بخشی از مقاله
چکیده
تولید آب از مخازن زیرزمینی نفت در اثر مخروطی شدن پدیده ای است که بطور معمول اتفاق می افتد و هزینه های عملیاتی تولید را افزایش داده و موجب کاهش عملکرد مکانیسم تخلیه و تولید از مخزن می گردد. مخروطی شدن آب در مخازن نفتی تحت رانش آب، پدیده ای پیچیده ای است که باید به آن توجه شود. از آنجایی که مخروطی شدن آب بر بازیافت نهایی نفت تأثیر می گذارد شناخت و پیش بینی رفتار مخازن نفتی در ارتباط با این پدیده حائز اهمیت است.
در بررسی پدیده مخروطی شدن و شبیه سازی آن هدف پیدا کردن سه کمیت دبی تولید بحرانی، زمان نفوذ و نسبت آب به نفت تولیدی بعد از زمان نفوذ می باشد. در این تحقیق سعی شده است تا با ایجاد یک مدل از طریق حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم بر مخازن نفتی و پیدا کردن سه کمیت مذکور، رفتار این نوع مخازن را در رابطه با پدیده مخروطی شدن پیش بینی کنیم : همچنین، برای جلوگیری از اتلاف وقت و هزینه بالای مطالعهی مخزن، مدل سادهای برای یک چاه بر اساس ویژگیهای آن و حرکت جریان به سمت چاه ارائه شده است تا بتواند با سرعت بیشتر و هزینه کمتر این پدیده را مورد مطالعه قرار دهد.
در این تحقیق، با مدلسازی این پدیدهها با روش IMPES این نتیجهها حاصل شد که دبی تولید نفت نقش اصلی را در تولید آب دارد. آنالیز حساسیت روی تخلخل شکاف و ماتریکس نشان داد که زمان میانشکنی به تخلخل شکاف و برش آب به تخلتخل ماتریکس بیشتر حساس است. همچنین با انجام آنالیز حساسیت روی تراوایی شکاف و ماتریکس، مشخص شد که زمان میانشکنی به تراوایی عمودی و افقی شکاف و برش آب به تراوایی افقی شکاف بیشتر حساس است. نتیجه های این مدلسازی با نتیجههای حاصل از مطالعه جامع مخزن با CMG مقایسه شده است.که دقت وقابل قبول بودن ان را تایید می کند.
-1 مقدمه
با توجه به استفاده وسیع از نفت به عنوان انرژی مورد نیاز و افزایش قیمت آن در سالهای اخیر، بررسی و شناخت رفتار این مخازن حائز اهمیت می باشد. از آنجا که کشور ایران دارای مخازن عظیم نفت می باشد و با در نظر گرفتن اهمیت اقتصادی این مواد هیدروکربوری به عنوان مهمترین منبع درآمدی کشور شناخت مسائل مربوط به مهندسی مخازن و پیش بینی رفتار آن ها جهت استفاده بهینه و صیانت از مخازن امری ضروری و اجتناب ناپذیر می باشد.ورود آب به مخزن و تولید آن از چاه، از مهمترین مشکلات مربوط به مهندسی مخزن می باشد
پدیده ورود آب موجود در بخش های زیرین سازندهای نفتی - آبده - به چاههای تولیدی که بخاطر شکل ظاهری آن، از آن به عنوان پدیده ی مخروطی شدن آب - Water Coning - یاد می کنند، به وفور در مخازن نفتی مشاهده شده است. این پدیده در مخازنی که ضخامت لایه نفتی کم باشد و سفره آب نیز وجود داشته باشد، بسیار دیده شده است. تولید آب منجر به افزایش هزینه تولید و کاهش بازده اقتصادی چاه می گردد. اگر شرایط تولید در این حالت اصلاح نگردد تولید نفت کاهش یافته و با ادامه تولید ممکن است دیگر تولید نفت از این چاه اقتصادی نباشد. تولید نفت باعث ایجاد اختلاف فشار در منطقه برداشت - Drainage Area - از چاه تولیدی می شود.
این اختلاف فشار در مقابل با نیروی گرانش در سطح تماس دو فاز امتزاج ناپذیر - آب- نفت - ، یک سیستم پویا ایجاد می کند - قوشچی، علی؛ عامری شهرابی، محمد جواد،. - 1395 اگر اختلاف فشار بیش تر از اختلاف نیروی گرانش گردد، سطح تماس دو فاز را تغییر داده و در نزدیکی چاه تولیدی، به علت وجود بیشترین اختلاف دو نیروی ذکر شده سطح تماس به سمت چاه تولیدی شروع به حرکت می کند و شکل سطح تماس از حالت نسبتاً افقی به شکل مخروط در می آید - شکل . - 1 در صورت برخورد قله این مخروط به چاه تولیدی، فاز دوم - آب - نیز تولید می شود - Breakthrough - و در ادامه با افزایش درجه اشباع فاز دوم در اطراف چاه تولیدی، درصد تولید این فاز - Water Oil Ratio - افزایش می یابد
حرکت مخروطی، برای توصیف حرکت آب یا گاز به طرف بازه تولیدی چاه به کار میرود. این پدیده بیانکننده مکانیسم ورود آب موجود در بخشهای زیرین سازندههای نفتی یا گاز موجود در کلاهک گازی به چاههای تولیدی نفت میباشد. حرکت مخروطی در ابتدا نتیجه جابه جا شدن سیالات مخزن در جهت کمترین مقاومت در برابر حرکت است که به وسیلهی تمایل سیالات به باقی ماندن در تعادل وزنی خنثی میشود. در شرایط اولیه، سیالات مخزن به شکل تعادل قرار دارند. تولید از چاه باعث ایجاد یک گرادیان فشار در اطراف چاه میشود که در صورت غلبه آن بر تعادل وزنی سیالات سطح تماس آب و نفت - WOC - یا گاز و نفت - GOC - به صورت مخروطی و در جهت بازه تولیدی چاه تغییر شکل میدهند.
این پدیده به طور معمول هنگامی رخ میدهد که به چاههای تولیدی مخزنی که دارای آبران یا کلاهک گازی باشد، دبی بالایی تحمیل شود. از این رو این پدیده به عاملی برای محدود کردن دبی تولید نفت از چاه تبدیل میشود. در میادین نفتی سعی بر این است که دبیهای تولید در محدودهای کنترل شوند که مانع از ورود آب یا گاز به چاه تولیدی گردد. اگر بتوان از این پدیده جلوگیری کرد، میتوان با دبی بیشتری تولید کرد.
شبیهسازیهای چند فازی، چند بعدی از یک مخزن شکافدار در پیش توسط افراد متفاوتی همچون کاظمی و همکارانش و ROSSEN انجام شده است. کاظمی برای حل معادلههای جریان دو فازی خود، از روش گوس سایدل استفاده کرد. در این روش مقدارهای فشار و درجه اشباع بلوکها با استفاده از مقدارهای قبلی به دست میآمدند و این عمل آنقدر انجام میشد تا نتیجهها به هم گرایی مطلوبی برسند. در مدل ROSSEN از نمودارهای بازیابی ورودی که تابعی از فشار، ویژگیهای بلوک ماتریکس و محیط اطراف مایع در سیستم شکاف بودند، استفاده میشد. این نمودارها در فشار و درجه اشباعهای مختلف تفاوت میکردند.
