نموذج محاكاة جديد لخزانات النفط يهدف إلى تحسين التنقيب عن النفط والغاز بدولة قطر

يعكف باحثون بجامعة حمد بن خليفة، حاليًا، على تطوير نموذج محاكاة لخزانات النفط بهدف تحسين عمليات التنقيب عن النفط واستخراجه، وتصميم تلك الخزانات بشكل يتوافق مع الخصائص الجيولوجية والفيزيائية المحددة لحقول النفط والغاز في قطر. 

ويقود الدكتور أحمد سامي أبو شيخة، الأستاذ المساعد بقسم الاستدامة في كلية العلوم والهندسة بجامعة حمد بن خليفة، المبادرة من خلال منحة بحثية قدَّمها برنامج الأولويات الوطنية للبحث العلمي، التابع للصندوق القطري لرعاية البحث العلمي، في شهر يونيو عام 2018. ويهدف البرنامج إلى بناء القدرات البشرية في قطر عبر تمويل الأبحاث القادرة على تحقيق تأثير إيجابي في دولة قطر، والمنطقة، والعالم على نطاق أوسع.  

وبعد حصوله على منحة من الدورة العاشرة للبرنامج التمويلي الرائد التابع للصندوق القطري لرعاية البحث العلمي، يعكف الدكتور أبو شيخة وأفراد فريقه من جامعتي دلفت وستانفورد على إجراء بحث لتطوير نموذج محاكاة متقدم لخزانات النفط يحاكي تدفق السوائل بشكل دقيق على المستوى تحت السطحي. 

وأوضح الدكتور أبو شيخة بقوله: "تُخَزّن أغلبية الهيدروكربونات على عمق سحيق تحت سطح الأرض، ونحن لا نمتلك بالفعل معلومات دقيقة عما يحدث بالضبط هناك. ومن بين الطرق التي تساعدنا على توقع كيفية استخراج النفط، أو وضع استراتيجية مثالية للإنتاج تطوير نموذج باستخدام القياسات الفيزيائية الدقيقة وخصائص المواد التي ستحاكي التدفق الدقيق للهيدروكربونات تحت السطح غير المتجانس للغاية."   

وأضاف: "يتمثل هدفنا في تطوير نموذج محاكاة قطري لخزانات النفط من أجل وضع نموذج لتلك النظريات الفيزيائية والعمل في صناعة النفط والغاز بدولة قطر. ومن بين مستخدمينا النهائيين شركة نورث أويل، التي تدير حقل الشاهين للنفط حيث يجري إنتاج 400,000 برميل في اليوم تقريبًا، وهو ما يمثل نسبة تتراوح ما بين 60 إلى 80 بالمائة من إنتاج البلاد للنفط."

وقد بدأ الدكتور أبو شيخة وفريقه في العمل على نموذج محاكاة خزانات النفط باستخدام برنامج ومخططات فيزيائية ورقمية متقدمة لتوقع التدفق بشكل أكثر دقة مقارنة بقدرات صناعة النفط حاليًا.  

ورغم أن جميع شركات النفط تستخدم نماذج محاكاة خزانات النفط، إلا أن النموذج الذي يطوره الدكتور أبو شيخة حاليًا يتمتع بعدد كبير من المزايا التي تميزه عن النماذج الحالية. وسيتمكن هذا النموذج من إضافة مقاييس فيزيائية وخصائص مختلفة لسيناريوهات الأعمال من أجل تعزيز استراتيجيات التطوير والاحتفاظ بمستوى معين لعمليات استخراج النفط. وعند الانتهاء من تطويره، سيشغل نموذج محاكاة خزانات النفط آلاف السيناريوهات للتحقق من استخدام الاستراتيجية المثالية لتحقيق الطاقة الإنتاجية الثابتة والمرغوب فيها. 

يقول الدكتور أبو شيخة: "سيكون البرنامج مزودًا بمخططات متقدمة لاستخراج النفط مقرونة بنموذج جيولوجي كيميائي وآخر جيولوجي ميكانيكي مصممان خصيصًا بشكل يتوافق مع طبيعة الكربونات في خزانات الهيدروكربونات بدولة قطر. وتفتقر نماذج المحاكاة الحالية لتلك القدرات التي تمكننا من توقع ما سيحدث خلال عملية الاستخلاص المعززة على سبيل المثال، وكيفية تفاعل السائل المحقون وتأثيره على التكوينات الصخرية الكربونية وخصائصها. وسوف يتمكن نموذج المحاكاة المذكور من وضع نموذج لتلك الأنشطة والعديد من الأنشطة الأخرى من خلال سيناريوهات مختلفة للتعرف على خصائص الخزانات مثل الخزانات المتصدعة والنطاقات المعقدة للغاية."      

وأضاف: "من بين المميزات الأكثر أهمية لنموذج المحاكاة الذي طورناه قدرته على العمل على الحاسبات الآلية العملاقة الموجودة في المدينة التعليمية، ومن ثم فسوف يتمكن النموذج من أداء مليارات العمليات الحسابية بسرعات عالية لوضع نموذج لإمكانية استخراج النفط في تلك المؤسسات بشكل دقيق، وتحديد الجدوى المالية لمشاريع التنقيب عن النفط."

وقد أكمل الدكتور أبو شيخة، الأستاذ المساعد بكلية العلوم والهندسة في جامعة حمد بن خليفة، مرحلة الاختبار الأولي للنموذج، وستمضي عملية التطوير قدمًا نحو التطبيق العملي للنموذج خلال الشهور المقبلة. 

ومثل الكثير من الدول الأخرى الغنية بالمعادن في المنطقة، هناك تحول في قطر تجاه تنويع الموارد الاقتصادية، ولكن الدكتور أبو شيخة يؤمن أن نماذج محاكاة خزانات النفط عنصر أساسي لطاقة الإنتاج الفاعلة والمجدية اقتصاديًا حتى خلال هذه المرحلة الانتقالية.

وقال الدكتور أبو شيخة: "نماذج محاكاة خزانات النفط هي درة التاج لجميع شركات النفط دون استثناء، حيث إنها تُعد أعين تلك الشركات على خزانات النفط الموجودة تحت سطح الأرض. وتُستخدم تلك النماذج لتبرير الاستراتيجيات التنموية للمساهمين، والتقدم بطلب للحصول على دعم مصرفي، وتقدير الإنتاج." 

وعند الانتهاء من تطويره، سيقدم نموذج المحاكاة المزيد من الأدلة حول الأثر الذي حققه المتخصصون في منظومة البحوث والتطوير والابتكار بدولة قطر.

"ويُعد هذا المشروع والعديد من المشاريع الأخرى جزءًا من مجموعتي البحثية في كلية العلوم والهندسة بجامعة حمد بن خليفة، وهو المشروع القطري المتقدم لنماذج المحاكاة لخزانات النفط (www.qasr.qa)، الذي يساهم في تحول دولة قطر إلى الاقتصاد القائم على المعرفة من خلال البحوث، والتطوير، والابتكار، وبناء القدرات والمواهب المحلية."