بخشی از مقاله
چکیده
عملیات اسید شکافی یکی از عملیاتهای پیچیده در صنعت نفت میباشد. اگرچه شکافت هیدرولیکی، بهعنوان یک فن گسترده در لایه شکافی، کاربرد گستردهای در صنعت نفت پیداکرده است؛ ولی در عملکرد این فن در سازندهای کربناته و دولومیتی مقداری جای تردید وجود دارد. با این وجود، لایهشکافی با اسید به دلیل واکنش بهتر اسید، در سازندهای کربناته، جایگاهی خاص دارد. در طراحیهای بهرهبرداری معمولاً ضریب پوسته و نسبت تحریک چاه به عنوان خروجی نهایی عملیات لایه شکافی اهمیت زیادی دارند.
در الگوریتم ارائه-شده در این مقاله ابتدا هندسه شکاف با استفاده از مدل شکاف دو بعدی PKN پیشبینی شده، سپس با در نظر گرفتن واکنش اسید در طول عملیات لایهشکافی، پارامترهای مربوط به لایه شکافی مانند طول و عرض حکاکی شده توسط اسید بدست میآید و در نهایت میزان هدایت پذیری شکاف اسیدی و ضریب پوسته پس از عملیات، محاسبه خواهندشد.
.1 مقدمه
به منظور بهبود وضعیت تولید چاه از روشهای مختلف تحریک و انگیزش چاه استفاده میگردد که یکی از این روشها عملیات لایهشکافی است. در عملیات لایه شکافی، هدف از اجرا، گذر از ناحیهی آسیب دیده است. این عملیات به دو شکل انجام می گیرد: حالت اول لایهشکافی پروپانتی است که جهت بستهنشدن شکافهای ایجاد شده، در شکاف، پروپانت تزریق میگردد. حالت دوم لایه شکافی اسیدی است که اصول کلی این روش همانند لایه شکافی پروپانتی می باشد. ابتدا سیالی با گرانروی زیاد تزریق میشود و بعد از آن سطوح شکاف، با اسید به شکل غیر یکنواخت حل می شود. با بستهشدن شکاف کانالهای ایجاد شده در اثر انحلال اسید برجای میمانند.
.2 روش و مراحل تحقیق
اولین تلاشهایی که برای ایجاد شکاف در سازند صورت گرفت؛ ماهیت انفجاری داشتند. در ابتدا با استفاده از مواد منفجره سازند را میشکستند تا کانال هایی برای ایجاد جریان از مخزن به چاه فراهم آید. این روش با استفاده از تجهیزات هستهای در مخازن کم عمق و کم تراوا استفاده میشد و در اواخر 1950و اوایل 1960 به اوج خود رسید.
در سال 1947 در میدان گازی هوگوتن - - Hugoton اولین عملیات لایه شکافی هیدرولیکی انجام شد. در این میدان چاه شماره ویلیام و همکاران - William and etal. - در سال 1979 روشی را برای طراحی آزمایش اسید کاری ارائه داد. وی در این طراحی مسائل مختلفی از جمله شکاف ایجاد شده، مقدار هدایت پذیری و نسبت تحریک ایجاد شده را مورد بررسی قرار داد.
اکونومیدس - Economides - در سال 1989 ، ضمن ارائهی مدلی برای هندسهی شکاف و ترکیب آن با معادلات انتقال حرارت و انتقال جرم، نشتی سیال، پدیدهی انگشتی شدن در فاز گرانرو و کندی اسید را بررسی کرد.
در این مقاله ابتدا هندسه شکاف با استفاده از مدل شکاف دو بعدی PKN با کدنویسی در نرمافزار MATLAB پیشبینی گردید. یعنی فرض شد که سطح مقطع عمودی شکاف در اطراف چاه به صورت بیضی خواهد بود. در ادامه واکنش اسید در طول عملیات لایهشکافی در سازند مورد ارزیابی قرارگرفت و پس از آن پارامترهای مربوط به لایهشکافی مانند طول و عرض حکاکی شده توسط اسید به دست آمد. در انتها میزان هدایت پذیری شکاف اسیدی و ضریب پوسته پس از عملیات محاسبه گردید.
.3 ارائه و تحلیل نتایج
برای طراحی عملیات، باید مراحل زیر را طی نمود.
1 - اولین گام برای ایجاد شکاف انتخاب سیال مناسب جهت سیال پیشران است. این سیال باید در دمای مخزن ویسکوز باشد و نشتی سیال را کنترل کند.
- 2 ابعاد دینامیکی شکافی که به وسیلهی سیال پیشران ایجاد شده، تخمین زده میشود.
- 3 مقدار نفوذ اسید در شکاف ایجاد شده توسط سیال پیشران، تخمین زده میشود.
- 4 حجم اسید باید تعیین شود.
- 5 عرض حکاکی شده محاسبه میگردد.
- 6 میزان تحریک چاه و ضریب پوسته تخمین زده میشود.
در این مقاله عملیات لایه شکافی با اسید برای چاهی که در یک سازند آهکی در عمق 7500 فوتی قرار دارد، طراحی انجام میگیرد. مشخصات مخزنی این سازند و اسید مورد استفاده در جداول 1 و 2 آورده شده است .[3]
مرحلهی اول: انتخاب سیال پیشران - - pad fluid
جدول 3 خواص سیال پیشران و جدول 4 خواص اسید مورد استفاده در عملیات طراحیشده را نشان میدهند .[2]
مرحله دوم : تخمین هندسهی شکاف
آقایان پرکینز و کرن - 1961 - - Perkins and Kern - فرض کردند که یک شکاف با ارتفاع ثابت در یک لایهی محصور شده پیشروی می کند، این لایه با لایههایی احاطه شده است که تنشهای موجود در آنها اجازهی رشد شکاف در این لایهها را نمیدهد. آنها با بیضوی فرض کردن سطح مقطع شکاف برای سیال توانی - - Power Low معادلهی - 1 - را برای شکاف ارائه نمودند. جداول 5 و6 مشخصات ژئومکانیکی مخزن و ابعاد شکاف ایجاد شده را نشان میدهد .[4]
مرحله سوم: تخمین فاصلهی نفوذ اسید
فاصله ی نفوذ اسید با طی گام های زیر محاسبه میشود :
-1 سرعت سیال در ورودی شکاف نیز با استفاده از معادلهی - 2 - به دست میآید.
-2 عدد 2.67wN re با استفاده از معادله - 3 - محاسبه میشود . از مقدار پارامتر wN re استفاده میشود تا مقدار ضریب انتقال جرم در مرحلهی بعد به دست آید.
-3 ضریب انتقال جرم در حالتی که سرعت واکنش خیلی زیاد باشد، از طریق معادله - 4 - به دست میآید. از این ضریب برای محاسبه ی عدد
