من طبقتين في نفس البئر ( الإكمال المزدوج ).

: الإكمال المفتوح.
2-3-9- الإكمال المغمف المختزل) Liner Completion ( :
ىناك نوعان للإكمال المغمف المختزل ىما: الإكمال بالشبكة ومواسير التغميف المختزلة، والإكمال بالمواسير المختزلة المثقبة.
1-2-3-9- الإكمال بالشبكة والمواسير المختزلة)Screen And Liner Completion(:
يتم في ىذا النوع من الإكمال تثبيت مواسير التغميف فوق الطبقة المنتجة ووضع مجموعة الشبكة والمواسير المختزلة خلال المقطع المنتج (الشكل 9-2). ومن م ازياه ما يمي:
1- عدم وجود كمف إضافية بسبب التثقيب. 2- تقميل التضرر الطبقي عند حفر المقطع المنتج. 3- إمكانية إج ارء الاختبا ارت الطبقية المطموبة.
4 – عدم الحاجة إلى تنظيف قاع البئر. 5- يستخدم ىذا النوع من الإكمال في السيطرة عمى إنتاج الرمل )Sand Control(.
أما سمبيات ىذا النوع من الإكمال فتشمل: 1- صعوبة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز. 2- عدم إمكانية إج ارء عمميات التحسين لمواضع معينة في المقطع المنتج. 3- يتطمب وقت إضافي لبقاء جياز الحفر عمى البئر. 4- تعميق البئر ليس سيلاً.
الشكل (9-2): الإكمال بالشبكة ومواسير التغميف.
2-2-3-9- الإكمال بالمواسير المختزلة المثقبةPerforated Liner Completion:
يتم في ىذا النوع من الإكمال تثبيت مواسير التغميف فوق الطبقة المنتجة، ومن ثم تحفر الطبقة المنتجة ثم توضع
المواسير المختزلة ويتم عزليا بالإسمنت. بعد ذلك يتم تثقيب ىذه المواسير بصورة انتقائية للإنتاج (الشكل9-3) ومن م ازياه ما يمي
: الإكمال بمواسير التغميف المختزلة.
1- تقميل التضرر الطبقي. 2- سيولة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز. 3- إمكانية تحسين المقطع المنتج بصورة انتقائية. 4 – إمكانية تعميق البئر بسيولة.
5- المواسير المختزلة نفسيا تعيق تقدم الرمل نحو قاع البئر، ومع ىذا بالإمكان تعديل ىذا النوع من الإكمال ليصبح مناسباً لمسيطرة عمى إنتاج الرمل.

أما سمبيات ىذا النوع من الإكمال فتشمل: 1- الكمف الإضافية اللازمة لمتثقيب والسمنتة ووقت جياز الحفر الإضافي. 2- عدم إمكانية إج ارء أكثر الاختبا ارت الطبقية. 3- حجب جزء من قطر البئر خلال المقطع المنتج. 4 – صعوبة تحقيق عمميات إسمنتية بنوعية جيدة لممواسير المختزلة مقارنة بالعمميات الإسمنتية الأولية. 3-3-9- الإكمال المغمف ) Preforated Casing Completion 🙂
في ىذا النوع من الإكمال تتم سمنتة مواسير التغميف خلال المقطع المنتج، ثم يثقب ىذا المقطع بصورة انتقائية
ومن م ازياه ما يمي:الإكمال المغمف.

1- سيولة التحكم بإنتاج الماء أو الغاز. 2- إمكانية إج ارء عمميات التحسين لممقطع المنتج بصورة انتقائية. 3- إمكانية تعميق البئر وبسيولة. 4 – الاستفادة من القطر الكمي لمبئر خلال المقطع المنتج. 5- مواسير التغميف نفسيا تعيق تقدم الرمل نحو قاع البئر، ومع ىذا بالإمكان تعديل ىذا النوع من الإكمال ليصبح مناسباً
لمسيطرة عمى إنتاج الرمل. 6- إمكانية إج ارء الإكمال عمى أكثر من طبقة منتجة واحدة. 7 – الوقت المستغرق في عمميات الإكمال أقصر، وىذا يؤدي إلى وفرة اقتصادية في تكاليف جياز الحفر والعاممين عميو.
أما سمبيات ىذا النوع من الإكمال فتشمل: 1- الكمف الإضافية اللازمة لمتغميف والسمنتة والتثقيب. 2- عدم إمكانية إج ارء أكثر الاختبا ارت الطبقية بعد إن ازل مواسير التغميف وأيضاً الاختبا ارت الطبقية الإنتاجية. 3- إنتاجية الطبقة أقل من مثيمتيا في الإكمال المفتوح.4 – الخطورة الناجمة عن التضرر الطبقي خلال المقطع المنتج