بخشی از مقاله
چکیده
در هنگام تولید نفت، افت فشار زیاد در اطراف چاه باعث می شود که علاوه بر نفت، آب به سمت دهانه چاه حرکت کند، که در نتیجه آن دبی تولید نفت از چاه کاهش و هزینه بهرهبرداری افزایش مییابد و تاثیرهای منفی گستردهای بر عملکرد مخزن، چاه و تاسیسات سطح الارضی میگذارد. در این مقاله جهت شبیه سازی و تولید بهینه در یکی از مخازن شکافدار غرب ایران به بررسی روش های جلوگیری از مخروطی شدن پرداخته شده است.
در این راستا 4 سناریوی مختلف دبی اولیه، دبی بحرانی،دبی ثابت،تقسیم دبی اجرا گردید و میزان آب و نفت تولیدی در این سناریوها با هم مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که سناریوی تقسیم دبی نشان می دهد که چاه شماره یک در مکان مناسبی حفاری نشده است و با بستن آن و استفاده از توان تولیدی دیگر چاه ها می توان کاملا مشکل تولید آب را در میدان مورد نظر برطرف نمود. لذا باید به مکان چاه ها و مکان مشبک کاری آن ها در مخزن جهت کنترل مخروط شدگی توجه ویژه نمود.
-1 مقدمه
پدیده مخروطی شدن در بیشتر مخازن نفتی بعد از گذشت مدت زمانی از تولید به دلیل برهم خوردن تعادل بین نیروهای ویسکوز و گرانشی رخ میدهد و باعث میشود که آب موجود در سفره آبی زیرزمینی - آبده - به شکل یک مخروط به طرف دهانه چاه تولیدی حرکت کند که در نتیجه آن دبی تولید نفت از چاه کاهش و هزینه بهرهبرداری افزایش مییابد. معمولا این پدیده هنگامی رخ میدهد که دبی تولید بالایی به چاه تحمیل شود، از این رو عاملی است که سبب محدود کردن دبی تولید نفت از چاه میگردد.یکی از اولین مطالعات انجام شده بر روی مخروطی شدن در مهندسی مخزن در سال 1935 توسط موسکات ووایکوف انجام گرفت. آنها بطور تحلیلی نشان دادند که پدیده مخروطی شدن آب در اثر تولید با نرخ بالا رخ میدهد، این مطالعه بر اساس فرضیاتی همچون جریان تک فاز، نسبت تحرک مساوی و ... انجام گرفت
وفایی سفتی و همکاران در سال 1386 به بررسی و مدل سازی این پدیده در مخازن شکافدار پرداختند و به این نتیجه رسیدند که دبی تولید نفت نقش اساسی را در تولید نفت دارد. همچنین عنوان کردند که زمان میانشکنی به تخلخل و تراوایی عمودی و افقی شکاف و برش آب به تخلخل و تراوایی افقی ماتریکس بیشتر حساس می باشند .[2] همچنین در سال 1393 قوشچی و همکاران به طراحی دستگاه آزمایش نمایشگر پدیده مخروطی شدن پرداختند و نتایج خود را با نتایج حاصل از نرمافزار Eclipse مقایسه کردند و بین نتایج شبیه-سازی و آزمایشگاهی تطابق خوبی را مشاهده کردند
در این مطالعه با استفاده از شبیهساز تجاری Eclipse در جهت کنترل تولید نفت به بررسی و مطالعه پدیده مخروطی شدن و راهکارهای به تعویق انداختن آن در یک مخزن نفتی پرداخته میشود. در این رابطه عملکرد مخزن با استفاده از مدل نفت سیاه با اعمال سناریوهای تولیدی متفاوت بررسی شده و تشدید یا کاهش مخروطی شدن مورد تحلیل قرار گرفته است. سناریوهای کنترل و تقسیم دبی نفت، دبی بحرانی بررسی شدند. در پایان با مقایسه سناریوهای مختلف از نظر میزان تولید آب و بازیافت نفت ، بهترین گزینه تولیدی جهت تولید از مخزن مورد نظر انتخاب گردید.
-2 ساخت مدل مخزن
جهت شبیه سازی در این مطالعه از نرم افزار Eclipse 100
استفاده شده است. یکی از اصلی ترین قسمت های شبیه سازی طراحی گرید و شکل هندسی مخزن است. مخزن مورد مطالعه دارای سه لایه میباشد. به منظور مطالعه شبیهسازی مخزن با تعیین مقادیر x و y بزرگتر از 300 فوت مخزن به صورت گرید درشت و به ازای مقادیر کمتر از 300 فوت مخزن به صورت گرید ریز شبیهسازی شده است.
شکل 1 گرید بندی سه بعدی مخزن.
در مورد گرید درشت مقادیر x و y برابر با 400 فوت و در مورد گرید ریز مقادیر x و y برابر با 200 فوت در نظر گرفته شده است. به منظور کاهش زمان شبیهسازی مقادیر x و y را برابر فرض شده است. در نهایت مخزن به صورت شکل 1 گریدبندی شده است. شبیهسازی مخزن در سیستم مختصات کارتزین انجام شده است.بعد از اتمام طراحی گرید بندی مخزن، باید تمامی خواص مورد نیاز برای شبیه سازی - نفوذپذیری، تخلخل، اشباع آب، ضخامت مفید به کل - در هر سلول شبکه مشخص شود. این کار با استفاده از نمونه برداری مقادیر خواص از روی نقشه های همتراز این خواص انجام می شود. فشار اولیه مخزن 4800 Psi و شروع تولید 1 اکتبر 1999 می باشد. دمای مخزن برابر با 180 درجه فارنهایت می باشد که در این دما فشار نقطه اشباع برابر با 3715 پام است.
شکل 2 نمودار فشار مویینگی آب و نفت دادههای آنالیز ویژه
مغزه.
تطابق تاریخچه از مهمترین بخش عملیات شبیهسازی مخزن میباشد. مخزن مورد مطالعه دارای 3 حلقه چاه می باشد و در مدت 7 سال، 15میلیون بشکه نفت تولید کرده است. فشار میانگین مخزن در انتهای هفت سال تولید، بالاتر از فشار حباب بوده و میانگین نرخ تولید نفت از میدان حدود 4700 بشکه در روز بوده است. هدف از تطابق تاریخچه این است که مدل شبیهسازی شده ، رفتار مخزن واقعی را در طی 7 سال تولید از خود نشان دهد.معمولاً در صنعت در صورتی که اختلاف فشار مبنا - فشار مبنا900 فوت از سطح آزاد دریا در نظرگرفته شده است - ، بین
مخزن واقعی و مدل شبیه سازی شده کمتر از 50 psi باشد، مدل شبیهسازی شده قابل قبول می باشد. با توجه به تطابق نشان داده شده در شکل 3، در این مطالعه مدلها نتایج قابل قبولی را نشان میدهند، به عبارت دیگر این مدلها میتوانند نماینده مخزن واقعی باشند.
شکل 3 تطابق مدل شبیهسازی شده با مخزن واقعی در عمق مبنا.
-3بررسی روش های جلوگیری از پدیده مخروطی شدن
1-3حالت اولیه
چاه شماره یک در گرید سل های - 39-30-22 - و - 39-30-21 - مشبک کاری شده است. همانطور که درشکل 5 دیده می شود با وجود اینکه نرخ تولید نفت از چاه شماره یک در فاصله زمانی 170 روز تا 900 روز بیشتر از فاصله زمانی 1075 روز تا 1300 روز می باشد ولی میزان آب تولیدی در فاصله زمانی اولیه نسبت به حالت ثانویه کمتر می باشد
