بخشی از مقاله
چکیده
حداقل فشار امتزاج یا به اختصار MMP ، حداقل فشاری است که در آن دو فاز با هم قابل امتزاج میباشند. حداقل فشار امتزاج یک پارامتر مهم در فرآیندهای تزریق امتزاجی گاز میباشد، که تعیین دقیق آن در انتخاب نوع گاز تزریقی و طراحی تأسیسات تزریق بسیار مهم میباشد. برای بدست آوردن حداقل فشار امتزاج معمولاً از دستگاه لوله قلمی در صنعت استفاده میشود اما ممکن است که این آزمایش بدلیل مشکلات خاص خود و با وجود صرف وقت و هزینه زیاد بی نتیجه و دارای خطای بسیار باشد به همین دلیل جایگزینی یک روش دیگر برای تعیین این پارامتر که از یک طرف از دقت بالا و از طرف دیگر از سرعت کافی و هزینه کم برخوردار باشد
بسیار ضروری بنظر میرسد. یکی از این روشها استفاده از شبیه سازهای مدل ترکیبی میباشد که با استفاده از شبیه سازی آزمایش لوله قلمی بوسیله نرم افزار Eclipse 300 محاسبه میگردد. به همین منظور در یکی از مخازن نفتی ایران که کاندیدای تزریق امتزاجی گاز CO2 بود، حداقل فشار امتزاج با استفاده از این روش محاسبه شد. مقدار MMP بدست آمده با مقدار محاسبه شده MMP بوسیله رابطه تجربی Glaso مقایسه شد و نشان داد که هر دو روش - رابطه تجربی و شبیه ساز - همدیگر را تأیید میکنند.
سپس حداقل فشار امتزاج ناشی از تزریق گاز CO2 نسبت به تعداد گریدهای مدل، تخلخل سنگ و همچنین تراوایی سنگ حساسیت سنجی شد و تأثیر این خصوصیات بر MMP مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت این نتیجه حاصل شد که تخلخل سنگ تأثیر بسیار ناچیزی بر MMP داشته که قابل صرف نظر کردن است، ولی تعداد گریدها و تراوایی سنگ بر MMP تأثیر داشته و باعث تغییر در مقدار MMP میشود.
1 مقدمه
1.1 امتزاج پذیری
امتزاج را میتوان اختلاط دو سیال با هر نسبت دلخواه - در شرایط کاملاً مشخص از لحاظ فشار و دما - تعریف کرد؛ به طوری که هیچ گونه سطح جدایی بین دو سیال مشاهده نشده و تشکیل یک فاز بدهند. برای یک مخزن نفتی امتزاج به آن حالت فیزیکی بین دو یا چند سیال اطلاق میشود که وقتی به هر نسبتی با هم ترکیب شوند هیچ مرزی بین آنها وجود نداشته باشد.
اگر پس از افزودن یک مقدار از یک سیال به سیال دیگر، دو فاز بوجود آید این دو سیال با هم غیرامتزاجی میباشند. وقتی دو سیال غیرامتزاجی باشند بین دو فاز یک نیروی کشش سطحی وجود دارد. هنگامی که مقدار این نیرو بین فازها در محیط متخلخل از 0/1 dyne/cm بیشتر باشد نیروهای مویینگی از جابجایی کامل یک فاز توسط فاز دیگر جلوگیری میکنند. وقتی که تزریق غیرامتزاجی برای جابجایی نفت بکار رود یک مقدار عمده اشباع نفت در محیط متخلخل باقی میماند .[1,2]
2.1 تزریق گاز CO2
به علت فراوانی، در دسترس بودن و خواص جابجاکنندگی بالا، محققان به استفاده از دیاکسیدکربن به منظور افزایش میزان بازیافت نفت ترغیب شدهاند. کارهای انجام شده در ابتدا به مطالعه و تشخیص مکانیزمهای تزریق دیاکسیدکربن که منجر به افزایش بازیافت نفت میشود، کمک فراوانی کرد. تزریق دیاکسیدکربن باعث افزایش حجم نفت، کاهش لزجت و تبخیر نفت و در نتیجه توسعه و بهبود جابجایی امتزاجی میشود. با این حال در سالهای دهه 1960 همچنان استفاده از دیاکسیدکربن تحت تأثیر تمایل بیشتر به استفاده از فرآیندهای امتزاجی و گازهای هیدروکربنی قرار داشت. تحقیقات بیشتر به تعریف خواص اصلی فرآیند جابجایی، شناخت خواصی از مخزن که در این فرآیند مؤثرند و نیز تأثیر پارامترهای اصلی فرآیند منتهی شد.
وقتی مقادیر فراوان دیاکسیدکربن با نفت ترکیب میشود، انتقال جرم شدیدی بین فازها رخ میدهد. دیاکسیدکربن درون فاز نفت مایع شده و در حالی که اجزای سبک و نیمه سبک نفت به درون فاز گاز تبخیر میگردد، نفت میتواند به صورتیکاملاً موفقیت آمیز توسط فرآیند تبخیر نفت بوسیله دیاکسیدکربن تولید شود. این مکانیزم همان مکانیزم امتزاجی است. [1,3]
در جابجایی امتزاجی توسط دیاکسیدکربن با توجه به خواص نفت، دیاکسیدکربن میتواند به طور کامل یا نسبی با نفت ترکیب گردد. حلالیت دیاکسیدکربن در نفت تابعی از خواص نفت، فشار و دماست. نکته حائز اهمیت این است که با توجه به اینکه فشار بحرانی گاز دیاکسیدکربن برابر با 1071 psia میباشد لذا امتزاج پذیری با گاز CO2 خالص در تمام فشارهای بالاتر از این فشار امکان پذیر است. لذا امتزاج ترمودینامیکی نفت سبک با دیاکسیدکربن در فشارهای 3000 psia تا 4000 قابل دستیابی است
2 روابط تجربی
امتزاج بوسیله تزریق گاز دیاکسیدکربن بسیار مطالعه شده و روابط مختلفی برای تخمین حداقل فشار امتزاج مطرح شده است. در ادامه به یکی از این روابط تجربی اشاره میکنیم.
گلاسو1 در سال 1985 با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی و همچنین روابط نموداری که بنهام و همکارانش2 در سال 1960 در فرآیند امتزاج بوسیله تزریق گاز CO2، نیتروژن و همچنین گازهای هیدروکربنی بدست آورده بودند، رابطه تجربی زیر را برای محاسبه MMP3 ناشی از تزریق گاز CO2 بدست آوردند. این رابطه تابعی از دمای مخزن و وزن مولکولی C7+ میباشد .که در آن MMP حداقل فشار امتزاج بر حسب psia، وزن مولکولی C7+ در نفت و T دمای مخزن بر حسب درجه oF میباشند.
3 شرایط اولیه و ترکیب نمونه سیال مخزن
نمونهای از آنالیز کامل PVT یکی از مخازن نفتی ایران، در دمای 216 درجه فارنهایت در دسترس میباشد. ترکیب نمونه سیال مخزن و خصوصیات آن در شرایط اولیه مخزن در جدول - 1 - آورده شده است.
