پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی: مدلسازی تزریق آب و گاز (WAG) به مخازن ترکدار ایران جهت افزایش بازیافت نفت

چکیده

نحوه استخراج و بهره برداری از منابع عظیم نفتی مشکلی بوده است که همواره پیش روی مهندسان نفت و مخزن وجود داشته است. معمولا 20 تا 30 درصد نفت درجا (oil in place) به وسیله فشار خود مخزن قابل استحصال است اما باقیمانده آن باید به یکی از روش های ازدیاد برداشت که در متن پروژه به معرفی آن ها خواهیم پرداخت برداشت شود. تزریق آب، تزریق گاز، تزریق پلیمر، برداشت میکروبی، احتراق درجا و ... از جمله این روش ها می باشند. هر کدام از این روش ها مزایا و معایبی دارد. مثلا در تزریق گاز به علت دانسیته پائین، گاز میل دارد به سمت بالا حرکت کرده و تنها در یک مسیر حرکت می کند بنابراین راندمان جارویی (sweep efficiency) پائینی خواهد داشت. در روش تزریق آب اگر آب فاز ترکننده نباشد (nonwetting phase)، مشکلات زیادی بوجود خواهد آمد و عملا قسمت زیادی از نفت درون مخزن که لابلای سنگ ها قرار گرفته است، قابل برداشت نخواهد بود. این معایت محققان را به فکر ارائه یک شیوه جدید انداخت که به روش WAG (water – Alternating – Gas) معروف است. استفاده از روش WAG شیوه نوینی در ازدیاد برداشت از مخازن نفت خواهد بود. در این روش تزریق آب و گاز بصورت متناوب صورت می گیرد. یعنی یک Slug آب و بعد یک Slug گاز به مخزن تزریق می شود. مدلسازی این حالت به علت تغییر مداوم شرایط مخزن با مشکلات زیادی روبرو بوده است.

مخزنی که مطالعات در آن انجام گرفته است، مخزنی ترکدار است. مدلسازی این مخازن بسیار مشکل بوده و تابحال هیچ مدلی نتوانسته است این مخازن را مدلسازی کند. اما فرض های ساده کننده ای برای مدل کردن این مخازن در نظر گرفته می شود.

برای دستیابی به روابط قابل قبول در جریانات سیال در مخزن ابتدا به مدلسازی یک ماتریس که پیرامون آن را شکاف احاطه کرده است می پردازیم و سپس مخازن ترکدار را در یک بعد با فرض اینکه مخزن ترکدار شامل هزاران ماتریس مکعبی و شکاف های منظم است مدلسازی خواهیم کرد. آنگاه با توجه به ویژگی های روش تزریق WAG معادلات بدست آمده را حل خواهیم کرد.

 کلمات کلیدی: تزریق متناوب آب و گاز، مخازن ترکدار، ازدیاد برداشت

مقدمه

نفت و گاز طبیعی حداقل تا صدها سال دیگر عمده ترین منبع انرژی در جهان خواهد بود. کشور ما به عنوان کشوری که بیش از 10 درصد کل مخازن نفت جهان و یک سوم کل مخازن گاز دنیا را داراست صنایع نفت و گاز و صنایع وابسته به آن ها در درجه اول اهمیت قرار دارند. نفت ممکن است به شکل گاز، مایع، نیمه جامد و یا جامد یافت شود. اگر نفت در محلی جمع گردد به آن محل حوضچه نفتی و در صورتی که به صورت گاز جمع شود حوضچه گاز گویند. از مجموعه چندین حوضچه در بک منطقه جغرافیایی بک میدان نفتی و یا میدان گازی حاصل می شود. نفت یا گاز در سنگ هایی که دارای تخلخل و قابلیت نفوذند و سنگ مخزن نام دارند جمع می شود. ممکن است نفت، گاز و آب در یک مخزن با هم وجود داشته باشند. چون نفت از آب سبکتر است همیشه روی آن قرار می گیرد. مخازن نفت از نظر شکل، اندازه و ترکیب سنگ ها با هم متفاوتند.

بطور کلی علوم نفت را میتوان به چند قسمت تقسیم کرد که عبارتند از زمین شناسی و مطالعه امکان وجود نفت، حفاری، استخراج و تولید، تصفیه و پالایش و بالاخره انتقال. مطالعات و تحقیقاتی که ما انجام داده ایم مربوط به جریان نفت در زیر زمین و نحوه برداشت آن هاست که به پژوهش جریان بالادستی معروف است.در این پروژه ابتدا راجع به بعضی از خواص عمومی نفت بحث می شود آنگاه اطلاعات مختصری راجع به استخراج و تولید داده می شود و سپس راجع به خواص مخازن مانند تخلخل و نفوذپذیری و همچنین تغییرات دما و فشار در مخازن صحبت می شود. در بخش آخر با ارائه مدل خود جریان نفت و گاز در زیر زمین و میزان تولید نفت را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

فرمت فایل: PDF

تعداد صفحات: 168

فهرست مطالب

فهرست شکل ها

فهرست علائم و نشانه ها

چکیده

مقدمه

فصل اول: خواص فیزیکی نفت و محاسبات اولیه

1-1- خواص فیزیکی نفت و نحوه محاسبه آن در مخزن

1-2- محاسبات اولیه در مهندسی مخازن

فصل دوم: روش های ازدیاد برداشت نفت

2-1- مراحل استخراج نفت

2-2- روش های ازدیاد برداشت نفت

2-3- ازدیاد برداشت نفت به روش تزریق متناوب آب و گاز (Water Alternating Gas)

فصل سوم: مدل کردن مخازن نفت

3-1- مدل چیست؟

3-2- معادلات جریان سیال

3-3- مشابه سازی های انجام شده در مخزن ترکدار

3-4- حالت تک ماتریسی (Single Matrix Block Case)

3-5- حالت چند ماتریسی (Multi Block Fracture Matrix Case)

3-6- محاسبه نفوذپذیری نسبی (Relative Permeability)

3-7- محاسبه فشار موئینگی (Capillary Pressure) در مخزن

3-8- الگوریتم انجام کار

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده از نرم افزار

4-1- تحلیل نتایج بدست آمده از نرم افزار ارائه شده

4-2- تحلیل نتایج حاصل از پروسه تزریق آب (Water Flooding) به مخزن ترکدار با استفاده از نرم افزار ارائه شده

4-3- تحلیل نتایج حاصل از پروسه تزریق گاز (Gas Injection) به مخزن ترکدار با استفاده از نرم افزار ارائه شده

4-4- تحلیل نتایج حاصل از پروسه تزریق آب و گاز (Water Alternating Gas) به مخزن ترکدار با استفاده از نرم افزار ارائه شده (اول آب بعد گاز(

4-5- تحلیل نتایج حاصل از پروسه تزریق آب و گاز (Water Alternating Gas) به مخزن ترکدار با استفاده از نرم افزار ارائه شده (اول گاز بعد آب(

4-6- دلایل افزایش تولید نفت در حالت تزریق WAG 123

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد

نتیجه گیری و پیشنهاد

منابع و مراجع

پیوست یک: الگوریتم انجام کار

پیوست دو: واژه نامه انگلیسی به فارسی

پیوست سه: حل معادلات دیفرانسیل مدل