הינך נמצא כאן

איך מעריכים תכולת מאגר?

למה צריך להעריך מאגר?

אומדן כמות המשאבים (הנפט/גז) במאגר הינה בדיקה קריטית בכל שלב במחזור חיי המאגר, החל באקספלורציה וכלה בנטישה. עוד טרם ביצוע קידוח האקספלורציה, נדרש הגיאולוג לאמוד את הסיכוי לקיומו של מאגר, היקפו ותכולתו. אומדן זה מאפשר בתורו את הערכת הסיכונים והכדאיות הכלכלית של המיזם. על בסיס המידע המתווסף בהמשך, בעיקר מקידוחי הערכה ופיתוח ומנתוני ההפקה מהשדה, אומדן המשאבים במאגר מתעדכן, וההיתכנות והכדאיות הכלכלית של המיזם מתחדדת.

מה זה קידוח הערכה / אימות?

מטרות קידוח ההערכה הן:

  1. להוכיח את היקף/השתרעות המאגר
  2. לתחום את הרציפות והשונות במאגר (מבחינת סלעי המאגר והנוזלים בו)
  3. לבסס את אומדן כושר ההפקה מהמאגר

בהתאם למטרות קידוח ההערכה, מקובל למקמו עד כמה שיותר רחוק מקידוח האקספלורציה (אך כמובן עדיין בשדה), ובמקום בו ההתכנות למציאת סלע/נפט/גז שונים הוא הגבוה ביותר.

מה ומאיפה יודעים על המאגר?

מגוון רחב של מדידות בקידוח הנקראות בשם הכללי "לוגים" (Well Logs) מבוצעות תוך כדי קדיחה (While drilling) או בסיומה (Wireline log). ניתוח מדידות אלה מאפשר, בין היתר, לקבוע אילו שכבות סלע שנקדחו מכילות גז ו/או נפט, ואת תכונות הסלע והנוזלים שנמצאו.

 

בעזרת מיפוי וניתוח המידע שהתקבל מהסקרים הסייסמים וכיולו למידע המתקבל מהקידוחים אנו מחשבים את ההשתרעות המרחבית ותכונות נפחן של שכבות המאגר.

מהלוגים ומדוגמאות סלע הנלקחות במהלך הקידוח ניתן לקבוע את היחס (Net to gross) בין השכבות שתכונותיהן מאפשרות הפקה כלכלית של נפט-גז (Net reservoir) לבין עובי כלל שכבות הסלע במאגר (Gross rock).

net to gross

בעזרת המידע המתקבל מהלוגים ומדוגמאות הסלע (גלעינים, שבבי סלע ושקפים) ניתן לחשב את הנקבוביות (φ - Porosity) של סלע המאגר. הנקבוביות הינה היחס בין נפח החללים לבין הנפח הכולל של הסלע. רוב הסלעים הנקבוביים בתת הקרקע רוויים במים. נפט-גז, הנוצרים בעומק ו"קלים" מסביבתם, נודדים כלפי מעלה, ו"דוחקים" חלק ממי הנקבובים שבסלע המאגר החוצה. מידת הרוויה (Saturation) של  נוזל מסוים הינה החלק שאותו הוא ממלא ביחס לנפח כלל הנוזלים בנקבובי המאגר. מידת הרוויה מחושבת בעזרת ניתוח הלוגים ובדיקות מעבדה של דוגמאות סלע מהמאגר.

Porosity & Saturation

המעבר של הנפט-גז מתנאי המאגר בעומק לתנאי פני השטח, גורם להתפשטותו (או התכווצותו) בהתאם לתנאי הלחץ והטמפרטורה המשתנים, והרכבו הכימי. תופעה זו נמדדת באמצעות מקדם הנפח (Formation Volume Factor), שמוגדרת כיחס בין נפח הנפט-גז במאגר, לזה שבפני השטח, וניתנת לחישוב באמצעות בדיקות מעבדה המבוצעות על דוגמאות נוזלים הנאספות מהמאגר (PVT analysis).

gas volume

מידע רב על תכונות המאגר ניתן לקבל מביצוע בדיקות המכונות "מבחני הפקה". במהלך מבחן הפקה מאפשרים זרימה של נפט-גז מהמאגר באופן מבוקר לפרקי זמן קצובים. נפחי ההפקה כמו גם השינויים בלחץ ובטמפרטורה בתחתית הבאר מנוטרים באופן רציף לפני, תוך כדי ולאחר הזרימה. ניתוח מידע זה  מאפשר לקבוע את מוליכות הנוזלים במאגר (פרמיאביליות), השתרעותו המרחבית ותכונות רבות נוספות. *מכיוון שלרוב, בזמן ביצוע מבחני ההפקה עדין לא הונחו תשתיות ההפקה והובלת הנוזלים מהמאגר אל הצרכנים, הנוזלים המופקים במבחן ההפקה מובערים בראש הקידוח או האסדה.

 

מהו תהליך הערכת המאגר?

בכדי להמחיש את תהליך אומדן משאבי הנפט/גז שבמאגר, נתבונן בהר שבתמונה.

נניח שאנחנו רוצים לדעת כמה נפט/גז הוא יכול להכיל.

ראשית, נמפה את ההר, ונקבע את נפחו הכולל.

חלק מסלעי ההר אטומים (לא נקבוביים), ואינם יכולים להכיל נוזלים, ולכן נגרע אותם מהנפח הכולל. 

בעזרת המידע שאנו מקבלים מהקידוח (לוגים ודוגמאות סלע) אפשר לקבוע את אחוז הסלעים "הטובים" מתוך כלל סלעי המאגר. כעת יש לנו את נפח סלעי המאגר המכילים נפט/גז, אך כאמור הנפט-גז מצטבר רק בנקבובים ולכן יש לחשב כמה נפח מסלעי המאגר הטובים הוא נקבובי. אך בכך לא נסתיימה העבודה שכן הנקבובים בנוסף לנפט-גז מכילים גם מים ולכן עלינו להתחשב בחלק היחסי של הנקבוב המכיל נפט-גז.

אם כן, אילו התבור היה מאגר נפט/גז, רק חלק קטן מנפחו הכולל של ההר אכן מלא בנפט/גז.

איך מפתחים מאגר?

מה זה פיתוח של שדה?

הרגע שבו נתגלה שדה נפט/גז חדש הוא רגע מרגש; אך בכדי שנוכל ליהנות מהנפט-גז שבו, חייבים לפתח את המאגר, משמע, לתכנן ולהקים מתקנים שיאפשרו את העברת הנפט-גז אל הלקוח. באופן כללי מדובר על מערך של צינורות, שסתומים, מסננים ומערכות טיפול, שקצה אחד שלו נמצא במאגר (במעבה האדמה), והקצה השני  אצל הלקוח. בכל פיתוח, אך בעיקר בשדות גז, נדרש ניתוח ותכנון מקיפים מ"קצה אל קצה", כלומר, מהמאגר ועד הלקוח. כשמפתחים שדה, מתחשבים במגוון שיקולים, ובכלל זה:

  • השוק – מי והיכן הלקוחות, וכמה נפט-גז הם צריכים (בשנה ובכלל)?
  • המאגר – מה גודלו (כמה נפט-גז יש בו ומאיזה סוג) וטיבו (באיזה קצב ניתן להפיק ממנו)?
  • הסביבה – איך למזער את השפעת הפיתוח על הסביבה, ובכלל זה על בע"ח ובתי גידולם?
  • הטכנולוגיה – מה האמצעים הטכנולוגיים העומדים לרשותנו? האם נידרש לפתח אמצעים חדשים?     
  • הרגולציה – מה מחייבת המדינה מבחינת אישורים, היתרים, תמלוגים, מיסוי, וכיו"ב?
  • מה העלויות הנגזרות מתכנית הפיתוח, ומה ההכנסות הצפויות?

את מכלול השיקולים חשוב לאזן, בכדי לתכנן וליישם תכנית פיתוח מיטבית וכלכלית.

פיתוח ראשוני של שדה נפט/גז קונבנציונלי יכלול: בארות הפקה, צנרת מראש הבאר אל מתקנ/י טיפול, מתקנ/י טיפול וצנרת ממתקנ/י הטיפול אל לקוח הקצה. בהמשך עשויים להזדקק למרכיבים נוספים, דוגמת בארות הזרקה, מתקני ניטור וניהול לחץ ועוד. 

איך מתכננים את הפיתוח – מודלים?

תכנית פיתוח המאגר נקבעת לאחר בחינה של מספר תרחישי הפקה אפשריים, המבוססים בתורם על תיאור מלא ככל האפשר של תכונות המאגר, ותחזיות לגבי ביצועיו. הגאולוג ומהנדס המאגרים צריכים לענות על  מספר שאלות מרכזיות:

  • כמה ואילו בארות צריך לקדוח ואיפה לקדוח אותן?
  • מה קצב ההפקה הצפוי מכל באר (ומכולן ביחד), וכמה נפט/גז תפיק כל באר לאורך חייה?
  • מה הרכב הנוזלים שיופקו מכל באר (גז, נפט, מים)?
  • האם יופקו מוצקים נילווים (דוגמת גרגירי חול)?
  • מה יקרה במאגר במהלך ההפקה מבחינת לחץ והשתרעות נוזלים?

ניתן להשיב על שאלות אלה רק לאחר שתיארנו באופן מקיף את המאגר, על-ידי  שילוב מושכל של תצפיות מגוונות (שנאספו במהלך שלבי האקספלורציה וההערכה) במה שנקרא "מודל גיאולוגי". המודל הגאולוגי הוא דגם מופשט של המאגר, שנבנה בשלבים, בדומה לבניה בקוביות לגו:

modelling

  • מהסקר הסייסמי אנחנו יודעים את מבנה המאגר על שכבותיו השונות ובונים על-פיו את השלד של הדגם, קוביות-קוביות (הנקראות "תאים");
  • מהלוגים שביצענו בקידוחים אנחנו יודעים את הרכב השכבות בנקודות הקידוח, ומציינים זאת בתאים של המודל.
  • מבדיקות מעבדה שביצענו על דוגמאות סלע שנלקחו במהלך הקידוחים אנחנו יודעים את תכונות הסלעים בנקודות הקידוח, ומציינים אף זאת במודל.

האתגר העיקרי בבניית המודל הגיאולוגי מתרחש בשלב הבא, שבו אנחנו משתמשים בתצפיות שנעשו בקידוחים, )שבהם יש לנו וודאות גבוהה לגבי תכונות הסלע והנוזלים(, בכדי ל"אכלס" את התאים של המודל במקומות שלא נקדחו (חשוב לזכור שקוטר כל קידוח במאגר הוא בסה"כ 30 סנטימטרים, בעוד שקוטר המאגר עשוי להגיע למספר קילומטרים!). לשם כך נדרש ידע גיאולוגי נרחב, לדוגמא על סביבת ההשקעה שבה נוצרו הסלעים. המודל הגיאולוגי הוא "סטטי", הוא מתאר את סלעי ונוזלי המאגר בזמן נתון, ומהווה את הבסיס למודל ה"דינמי", שבו בוחנים את זרימת הנוזלים במאגר. מהנדס המאגרים, המופקד על בניית והרצת המודל ה"דינמי", מוסיף נתונים של לחץ ושל הרכב ותכונות הנוזלים במאגר למודל הסטטי (וגם עורך מיצוע של תאים בתהליך הקרוי upscaling). כעת, מהנדס המאגרים ממקם בארות וירטואליות במודל ה"דינמי", ובוחן את  מעבר הנוזלים בין התאים במודל. כך ניתן להעריך לדוגמא כמה נפט-גז ייצא דרך באר ספציפית, וכמה בארות צריך בכדי לקיים תפוקה יומית קבועה. מעדכנים את המודל הדינמי עם התווספות של מידע חדש על המאגר, דוגמת נתוני הפקה ו/או קידוחים נוספים, או אם נדרשים לערוך שינוי משמעותי בפיתוח השדה, לדוגמא אם מתווספים לקוחות חדשים. 

סרטון פיתוח   דלק קידוחים ואבנר