بخشی از مقاله
چکیده
تراوایی نسبی از مهم ترین پارامترهاي خواص ویژه سنگ در مطالعات مخازن نفت و گاز در جریانات چند فازي است. این پارامتر در مخازن عادي براحتی از آزمایشات SCAL بدست می آید ، ولی در مخازن شکافدار بخاطر طبیعت سیستم تخلخل دوگانه نمی توان از این آزمایشات براي بدست آوردن تراوایی نسبی استفاده کرد .
براي محاسبه تراوایی نسبی داخل شکاف و مخازن شکافدار چند مدل تئوري، نیمه تجربی و تجربی ارائه شده است که در این مطالعه پنج مدل بررسی می شود. هر یک از این مدل ها بعضی از فاکتورها را در نظر نمی گیرند ؛ بطور مثال مدل بروکس تداخل فازي مایع و گاز را در نظر نمی گیرد یا چیما-گیگر اشباع فاز باقیمانده را نادیده می گیرد. با استفاده از شبیه سازي با نرم افزار اکلیپس100 اثر این روش ها بر میزان تولید و بازیافت نفت از مخازن شکاف دار بررسی شد.
-1 مقدمه
یکی از مهمترین پارامترهاي سنگ ﻣﺨﺰن در تولید و بازیابی نفت تراوایی1است که بصورت توانا یی سنگ در انتقال سیال از خود تعریف می شود. تراوایی به عنوان ضریبی ثابت طبق رابطه دارسی داده هاي تولید و فشار را بهم مرتبط می سازد و واحد اندازه گیري آن دارسی است
هنگامیکه سنگ تنها از یک سیال - آب، نفت یا گاز - اشباع باشد، تراوایی فقط و فقط به خصوصیات سنگ یعنی اندازه گلوگاه هاي حفرات بستگی دارد که به این تراوایی ، تراوایی مطلق گفته می شود که همواره براي یک سنگ مقداري ثابت و معین است. وقتی که در سنگ بیش از یک سیال حضور داشته باشد یعنی جریان دوفازی سها فاز باشد ، هر سیال داراي تراوایی مخصوص خود است که به آن تراوایی مفی د گفته می شود ؛ تراوایی مفی د علاوه بر خصوصیات سنگ به خصوصیات سیالات داخل سنگ و میزان اشباع آنها نیز بستگی دارد بطوریکه در حضور گاز با نفت یا آب ، جز در اشباع هاي بسیار پایین گاز، تراوایی گاز همیشه از تراوایی نفت و یا آب بیشتر است
تحقیقات نشان میدهد به دلیل جمین افکت2همواره مجموع تراوایی هاي مفید از تراوایی مطلق سنگ کمتر است .[3] به نسبت تراوایی مفید به تراوایی مطلق تراوایی نسبی گفته می شود که این تراوایی همیشه عددي بین صفر وی ک و پارامتريب ی بعد است ؛ هم انطورکه مجموع تراوایی هاي مفید از تراوایی مطلق کمتر است مجموع تراوایی هاي نسبی نیز از عدد یک کمتر است.
براي بدست آوردن تراوایی یک سنگ می توان از روش هاي آزمایشگاهی ، چاه آزمایی ، چاه پیمایی و ... استفاده کرد. اندازه گیري تراوایی نسبی در آزمایشگاه با استفاده از آزﻣﺎﯾﺸﺎت SCAL1 قابل انجام است که یا ن آزمایشات به دو صورت جریان پایا و ناپایا انجام می شوند .[4] در روش پایا سیالات بطور همزمان به مغزه تزریق و تولید می شوند و با اندازه گی ري دبی عبوري سیالات و اختلاف فشار می توان تراوایی نسبی را مشخص کرد ؛ در روش ناپایا نمونه ابتدا از یک سیال اشباع می شود و سپس تنها سیال دیگر به مغزه تزریق می شود و به این ترتیب تراوایی نسبی بدست می آید .[5] روش هاي گفته شده فقط براي مخازن و نمونه هاي معمولی بدون شکاف قابل انجام است و از این روش ها نمی توان براي مغزه هاي شکاف دار به دلیل طبیعت تخلخل دوگانه آنها استفاده کرد.
تحقیقات و آزمایشات متعددي جهت محاسبه تراوایی نسبی داخل شکاف ها صورت گرفته است و روشهاي تئوري ، نیمه تجربی و تجربی ارائه شده اند که تراوایی نسبی را به عنوان تابعی از اشباع آب در نظر می گیرند. این مدل ها از جهت درنظر گرفتن اشباع آب باقیمانده ، پیچاپیچی2و ... با یکدیگر تفاوت دارند که این تفاوت می تواند روي ﻣﯿﺰان تولید و بازیابی نفت اثرگذار باشد و هدف از این مطالعه بررسی این روش ها و تاثیر آنها بر تولید و بازیافت نفت است. بررسی تاثیر این مدل ها با استفاده از شبیه سازي دو بعدي یک مخزن شکافدار صورت می پذیرد. در مدل شبیه سازي شده از مدل هاي شکافدار پرکاربرد و معروف مثل تخلخل دوگانه3 ، تراوایی دوگانه 4 ، کاظمی5 و ... استفاده نشده است بلکه چند لایه با عرض کم ولی تراوایی بالا در مدل قرار داده شده است تا نقش شکاف را داشته باشند. شبیه سازي با استفاده از نرم افزار اکلیپس 100 انجام شده است.
در بخش دوم انواع مدل هاي تراوایی نسبی شکاف و شیوه انجام شبیه سازي توضیح داده شده است. نتایج مربوط به شبیه سازي در بخش سوم آمده است و نهایتا در بخش چهارم نتیجه گیري نهایی آمده است.
-2 مدل هاي تراوایی نسبی و روش شبیه سازي
به منظور شناخت بیشتر از عملکرد مخازن شکاف دار، مدل هاي تراوایی نسبی مختلفی براي شکاف ارائه شده است. در این قسمت مهم ترین و پرکاربردترین مدل هاي موجود که ارائه شده اند آمده است.
-2-1 مدل ایکس - 6ضربی -
ابتدایی ترین و ساده ترین مدل ، مدل خطی است که Romm’s model و یا X-model نامیده میشود .[6] مطابق این مدل داریم :
در این مدل از تداخل بین دو فاز1صرف نظر می شود. اما بسیاري از مطالعات عددي نشان می دهد که جمع تراوایی ها ي نسبی کمتر از یک است ، بنابراین مدل ایکس یا ضربی براي توصیف تراوایی نسبی بعنوان تابعی از اشباع خیلی مناسب نیست ولی در اکثر شبیه سازي ها براي تراوایی نسبی داخل شکاف از این مدل استفاده می شود.
-2-2 مدل کوري2
بر اساس مشاهدات و یافته ها درباره ماهیت عملکرد اشباع و پیچاپیچی، کوري مدل ی نیمه تجرب ی براي تراوایی نسبی در محیط متخلخل کلاسیک به شرح زیر ارائه داد :[
در رابطه هاي بالا، Sw* اشباع آب نرمالیزه شده به شکل زیر است:
-2-3 مدل بروکس3
بروکس با تصحیح رابطه کوري به یافته هاي زیر رسید :
شاخص توزیع اندازه حفرات است. هرچه بزرگتر باشد ، محیط متخلخل همگن تر و حفرات هم اندازه تر هستند ،
بنابراین λمقادیر کوچک بیانگر یک بازه ي وسیع λاز اندازه حفرات است و بی نهایت به معناي سیستم کاملا همگن است.
