بخشی از مقاله
چکیده:
مدل سازی شبکه حفره روشی است که به طور معمول به منظور فهم انتقال سیال در مقیاس حفره ها بکار برده می شود. در این مدل فضای خالی در داخل سطح سنگ متخلخل توسط یک شبکه ای از منافذ یا برآمدگی های به یکدیگر متصل شده نمایش داده می شود. در این مطالعه با استفاده از مدل سازی شبکه ای به بررسی تخمین تراوایی نسبی مخزن در شرایط مختلف پرداخته شد. نتایج بدست آمده از مدل سازی با داده های آزمایشگاهی برای پدیده تخلیه و آشام دو فازی و هم چنین تراوایی سیالات مخزن برای حالت سه فازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان که مدل از انطباق بالایی با داده های آزمایشگاهی برخوردار می باشد. برای تراوایی نسبی نفت و آب مدل از دقت بالایی برخوردار بوده اما برای گاز در اشباعیت پایین پراکندگی مشاهده گردید. در نهایت می توان نتیجه گرفت که مدل سازی شبکه حفره قادر به پیش بینی تراوایی نسبی مخزن در شرایط گوناگون با دقت بالا می باشد.
.1 مقدمه و مبانی نظری تحقیق
طی سال های اخیر با افزایش گاز های گلخانه ای نظیر متان، دی اکسید کربن، بخار آب و اکسید نیتروژن در جو زمین، دمای زمین در حال افزایش است که این امر باعث ایجاد تغییراتی در محیط زیست خواهد شد. از این رو درسال 1997 طی پیمانی معروف به کیوتو کشورهای صنعتی متعهد شدند که ظرف ده سال آینده میزان انتشار گازهای گلخانه ای خود را %5 کاهش دهند و به کشور های در حال توسعه کمک های مالی برای افزایش ضریب نفوذ استفاده از انرژی های تجدید پذیر اعطا نمایند. از این رو در مراکز علمی و پژوهشی در سطح جهان در زمینه جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن تحقیقات گستردهای در حال انجام است.
مدل سازی شبکه حفره1 به منظور توصیف دامنه ی گسترده ای از خواص و ویژگی های فشار مویینگی مربوط به خواص سطحی و ضرایب انتقال جرم استفاده می شوند. فضای خالی سنگ یا جامد به وسیله ی یک شبکه ی فضاهای خالی به هم مرتبط در گلوگاهها توصیف می شود. فضاهای خالی و گلوگاهها به وسیله ی هندسه ی ایده آلی توصیف و در نظر گرفته شده است و قوانین مربوط به منظور تعیین ترکیبات چند فازی سیال و انتقال درباره ی این موضوع بسط داده شده است. قوانین ترکیب شده در شبکه به منظور محاسبه ی خواص انتقال موثر بر روی یک مقیاس مزوسکوپی شامل دهها فضای خالی سراسری است.
این نتیجه به وسیله ی توصیف مدل مقیاس حفره برای دو و سه فاز جریان در ترشوندگی مطلق نشان داده میشود. فیزیک مناسب مقیاس حفره با یک توصیف زمین شناسی از فضای خالی ترکیب می شود که می تواند رفتار میانگین را پیش بینی کند که بعنوان مثال می توان به فشار مویینگی و تراوایی نسبی اشاره کرد. در این مدل فرض شده است که جابجایی شبه استاتیک در مقیاس حفره به طور کلی توسط نیروهای مویینگی کنترل می شود. فرایندهای شبیه سازی بعنوان گروهی از جابجایی ها است. یک جابجایی شکل را در یک منفذ یا گلوگاه تغییر می دهد که این می تواند با جابجایی یک فاز توسط فاز دیگر در مرکز منفذ یا فروریختن یا تشکیل یک لایه در یک تک گوشه نشان داده شود.
اولین شبیه سازی شبکه ای توسط فت در سال 1956 میلادی انجام شده بود. فت در سال 1960 میلادی شبکه ای را پیشنهاد داد که فضای خالی را نمایش می داد و پس از آن به عنوان یک روش عمده ی مورد قبول برای نمایش فضای خالی در محیط متخلخل استفاده می شود که در سالهای بعد از آن پیشرفت های مهمی در این زمینه صورت گرفت . [1] در سال 2013 جیا و همکارانش با استفاده از مدل سازی شبکه حفره محیط متخلخل سه بعدی به بررسی تراوایی و فشار مویینگی در یک جابجایی دو فازی پرداختند. آنها در تحقیق خود از آنالیز اسکن سنگ مخزن برای اندازه ، شکل و نوع حفرات بهره گرفتند.
نتایج آنها نشان داد که مدل شبکه حفره برای فرایند تخلیه و آشام قابل استفاده می باشد. همچنین داده های آزمایشگاهی از انطباق بالایی با نتایج مدل داشتند که نشان دهنده پتانسیل مدل شبکه حفره برای مدل کردن نمونه های واقعی می باشد .[2] در این مطالعه با استفاده از مدل سازی شبکه حفره به بررسی تخمین تراوایی نسبی پس از انجام تزریق گاز کربن دی اکسید به مخزن پرداخته خواهد شد. بدین منظور پس از بررسی معادلات حاکم و نیز الگوریتم محاسباتی تراوایی، از داده های موجود در منابع برای بررسی صحت نتایج استفاده خواهد شد. نمودار های تراوایی نسبی در فرایندهای مختلف محاسبه و مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
.2 روش و مراحل انجام تحقیق
فشار مویینگی در یک لوله با سطح مقطع دایره ای از رابطه معروف یانگ - لاپلاسی قابل محاسبه است، اما در مدل سازی شبکه ای محیط متخلخل برای هرچه نزدیک تر بودن مدل ارائه شده به محیط متخلخل واقعی از فضای خالی با شکلهایی همچون سطح مقطع مثلثی و مربعی استفاده می شود. در این مطالعه نیز از سطوح دایره ای، مثلثی و مربعی به عنوان سطح مقطع فضای خالی شبکه استفاده شده است. برای محاسبه فشار مویینگی در چنین سطوحی از مدل مایر - استو - پرینسن1 استفاده شده است.[4-2]
