شبيه‌سازي تزريق نيتروژن به مخازن شكاف‌دار جهت افزايش ضريب بازيافت نفت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نفت

كارشناسي ارشد

مخازن شكاف‌دار طبيعي به دليل واكنش بين سيستم دوگانه‌تخلخلي متشكل از شبكه شكاف با تراوايي بالا و سنگ ماتريس با تراوايي پايين چالش‌هاي مهمي را در فرآيند برداشت نفت ايجاد مي‌كنند. در مخازن نفت غيراشباع كه فاقدكلاهك گازي هستند، برداشت اوليه اغلب مطلوب نبوده و منجر به افت سريع فشار مخزن و كاهش ضريب بازيافت نهايي مي‌شود. اين پژوهش، اثربخشي تزريق نيتروژن را به‌عنوان يك راهكار ازدياد برداشت جهت رفع اين چالش‌ها، با تأكيد بر تأثير زمان‌بندي تزريق، ارزيابي كرده است. با استفاده از شبيه‌سازي CMG-GEM، يك مدل سه‌بعدي دوگانه‌ تخلخلي بر پايه الگوي پنج‌نقطه‌اي توسعه يافت. اين مطالعه سه سناريوي مختلف را مورد مقايسه قرار داد : تخليه طبيعي (شرايط پايه)، تزريق نيتروژن در مرحله اوليه (سال 2010) و تزريق نيتروژن در مرحله ديرهنگام (سال 2044). همچنين، معادله حالت با استفاده از نرم‌افزار WinProp تعيين شد تا رفتار فازي و واكنش نيتروژن با سيال اشباع‌نشده مخزن، با دقت بالا مدل‌سازي شود. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كه تزريق نيتروژن با حفظ فشار مخزن و جابه‌جايي نفت خارج شده از سنگ ماتريس، به‌طور قابل‌توجهي موجب بهبود ضريب بازيافت نفت مي‌شود. شبيه‌سازي‌ها نشان دادندكه نيتروژن تزريق‌شده، اثرگرانش شديدي از خود نشان مي‌دهد، به‌طوري‌كه به‌صورت عمودي به سمت بالاي مخزن حركت كرده و يك كلاهك گازي ثانويه تشكيل مي‌دهد. اين كلاهك گازي، فرآيند گرانشي به كمك گاز را تسريع مي‌كند و گاز، نفت موجود در بلوك‌هاي ماتريس را به سمت شكاف‌ها هدايت مي‌كند. يكي از نتايج كليدي اين پژوهش، برقراري رابطه ميان زمان تزريق و بازدهي فرآيند است. اگرچه تزريق در مرحله پايه، بيشترين ضريب بازيافت نهايي را حاصل كرد (تقريباً 40٪ در مقايسه با 24.5٪ در تخليه طبيعي)، اما نرخ بازيافت (شيب نمودار) در تزريق مرحله ديرهنگام، در طول همان مدت زمان تزريق، تقريباً مشابه بود. اين نتيجه نشان مي‌دهد كه راندمان فيزيكي مكانيزم جابه‌جايي نيتروژن، صرف‌نظر از ميزان بلوغ مخزن، ثابت باقي مي‌ماند.علاوه بر اين، مطالعه نشان داد كه اگرچه تزريق نيتروژن منجر به نفوذ زودهنگام گاز مي‌شود، اما تشكيل كلاهك گازي ثانويه حاكي از آن است كه بهينه‌سازي مشبك‌كاري در فواصل كوتاه‌تر، مي‌تواند عمر توليدي مخزن را به‌طور قابل‌توجهي افزايش دهد. اين پژوهش، چارچوبي فني براي بهره‌برداران فراهم مي‌كند تا از روش ازدياد برداشت به كمك نيتروژن به‌عنوان يك روش ازدياد برداشت ثانويه و ثالثيه در سيستم‌هاي شكاف‌دار پيچيده استفاده كنند.

237681

نفت مخازن

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان