مقاله شبیه سازی تاثیر موقعیت چاه ها در بازده روش های متخلف تزریق در یکی از مخازن نفتی

بخشی از مقاله

چکیده

به طور کلی در مخازن پس از مدتی بهره برداری، فشار مخزن کاهش یافته و این امر منجر به افت میزان تولید نفت خواهد شد. به همین دلیل روش های تثبیت فشار مخزن و یا کند نمودن این افت فشار باید به کار گرفته شوند. ازجمله روش های مناسب، تزریق غیر امتزاجی گاز و آب می باشد. در این تحقیق سناریو های مختلف تزریق گاز دی اکسید کربن، گاز متان، و آب بر اساس تغییر الگو های تزریقی برای برنامه شبیه ساز تعریف شده است.

بعد از اجرای سناریو های تولیدی توسط شبیه ساز اکلیپس میزان تولید توسط روش های مختلف از سال 2007 تا سال 2050 با هم مقایسه شد. مشخص گردید که تزریق آب تحت الگوی هفت چاهی که شامل شش چاه تولیدی و یک چاه تزریقی می باشد، با بازده تولید نفت 26/75 درصد بیشترین میزان راندمان، و بعد از آن تزریق دی اکسید کربن با بازده 25/36 درصد، به عنوان روش های بهینه برای افزایش ضریب بازدهی این مخزن می باشند.

.1 مقدمه و مبانی نظری

مخازن کربناته شکافدار بخش عمدهای از مخازن هیدروکربوری کشور را تشکیل میدهند. وجود تخلخل دوگانه شامل محیط باتخلخل زیاد وتراوایی کم ازیک طرف، و شبکه شکافها باتخلخل کم وتراوایی زیادازطرف دیگر، با خواص فیزیکی متفاوت سبب شده است که ساختار این مخازن بسیار پیچیدهتر از مخازن معمولی گردد. ساختار ناهمگون مخازن شکافدار سبب ایجاد مکانیزمهای تولید پیچیده شامل همرفت، دیفیوژن، ریزش ثقلی، آشام و آزاد شدن گاز شده است.

وجود مخازن هیدروکربوری ماسه سنگی و بدون شکاف واقع در آمریکای شمالی و اروپایی، سبب شده است که در این انگیزه مناسبی برای شناخت مخازن شکافدار وجود نداشته باشد.[1] لذا ضرورت مطالعه این نوع مخازن توسط محققان ایران بیشتراحساس می شود. دراین راستا مقاله حاضر به بررسی یکی از موضوعات مرتبط با این نوع مخازن پرداخته است.

هم اکنون تزریق گاز و آب دو روش اصلی ازدیاد برداشت از مخازن نفتی کشور است؛ اگرچه در مناطق خشکی کشور، تزریق گاز به عنوان اصلی ترین روش ازدیاد برداشت در اولویت قرار می گیرد. اولین برنامه بازیافت ثانویه در کشور در سال 1355 در میدان هفتگل با روش تزریق گاز به مرحله اجرا در آمد. سپس در سال 1356 تزریق گاز در میدان گچساران با هدف فشار افزایی و تثبیت شروع شد.

تزریق گاز در این میدان عظیم نفتی کشور هنوز هم ادامه دارد و نتایج درخشان و عملکرد مطلوب آن باعث شد که طرح تزریق گاز در تعداد دیگری از میادین نفتی کشور از جمله پارسی، مارون، کرنج، بیبی حکیمه، لب سفید، رامشیر و کوپال نیز تکمیل و اجرا شد.[2] در تزریق غیرامتزاجی، گاز تزریقی در قسمت بالای مخزن متراکم می شود و فشار مخازن را افزایش می دهد و حرکت نفت را سهولت می بخشدباید. توجه داشت که لزومی ندارد گاز تزریقی حتماً از نوع ترکیبات هیدروکربنی باشد.

در بخش فلات قاره، به علت دسترسی به آب دریا و همچنین هزینه گزاف تکنیکهای دیگر ازدیاد برداشت، معمولاً از آب دریا به عنوان سیال تزریقی استفاده میشودراندمان. جابجایی نفت از سنگ مخزن به وسیله آب عموماً بیشتر از راندمان جابجایی گاز می باشدبه. این دلیل که اولاً گرانروی آب در حدود 50 برابر گرانروی گاز است. ثانیا آب قسمت هایی از فضای متخلخل را اشغال می نماید که قابلیت هدایت کمتری را دارند. در حالی که گاز آن قسمت ها را اشغال می کند که دارای قابلیت هدایت بیشتری هستند.

موقعیت چاه های تزریق و تولیدی در عملیات سیلاب زنی بسیار حائز اهمیت است. Craig در سال 1971 مواردزیادی را در مورد الگوی محیطی مطرح نمودWillhite .[3] بیان نمود که در نظر گرفتن توپولوژی زیر سطحی و یا سطحی و استفاده از تکنیک های حفاری Slant-hole ، موجب حفر چاه های تولیدی و تزریقی می شود که به طور یکنواخت در مخزن قرار نگرفته اند.

در این موقعیت ها ناحیه تحت تاثیر هر چاه تزریقی ممکن است متفاوت از چاه تزریقی دیگر باشد.[4] درمقاله حاضرتاثیر موقعیت چاه های تزریقی وتولیدی برعملکرد تزریق شبیه سازی شده وموردبررسی قرارمی گیرد. درانتخاب نوع تزریق، متداولترین آنها که درمخازن ایران کاربرد بیشتری دارند، مدنظرقرارگرفته است. بدیهیست برای بررسی کامل تر، اجرای سایرسناریوها نظیر افقی کردن چاه های تولیدی مخزن، تزریق امتزاجی با استفاده از گاز های هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی، روش ازدیاد برداشت WAG، تزریق پلیمر، وغیره ضروری است.

.2 روش و مراحل تحقیق

بر اساس تاریخچه مخزن، تولید از سال 2007 آغاز شده استدر. این بررسی تلاش گردید که صرفاً با استفاده از تزریق آب و گاز و تغییر الگوی چاه های تولیدی و تزریقی، میزان تولید تا سال 2050 بررسی شود. سپس مقایسه ای بین بهترین سناریو هر تزریق و عملکرد میدان بدون تزریق به عمل آمد. عملکرد مخزن مورد مطالعه توسط شبیه ساز Eclipse بررسی گردید.

سناریوهای تزریق گاز و تزریق آب در شش گروه جداگانه الگوی تزریق بررسی و سپس بهترین سناریو از هر گروه معرفی و با یکدیگر مقایسه شدند. لایه مخزنی مورد مطالعه، سازند آسماری می باشد. این مخزن از جنس سنگ های کربناته بوده و از دو سیستم شکاف و ماتریکس بهره می بردو جزء مخازن شکافدار ایران به حساب می آید.

حجم آب مخزن برابر با - MMRbbl - 1621/6 و نفت اولیه درجا برابر با 1050/9 - MMRbbl - می باشد. مخزن دارای یک آبده قوی بوده و از این رو مکانیسم حاکم تولید نفت در آن رانش آب می باشد. مخزن مورد مطالعه دارای نفتی با دانسیته 38 API بوده و ضریب حجمی نفت آن در فشار اولیه مخزن 1 /2842 - Rbbl/STB - می باشد.[5]

برای ساخت مدل سه بعدی و استاتیک مخزن، ابتدا با استفاده از نرم افزار Flogrid یک شبکه گرید بر روی آن طراحی گردید. در این شبکه، مخزن در جهت طولی و عرضی به ترتیب به 24 و 25 گرید تقسیم شد. با توجه به تنوع جنس سنگ، در جهت عمودی 24 گرید برای مخزن تعریف گردید. برای گرید بندی مخزن از روش Corner Point استفاده شد که نسبت به روش Block Center دارای دقت بیشتری است. سپس اطلاعات استاتیک مخزن شامل تخلخل، تراوایی مطلق و نسبی،NTG، توزیع اولیه اشباع سیالات و همچنین خواص سیالات مخزن به کمک روش هایUp Scaling برای کلیه گریدها محاسبه و به نرم افزار Eclipse داده شد.

در سناریوهای مختلف ترکیب متفاوتی از چاه های تولیدی و تزریقی استفاده شد. به عنوان نمونه، در تزریق آب، بهترین سناریو به صورت Inverted Seven Spot بود که در آن از 1 چاه تزریقی و 7 چاه تولیدی استفاده می شود. در چاه تزریقی، آب و در چاه تولیدی، نفت جریان دارد - شکل . - 1 حداکثر تولیددرسناریوهای تزریق آب، از این الگو صورت گرفت که معادل % 26/75 نفت درجای اولیه تولید شده است.

.3 ارائه و تحلیل نتایج

بر اساس مطالعات شبیه سازی مخزن مورد مطالعه، بهترین سناریو تولید درهرتزریق مطابق جدول 1تعیین گردید . بر اساس مقایسه نتایج بدست آمده می توان نتیجه گرفت که میزان بازیافت نهایی در سناریو های تولید طبیعی، تزریق آب و تزریق گاز متان و دی اکسید کربن به ترتیب %22 ، %26/75 و %24/92 و %25/86 می باشد که نشان می دهد تزریق آب نسبت به سایر سناریو ها دارای ضریب بازیافت بیشتری است.

به علت ویسکوزیته بالاتر آب نسبت به گاز و به دنبال آن خاصیت بهتر جاروب نفت، فشار مخزن کمتر کاهش پیدا می کند و در نتیجه نسبت گاز به نفت با توجه به دیگر سناریوها کمتر است و چون آب یک جبهه مستحکم تر ایجاد می کند در نتیجه برش آب کمتر و پدیده کاناله شدن آب کمتر رخ می دهد. همچنین به منظوربررسی بهترعملکردمخزن، نمودارهای FOPT، FOPR، FGOR برای سناریوهای مختلف ترسیم شد. به عنوان نمونه، نمودار FOPR بهترین سناریوی هرنوع تزریق، برای مقایسه بایکدیگر، درشکل2 آمده است.