بخشی از مقاله
مطالعه فرآیند هاي تزریق گاز ، تزریق آب و تزریق همزمان آب و گاز در یکی از مخازن شکافدار غرب ایران
چکیده
در مرحله تولید طبیعی از مخازن نفتی تنها حدود تل تا 30 درصد از نفت درجاي مخزن با انرژي طبیعی مخزن قابل استحصال است و بقیه نفت مخزن به وسیله انرژي خود مخزن قابل برداشت نیست و نیاز است از روش هاي ازدیاد برداشت جهت تولید نفت بیشتر استفاده شود. طی سالیان گذشته تلاش هاي فراوانی جهت کشف بهترین روش ازدیاد برداشت از مخازن نفتی انجام شده است.یکی از این روش ها تزریق همزمان آب و گاز است که هم بعنوان یک روش در مرحله ثانویه برداشت و هم بعنوان یک روش در مرحله ثالثیه برداشت پس از سیلاب زنی با آب در مخازن نفتی بکار گرفته می شود.
تزریق همزمان آب و گاز می توانند بصورت فرآیندهاي امتزاج پذیري و امتزاج ناپذیري اجرا شوند. در این مقاله قصد داریم با استفاده از شبیه سازي توسط نرم افزار شبیه ساز به مقایسه چهار سناریو تخلیه طبیعی ، تزریق گاز ، تزریق آب و
تزریق همزمان آب و گاز براي یکی از مخازن شکافدار غرب ایران بپردازیم تا بهترین سناریو تزریق براي مخزن مورد مطالعه مشخص گردد.نتایج حاصله نشان می دهد که با توجه به شرایط مخزن از جمله شکافدار بودن و ترشوندگی مختلط آن ، تزریق آب داراي بازدهی بیشتري نسبت به تزریق همزمان آب و گاز و تزریق همزمان آب و گاز بازدهی بشتري نسبت به تزریق گاز دارد.
.
واژه هاي کلیدي: ازدیاد برداشت نفت ، مخازن شکافدار، شبیه ساز ي ، تزریق همزمان آب و گاز ، تزریق آب ، تزریق گاز ، تخلیه طبیعی
-1 مقدمه :
روش هاي مختلفی به منظور افزایش ضریب بازیافت از مخزن و بهبود تولید آن به کار می رود یکی از این روش ها تزریق همزمان آب و گاز است که هم بعنوان یک روش در مرحله ثانویه برداشت و هم بعنوان یک روش در مرحله ثالثیه برداشت بکار گرفته می شود. [1]تزریق همزمان و متناوب آب و گاز می توانند بصورت فرآیندهاي امتزاج پذیري و امتزاج ناپذیري اجرا شوند. این فرآیندها در ابتدا بعنوان روشی جهت بهبود بازده جاروبی در طی عملیات تزریق گاز پیشنهاد گردیدند.[2] در واقع فرآیند تزریق متناوب آب و گاز شامل تزریق آب و گاز بصورت توده هاي متناوب گردشی یا همزمان با هدف بهبود بازده ماکروسکوپیک پروژه هاي سیلابزنی با آب و بازده میکروسکوپیک سیلابزنی هاي گاز بصورت امتزاجی و غیرامتزاجی، بدلیل کاهش پدیده کانالیزه شدن جریان می باشد.گرانروي پایین گازهاي امتزاج پذیري دلیلی بر عملکرد ضعیف تر آنها در مقایسه با آب در عملیات سیلابزنی با آب می باشدتقریباً. تمامی سیلابزنی هاي امتزاجی در مقیاس صنعتی در حال حاضر بصورت تزریق
متناوب آب و گاز بکار گرفته می شود . [3 ]
در سال 2002 ، به بررسی قابلیت تزریق پذیري مخزن در تزریق پرداختند. آنها مطالعات خود را در میدان در دریاي شمال که از سال که از سال 1999 تزریق آغاز و تا سال 2002 ادامه یافت، انجام دادند.آنها دریافتند که تزریق پذیري در رابطه مستقیمی با دبی سیال تزریقی دارد. افزایش وزن ستون چاه براي این نوع تزریق نسبت به تزریق باعث افزایش قدرت تزریق پذیري در فشار جریانی سر چاه ثابت میگردد. آنها بیان داشتند که قدرت تزریق پذیري وابسته به نسبت آب به گاز در پایین تر از فشار شکست سازند دارد. همچنین تزریق پذیري ممکن است بدلیل تراوایی دوفازي نزدیک چاه و بسته شدن شکافها بدلیل دبی بالاي گاز در فشار بالاتر از فشار شکست سازند کاهش پیدا کند[4]
در سال 2007 ، سناریوهاي متفاوت (تزریق پیوسته تزریق آب و ترکیبی از هر دو) براي مخزن در شمال آلاسکا شبیه سازي نمودند نفت این مخزن سنگین و ویسکوزیته آن متفاوت (ژط(50 -3000 می باشد. شبیه ساز نشان داد که تزریق داراي بازدهی حدود 35% و بیشتر نسبت به روش تزریق آب یا لقه می باشد.ب5مدر این مقاله قصد داریم به بررسی سه سناریو تزریق گاز ، تزریق آب و تزریق همزمان آب و گاز براي مدل مورد نظر بپردازیم و نتایج حاصله را با هم مورد بررسی قرار داده تا بهترین سناریو ازدیاد برداشت براي مخزن با چنین شرایطی مشخص گردد.
-2 شبیه سازي مخزن
برای شبیه سازی در این مطالعه از نرم افزار استفاده شده است. یکی از اصلی ترین قسمتهای شبیه سازی طراحی شبکه وشکل هندسی مخزن با استفاده از نرم افزار می باشد. ]۶[
-1-2 خصوصیات مدل
به منظور ساخت مدل سه بعدي مخزن توسط نرمافزار یک شبکه گریدبندي از مخزن با استفاده از دادههاي زمینشناسی طراحی
گردید. در این شبکه مخزن در جهت طولی و عرضی بهترتیب به 38و34 گرید تقسیم شد. با توجه به تنوع جنس سنگ، در جهت عمودي 7 گرید براي مخزن تعریف گردید. براي گرید بندي مخزن از روش استفاده شد که نسبت به روش داراي دقت بیشتري می باشد. شواهد زمینشناسی و اطلاعات مربوط به حفاري چاهها نشاندهنده وجود شکستگی در سنگ مخزن بوده لذا مدل تخلخل دوگانه براي شبیهسازي مخزن مورد استفاده قرار گرفت. اطلاعات مربوط به گریدبندي مخزن در جدول 1 آورده شده است. سپس اطلاعات استاتیک مخزن شامل تخلخل، تراوایی مطلق و با استفاده از مدل زمینشناسی مخزن و تکنیکهاي ؟ براي کلیه گریدها محاسبه گردید.
نمودار فازي سیال مخزن در شکل 2 وخصوضیات سنگ مخزن شامل درصد اشباع آب، تخلخل، در جدول 2 آورده شده است.
-2-2 خصوصیات سیال مخزن
اندازه گیري خواص سیال مخزن توسط نرم افزار انجام گرفته است.در مدل شبیه ساز نفت سیاه ، خواص سیال به وسیله جداول تعریف می شود که در بردارنده ضرایب حجمی سازند و نسبت گاز به نفت محلول در فشارهاي مختلف می باشد. در مدل سازي نفت سیاه ، سیال مخزن به عنوان تابعی از فشار اشباع بدست می آیدزیرا مدل نفت سیاه بر این فرض است که خواص سیال مخزن تابعی قوي از فشار می باشد. بنابراین آزمایشات و روابط آنها بطور متداول در خواص سیال مخزن استفاده می شوند. عدم قطعیتی که همراه با پارامتر هایی مثل ضرایب حجمی ، ویسکوزیته ، نسبت گاز به نفت محلول و ویسکوزیته سیال می باشد را می توان با استفاده از معادلات معتبر کاهش داد. در اینجا از معادله سه پارامتري پینگ – رابینسون استفاده شده و نوع رابطه ویسکوزیته ، پدرسون بوده است.
پس از اعمال معادله حالت و ورود اجزا و درصد مولی آنها شبیه سازي انجام و نتایج حاصل ، با داده هاي آزمایشگاهی مقایسه شدند. با در نظر گرفتن پارامتر ها به عنوان متغیر تطابق خوبی از خواص سیال و حجم نسبی نفت بدست آمد.
-1-2-2 ضریب حجمی سازند و نسبت گاز به نفت
در نمودارهاي 2 و 3و4 خصوصیات نفت شامل ضریب حجمی سازند ، نسبت گاز به نفت به صورت تابعی از فشار آورده شده است.
-2-2-2 ویسکوزیته سیال مخزن و گراویته گاز محلول
در نمودارهاي 5 و 6 خصوصیات سیال شامل ویسکوزیته سیال موجود در مخزن و گراویته گاز محلول در سیال مخزن بصورت تابعی از فشار آورده شده است.
-3 نتایج
-1-3 تخلیه طبیعی : (Natural Depletion )
نرخ تولید مخزن بوده و میزان بازیافت 22/26 درصد می باشد.و حد نسبت گاز به نفت و برش آب درصد در نظر گرفته شد علت انتخاب 50درصد این است که در حال حاضر امکانات فرآورش 50 درصد وجود دارد براي اعمال فرآیند بر روي این میدان که به شرایط اشباع فت باقیمانده رسیده می بایست میزان برش آب تا حد امکان بالا رود. در مدل انتخاب شده سه چاه تولیدي با اسامی ذتب ، لتب ،صتب وجود دارد، در کل 5 چاه دیگر که 2 تا تزریقی و 3 چاه دیگر تولیدي هستند حفر شدند. با توجه به اینکه در این ناحیه از مخزن در ماتریکس طپح برابر با 0/34 و شکافها تقریبا داراي درصد اشباع یکسان هستند یعنی کاملا از نفت پر شده اند سه چاه تولیدي دیگر حفر شد تا بتوان برداشت بیشتري از نفت باقیمانده در این ناحیه داشت که در واقع کاملا هم در شرق مخزن می باشند
تولید طبیعی از مدل مورد نظر براي سه سناریوي 3 ، 5 و 6 چاه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج در جدول 3 و نموداراهاي 7 الی 10 آورده شده است.
-2-3 سناریوي تزریق گاز به صورت منطقه اي در مخزن
در تزریق گاز سه سناریوي مختلف بررسی شد بدین صورت که گاز با سه دبی مختلف به مخزن تزریق گردید. هر بار نرخ تزریق گاز تغییر یافته تا نرخ بهینه تزریق به دست آید. که نتایج آنها در جدول 4 به همراه مشخصات تزریق و نمودارهاي 11 الی 14 آمده است.
طبق نمودارها و جدول بالا با افزایش میزان تزریق گاز ضریب بازیافت نفت بیشتر می شود.پس بهترین سناریو ، سناریوي شماره سه می باشد.
-3-3 تزریق آب
در این بخش سناریو تزریق آب با دبیهاي مختلفی بر روي مدل انتخاب شده از میدان اجرا شد. با توجه به دانسیته بالاي شکافها در مخزن انتظار می رفت نتایج تزریق آب در مقایسه با تزریق گاز بهتر باشد چراکه چاهها دیرتر به علت گازي شدن بسته می شوند. با توجه به جدول 5 و نمودارهاي 15 الی 18 این امر کاملا مشهود است.
-4-3 تزریق همزمان آب و گاز (SWAG)
تزریق همزمان آب و گاز در این میدان انجام شد. در روش تزریق همزمان آب و گاز کنترل تحرك پذیري بهتر صورت میگیرد
و این نکته در مخازن شکافدار یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر نتایج می باشد.. در تزریق همزمان آب و گاز فقط میزان نسبت گاز به آب اهمیت می یابد و نسبت زمانی مطرح نیست چرا که تزریق همزمان صورت می پذیرد. براي فرآیند تزریق همزمان آب و گاز چهار نسبت آب به گاز مختلف تزریق را با هم مقایسه کردیم تا بهینه ترین نسبت تزریق مشخص گردد.سپس فرآیند تزریق همزمان آب و گاز با این سیکل تزریق بهینه با سناریوهاي تخلیه طبیعی و تزریق آب و گاز مقایسه گردد. که نتایج آن در جدول 6 و نمودارهاي 19 الی 22 آمده است.همانگونه که مشخص است نسبت تزریق 1:2 در بین نسبت هاي مختلف تزریق براي سکتور مورد نظر مناسب می باشد.
-5-3 مقایسه سناریوهاي مختلف ازدیاد برداشت در سکتور مورد مطالعه
حال در پایان سناریوهاي مختلف رابا هم بررسی می کنیم تا بهترین سناریو با توجه به وضعیت مخزن مشخص شود. در این مقایسه میزان حجم سیال تزریقی را 0/5 برابر حجم فضاي خالی در نظر گرفتیم. نتایج این مقایسه در جدول 7 و نمودارهاي 23 الی 26 آمده است
-4 بحث و بررسی
(1 روش تزریق همزمان آب و گاز نسبت به روش تزریق گاز تنها ، حدود هشت درصد ضریب بازیافت نفت را افزایش می دهد.
(2 با توجه به شکافدار بودن مخزن مورد مطالعه و ترشوندگی مختلط آن به نظر می رسد سناریو تزریق آب داراي بازدهی بیشتري نسبت به سناریو هاي تزریق گاز و تزریق همزمان آب و گاز بوده و بهترین سناریو ازدیاد برداشت براي این مخزن می باشد.
