تحليل آنتروپي و بهينه سازي توليد نفت سنگين با مكانيزم ريزش ثقلي به كمك بخار (SAGD)

كارشناسي ارشد

چكيده منابع نفت سنگين به عنوان منبع انرژي مهمي در بسياري از كشورها يافت مي‌شود. حدود 30 درصد از منابع نفتي جهان را مخازن متعارف تشكيل مي¬دهند و 70 درصد از اين منابع شامل مخازن عظيم نفت سنگين يا نفت شني است. بنابراين مخازن نفت سنگين توانايي جبران كاهش توليد از مخازن معمولي را دارند. بهره¬برداري از منابع عظيم نفت سنگين به ¬علت گرانروي بالاي نفت، با روش¬هاي ازدياد برداشت حرارتي انجام مي¬شود. هدف كلي از فرآيند¬هاي حرارتي، كاهش گرانروي نفت و سرانجام افزايش بهره¬برداري مي¬باشد كه در اين ميان روش تزريق بخار به درون چاه¬هاي افقي (SAGD ) يكي از كارآمدترين روش¬ها است. اين روش كه با تزريق بخار به درون چاه¬هاي افقي حفر شده به درون مخزن، باعث كاهش گرانروي نفت مي¬شود، در اواخر دهه¬ي 70 ميلادي توسط باتلر در شركت ايمپريال اويل ارائه گرديد و هم¬اكنون در كانادا، ونزوئلا و آمريكا به صورت گسترده¬اي در حال اجراست. با توجه به هزينه¬هايي كه اين فرآيند جهت تامين انرژي مورد نياز براي برداشت تحميل مي¬كند، در اين پژوهش عملكرد يك مخزن نفت سنگين از منظر قانون دوم ترموديناميك مورد بررسي قرار گرفت و علاوه بر دبي چاههاي تزريق و توليد، اقدام به بهينه¬سازي دماي تزريق بخار شده است. براي شبيه¬سازي فرآيند ازدياد برداشت از يك نرم¬افزار تجاري استفاده شد. محاسبه توليد آنتروپي نيز براساس نتايج شبيه¬سازي عددي و با استفاده از كد محاسباتي نوشته شده صورت گرفته است. مشاهده شد كه بيشترين برداشت تجمعي نفت با كمترين ميزان عدد توليد آنتروپي متناظر است و در نتيجه مي¬توان از توليد آنتروپي به عنوان تابع هدف مناسبي در فرآيندهاي ازدياد برداشت استفاده نمود. علاوه بر اين، فرآيند SAGD و فاصله قرارگيري چاه‌ها با استفاده از تابع هدف ارزش خالص فعلي (NPV) بهينه¬سازي شده و ضمن مقايسه چهار الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات (PSO)، الگوريتم فرهنگي (CA)، الگوريتم رقابت استعماري (ICA) و الگوريتم كلوني زنبور عسل (BA)، براي بهينه¬سازي مسائلي از اين قبيل، يك الگوريتم تركيبي پيشنهاد شد كه هزينه زماني كمتري تحميل مي¬كند و در نهايت نتايج بدست آمده و پارامترهاي بهينه ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: ازدياد برداشت، روش¬هاي حرارتي، الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات، الگوريتم فرهنگي، الگوريتم رقابت استعماري، ريزش ثقلي به كمك بخار.

189422

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر مجيد سياوشي - دكتر شهرام درخشان هوره