بخشی از مقاله
چکیده
در برداشت نفت سنگین از روشهای مختلفی استفاده میشود. یکی از این روشها، روش ریزش ثقلی به کمک بخار - - SAGD است که شکل ویژهای از آن تحت عنوان روش ریزش ثقلی بخار به صورت سریع - Fast-SAGD - وجود دارد. در این روش علاوه بر جفت چاه - SAGD - از یک یا چند چاه انحرافی - Offset - نیز استفاده میشود . در این مطالعه، شبیهسازی فرآیند ریزش ثقلی بخار به صورت سریع - Fast-SAGD - در یکی از مخازن نفت سنگین شکافدار جنوب ایران با نرم افزار ECLIPSE انجام شد. این مخزن دارای نفت سنگین با درجه API 8 میباشد. مطالعات برای بررسی پارامترهای عملیاتی در روش ریزش ثقلی بخار به صورت سریع انجام شد و نتایج نشان داد که با افزایش فشار در چاه انحرافی، افزایش دبی تزریق در چاه SAGD و همچنین بهینه کردن فاصله چاه تزریق کننده و تولید کننده و فاصلهی آنها با چاه انحرافی، نرخ تولید نفت و ریکاوری تا نقطه بهینه افزایش پیدا میکند.
کلمات کلیدی: ازدیاد برداشت، شبیه سازی، نفت سنگین،Fast-SAGD ،مخازن شکافدار
-1 مقدمه
امروزه با توجه به میزان افزایش تقاضا برای نفت در جهان و نیز رسیدن مخازن به نیمهی دوم عمر خود، استفاده از روش های ازدیاد برداشت نفت ضروری به نظر میرسد. برداشت اولیه در تعداد کمی از مخازن نفت سنگین و قیر طبیعی جهان که دارای شرایط بهتری هستند حداکثر به 6 درصد نفت میرسد . - Van Poolen and Associate, 1980 - یکی از روشهای موثر در برداشت نفت بخصوص مخازن نفت سنگین روش تزریق بخار همراه با ریزش ثقلی است. این روش شامل یک جفت چاه افقی موازی با هم است که با فاصله اندکی از همدیگر قرار میگیرند که چاه بالائی، چاه تزریقی و چاه پایینی، چاه تولیدی است.
در این روش نفت به واسطهی تزریق بخار که به آن نفوذ کرده داغ میشود و با کاهش گرانروی، نفت به کمک ریزش ثقلی به سمت چاه تولیدی حرکت میکند و به این ترتیب جبهه بخار - محفظه بخار - به کل مخزن نفوذ میکند. در این روش نفت روان شده بدلیل فاصلهی کم بین چاه تزریقی و تولیدی و نیز وجود چاه های افقی با طول زیاد تا هنگام ریزش به چاه تولیدی وتولید شدن داغ و روان میماند و حرارت خودش را از دست نمیدهد شکل ویژهای از روش SAGD3 یک فرایند تحت عنوان ریزش ثقلی بخار به صورت سریع - Fast-SAGD - است. در روش - Fast-SAGD - علاوه بر جفت چاه SAGD از چاه انحرافی - - Offset نیز استفاده میشود . - Polikar, 2005 -
در این روش با بهینه سازی پارامترهای عملیاتی مانند زمان شروع تزریق در چاه انحرافی، فاصله چاههایSAGD از چاه انحرافی، دبی و فشار تزریق و دیگر پارامترهای عملیاتی با افزایش بهرهوری و میزان تولید نفت سنگین نسبت به روش SAGD است Hemmati- - . - Sarapardeh, et al., 2013 مقدار کلی نفت سنگین و قیر طبیعی در جهان حدود یک تریلیون مترمکعب نفت درجا تخمین زده میشود که شش برابر نفت معمولی در جهان است - . - Taber, Martin, and Seright, 1996 عمده این منابع نفت سنگین در سه کشور آمریکا، کانادا و ونزوئلا میباشد - . - Van Poolen and Assoc, 1980 در مطالعاتی که با استفاده از ابزارهای آزمایشگاهی و آنالیز عددی برای فرایندSAGD انجام شده مشاهده شده است که با کاهش تراوایی مدت زمان فرایند افزایش پیدا میکند. - Nasr , Golbeck and Lorimer , 1996 -
-2 آشنایی با میدان مورد مطالعه
این میدان نفت سنگین به دلیل داشتن مخازن نسبتا کمعمق به طوری که با حفر چاههایی با میانگین عمق 1500 متری قابل دسترسی هستند، در اولویت تولیدی شدن قرار گرفته است. در حالیکه در بسیاری از میادین کشور برای دستیابی به مخازن عمیق، چاههایی با اعماق 3 تا 4 هزار متر یا بیشتر باید حفرشود سابقه فعالیتهای حفاری اکتشافی این میدان به بیش از 6 دهه قبل باز میگردد. در این میدان تا کنون چاههایی در مخازن آسماری و بنگستان،سازندهای کنگان و دالان، جهرم، ایلام و سروک حفر شده است.این میدان ، طاقدیس عظیم و متقارنی است که طول آن 90 کیلومتر و عرض آن 16 کیلومتر بوده و شیب طبقات در دو دامنه شمالی و جنوبی آن از حدود 17 درجه تجاوز نمینماید.
عملیات اکتشاف با حفاری چاه شماره 1 در سال 1931 میلادی و با هدف ارزیابی مخازن آسماری و گروه بنگستان در سازند سروک آغاز شد حفاری چاههای شماره 2 تا 5 در فاصله زمانی 1959 تا 1977 با هدف ارزیابی مخازن گازی افقهای پرمین شامل سازندهای کنگان، دالان و فرقان در گروه دهرم انجام گردید.در سال 1984 گروه مطالعاتی طرح اکتشاف نفت سنگین کشور، اکتشاف اصولی نفت میدان را با حفر اولین چاه اکتشافی نفت سنگین - چاه - 6 در سازند سروک آغاز نمود. نتایج اولیه حفاری و تکمیل چاه 6 در دو مخزن کربناتی جهرم و سروک حاکی از وجود چندین میلیارد بشکه نفت سنگین با درجه مرغوبیت API 8-10 در سازند جهرم و با درجه مرغوبیت API 12-14 در سازند سروک بود. در سال 1988 حفاری چاه 7،با هدف تعیین حدود مخزن سروک،تعیین سطح تماس آب و نفت و تخمین دقیقتر مقدار نفت در جای این میدان انجام گردید.
-3 شبیه سازی و طراحی مدل
-1-3× آنالیز سیال مخزن
برای آنالیز سیال مخزن مدل فازی انتخاب شده جهت تنطیم معادله حالت، نرم افزار PVTi میباشد. در اولین مرحله از انجام کار اطلاعات مربوط به نمونه سیال انتخاب شده مورد بررسی قرار گرفت.نفت خام از سه شبه جز C1-CO2 - فاز گازی - C2-C6 - فاز نفت - و C7+ - فاز نفت - تشکیل شده بود. جزء C7+ از ترکیب سیال مورد نظر به عنوان پارامتر رگراسیون و معادله حالت پنگ رابینسون4 سه پارامتری برای مدل سازی خواص سیال انتخاب شد. در این مرحله بایستی پارامترهای اولیه برای مدل پایه تعریف میشد؛ جدول شماره 1 این پارامترها را نشان میدهد.
-2-3 ساخت مدل استاتیکی مخزن
برای بررسی پارامترهای مختلف عملیاتی برعملکرد روش تزریق سریع بخار به کمک ریزش ثقلی یک مدل پایه در ابتدا تعریف شد .بدین منظور یک مخزن در جنوب ایران به منظور انجام مطالعه انتخاب گردید. به منظور کاهش زمان محاسباتی قسمتی از مخزن برای انجام محاسبات انتخاب میکنیم.یک تولید کننده در انتهای مخزن و یک تزریق کننده در بالای 7 متری تولید کننده قرار دارد همچنین فرض میشود که هیچ جریانی از خارج وارد محدوده مخزن نمیشود اما اتلاف گرما در بالا فرض میشود.
-4 بحث در نتایج
در این سناریو شبیه سازی را برای عملیات Fast-SAGD مورد بررسی قرار میدهیم. در این مطالعات پارامترهای عملیاتی اثر دبی تزریق در چاه SAGD ، اثر فشار تزریق در چاه انحرافی - Offset - ، اثر فاصله ی مکان تزریقکننده و تولیدکننده در جفت چاه SAGD و اثر فاصلهی چاه انحرافی از جفت چاه SAGD با توجه به مؤلفههای بازده حراراتی - CSOR - 5 ، بهرهوری - CDOR - 6 و بازیافت - RF - 7 مورد ارزیابی قرار میگیرد و در نهایت بهینه ترین و اقتصادی ترین حالت برای مدل مورد نظر را مشخص میکنیم. پس از اولین اجرای نرم افزار با استفاده از مقادیر عملیاتی ذکر شده در قسمت قبل به منظور شبیه سازی نسبت بخار به نفت - SOR=4 - بدست امد که در ادامه مطالعات به عنوان معیاری مهم برای اقتصادی بودن یا نبودن عملیات مورد بررسی قرار میگیرد.
-1 -4 اثر دبی تزریق در چاه SAGD
برای بررسی نرخ تزریق بخار در مخزن با شرایط ضخامت 30 متر و فاصله مکان تزریق کننده و تولیدکننده 7 متر و نفوذپذیری 1.25 دارسی شبیه سازی را انجام دادیم.در یک دوره 10 ساله عملیات، افزایش تولید در نتیجه بیشترین نرخ تزریق بخار می باشد. در این تحقیق با توجه به محدوده اقتصادی - SOR=4 - و اینکه CSOR کمترین مقدار خود باشد، نرخ بیشترین تزریق بخار 450 m3/d بهترین گزینه است. در نمودار 1 تاثیر دبی روی دو مؤلفه را مشاهده میکنیم.
