بخشی از مقاله
چکیده
مخازن گازي را می توان به مخازن گاز خشک ، مخازن گازتر و مخازن گازي میعانی تقسیم بندي کرد . در مخازن گازي میعانی دماي مخزن بین دماي بحرانی و دماي کریکاندنترم قرار می گیرد. هنگامی که فشار مخزن به زیر فشار نقطه شبنم می رسد، در اثر میعان معکوس، گاز در مخزن به مایع تبدیل می شود. این میعانات بسیار با ارزش بوده و کاربرد بسیار زیادي در صنعت و زندگی روزمره دارند از مهمترین چالشهاي موجود در این مخازن، رسیدن فشار مخزن به فشار نقطه شبنم فوقانی و تشکیل میعانات گازي درون مخزن میباشد و در نتیجه ي آن، نرخ تولید از چاه به شدت افت پیدا می کند.
بنابراین میزان اشباع میعانات گازي در مخزن بسیار حائز اهمیت است هدف از انجام این مطالعه، بررسی تزریق گاز غیر هیدروکربوري نیتروژن و مقایسه آن با تزریق متناوب آب و گاز دي اکسید کربن به منظور بالا نگه داشتن فشار مخزن بالایی نقطه شبنم و افزایش تولید میعانات در یکی از مخازن گاز میعانی می باشد. در این مطالعه داده هاي سیال ي مخزن گازي میعان معکوس بهمراه آزمایشات تخلیه در حجم ثابت وانبساط در ترکیب ثابت گرفته برروي این سیال موردمطالعه قرارگرفت.
سپس با استفاده ازمعادله حالت مناسب مدلسازي توسط نرم افزار انجام گرفت و نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد که سناریوي تزریق دياکسیدکربن و آب نه تنها داراي بالاترین بازیافت میعانی می باشد بلکه از لحاظ اقتصادي نیز استفاده از 1WAG به صرفه تر می باشد زیرا با تزریق گاز کمتر میتوان به میعانات تولیدي بیشتري دست یافت، و بعلاوه نسبت گاز به نفت نیز در این سناریو کمتر میباشد.
.1 مقدمه
امروزه تقاضا براي گاز طبیعی نسبت به منابع دیگر هیدروکربوري، به علت سازگار بودن با محیط زیست، به شدت افزایش یافته است. میعانات گازي به شکل نفت بسیار سبک، از مخازن گازي میعان معکوس تولید میگردند. هنگامی که فشار به زیر فشار نقطه شبنم افت میکند، ترکیبات سنگین موجود در سیال مخزن شروع به مایع شدن میکنند. اگر فشار در اطراف چاه تولیدي کمتر از فشار نقطه شبنم گردد، میعانات گازي تشکیل شده، در اطراف چاه تولیدي تجمع مییابند. این میعانات به دلیل نیروهاي موئینگی، در فضاهاي خالی سنگ مخزن به دام میافتند.
این میعانات تشکیل یافته در اطراف چاه تولیدي باعث کاهش بهرهدهی چاه در اثر کاهش نفوذپذیري مؤثر و نسبی گاز در مخزن میگردد [1;2;3] چندین روش بهمنظور افزایش بهرهدهی گاز در مخازن گازي میعان معکوس مطرح است. مانند تزریق گازهاي سبک هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی در مخازن گازي میعان معکوس عمدتاً بهمنظور نگه داشتن فشار مخزن بالاي فشار نقطه شبنم و جلوگیري از مایع شدن اجزاء سنگین سیال مخزن و بازیافت آنها صورت میپذیرد.[4] در عین حال، تزریق گاز به درون این مخازن گاهی اوقات به افزایش فشار نقطه شبنم منجر شده و تشکیل زودرس میعانات گازي را در پی خواهد داشت.
لذا بازیافت نهایی در چنین شرایطی به شدت به رفتار فازي سیال مخزن و سیال تزریقی بستگی دارد. روشهاي دیگري نیز بهمنظور افزایش بازیافت میعانات گازي در این مخازن بهکار رفتهاند که نتایج خوبی نیز داشته اند مانند؛ شکاف-دهی هیدرولیکی، تزریق حلال و عملیات شیمیایی.[5]به محض اینکه فشار مخزن به زیر فشار نقطه ي شبنم افت پیدا می کند میعانات گازي شروع به تشکیل می کنند.
میزان شکل گیري این میعانات به چندین فاکتور اساسی از قبیل ترکیب گاز و ویژگی هاي مخزن وابسته است. مایعات میعانی مانع جریان فاز گاز خواهند شد و در اطراف چاه سه ناحیه را بوجود خواهند آورد [6].ناحیه اول - Condensate bank - است که در نزدیکی چاه تولیدي قرار دارد، اشباع میعانات گازي به حدي است که توانایی جریان یافتن را به عنوان یک فاز مجزا دارند .واضح است که فشار مخزن در این ناحیه نسبت به نواحی دیگر کمتر است Roussennac بیان کرد که ترکیب کلی سیال جریانی در این ناحیه ثابت است. - با یک GOR تقریبا ثابت - و این ترکیب تقریبا مشابه همان گازي است که در مرز ناحیه ي 1 و 2 قرار دارد.
تنها موردي که باعث مجزا شدن این ناحیه از نواحی دیگر می شود جریان داشتن میعانات می باشد.در حقیقت ناحیه ي 1 به صورت یک ناحیه ي دوفازي با تحرك پذیري ثابت فازها عمل می کند.ناحیه ي دوم - - condensate buildup zone می باشد. در این ناحیه اگرچه میعانات گازي تشکیل شده اند، اما به دلیل این که اشباعشان هنوز به مقدار کافی زیاد نشده قابلیت حرکت در مخزن را ندارند.
مرز خارجی این ناحیه در مختصات شعاعی، مکانی است که اولین قطرات مایع از فاز گاز خارج می شوند، بنابراین فشار در این فاصله از چاه برابر با فشار نقطه ي شبنم سیال اولیه ي مخزن استRoussennac بیان نمود که ترکیب سیال در ناحیه ي 2 مدام درحال سبکتر شدن است، زیرا اجزاي سنگین آن مدام درحال خارج شدن و تبدیل به میعانات هستند. این فرآیند فقیرتر شدن گاز تا نزدیکی چاه تولیدي ادامه پیدا می کند و سرانجام به یک مقدار مینیمم در چاه تولیدي میرسد. این موضوع که اشباع میعانات در ناحیه ي 2 کمتر از ناحیه ي 1 است به ما اجازه می دهد تا ناحیه ي 2 را به صورت یک ناحیه ي گازي تک فاز در نظر بگیریم.
تنها فازي که در ناحیه 2 درحال جریان می باشد گاز است. اجزاي میانی و سنگینتر به عنوان میعانات در نزدیکی مرز ناحیه ي 1 و2 آزاد می شوند و این عامل باعث می شود که این میعانات تشکیل یک condenaste bank را در ناحیه ي 1 بدهند. ناحیه ي سوم - Original Dry Gas Region - بوده که براساس تعریف ارائه شده، هیچ میعانی در این ناحیه تشکیل نشده است. - یعنی فشار بالاتر از فشار نقطه ي شبنم سیال است. - Roussennac و Shi نمودار مربوط به مدل نواحی سه گانه را به صورت شماتیک ارائه دادند. - شکل1و - 2
برطبق مطالعات Economides و همکارانش، در سال 1986 و Fussel در سال 1973 امکان وجود یک ناحیه چهارم در مجاورت چاه نیز وجود دارد. [7]در این ناحیه به دلیل پائین بودن کشش بین سطحی - IFT - در دبی هاي بالا، اشباع مایعات کاهش و بنابراین تراوایی نسبی گاز افزایش می یابد. در این مطالعه، از شبیه ساز تجاري ECLIPSE براي شبیه سازي تزریق تزریق گازهاي دي اکسید کربن و گاز طبیعی در یک سکتور مشخص که تقریبا یک سوم یکی از مخازن گازمیعانی ایران می باشد استفاده شده است.
معادله حالت 3-parameter Peng-Robinsonبراي مچگیري داده هاي آزمایشگاهی بوسیله نرم افزار PVTi استفاده شد.به منظور انتخاب بهترین سناریوي تزریق با بالاترین ضریب بازیافت و کمترین افت فشار سناریوهاي تزریق ذکر شده با دبی هاي تزریق و فشارهاي تزریق متفاوت آنالیز و بررسی شدند. سپس شرایط بهینه براي تزریق در این مخزن بدست آمد.
.2 مشخصات کلی مخزن مورد مطالعه
مخزن گاز میعانی مورد مطالعه داراي تاقدیس کشیدهاي با روند شمال غربی- جنوب شرقی و هم جهت با سایر ساختارهاي جنوب غرب ایران میباشد. فشار اولیه5280 Psia و دماي مخزن 220 ℉ میباشد ابعاد تقریبی این مخزن به طول 24 و عرض 3 کیلومتر میباشد. این مخزن در سال 1989 با حفر چاه اکتشافی شماره 1 کشف گردید ولی تولید اقتصادي از آن از سال 2000 شروع شد و تاکنون 17 حلقه چاه در این مخزن حفاري شده است.
این مطالعه برروي قسمتی از بخش جنوب شرقی آن که در حال حاضر داراي 1 چاه فعال میباشد انجام گرفته است.خصوصیات کلی مخزن در جدول 1 آمده است همچنین مدل مخزن در شکل 3 نشان داده شده است.تعیین دقیق و درست خصوصیات سیال مخزن ، یکی از عوامل بسیار مهم در مطالعات شبیه سازي مخزن است . در فرایند تزریق گاز ، بر هم کنش زیادي بین سیالات وجود دارد ، لذا تعیین خصوصیات سیال بطور دقیق بسیار حائز اهمیت است.
معادله حالت 3-parameter Peng-Robinson براي تعیین خصوصیات سیال با استفاده از داده هاي PVT آزمایشگاهی توسعه داده شد .این آزمایشها شامل آزمایشهاي انبساط با ترکیب ثابت، تخلیه حجم ثابت و آزمایش تفکیک گر می باشد که با استفاده از نتایج حاصل از این آزمایشها می توان تمام خواص خواص سیال مخزن را پیش بینی کرد. گرانروي سیال توسط معادله Lohrenz-Bray-Clark محاسبه شده است.
در مرحله بعدي ، با تغییر برخی از پارامترهاي معادله حالت 3 پارامتري PR ، سعی در تنظیم آن شده است . پیش بینی خواص سیال با معادله حالت می تواند با تنظیم کردن بعضی از ضرایب معادله حالت با خواص سیال بهبود یابد. این روش که معمولا در حین محاسبات رگراسیون انجام می شود به تنظیم کردن معادله حالت معروف می باشد. شکل هاي1و2و3 مقادیر مشاهده شده در آزمایشها و مقادیر محاسبه شده به وسیله نرم افزار PVTi براي دو تا از پارامترهاي آزمایشهاي انبساط با ترکیب ثابت و تخلیه حجم ثابت را نشان می دهد.همانطور که نشان داده شده است تطابق خوبی بین مقادیر مشاهده شده و محاسبه شده وجود دارد.
