بخشی از مقاله
چکیده
با گذشت زمان، فشار میادین نفتی افت پیدا می کند و برای نگه داشتن تولید در حد اقتصادی بایستی روش های ازدیاد برداشت به کار گرفته شوند. تزریق آب و تزریق گاز از رایج ترین روش های ازدیاد برداشت می باشند. تاکنون مطالعات زیادی در این زمینه صورت گرفته است که عمدتا بر مبنای شبیه ساز مخزن می باشند و در آن ها محدودیت های سطح الارضی در نظر گرفته نشده است.
این محدودیت ها تاثیری مستقیم بر نتایج شبیه سازی می گذارند. در این مقاله با مدلسازی یکپارچه مخزن، چاه و تاسیسات سطح الارضی، تاثیر محدودیت های سطح الارضی بر نرخ جریان، برنامه تولید و برنامه تزریق بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از مدل یکپارچه و در نظر گرفتن محدودیت های سطح الارضی تاثیر قابل ملاحظه ای بر خروجی شبیه ساز دارد که برنامه ریزی توسعه میدان را تحت تاثیر قرار می دهد و از بروز پیش بینی های غیرواقع بینانه جلوگیری می کند.
.1 مقدمه و مبانی نظری
به عنوان سنتی ترین منبع انرژی های تجدید ناپذیر، نفت به صورت فزاینده ای برای صنایع اهمیت پیدا کرده است. امروزه صنعت نفت با چالش هایی از قبیل کاهش دبی تولیدی منابع تازه کشف شده، رسیدن به پایان عمر مفید میادین نفتی موجود، ضریب بازیافت بسیار پایین نفت و تراوایی پایین میادین نفتی تازه کشف شده مواجه است. به منظور افزایش تولید و عمر مفید میادین نفتی، از روش های بازیافت ثانویه و ثالثیه از قبیل تزریق آب و تزریق گاز استفاده می شود.[1] بنابراین می توان به کمک هوش مصنوعی سیستمی را طراحی کرد که متناسب با ویژگی های مخزن روش مناسب بهبود و ازدیاد برداشت را انتخاب کند و سپس مطالعات بهینه سازی را روی فرآیند انجام دهد
هولم - Wally L. Holm - در سال 1987 روش تزریق گاز را به عنوان یکی از روش های جذاب ازدیاد برداشت معرفی کرد و فاکتور های موثر بر آن را از قبیل ایمنی، مقدار گاز موجود، خورندگی و رسوب جامدات را بررسی کرد.[3] در سال 2001، ریورو - Rivero Jose Luis - و ناویا - Walter Navia - سیلابزنی طبیعی را بررسی کردند که در این روش برخلاف روش های مرسوم که آب از طریق چاه های تزریقی به درون مخزن تزریق می شود، آب از مخزن با فشار بالاتر به مخزن با فشار پایین تر تزریق می شود و سبب بهبود فشار مخزن و جاروب کردن نفت به سمت چاه تولیدی می گردد.
در سال 2002، پوپا - Constantin G. Popa - و تورتا - Alex T. Turta - تاثیر الگوی قرارگیری چاه های افقی تزریق آب و تولیدی را بر کارایی فرآیند سیلابزنی بررسی کردند و مشاهده کردند که افت فشار صورت گرفته در قسمت افقی چاه ها، به میزان قابل توجهی روی خاصیت جاروبی آب موثر می باشد.
ژانگ و همکاران - Zhang et al - در سال 2004، تاثیر ناخالصی های گاز کربن دی اکسید را روی فرآیند تزریق گاز بررسی کردند. نتیجه تحقیقات آن ها تاثیر نامطلوب ناخالصی ها روی تعادلات فازی و مینیمم فشار انحلال پذیری - MMP - بود و اینکه مینیمم فشار انحلال پذیری برای نفت های سبک با افزایش میزان متان و نیتروژن موجود در گاز کربن دی اکسید تزریقی، افزایش می یابد.
ترادو و همکاران - Terrado et al - در سال 2007 به بررسی اصول کاربردی نظارت بر فرآیند تزریق آب پرداختند تا به کمک آن ها بتوانند عملکرد مخزن را درک کنند و فرصت های مناسب جهت افزایش بازیافت نهایی نفت را پیدا کنند. استفاده از این اصول کاربردی باعث شد نرخ کاهش دبی از 33 درصد به 18 درصد برسد.
در سال 2012، قودجانی و بلوری با استفاده از شبیه سازی عددی و مدلی تحلیلی به بررسی نرخ بهینه تزریق گاز پرداختند و در نهایت به این نتیجه رسیدند که مدل تحلیلی با توجه به فرضیات و تخمین هایش از دقت کمتری برخوردار است
در سال 2013، آلوارز - J.M. Alvarez - و استاوتزکی - R.P. Sawatzky - تزریق آب درون مخازن نفت سنگین در 50 سال اخیر را بررسی کردند و مشکلات کاربردی را در آن ها مورد نقد قرار دادند. در انتها پس از این بررسی ها، نتایج خود را در 11 مورد خلاصه کرده که در میان آن ها بررسی تاثیر فومی نفت و تاثیر شن های سست بر بازدهی نهایی دیده می شود
شنگ - James J. Sheng - در سال 2015 به بررسی مکانیسم های تزریق گاز به صورت پیوسته و متناوب - huff and puff - به عنوان روش های ازدیاد برداشت در مخازن شیلی پرداخت
در سال 2017 مهدی صالحی و همکاران به بررسی تاثیر شوری آب تزریقی روی بازیافت نفت، افت فشار، تراوایی، تنش و کشش سطحی و تراوایی نسبی پرداختند. مطالعات آن ها نشان داد با افزایش شوری آب تزریقی تا غلظت 200000ppm و مقدار بهینه، میزان بازیافت نفت افزایش پیدا می کند. از طرفی کاهش کشش سطحی منجر به کاهش فشار مویینگی می شود و باعث می گردد که اشباع نفت باقی مانده - Residual oil saturation - کم شود
با بررسی مطالعات پیشین مشخص می شود که در هیچکدام از آن ها، تاثیر محدودیت های تاسیسات سطح الارضی بر فرآیند در نظر گرفته نشده است. این مساله موجب ایجاد خطا در پیش بینی ها می شود. طی سیلابزنی و تزریق گاز، شرایط مخزن، عملکرد چاه ها و تاسیسات سطح الارضی به صورت پیوسته تغییر می کنند پس بایستی به صورت پیوسته بر عملیات تزریق نظارت داشت و شرایط تزریق آب و گاز را متناسب با این تغییرات تحت الارضی و سطح الارضی، تغییر داد تا بهینه ترین دبی تولیدی به دست آید. برای این منظور، ناگزیر باید از مدل سازی یکپارچه میدان استفاده شود.
در این مطالعه به کمک مدل سازی یکپارچه سیستم تزریق آب و تزریق گاز به صورت همزمان، پیوسته عملکرد کل اجزای سیستم تولیدی بررسی شده است و با اعمال محدودیت های سطح الارضی، نتایج با حالتی که میدان به صورت یکپارچه شبیه سازی نشده باشد، مقایسه شده است.
.2 روش و مراحل تحقیق
مدل سازی یکپارچه سیستم تولیدی ابزاری مفید برای تصمیمات توسعه یک میدان می باشد.[12] برای مدل سازی یکپارچه میدان از نرم افزار شرکت Petroleum Experts استفاده شده است. این سیستم امکان متصل کردن مدل های مخزن، چاه و تاسیسات سطح الارضی را به یکدیگر فراهم می کند تا در قالب مدلی واحد بتوان عملکرد میدان را بررسی کرد.
مدل مخزن که دارای 63 بلوک در هر راستا می باشد، به کمک شبیه ساز اکلیپس - - Eclipse ساخته شده است. اطلاعات مربوط به مخزن در جدول شماره 1 ذکر شده است.
جدول :1 حدود پارامترهای به کار رفته در ساخت مدل مخزن
این میدان شامل دو چاه تولیدی، یک چاه تزریق آب و یک چاه تزریق گاز می باشد.. برای ساخت مدل چاه های سیستم تولیدی یکپارچه از شبیه ساز Prosperاستفاده شده است. سیال تولیدی چاه ها، آّب و نفت است که تولید از طریق لوله مغزی قرار گرفته در عمق 2000 فوت انجام می شود. نحوه تکمیل چاه ها به صورت حفره بسته می باشد. سایر اطلاعات مربوط به چاه های تولیدی در جدول شماره 2 آورده شده است.
جدول :2 حدود پارامترهای به کار رفته در ساخت مدل چاه
شبکه تاسیسات سطح الارضی شامل مدل چاه ها، خطوط جریان و جداکننده ها - - Separator می باشد که برای تولید آن ها شبیه ساز Gap به کار گرفته شده است. سیستم تزریق آب و گاز شامل تمامی چاه ها و منیفولد - - Manifold های تزریقی می باشد. مدل های سطحی و زیرسطحی از طریق کنترل کننده Resolve به یکدیگر متصل شده اند. شکل شماره 1 شماتیک این مدل یکپارچه را نمایش می دهد.
