بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله، شبیه سازی با یک شبیه ساز تجاری برای یک مدل مخزن شکافدار که متاثر از پارامتر های مختلف است، در دو حالت کلی تخلخل دوگانه و تراوایی دوگانه بررسی شده است. در ابتدا، نفت تولیدی در مدل تخلخل دوگانه کمتر از تراوایی دوگانه بوده ولی با گذشت زمان و افت فشار بیشتر در مدل تخلخل دوگانه تولید بالاتر مشاهده می شود. با گذشت زمان افت فشار مدل تخلخل دوگانه بیشتر بوده، همچنین در یک زمان مشخص میزان گاز بیشتری در حالت تخلخل دوگانه تولید شده است. مدل تراوایی دوگانه بازیافت بیشتری نسبت به مدل تخلخل دوگانه دارد، بنابراین استفاده از مدل تراوایی دوگانه در مخازنی که ماتریس آن ها تراوایی بالایی دارند توصیه می شود. هرچند باید در نظر داشت که مدل تراوایی دوگانه به لحاظ محاسباتی نیازمند زمان بیشتری است.
واژه های کلیدی: شبیه سازی، مخزن شکافدار، تخلخل دوگانه، تراوایی دوگانه.
.1 مقدمه و مبانی نظری
با توجه به مهم بودن انرژی ها فسیلی و قرار داشتن بخش اعظمی از هیدروکربن های قابل بازیافت در مخازن شکافدار، می توان به اهمیت بررسی این منابع پی برد. با توجه به تفاوت های بسیار زیاد مخازن عادی با مخازن شکافدار، به ندرت رفتار این دو شبیه به هم می باشند. در مخازن شکافدار اگر چه سهم عمده از هیدروکربن در شبکه ماتریس ها قرار دارد، ولی تولید نفت به سبب شکاف های با تراوایی بالا صورت می گیرد. از جمله مهم ترین مکانیزم های تولید از این مخازن، می توان به انبساط نفت، آشام، تخلیه گرانشی، نفوذ و جابجایی ویسکوز که همگی ماهیت فیزیکی دارند، اشاره کرد .[1.2] یکی از موارد مهم در شبیه سازی مخازن شکافدار، مدل تولید در مخزن می باشد که به ارتباط بین ماتریس و شکاف بستگی دارد. به طور کلی، دو مدل مشهور در این راستا، مدل های تخلخل دو گانه و تراوایی دوگانه می باشند.
مدل تخلخل دو گانه ابتدا توسط برنبلات برای یک سیستم تک فازی بیان شد. سپس توسط وارن و روت اصلاح گردید. در این مدل شکاف با قابلیت گذر دهی بالا در مقابل ماتریس با قابلیت ذخیره سازی بالا و گذردهی خیلی کم وجود دارد که این امکان را به ماتریس می دهد تا نقش ذخیره ساز را داشته باشد. همچنین بلوک ها به صورت مکعبی توسط شبکه متعامد شکاف تشکیل شده اند و سیال از بلوک وارد شکاف ، و از شکاف تولید می شود .[3] اما در مدل تراوایی دوگانه که شکل تعمیم یافته تخلخل دوگانه است، فرض می شود که نه تنها جریان سیال بین ماتریس و شکاف، بلکه بین خود بلوک های ماتریس نیز برقرار است. در واقع در مدل کاظمی که مدل تراوایی دوگانه می باشد، مخزن به صورت لایه های موازی بلوک و شکاف در نظر گرفته شده و سیال هم از شکاف و هم از ماتریس تولید می شود .[3.4]
.2 روش و مراحل تحقیق
در این مطالعه با استفاده از یک شبیه ساز تجاری با استفاده از مدل نفت سیاه، مخزن شکافداری با 50 بلوک ماتریس و 50 بلوک شکاف و دارای چهار سیال گاز، نفت، گاز حل شده و آب، شبیه سازی شده است. 10 بلوک در راستای محور x ، 1 بلوک در راستای محور y و10 بلوک در راستای محور z است. سیستم مختصات نیز کارتزین بوده و سپس در چند مرحله شبیه سازی اجرا و نتایج مختلف بررسی شده است. سایر خواص سیستم مطابق با منبع [5] می باشد.
.3 ارائه و تحلیل نتایج
نمودار فشار میدانی بر حسب زمان برای مدل تخلخل دوگانه در شکل 1 نشان داده شده است. در ابتدا به دلیل اینکه فشار بیشتر از فشار نقطه حباب است، افت فشار با سرعت زیادی ایجاد می شود. اما با آزاد شدن گاز، میزان این افت فشار کمتر می شود. باتوجه به نمودار بعد از گذشت مدت زمان افت فشار مدل تخلخل دوگانه بیشتر است. با توجه به این که سرعت تخلیله گاز در تخلخل دوگانه بیشتر بوده، بلاک ها در تماس باهم نیستند و سیال سریعتر تولید می شود .[6] نمودار تولید گاز و نفت برای میدان در مدل تخلخل دوگانه در شکل 2 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود، در این نمودار با رسیدن به فشار نقطه حباب گاز تولیدی شروع به حرکت آنی نمی کند، دلیل آن هم نرسیدن به اشباع بحرانی مورد نیاز می باشد. اما بعد از گذشت 1600 روز به طور تقریبی، گاز کم کم شروع به حرکت و شروع به تولید می کند ، هر چه بر گذر زمان افزوده می شود نیز مقدار گاز تولیدی از چاه افزایش محصوصی می یابد. یک موضوع مهم دیگر آن است که تولید گاز در روز های آخر تولید از مخزن می تواند نشان دهنده مشبک کاری مناسب هم باشد.
نمودار نسبت گاز به نفت تولیدی میدان در شکل 3 نمایش داده شده و برای دو مدل تخلخل و تراوایی دوگانه مقایسه شده است. با مقایسه نمودارها، علت آن که در یک زمان مشخص میزان گاز بیشتری در حالت تخلخل دوگانه تولید شده، این است که چون در این مدل تولید سیال نفتی از شکاف بوده، پس فشار در شبکه شکافها سریع تر از مدل تراوایی دوگانه که تولید حاصل از شبکه شکاف و بلوک ها است، کم خواهد شد. پس با افت شدید تر فشار در حالت تخلخل دوگانه مواجه هستیم که موجب می شود گاز محلول در نفت سریع تر از حالت تراوایی دوگانه آزاد گردیده و به اشباع بحرانی خود نزدیک شود.
نمودار گاز تولیدی میدان برای دو حالت تخلخل و تراوایی دوگانه در شکل 4 نشان داده شده و با یکدیگر مقایسه شده است. در نمودار فوق مشاهده می شود که در یک زمان مشخص میزان گاز تولیدی در میدان در حالت تخلخل دوگانه بیشتر از حالت تراوایی دوگانه است، دلیل این اتفاق می تواند این موضوع باشد که در حالت تخلخل دوگانه به علت آن که تولید تنها از شکاف صورت می پذیرد، میزان افت فشار بیشتری متوجه مخزن شده و به تبع آن فشار با نرخ بیشتری افت می کند. اما در حالت تراوایی دوگانه چون تولید هم از شکاف و هم از بلوک ها صورت می پذیرد، نرخ افت فشار کلی مخزن بین ماتریکس و شکاف تقسیم شده و گاز محلول در نفت دیرتر و کمتر آزاد می گردد.
نمودار بازدهی میدان برای دو حالت تخلخل و تراوایی دوگانه در شکل 5 نشان داده شده است. با توجه به موارد مطرح شده، انتظار می رود که بازدهی در حالت تراوایی دوگانه، مقدار بیشتری نسبت به حالت تخلخل دوگانه داشته باشد که مورد مطابق با مطالعات پیشین نیز می باشد .[ 7] هرچند لازم به ذکر است که زمان شبیه سازی در مدل تراوایی دوگانه نسبت به مدل تخلخل دوگانه به طرز قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. آن گونه که در شکل نشان داده شده است، بازدهی برای این دو مدل مطابق با یکدیگر بوده و تنها در زمان های پایانی متفاوت می باشد. بنابراین، در هنگام شبیه سازی باید در نظر داشت که آیا پیچیدگی مدل و متعاقب با آن صرف زمان بالای شبیه سازی، لزوما به تغییرات قابل توجهی در نتیجه منجر می شود یا خیر.
