بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مقايسه بين نتايج بدست آمده از مطالعات ميکرومدلي در فرآيند تزريق متناوب آب و گاز
چکيده
ميکرو مدل ها با هدف مستقيم مشاهده جريان سيال در طول محيط متخلخل توليد مي شوند. ميکرو مدل ها شامل يک الگوي جريان رنگي هستند که بوسيله ميکرسکوپ قابل مشاهده هستندالگوي جريان مي تواند يک شبکه کانال دار راست يا پيچ دار و يا مي توان شبکه منافذ واقعي درون سنگ ها را روي آن مدل کرد.تنها عيب آنها دو بعدي بودن آنها است . ميکرو مدل هاي شيشه اي رنگي را از الگوهاي فضاي خالي سنگ واقعي درست مي کنند اما فرايند رنگي کردن (etching ) نيازمند اين است که اندازه فضاهاي خالي را به چندين برابر واقعي بزرگتر کنيم همچنين فرايند چسبيدن نياز به کمي زبري سطوح مي باشد. تناوب و يا همزمان آب و گاز در مخزن نفتي با تزريق متوالي توده هاي آب وگاز مخلوطي همگون در داخل محيط متخلخل به وجود مي آورد. به علت اثر تراوايي نسبي ‚ اين مخلوط به عنوان سيالي با پويايي کم حرکت مي کند; بنابراين نسبت پويايي سيستم آب و گاز به نفت کاهش و راندمان جا به جايي بهبود مي آيد.
واژه هاي کليدي ׃تزريق تناوبي آب و گاز ٫ميکرومدل ٫آب تله افتاده
١- مقدمه
ميکرو مدل هاي شيشه اي براي تحقيق در جريان هاي چند فازي در محيط متخلخل در اندازه منافذ مورد استفاده قرار مي دهند يکي از فايده هاي اصلي و مهم در بکارگيري ميکرو مدل هاي شيشه اي ويژگي شفاف بودن آنها مي باشدکه اجازه مي دهد که جريان چند فازي در ساختار و اندازه منافذ خالي را به کمک ميکرسکوپ مشاهده کنيم .
ميکرو مدل فرضي بر اساس پارامتر هاي سنگ شامل اندازه گلوگاه ها،اندازه اصلي خلل و فرج ،شماره مختصات ساخته مي شودکه اين مدل نسبت ثابتي از گلوگاه به فضاي خالي و ساختار فضاي خالي خيلي ساده اي دارد.محبوب ترين و پرکاربردترين ميکرومدل شيشه اي فرضي شامل مدل شبکه اي مي باشد.
دومين ميکرو مدل بر اساس ساختار واقعي خلل و فرج ساخته مي شود.که بدين وسيله گرفتن عکس از ساختار فضاي خالي و کپي کردن آن روي صفحه شيشه اي و سپس قلم کاري (رنگي کردن )بوسيله محلول شيميايي که بعد از آن ساختار پيچيده اي از فضاي خالي را شامل مي شود.شيشه اي قلم کاري شده اول شامل شبکه هاي مستقيم و غير مستقيم مرتبط جرياني کانال مانند است .ميکرو مدل معناي بهتري از مشاهده واسطه ها و برهم کنش ها در محيط متخلخل فراهم مي کند. اين در مطالعه اثر تر شوندگي بر سيلاب زني در توليد نفت مي پردازد.در نهايت تکنيک قلم زني بکار مي رود که نتيجه آن ساختار ميکرو مدل ها برتر مي شود.يک مقاومت به نور است که منجر به مقاومت به تعداد زيادي حلال مي شود بعد از اينکه تاباندن نور ماوراء بنفش که باعث پوشش دارشدن سطوح شيشه اي مي شود. هر الگوي سياه و سفيد بر اساس پروژه مقاومت به نور (حساسيت به نور)انجام مي شود. قسمتي از شيشه که غير قابل نفوذ است قلم کاري نمي شود.و اين باعث فراهم شدن الگوه هاي پيچيده روي شيشه مي شود که در نهايت ساختار گسترده اي خلل و فرج را شامل مي شود برخي از محققان ميکرو مدل هاي قلم کاري شده را برتر دانسته اند زيرا آنها هندسه و توپولوژي سيستم مي تواند دقيقاً مشخص باشد.
از سال ١٩٨٥ چند مطالعه روي ميکرو مدل در فشار هاي مختلف انجام شده است .اين مطالعات روي انواع پديده هاي که تحت تاثير فشار هستند متمرکز بوده اند و انواع نمونه هاي مختلف مخازن فشاري طراحي شده اند که اجازه مشاهده ميکرو مدل هادر فشار هاي بالا را مي دهند .مطالعات ميکرومدلي بصري مدارک واقعي و آزمايش شده ي را در اندازه فضاهاي خالي را براي ما فراهم مي کند.که بعضي از آنها هنوز در سطح فرضيه است که مي تواند از جنبه هاي گوناگون مهندسي مخازن مورد مطالعه قرار بگيرد.هر چند که کاربرد ميکرو مدل هاي بصري محدوديت هاي زيادي را دارد ، که مهمترين آن اين است که محيط متخلخل شيشه اي تفاوت عمده اي با سنگ واقعي دارد. پس درک کردن و فهميدن خواص اوليه سنگ انتخاب شده خيلي مشکل است .
٢- مطالعات ميکرو مدلي اختصاصي :
کارکرد ميکرو مدل در دوره هاي خاص مورد بحث قرار مي گيرد که بعنوان تيتروار آنها ذکر مي شود:
.تصوير سازي تزريق WAG
.مطالعه رفتار جريان فوم (foom )و ژئولوژي مربوط به آن
Gravity Drainage
.تصوير سازي مکانيسم هاي فرايند بازيابي نفت سنگين l
.مطالعه پديده هاي پيمايش (مدل سازي مقياس وابسطه به نفوذپذيري،تصوير سازي مکانيسم پيمايش sca ing phenomenon (
. مطالعه تصوير سازي فرايندهاي جابجايي امتزاج ناپذير
WAG .1-2-1
لارسن و همکارانش روش تحقيقي را ابداع کردن که مطالعه ميکرو مدلي آزمايش روي فرايند تزريقي WAG
بحساب مي آيد.آنها از ميکرو مدل هاي قلم کاري شده روي سيليکون و پوشيده شده از صفحات شيشه اي شفاف با خواص سطحي يکسان استفاده کردند.اهداف آزمايشات آنها مشخص کردن جابجايي در مقياس خلل وفرج و مشخص کردن اشباع نفت باقيمانده و افزايش دادن تراوايي نفت در جاروب کردن سه فازي الگو بوده است .
سحرابي و همکارانش از ميکرومدل هاي فشار بالا استفاده کردند همزمان تصاويري با کيفيت بالايي از بازيابي نفت در هنگام انجام دوره هاي WAG گرفتند.آنها ساختار خلل و فرج دو بعدي را روي سطح شيشه قلم کاري کردند و شيشه دوم را روي آن قرار دادند روي اين شيشه دو سوراخ ورودي وخروجي قرار دادند تا سيال از سوراخ اولي عبور کند و از شبکه ها بگذرد (شکل ١-١)
اين باعث مي شود که مشاهده کنند که هندسه و شبکه هاي خالي چگونه بر الگوهاي جريان ،trapping تاثير گذار است آزمايشات بر روي ميکرو مدل هاي آبدوست انجام شد.ميکرو مدل هاي آبدوست ابتدا بوسيله آب کاملاً پر مي شوند(اشباع )و سپس بوسيله نفت اشباع آب آنها کاسته مي شود. اين فرايند براي بدست آوردن اشباع نفت باقيمانده سيلاب زني انجام مي شود. دوره هاي متناوب تزريق آب و گاز باعث مشاهده جريان ٣ فازي براي بازيابي نفت مي شود.و اين آزمايشات باعث محاسبه و مشاهده جريان موينه مي شود.نتايج بدست آمده اهميت جريان باريک گوشه اي آب در فرايند بازيابي را نشان مي دهد اشباع نفت باقيمانده سيلاب زني اوليه بطور اصلي در مرکز فضاهاي خالي بوسيله لايه هاي آب به تله مي افتد و اين فقط در فضاهاي خالي اتفاق نمي افتد.
دوره هاي WAG متوالي دوباره نفت را در حالي که باعث افزايش بازيابي آن مي شوند توزيع مي کنندبنابر اين نفت بوسيله تزريق آب و گاز فقط بحرکت در نمي آيد بلکه علاوه بر متحرک شدن توليد نيز مي شود.آنها بيان مي کنند تعداد بحراني از دوره ها وجود دارد که بيشترين بازيابي نفت را منجر مي شود.که بازيابي اضافي را کاهش مي دهد (شکل ١-٢ .١-٣)
سحرابي و همکارانش با ميکرو مدل هاي با فشار بالا با تصاوير با کيفيت بالا فرايند بازيابي نفت را ضبط کردند.توزيع و جريان سيال در خلل و فرج مورد مطالعه قرار گرفت و اشباع سيال در مراحل مختلف آزمايش مورد مطالعه قرار گرفت .نتايج نشان داد که برداشت نفت با تزريق WAG بيشتر از هنگامي است که گاز يا آب به تنهايي تزريق مي شوند و اين بستگي به شرايط نوع تر شوندگي مخزن ندارد همچنين آنها مشاهده کردند که بازيافت WAG
قويتر و بهتر براي نفت دوست ها و چند دوستها(mixwet ) جواب مي دهد نسبت به آب دوست ها .
سحرابي و همکارانش مشاهده کردند که جريان در ميکرو مدل نفت دوست بسيار شبيه جابجايي پيستون وار حرکت مي کند.آنها همچنين تاکيد کردند که نفت باقيمانده فقط مقداري از لايه هاي نازکي است که روي سطح خلل و فرج را پر مي کند و نيز در گوشه هاي خلل و فرج و بعضي در گلوگاه ها به تله مي افتند (شکل ٤-١ ،٦-١)
هنگامي که آب بعد از گاز تزريق شود مشاهده مي شود گاز از ورود آب بدرون خلل و فرج جلوگيري مي کند و گاز تمام سوراخ هايي که نفت درون آنهاست را تحت تاثير قرار مي دهد واين بدليل کم بودن تنش سطحي گاز و نفت نسبت به آب و نفت است .و در نهايت سحرابي و همکارانش به اين نکته پي بردند که فرايند جابجايي در مدل هاي چند دوستي ترکيبي از آنه مي باشد که داراي شرايط تر شوندگي دوگانه هستند که مشاهده شد(شکل ٦-١ ،٥-١)
ون ديک و همکارانش شبيه سازي دو بعدي سيلاب زني WAG بعد از تخليه اوليه را انجام دادند و آن را در ميکرو مدل آبدوست انجام دادند و شباهت هايي خوبي بين آزمايش شبيه سازي پيدا کردند(شکل ٧-١) يکي از آنها اين بود که مکانيسم imbibitions باعث افزايش ضخامت لايه هاي فاز تر کننده در آزمايشات ميکرو مدلي شد.
فنگ و همکارانش مطالعات سري جابجايي WAG گاز و آب با ميکرو مدل هايي که شکل سنگ مخزن روي صفحات شيشه کپي شده بود انجام دادند. ودر اين آزمايشات اندازه هاي فضاهاي خالي و ساختار هندسي ميکرو مدل خيلي شبيه نمونه اصلي خواهد بود(شکل ٨-١) مقادير بدست آمده در شکل ٩-١ آمده است .
١ـ٣تزريق تناوبي آب و گاز
تناوب و يا همزمان آب و گاز در مخزن نفتي با تزريق متوالي توده هاي آب وگاز مخلوطي همگون در داخل محيط متخلخل به وجود مي آورد. به علت اثر تراوايي نسبي‚ اين مخلوط به عنوان سيالي با پويايي کم حرکت مي کند; بنابراين نسبت پويايي سيستم آب و گاز به نفت کاهش و راندمان جا به جايي بهبود مي آيد. تزريق متناوب به دلايل زير بر تزريق
هم زمان آب و گاز برتري دارد:
١- تزريق پذيري;
٢- تجهيزات سطحي ارزانتر و ساده تر;
٣- توزيع بهتر هر دو سيال در سراسر ضخامت سازند.
در يک سنگ مخزن با تخلخل بين دانه اي‚ گاز تزريقي يک اشباع گاز به دام افتاده را در مرکز حفرات ايجاد مي کند که باعث مي شود اشباع نفت باقي مانده کاهش يابد. اين تکنيک زماني که آب قسمت عمده سيال جا به جا کننده را تشکيل مي دهد موثر است . نتايج اين روش تزريق را بايد پيش از هر حالت ارزيابي کرد زيرا علي رغم افزايش راندمان پيش بيني شده ممکن است مشکلات مبهم و پيچيده اي در حين انجام اين روش پيش آيند. در تزريق تناوبي آب و گاز نسبت آب و گاز تزريقي ٠.٥الي ٤ حجم آب به حجم گاز در شرايط مخزن است . سايز توده بين ٠.١% الي ٢%‚ حجم فضاي خالي است . مشکل درGAW ‚آب تله افتاده است که بين فاز گاز تزريقي و نفت باقيمانده مي افتد. که باعث کاهش بازيافت جاروبي در مقياس حفره مي شود همچنين rSo بزرگتر مي شود. که اين مشکل در سنگ مخزن هاي آبدوست بيشتر وجود دارد. بنابراين بايد روي Sor تصحيح صورت گيرد:
