Optimization of Infill Well Placement in Clastic Reservoirs of Toma South Oilfield

पृथ्वी की सतह के काफी नीचे, तेल हमेशा एक एकल, समान पूल के रूप में नहीं बैठता जो बाहर पंप होने का इंतज़ार कर रहा हो। इसके बजाय, यह अक्सर सैंडस्टोन (बलुआ पत्थर) की परतों में रहता है, जो रेत के प्राचीन कणों से बनी एक प्रकार की चट्टान है जिन्हें नदियों और हवा द्वारा ले जाया गया था और फिर लाखों वर्षों में आपस में जुड़कर सीमेंट जैसा बना दिया गया। ये चट्टान की परतें शायद ही कभी पूर्ण होती हैं; वे इस बात में भिन्नता से भरी होती हैं कि कण कितनी मजबूती से पैक हैं और तरल पदार्थ कितनी आसानी से उनके माध्यम से गुजर सकते हैं। कई तेल क्षेत्रों में, प्रारंभिक ड्रिलिंग और पंपिंग विधियाँ उन तेल के जेबों को पीछे छोड़ देती हैं जिन्हें मूल कुएँ नहीं छू पाते, जो इन जटिल, असमान परतों में फंसे रह जाते हैं। यह विशेष रूप से दक्षिण सूडान के मुगलाड बेसिन (Muglad Basin) में सच है, जहाँ टोमा साउथ (Toma South) तेलक्षेत्र 1999 से उत्पादन कर रहा है। हालाँकि यह क्षेत्र उत्पादक रहा है, चट्टान की प्राकृतिक विविधताओं ने एक बड़ी मात्रा में तेल को अछूता छोड़ दिया है, जो कम पारगम्य चट्टानों की बाधाओं के पीछे या पतली परतों में छिपा हुआ है जिन्हें मानक ऊर्ध्वाधर (वर्टिकल) कुएँ प्रभावी ढंग से नहीं छू सकते।

इंजीनियरों के लिए चुनौती यह खोजने की है कि वे उस बचे हुए तेल तक पहुँचने का तरीका कैसे खोजें जिसमें उन कुओं पर पैसा बर्बाद न हो जो विफल हो सकते हैं या बहुत अधिक पानी पैदा कर सकते हैं। टोमा साउथ जैसे परिपक्व क्षेत्रों में, वह दबाव जो तेल को सतह तक धकेलता है, स्वाभाविक रूप से कम हो गया है, और पानी ऊपर उठना शुरू हो गया है, जिससे इस मूल्यवान 'ब्लैक गोल्ड' को निकालना कठिन हो गया है। इसे हल करने के लिए, हेरियट-वॉट यूनिवर्सिटी के एक शोधकर्ता जे. जूनियर रियर मायेक (J. Junior Rier Mayek) ने यह पता लगाने के लिए प्रयास किया कि जमीन में नए कुओं, जिन्हें 'इन्फिल वेल्स' (infill wells) कहा जाता है, को रखने का सबसे अच्छा तरीका क्या है। ये क्षेत्र में खोदे जाने वाले पहले कुएँ नहीं हैं, बल्कि मौजूदा कुओं के बीच रणनीतिक रूप से रखे जाने वाले अतिरिक्त कुएँ हैं ताकि उस तेल को निकाला जा सके जो पहले छूट गया था। लक्ष्य न केवल यह निर्धारित करना था कि कहाँ ड्रिल किया जाए, बल्कि यह भी कि किस प्रकार का कुआँ खोदा जाए—ऊर्ध्वाधर (वर्टical), क्षैतिज (horizontal), या दिशात्मक (directional)—और क्या इन उन्नत तकनीकों की अतिरिक्त लागत उनके द्वारा उत्पादित अतिरिक्त तेल के लायक होगी।

इन प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, शोधकर्ता ने पूरे तेलक्षेत्र का एक विस्तृत 'डिजिटल ट्विन' बनाया। विशेष कंप्यूटर सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके, उन्होंने भूवैज्ञानिक मानचित्रों, भूकंपीय डेटा (जो जमीन का एक्स-रे की तरह कार्य करता है) और मौजूदा कुओं के दशकों के उत्पादन इतिहास को संयोजित किया। इस वर्चुअल मॉडल ने उन्हें यह सिम्युलेट (अनुकरण) करने की अनुमति दी कि समय के साथ चट्टान के माध्यम से तेल और पानी कैसे चलते हैं। मॉडल पर भरोसा करने से पहले, उन्होंने इसे वास्तविक दुनिया के डेटा के विरुद्ध परीक्षण किया, यह जाँचने के लिए कि क्या कंप्यूटर की भविष्यवाणियाँ दबाव और जल स्तर के बारे में वास्तव में जमीन में जो हुआ था उससे मेल खाती हैं। एक बार जब मॉडल सटीक साबित हो गया, तो शोधकर्ता ने इसका उपयोग कई अलग-अलग परिदृश्यों को चलाने के लिए किया। उन्होंने सिम्युलेट किया कि क्या होगा यदि वे कुछ न करें और मौजूदा कुओं को तब तक चालू रहने दें जब तक कि वे लाभदायक न रहें। उन्होंने नए ऊर्ध्वाधर कुओं (जो सीधे नीचे जाते हैं), क्षैतिज कुओं (जो मुड़ते हैं और चट्टान की परतों के माध्यम से बगल में चलते हैं), और दिशात्मक कुओं (जो विशिष्ट लक्ष्यों की ओर कोण बनाते हैं) के निर्माण का भी सिम्युलेशन किया।

इन सिमुलेशन के परिणामों ने एक स्पष्ट विजेता का खुलासा किया। जबकि कुछ न करने से मौजूद तेल का लगभग 50.2% रिकवरी प्राप्त होगा, नए कुएँ जोड़ने से इस संख्या में काफी सुधार हो सकता है। अध्ययन में पाया गया कि ऊर्ध्वाधर कुएँ खोदने से मदद मिलेगी, जिससे तेल का अतिरिक्त 3.5% प्राप्त होगा, लेकिन वे केवल मोटी, सरल परतों में ही सबसे प्रभावी थे। दिशात्मक कुएँ एक मध्यम मार्ग प्रदान करते हैं, जो उन दोषों (faults) और संरचनात्मक किनारों के चारों ओर पहुँचकर 4.2% अधिक तेल प्राप्त करते हैं जहाँ तेल फंसा हुआ था। हालाँकि, सबसे सफल रणनीति में क्षैतिज कुएँ खोदना शामिल था। चट्टान की पतली, जटिल परतों के माध्यम से इन कुओं को तिरछा चलाने के द्वारा, शोधकर्ताओं ने पाया कि वे कुल तेल का अतिरिक्त 4.8% प्राप्त कर सकते हैं, जिससे कुल रिकवरी फैक्टर लगभग 55% तक पहुँच जाता है। इस दृष्टिकोण से 2028 तक क्षेत्र के उत्पादन में 17.3 मिलियन स्टॉक टैंक बैरल तेल जुड़ने की भविष्यवाणी की गई है।

केवल तेल की मात्रा के अलावा, अध्ययन ने इन विकल्पों की वित्तीय वास्तविकता को भी देखा। ऊर्ध्वाधर की तुलना में क्षैतिज कुएँ खोदना अग्रिम रूप से अधिक महंगा है, लेकिन सिमुलेशन ने दिखाया कि उनके द्वारा उत्पादित अतिरिक्त तेल उन्हें सबसे लाभदायक विकल्प बनाता है। विश्लेषण ने गणना की कि यह रणनीति $215.46 मिलियन का नेट प्रेजेंट वैल्यू (net present value) उत्पन्न करेगी, जिसमें 29% का रिटर्न ऑन इन्वेस्टमेंट (ROI) और केवल 2.5 वर्ष की पेबैक अवधि होगी। इसके विपरीत, केवल मौजूदा कुओं से अधिक तेल निकालने के लिए अधिक पानी पंप करने की कोशिश करना कम कुशल पाया गया, क्योंकि अतिरिक्त पानी को संभालने की लागत मुनाफे को खा जाएगी। अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि इन नए कुओं के बीच सर्वोत्तम अंतराल लगभग 750 मीटर है, जो उन्हें एक-दूसरे में हस्तक्षेप किए बिना तेल को प्रभावी ढंग से निकालने की अनुमति देता है।

इस शोध का अंतिम सुझाव यह है कि टोमा साउथ क्षेत्र के सबसे आशाजनक क्षेत्रों में छह क्षैतिज कुएँ खोदने की प्रक्रिया को आगे बढ़ाया जाए, विशेष रूप से उन पतली, तेल-समृद्ध परतों को लक्षित किया जाए जो अब तक छूटी हुई हैं। इसे मौजूदा कुओं के पंपों को पानी को बेहतर ढंग से संभालने के लिए अनुकूलित करने के साथ जोड़ा जाना चाहिए। हालाँकि अध्ययन स्वीकार करता है कि इन जटिल कुओं को खोदने में जोखिम शामिल है और इसके लिए ड्रिल बिट को जमीन के नीचे निर्देशित करने के लिए सटीक तकनीक की आवश्यकता होती है, सिमुलेशन बताते हैं कि इनाम पर्याप्त है। इन निर्णयों को निर्देशित करने के लिए उन्नत कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग करके, ऑपरेटिंग कंपनी तेल की रिकवरी को अधिकतम कर सकती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि संसाधन का कुशलतापूर्वक उपयोग किया जाए और दक्षिण सूडान के आर्थिक विकास में योगदान मिले। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि एक पुराने तेल क्षेत्र में भी, सावधानीपूर्वक योजना और सही तकनीक से उस महत्वपूर्ण मूल्य को अनलॉक किया जा सकता है जो पहले पहुंच से बाहर था।