بخشی از مقاله
چکیده
تزریق گاز در کلاهک گازی یکی از روش های رایج به منظور تثبیت فشار مخازن نفتی برای افزایش بازده نهایی است. نیتروژن با ضریب حجمی بالاتر، در دسترس بودن و ارزان بودن به عنوان گازی مناسب برای تثبیت فشار در نظر گرفته می شود. در این مطالعه به شبیه سازی تزریق نیتروژن در کلاهک گازی و ناحیه نفتی یکی از مخازن نفتی ایران به صورت همزمان و به منظور تثبیت فشار و جاروب نفت به سمت چاه های تولیدی پرداخته شده و بازده آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه سازی برای مدت 30 سال و برای مخزن نفتی واقع در سازندهای نفتی گروه بنگستان انجام گرفته است. این روش در پایان 30 سال شبیه سازی باعث افزایش 5% بازده نهایی مخزن شده است. این میزان بازده نسبت به بازده نهایی سناریوی تزریق در کلاهک گازی مخزن بدون تزریق در ناحیه نفتی تفاوتی ایجاد نکرده است. نیتروژن در مرحله اولیه تولید با توجه به وجود گاز محلول بسیار بالای موجود در نفت توان جاروبی خوبی در ناحیه نفتی از خود نشان نداده است. در شروع تولید با توجه به مشکل اصلی مخزن که تولید بالای گاز و افت فشار سریع است، تزریق گاز در کلاهک گازی می تواند گزینه مناسبی جهت حل این مشکل به حساب آید. میزان بازده نهایی مخزن با تزریق نیتروژن در هر دو سناریوی تزریقی 10/01% نفت درجای اولیه موجود در مخزن می باشد.
واژه های کلیدی : تزریق نیتروژن، تثبیت فشار، تزریق در ناحیه نفتی، بازده نهایی
مقدمه
تزریق نیتروژن در مخازن نفتی می تواند به روش های مختلفی از قبیل تزریق در کلاهک گازی، تزریق غیر امتزاجی و تزریق امتزاجی صورت گیرد. با توجه به خصوصیات نیتروژن از قبیل ارزان و همچنین در دسترس بودن، می تواند بعنوان گاز تزریقی به مخازن انتخاب شود.[1] با توجه به تفاوت چگالی نیتروژن و گاز موجود در مخزن، نیتروژن تزریقی در کلاهک گازی به سطح تماس بین نفت و گاز حرکت کرده و باعث افزایش اثر ریزش ثقلی در ناحیه نفتی می گردد.[2] با افزایش فشار در بخش کلاهک گازی، حرکت پیستونی شکلی در ناحیه نفتی ایجاد می گردد، که این حرکت پیستونی نفت را به سمت پایین مخزن جاروب و باعث افزایش بازده نهایی مخزن می گردد. همچنین از تزریق نیتروژن در ناحیه نفتی بعنوان سیال جابجا کننده، نفت درون مخزن در مراحل تولید ثانویه و ثالثیه مورد استفاده قرار می گیرد.[3,4]
تزریق نیتروژن در مخازن نفتی از اواسط دهه 60 میلادی بعنوان جانشین گازهای هیدروکربنی شروع شده است و تا کنون بیش از 30 پروژه تزریق نیتروژن در ایالات متحده انجام شده است.[5,6] بزرگترین پروژه تزریق نیتروژن، در میدان نفتی کانترل 1 در مکزیک در حال انجام است، این مخزن، یک مخزن شکافدار طبیعی و با نفتی با درجه سنگینی22API و 37 میلیارد بشکه نفت درجای اولیه است و تزریق نیتروژن در این میدان از پروژهای بسیار موفق عملیات تزریق نیتروژن در مخازن نفتی به شمار می رود.[7,8,9]
مشخصات مخزن و مدل ساخته شده این مخزن دارای 527 میلیون بشکه نفت درجای اولیه می باشد که حتی افزایش 1 درصدی تولید از این مخزن می تواند بسیار با ارزش باشد. این مخزن نفتی یک مخزن شکاف دار طبیعی و دارای ماتریکس با تخلخل و تراوایی پایین است. این مخزن اشباع و دارای کلاهک گازی است. مخزن دارای 6 چاه تولیدی بوده و برای شبیه سازی نیز از همین تعداد چاه استفاده شده است. یکی از گزینه های مطلوب ازدیاد برداشت، استفاده از تزریق گاز نیتروژن به این مخزن است. مدل ساخته شده دارای 43*24*15 سلول است و به صورت مدل شکافدار ساخته شده است. این شبیه سازی با نرم افزار اکلیپس نسخه 2005 و بصورت سیال ترکیبی انجام شده است. مشخصات مخزن در جدول 1 نشان داده شده است.شبیه سازی تولید طبیعی مخزن تولید طبیعی در این مخزن با مکانیزم انبساط گاز و همچنین ریزش ثقلی صورت می گیرد. به طور کلی این شبیه سازی برای 30 سال صورت گرفته است و بازده نهایی مخزن پس از این مدت به 5/21% حجم نفت درجای اولیه رسیده است. در این مطالعه با توجه به این که تولید از مخزناخیراً آغاز شده است، ابتدا شبیه سازی تولید طبیعی با دبی ثابت 10000Stb/day برای مخزن انجام شده است.
تزریق در کلاهک گازی و تزریق همزمان در کلاهک گازی و ناحیه نفتی مخزن دبی تزریق نیتروژن در کلاهک گازی مخزن 200 MMSCF/Day که در دو چاه تزریقی و با حداکثر فشار ته چاهی 3700 Psi شبیه سازی شده است. بازده نهایی این سناریوی تزریقی بعد از 30 سال % 10/01 نفت اولیه درجای مخزن است. این نوع تزریق بازده مخزن را از حالت تولید طبیعی به میزان %5 افزایش داده است. با تزریق در کلاهک گازی 9/72% نفت موجود در ماتریکس مخزن و 28/86% نفت موجود در شکاف تولید شده است.
در تزرق همزمان در دو ناحیه، یک چاه تزریقی در ناحیه نفتی و دیگری در کلاهک گازی مخزن در نظر گرفته شده اند. با توجه به فشار مخزن و ناحیه نفتی دبی تزریقی چاه موجود در ناحیه نفتی بعد از 30 سال به 40 MMSCF/Day رسیده است. در حالی که میزان دبی تزریقی چاه موجود در کلاهک گازی همان 200 MMSCF/Day بوده است. شکل 2 نمودار GOR را برای سناریوهای مختلف نشان می دهد. با توجه به میزان افزایش GOR، تغییری در میزان بازده نهایی در پایان 30 سال ایجاد نمی کند و میزان بازده نهایی در هر دو سناریو % 10 کل نفت در جای مخزن است. میزان بازده نهایی نفت در این روش، % 9/72 از نفت درجای موجود در ماتریکس و % 29/51 از نفت شکاف بوده است. میزان تثبیت فشار مخزن در این روش با تزریق 200 MMSCF/Day فقط در کلاهک گازیتقریباً برابر است. بنابراین میزان تزریقی در ناحیه نفتی تاثیر بسیار کمی بر تثبیت فشار داشته و گاز تزریقی نتوانسته در ناحیه نفتی به عنوان یک جارو کننده نفت به سمت چاه های تولیدی کاربرد داشته است. با توجه به فشار مخزن و همچنین کلاهک گازینسبتاً بزرگ آن، تزریق به کلاهک گازی برای حفظ توان اولیه مخزن از اهمیت بالاتری برخوردار است. نمودار بازده نهایی سناریوهای مختلف در شکل 3نشان داده شده است. نمودار بازده نهایی هر دو سناریو تقریباً بر روی هم افتاده است.
نتایج
تزریق نیتروژن بعنوان جاروب کننده نفت در مرحله اولیه تولید تاثیری بر بازده نهایی ایجاد نمی کند که این به دلیل میان شکنی سریع گاز در فشار نزدیک به فشار اولیه مخزن است. به علاوه مخزن دارای گاز محلول زیادی بوده که با افت فشار آزاد شده و ناحیه نفتی را متاثر می کند. در نتیجه در شروع تولید بهترین گزینه برای این مخزن تثبیث فشار بوده است و می توان از تزریق در ناحیه نفتی در مراحل بعدی تولید بهره برد. تزریق در کلاهک گازی باعث افزایش بازده نهایی 5% در طول 30 سال شده است. میزان بازده نهایی هر سناریو در جدول 2 نشان داده شده است.
