بخشی از مقاله
چکیده
نحوه ی استخراج و بهرهبرداری از منابع عظیم نفت همواره مشکل پیشروی مهندسان مخزن بوده است. اهمیت حجم عظیم منابع هیدروکربوری غیر قابل برداشت توسط روشهای تولید طبیعی و غیرقابل جایگزین بودن این منابع، گسترش و استفاده از روشهای بهینه EOR جهت بدست آوردن حداکثر بازدهی تولید از مخازن نفتی را امری ضروری و اجتنابناپذیر ساخته است. بدین منظور روشهای متفاوت ازدیاد برداشت معرفی و عملیاتی گردیده است. از جمله روشهای نوین ازدیاد برداشت، فرآیند تزریق متناوب آب و گاز - WAG - میباشد. این روش با بهبود فرآیند جابجایی میکروسکوپیک تزریق گاز و جابجایی ماکروسکوپیک تزریق آب، بدلیل تزریق اسلاگهای متناوبی از آب و گاز و تحت الشعاع قرار دادن مناطق دست نخورده مخزن نسبت به روشهای معمول تزریق گاز و آب و با ایجاد ناحیه سه فازی در مخزن، موجب کاهش درصد نفت باقیمانده و افزایش تولید از مخزن میگردد.
در این مطلعه، بررسی فرآیند تزریق آب، تزریق گاز و تزریق WAG در یکی از مخازن ایران توسط نرمافزار ECLIPSE شبیهسازی و مورد ارزیابی قرار گرفت. نفت این مخزن از نوع مرغوب با درجه سبکی میباشد، نسبت گاز به نفت 780 SCF/ STB و ضریب حجمی نفت 1/42 Rbbl/ stb میباشد. این مخزن در جهت طولی و عرضی به ترتیب به 24 و 25 گرید تقسیم شد. با توجه به تنوع جنس سنگ، در جهت عمودی 12 گرید وجود دارد. عوامل و پارامترهای مؤثر در فرآیند تزریق WAG مانند درصد و اندازه اسلاگ آب و گاز تزریقی، نسبت تزریق، سیکل تزریقی و سناریوهای تزریق همزمان آب و گاز - SWAG - مورد بررسی قرار گرفتهاند. در نهایت شرایط بهینه تزریق آب، گار، WAG محاسبه و سناریوی بهینه از لحاظ فنی بدست آمده است.
-1 مقدمه
نفت از تجزیه موجودات ریز و گیاهان و درختان که میلیونها سال قبل که طی فرایند چرخه سنگ به همراه رسوبات در اعماق زمین جای گرفتهاند بوجود آمده است. مردم زمین از قرن ها پیش از وجود نفت اطلاع داشتهاند و از ترکیبات آن برای سوخت و درمان و حتی آرایش استفاده میکردند ولی بهرهبرداری تجاری از آن در غرب از قرن نوزدهم شروع شد. به نوشته مورخین، این ماده با اهمیت برای اولین بار در ایران باستان در حوالی باکو و در سواحل دریای مازندران کشف شد و برخی دیگر به وجود آن در چین و کنار رودخانه فرات اشاره کردهاند. بهرهبرداری از چاههای نفت باکو در ابتدا با دست انجام میشد. گفته شده در سال 1735 میلادی روزانه حدود 50 پیت نفت با شتر حمل میشده است و در سال 1801 میلادی باکو به تصرف روسیه درآمده و از سال 1871 حفاری در اطراف آن آغاز شد. نفت بهعنوان منبع اصلی تأمین انرژی و یک فاکتور کلیدی در توسعه اقتصادی جهان محسوب میشود. یک تشخیص دقیق از میزان نفت در دسترس جهت تولید و پیشبینی میزان هیدروکربنی که در یک بازه زمانی مشخص به وسیله توسعه یک میدان و با پیشرفت تکنولوژی و اکتشافهای جدید قابل دسترس خواهد بود، برای دولتمردان و صنایع وابسته ضروری است. بعضی از مقادیر نفت بهعنوان ذخیره تعریف می شود که تشخیص آن برای آژانسهای بینالمللی اقتصاد و صاحبان بانکها ضروری میباشد. یافتن اطلاعات فنی و علمی مورد استفاده در طبقهبندی اجزاء نفت و برآورد مقدار ذخایر، هدف بیشتر مطالعات از سالیان دوربوده است. در این مقاله قصد داریم تاثیر نسبت آب و گاز در تزریق متناوب را بررسی کنیم .
2-1مکانیسم فرآیند تزریق متناوب آب و گاز : - WAG -
زمانی که فشار مخزن در اثر تولید افت پیدا کند تزریق آب و گاز به تنهایی دو روشی میباشند که جهت افزایش فشار و ادامه تولید از مخزن به کار میروند. در اکثر مخازن نفتی به خصوص در دریای شمال زمان انتهایی فرآیند سیلابزنی با آب، فرا رسیده است در صورتی که هنوز مقدار قابل ملاحظهای نفت در زیرزمین قرار دارد .[12] عمر یک مخزن به سه مرحله تقسیمبندی میشود: در مرحله اول تولید از نفت مخزن با نیروی طبیعی خود مخزن صورت میگیرد، ضریب افزایش برداشت در این مرحله حدود %30-20 نفت در جای اولیه میباشد. در مراحل بعدی تعدادی از چاههای تولیدی به چاه تزریقی تبدیل میشوند. علاوهبر این تعدادی چاه جدید جهت تزریق حفر شده که باعث افزایش ضریب برداشت تا % 15 میشود .[2] همانطور که در شکل 1-3 مشخص است رایجترین مکانیسم تولید از مخزن روش سیلابزنی با آب میباشد که در ایالات متحده امریکا - USA - از سال 1890 انجام شده است. برای جلوگیری از افت فشار مخزن میتوان گاز را در کلاهک گازی مخزن تزریق کرد اما به دلیل اینکه تحرکپذیری فاز گاز از آب بیشتر است میزان جابجایی حجمی توسط گاز به مراتب کمتر از آب خواهد بود. به طور کلی تزریق آب و گاز باعث تاخیر در نرخ افت فشار مخزن شده و تولید بیشتری را از مخزن نتیجه میدهد. در حقیقت این فرآیندها برای جلوگیری از افت فشار مخزن و افزایش میزان برداشت انجام میگردد .[13]
شکل :1-3 تولید از مخزن براساس انواع مکانیسمها [13]
فرآیند تزریق متناوب آب معایب و مزایای مخصوص خود را دارد: بهعنوان نمونه، آب دانسیته بالایی داشته و تقریبا تراکمناپذیر میباشد، بنابراین میتواند باعث افزایش فشار مخزن با نرخ خیلی کم شود. همچنین موجب میشود که بهرهوری چاههای قدیمی بهبود یابد. در برخی میدانهای نفتی این مدت زمان در حدود 6 ماه تا 1 سال به طول میانجامد. آب تزریقی به همه فضاهای خالی نمیتواند وارد شود و در حدود %50 -25 از نفت در حفرههای بزرگ باقی میماند. زیرا در این حفرهها آب و نفت بهعنوان دو فاز غیرقابل امتزاج هستند. علاوه بر این جبهه آب تزریقی از قسمتی از مخزن که از لحاظ ساختار هندسی غیر قابل انتظار است عبور نمیکند. به طور کلی %70-50 از نفت در جای اولیه بعد از فرآیند سیلابزنی با آب در داخل مخزن باقی میماند .[14] روش تزریق گاز بعد از روش سیلابزنی با آب قدیمیترین روش محسوب میشود. تاکنون تعداد زیادی از فرآیندهای تزریق گاز با موفقیت انجام شده و بعضی از آنها نیز در دوره اولیه تولید میباشند. این فرآیندها بهعنوان روشهای جلوگیری از افت فشار مخزن تلقی میشود که میزان بهرهوری چاههای نفتی را ثابت نگه میدارد .[12]
این روشها که به صورت غیرامتزاجی انجام میشوند تحت عنوان روشهای تولید ثانویه نام گذاری شدهاند. این روشها به دلیل پایین بودن گرانروی گاز تزریقی، بازده کمتری نسبت به فرآیند سیلابزنی با آب دارد و همچنین نسبت تحرکپذیری بالای آن باعث میشود که قسمتی از ناحیه نفتی را دربرنگرفته و ضریب افزایش برداشت را تا حدود %20-15 افزایش میدهد. به خاطر بازده بالاتری که فرآیند سیلابزنی با آب دارد، این فرآیند مطلوبتر به نظر میرسد. فرآیندهایی که اخیرا به منظور افزایش ضریب برداشت نهایی انجام میشوند، تحت عنوان روشهای ازدیاد برداشت EOR نام گذاری شده است.
در برخی موارد میزان در دسترس بودن گاز بهعنوان مشکل اصلی مطرح است، که میتوان با بازگردانی گاز تولیدی این مشکل را حل کرد. فرآیند بازگردانی گاز باعث جلوگیری از افت فشار به صورت جزیی شده و اگر بخواهد سیلابزنی با گاز را انجام شود، مقدار بسیار زیادی گاز نیاز بوده که میتوان از گاز تولیدی مخازن گازی یا خطوط لوله انتقال که در نزدیکی مخزن است، استفاده کرد .[12] در فرایند تزریق متناوب آب و گاز اگر سنگ مخزن آبدوست باشد آب به دلیل نیروی موئینگی بسیار بالا، حفره کوچک را اشغال کرده و در مقابل گاز، حفرههای بزرگ را دربرخواهد گرفت. در این فرآیند مشخص است که گاز بهعنوان یک فاکتور مکمل در سیلابزنی با آب عمل میکند. این فرایند تحت عنوان فرایند تزریق متناوب آب و گاز - WAG - نامگذاری شده است.
