بخشی از مقاله
چکیده
محدودیت ذخایر نفتی در دنیای امروز و غیرقابلتجدید بودن این ذخایر، اهمیت روشهای بهینه، بهمنظور به دست آوردن حداکثر بازیابی از مخازن نفتی را امری ضروری و اجتنابناپذیر ساخته است. تزریق گازهای امتزاجی بهعنوان یکی از روشهای ازدیاد برداشت از نفت در سالهای اخیر کاربرد زیادی داشته است که با توجه به هزینههای گزاف در این زمینه، لازم است قبل از انجام عملیات ازدیاد برداشت، این فرایند شبیهسازی شود و از طریق انجام آزمایشهای مختلف روشی بهینه برای میدان موردنظر انتخاب گردد.
در این پژوهش بررسی و تعیین حداقل فشار امتزاجی تزریق گازهای مختلف به نمونه نفت یکی از میدانهای جنوب کشور از طریق آزمایشهای لوله قلمی و شبیهسازی ترکیبی و همچنین روابط تجربی صورت پذیرفت که در پایان مطالعه و انطباق نتایج آزمایشگاهی و خروجیهای مدل شبیهسازی و روابط تجربی نشان میدهد که روابط تجربی درصد خطای کمتری نسبت به شبیهسازی ترکیبی داشته ولی بااینحال شبیهسازی ترکیبی نیز بهجز یک مورد، نتایجکاملاً قابل قبولی را نشان میدهند.
.1 مقدمه و مبانی نظری
ازآنجاکه تعداد زیادی از مخازن نفتی کشور در پایان دوره اول عمر خود هستند اجرای روشهای ازدیاد برداشت در مخازن ضروری میباشد. تزریق گاز یکی از مهمترین روشهای ازدیاد برداشت است که به دو صورت امتزاجی و غیر امتزاجی انجام میشود. تزریق امتزاجی گاز نسبت به تزریق غیر امتزاجی داری راندمان بیشتری است زیرا علاوه بر افزایش فشار که به جابجایی نفت کمک میکند، با تغییر در ترکیب نفت حرکت نفت در مخزن تسهیل میشود
.1-1 تزریق گاز امتزاجی
در تزریق گاز امتزاجی گاز تزریقشده با توجه به خواص آن در نفت باقیمانده حل شده یا نفت را در خود حل میکند و با کاهش کشش سطحی و گرانروی، موجب جاری شدن نفت میشود. در تزریق امتزاجی پارامترهایی مانند دمای مخزن، ترکیب سیال مخزن، ترکیب گاز تزریقی و فشار تزریق بر پدیده امتزاج مؤثرند. در این میان فشار تزریق متغیری است که بهآسانی با تغییر آن میتوان پدیده امتزاج را کنترل نمود. افزایش فشار سبب امتزاج بیشتر میشود اما هزینه عملیات را افزایش میدهد، بنابراین یافتن حداقل فشار امتزاجی بسیار مهم است
.2-1 حداقل فشار امتزاجی
فرایند جابجایی امتزاجی زمانی رخ میدهد که سطح موجود بین گاز و نفت از بین برود. بهعبارتدیگر امتزاج زمانی حاصل میشود که کشش سطحی بین دو فاز مایع و گاز برابر صفر گردد و در این شرایط گاز بهطور کامل و با هر نسبتی در نفت مخزن حل میشود. کمترین فشاری که در آن کشش سطحی بین دو فاز صفر شود بهعنوان حداقل فشار امتزاج و یا MMP1 شناخته میشود
از رایجترین روشهای تخمین حداقل فشار امتزاجی میتوان به آزمایش لوله قلمی اشاره کرد. در روش لوله قلمی حداقل فشار امتزاجی از ترسیم ضریب بازیافت نفت برحسب فشار به دست میآید. از دیگر روشهایی که برای محاسبه حداقل فشار امتزاجی به کار گرفتهشده است، استفاده از مدلهای نرمافزاری با توجه به روابط ترمودینامیکی و معادلات حالت و همچنین استفاده از روابط تجربی همچون رابطه فیروزآبادیBعزیز میباشد که در این زمینه تحقیقات گستردهای صورت گرفته است
در این پژوهش به بررسی تزریق گازهای متان، دیاکسید کربن و نیتروژن به مخازن ایلام و سروک از میدان آبتیمور پرداخته میشود و برای انجام این بررسی پس از انجام تست لوله قلمی در آزمایشگاه، با استفاده از نرمافزارهای PVTi و Eclipse300 مدل و شبیهسازی تزریق گاز به نفت موردنظر صورت میپذیرد. همچنین مقادیر حداقل فشار امتزاجی بهدستآمده از سه روش آزمایش لوله قلمی، شبیهسازی و روابط تجربی مورد مقایسه قرار میگیرند.
.2 روش و مراحل تحقیق
.1-2 آزمایش لوله قلمی
دستگاه لوله قلمی، شامل لولهای حلقهای و بلند به طول 10 متر است که با ماسه یا مهرههای شیشهای با اندازه مشخص و یا هر چیزی که بتواند در درون لوله قلمی محیط متخلخل ایجاد کند، پر میشود.
لوله قلمی در ابتدای هر تست با نفت مخزن در دمای مخزن و فشار دلخواه اشباع میشود. تزریق گاز در فشارهای مختلف انجامشده و مقدار نفت تولیدی، مقدار گاز تولیدی، دانسیته سیال خارجشده از لوله و اختلاف فشار دو طرف لوله قلمی بر اساس تابعی از مقدار گاز تزریقشده ثبت میشوند. مقدار بازیافت نفت پس از تزریق مقدار مشخصی از گاز موردنظر - بهاندازه 1/2 حجم منافذ لوله قلمی - بهعنوان بازیافت نهایی در آن فشار در نظر گرفته شده و سپس با رسم نمودار بازیافت نهایی نفت برحسب فشار تزریقی در هر تست لوله قلمی، دو خط با شیب متفاوت مشاهده میگردد که نقطه تقاطع آنها حداقل فشار امتزاجی را نشان میدهد
شکل .1 شماتیک دستگاه لوله قلمی.
شکل .2 نمودار درصد بازیافت نفت تولیدی برحسب فشار تزریق.
.2-2 شبیه سازی ترکیبی
برای مدلسازی مخزن در شبیهساز ترکیبی نیاز مبرم وجود دارد که خواص سیال مخزن بهمنظور ساخت و ایجاد یک ورودی برای مدل ترکیبی تهیه گردد. بدین منظور در ابتدا در نرمافزار PVTi، مدل سیال مخزن و معادله حالت مناسب با استفاده از ترکیب درصد سیال و ورود اطلاعات آزمایشهای مختلف PVT به دست میآید
به منظور نزدیک کردن شرایط مدل لوله قلمی به شرایط آزمایشگاه، از تخلخل و تراوایی دستگاه استفاده شده و برای جلوگیری از اثر جاذبه، مدل یکبعدی و افقی در نظر گرفته میشود. جدول 1 ویژگیهای مدل لوله قلمی ساختهشده در نرمافزار Eclipse 300 را نشان میدهد.
جدول :1 ویژگیهای مدل لوله قلمی ساختهشده در نرمافزار Eclipse 300
.3 ارائه و تحلیل نتایج
در این پژوهش تستهای لوله قلمی برای نفت میدان آبتیمور انجامشده است و حداقل فشار امتزاجی برای نفت مخزن ایلام با سه نوع گاز جابجا کننده متان، کربن دیاکسید و نیتروژن و حداقل فشار امتزاجی برای نفت مخزن سروک و گاز جابجا کننده متان محاسبه گردیده که نتایج آن در انتهای این قسمت ارائه خواهد شد.
مشاهده حبابهای گاز در سیال خروجی از لوله قلمی، کاهش چگالی سیال خروجی و همچنین افزایش نسبت گاز به نفت در خروجی لوله قلمی، میتوانند معیارهای وقوع میان شکنی گاز باشند. همچنین نتیجه آزمایشها نشان میدهد در فشارهای کمتر از حداقل فشار امتزاجی، میان شکنی گاز بهمراتب سریعتر از فشارهای بالاتر از آن اتفاق میافتد.
