بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
کاربرد شکست هیدرولیکی برای افزایش تولیددر یکی از میادین نفتی جنوب ایران با استفاده از نرم افزار FracproPT
چکیده
شکست هیدرولیکی یکی از روش های انگیزش چاه برای افزایش قابلیت تولید است. دراین روش، مسیرهایی با قابلیت گذردهی بالا برای عبور سیال مخزن از ماتریکس به دهانه چاه ایجادمی گردد. در این تحقیق برای مطالعه تاثیر شکاف هیدرولیکی بر شاخص قابلیت تولید چاه، از داده های یک چاه درمخزن نفت سنگین واقع در جنوب غرب ایران استفاده شده است. به کمک شبیه ساز FracproPT، عملیات شکست هیدرولیکی با پروپانت طراحی و آنالیز شده است. مقایسه نمودارها پس از ایجاد شکاف در هر شبیه سازی، با نمودار شاخص تولید چاه بدون شکاف نشان داد شکاف هیدرولیکی می تواند به میزان 2/4 تا 3/3 برابر شاخص قابلیت تولید چاه را افزایش دهد.
کلیدواژهها: شکست هیدرولیکی، افزایش تولید، نرم افزار FracproPT ، نفت سنگین
-1 مقدمه
در نوشتار حاضر افزایش بهره دهی در چاه ها به ویژه در چاه هایی با نفوذ پذیری کم یا چاه های آسیب دیده، ازمهمترین اهداف مهندسی بهره برداری ومخزن می باشد. یکی ازروش های بهبودتولید، ایجاد شکاف هیدرولیکی در سنگ مخزن است. این روش دراکثرسازندها قابل اجرابوده وتنهادرسازندهای بسیار نرم ویا باخاصیت پلاستیکی بالا، مناسب نیست. در سال های اخیر مقالات وکتب زیادی در این رابطه منتشر شده است. تئوری جریان گذرای خطی برای شکاف های هیدرولیکی برای اولین بارتوسط [1] Clark معرفی گردید. پیشرفت جدیدی در چاه آزمایی گذرای فشار برای تشخیص شکافهای هیدرولیکی بوسیله حل تحلیلی جهت شکاف هایی بیضوی با قابلیت گذردهی محدود توسط Riley و همکاران [2] صورت گرفت. Yongming و همکاران[3 ] با استفاده از شبیه سازی عددی شکست هیدرولیکی در میدان نفتی Shenli چین ، به ارزیابی آن در تولید چاه پرداختند. Tunde Osholake Jr و همکاران[4] اثر جریان چند فازی (گاز و آب) ، خردشدگی پروپانت، تغییر فیزیکی و شیمیایی پروپانت، اثر تراکم مخزن و شرایط عملیاتی بر تولید چاه شکاف دار، را بررسی
کردند. Putthaworapoom و همکاران [5] با استفاده از شبیه سازی عددی سه بعدی مخزن و معادلات جریان دو فازی، حساسیت سنجی بر روی فاکتورهای خواص مخزنی و عملیاتی پرداختند. درمقاله حاضر، طراحی عملیات شکست هیدرولیکی با یک شبیه ساز شکاف از طریق انتخاب سیال و پروپانت مناسب صورت می گیرد. شبیه سازی های مختلف بوسیله قابلیت گذردهی بدون بعد و نصف طول شکاف هیدرولیکی انجام می شود و سپس تولید چاه پیش بینی می گردد. دراین شبیه سازی، مخزن همگن فرض شده و تراوایی ثابت می باشد. شکاف ها تقریبا بطور کامل در ناحیه تولید گسترش یافته وقابلیت گذردهی نامحدود است. همچنین از اثر پوسته مخزن صرفنظر شده است.
-2 تعریف مسئله
برای مطالعه تاثیر شکاف هیدرولیکی بر قابلیت تولید چاه، شبیه ساز سه بعدی شکاف هیدرولیکی به نام FracproPT استفاده شده است. در این شبیه ساز، ابتدا یک برنامه ی شکست هیدرولیکی با انتخاب پروپانت و سیال مناسب برای ایجاد شکاف، طراحی شد. سپس برنامه مناسب پمپاژ برای رسیدن به قابلیت گذردهی بدون بعد شکاف و نصف طول شکاف هیدرولیکی، تهیه گردید. در قسمت آنالیز شکاف، نمودار Net Pressure بر حسب زمان استفاده شدوبرنامه با داده های Job-Design اجرا شد. برای مشاهده ی پاسخ تولید چاه موردمطالعه، پس از ایجاد شکاف های هیدرولیکی مختلف در لایهی نفتی، به بررسی تاثیر طول و قابلیت گذردهی بدون بعد شکاف بر شاخص قابلیت تولید چاه، پرداخته شد. شکاف هایی به طول 150، 250، 350 بطور مجزا با قابلیت گذردهی بدون بعد 5، 20 و 35 در سنگ مخزن شبیه سازی گردید. در این شبیه ساز برای آنالیز تولید چاه شکاف دار، از شبیه ساز مخزنی ReservoirPT ،که یک شبیه ساز مخزنی 2 بعدی می باشد، استفاده شده است. البته FracproPT قابلیت اتصال به شبیهسازهای 3 بعدی نظیر Eclipse را نیز دارد، که می توان بکمک آن اثر پارامترهای مخزنی مانند ناهمگونی تراوایی را نیز بررسی کرد. در شبیه ساز FracproPT مدل های مختلفی برای شکاف هیدرولیکی وجود دارد که برای هر مدل پارامترهای خاصی به عنوان پیش فرض در نظر گرفته شده است. هر کدام از مدل ها در پیش بینی رفتار و هندسه شکاف دارای مزایا و معایب مختلفی هستند. در تحقیق حاضر، از مدل که پیش فرض این شبیه سازاست، استفاده شده است.
-3 مدلسازی
مدل مخزنی، مکعبی با ابعاد 64×500×500 متر و یک چاه در وسط آن درنظرگرفته شد. خواص مخزنی، همگن و جریان سیال تک فازی نفت فرض شد. تراوایی متوسط این مخزن 5 میلی دارسی، مقدار تخلخل 0/17 درصد و اشباع آب نیز 0/39 درصد می باشد. پس از ورود کلیه ی داده های مخزنی شامل خصوصیات سنگ و سیال مخزن و در نظر گرفتن داده های اولیه برای طراحی شکاف، با توجه به شکاف مدل شده در قسمت Fracture Design ، آنالیز تولید در دو حالت چاه شکاف دار با9 شکاف متمایز و چاه بدون شکاف انجام پذیرفت. پس از طراحی شکاف هایی با قابلیت گذردهی های بدون بعد 5، 20 و 35 و همچنین با نصف طول شکاف های 150، 250 و 350 فوت بوسیله شبیه ساز Fracpro PT ، نمودارهای قابلیت تولید هر کدام با گذشت 11800 روز پس از تولید رسم گردید.
در شبیه سازی های صورت گرفته، قابلیت گذردهی بدون بعد شکاف و همچنین طول شکاف هیدرولیکی بعنوان متغیرهای ورودی و تابعی از قابلیت گذردهی شکاف در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی های صورت گرفته نشان می دهد، با افزایش طول شکاف و قابلیت گذردهی بدون بعد، قابلیت گذردهی شکاف نیز افزایش می
کاربرد شکست هیدرولیکی برای افزایش تولیددر یکی از میادین نفتی 849
یابد. درشکل (1) توزیع قابلیت گذردهی شکاف برایC-3 نشان داده شده است.[6]
شکل :(1) توزیع قابلیت گذردهی شکاف در شبیه سازی C-3
در شکل (2) تاثیر شکاف هیدرولیکی بر قابلیت تولید چاه مشاهده می شود.[6] هر چه قابلیت گذردهی بدون بعد شکاف و نصف طول شکاف هیدرولیکی بیشتر باشد، شاخص قابلیت تولیدافزایش می یابد. شبیه سازی های C-3 و B-3 به ترتیب با قابلیت گذردهی بدون بعد 35 و 20، با طول یکسان 350 فوت، تقریبا به اندازه ی یکسان شاخص قابلیت تولید را افزایش می دهند. این دودر بین سایر شبیه سازی ها بیشترین سهم رادر افزایش شاخص قابلیت تولیددارند. شبیه سازی C-2 با قابلیت گذردهی بدون بعد 35 و نصف طول شکاف 250 فوت پس از شبیه سازی های C-3 و B-3 قراردارد درصورتیکه A-3 با وجود طول شکاف هیدرولیکی بیشتر(350 فوت) دارای شاخص قابلیت تولید کمتری نسبت به C-2 است. این مطلب نشان دهنده آنستکه، در مقادیر بالاتر قابلیت گذردهی بدون بعد و نصف طول شکاف، افزایش شاخص قابلیت تولید بیشتر متاثر از قابلیت گذردهی بدون بعد است تا طول شکاف هیدرولیکی. شبیه سازی A-3 و B-2 به اندازه ی یکسانی شاخص قابلیت تولید را افزایش می دهند. A-1 چون هم دارای طول شکاف کمتر و هم قابلیت گذردهی بدون بعد کمتری است دربین تمامی شبیه سازی ها، تاثیرکمتری درافزایش شاخص قابلیت تولید چاه دارد. شبیه سازی های C-1 ،B-1 و A-2 نیز تقریبا دارای تاثیر یکسانی در افزایش شاخص قابلیت تولید می باشند. همچنین مشاهده می شود،7000 روز پس از تولید، شاخص قابلیت تولید ثابت می گردد. از طرف دیگر نرخ افزایش شاخص قابلیت تولید چاه شکاف دار در زمان های اولیه ی تولید بسیار زیادتر از زمان های پایانی می باشد که ناشی از تولید اولیه از شکاف است.
درچاه های شکافدار عمودی، صرفنظر از مقدار CfD، در زمان های پایانی قبل از اینکه اثرات مرزها مشاهده گردد، ممکن است رفتار جریانی شبه شعاعی نشان داده شود.[7] معادله جریان شبه شعاعی بصورت رابطه (1) است. نسبت افزایش شاخص قابلیت تولید نیزمطابق رابطه((2 بیان می گردد.
J0 و J بترتیب قابلیت تولید چاه قبل وبعد از ایجاد شکاف می باشند.
جدول (1) با استفاده از رابطه ی (2)، نسبت افزایش شاخص قابلیت تولید چاه پس از ایجاد شکاف را نشان می دهدکه بیانگر میزان افزایش شاخص قابلیت تولید حداقل 2/4 و حداکثر 3/3 برابر است.
