17266

17266

ارزيابي مكانيزم ريزش ثقلي طي فرآيند تزريق گاز امتزاجي از طريق شبيه سازي به منظور ازدياد برداشت از مخازن شكافدار طبيعي

كارشناسي ارشد

مخازن هيدروكربوري

اسفند 1395

دكتر مهدي عصاره - دكتر محمدتقي صادقي

شيمي، نفت و گاز

چكيده مخازن شكاف‌دار، بخش عمده‌اي از ذخاير نفتي باقيمانده‌ي جهان را در‌بر‌مي‌گيرند‌. مكانيسم ريزش ثقلي گاز– نفت، پتانسيل زيادي در تخليه‌ي نفت باقيمانده درون فضاي متخلخل اين مخازن حين اعمال روش‌هاي متداول بازيافت دارد. تزريق گاز امتزاجي، يك روش‌هاي رايج ازدياد برداشت جهت بهبود كارايي اين مكانيسم است. در اين پژوهش، عملكرد مكانيسم ريزش ثقلي گاز– نفت طي مراحل مختلف غني‌سازي گاز تزريقي درون شبكه‌ي شكاف، ضمن فعال كردن اثر نفوذ مولكولي، ارزيابي شده است. به‌منظور مطالعه‌ي مكانيسم‌هاي بهبود‌بخش انتقال جرم بين ماتريس و شكاف، دو مدل عددي تك‌بلوكه و چند‌بلوكه به‌صورت تركيبي شبيه‌سازي شده‌اند. طبق نتايج حاصل از مطالعات عددي، وقوع امتزاج‌پذيري بين سيالات جابجا‌كننده و جابجا‌شونده از طريق تماس‌هاي پي‌در‌پي‌ آن‌ها با يكديگر مي‌تواند ضريب بازيافت نفت را ضمن كاهش نگه‌داشت موئينگي و اثر آشام مجدد، به ميزان قابل‌توجهي افزيش دهد. همچنين نفوذ مولكولي بين‌فازي مي‌تواند نرخ تخليه‌ي نفت را ضمن كاهش گرانروي آن، افزايش ‌دهد. با وجود اين، اثر فوق پس از حصول شرايط امتزاج‌پذيري تأثير چنداني بر ضريب بازيافت نفت ندارد. آناليز بدون‌بعد نتايج نيز نشان مي‌دهد كه نيرو‌هاي ثقلي حين جابجايي امتزاجي، بر نيرو‌هاي موئينگي غلبه مي‌كنند. حساسيت‌سنجي عملكرد نهايي اين مكانيسم نسبت به اثر پارامتر‌هاي مختلف ماتريس، نقش اساسي برخي عوامل همچون: ارتفاع بلوك ماتريس، فشار موئينگي گاز- نفت، درجه‌ي اشباع نفت باقيمانده‌ و اختلاف چگالي بين سيالات را ثابت مي‌كند. تغيير همزمان اين پارامتر‌ها به‌صورت تصادفي در فايل متني و ثبت مقادير ضريب بازيافت نفت حين شبيه‌سازي خودكار فايل‌ها توسط نرم‌افزار مهندسي متلب، منجر به توليد حجم بالايي از داده‌هاي ورودي و خروجي مي‌شود. سپس، اين داده‌ها براي توسعه‌ي يك مدل جايگزين توسط ابزار شبكه‌ي عصبي، به‌عنوان محصول جانبي اين پژوهش، مورد استفاده قرار گرفته‌اند كه مي‌تواند عمكرد اين مكانيسم را با دقت قابل قبولي درصد پيش‌بيني كند. واژه‌هاي كليدي: مخازن شكافدار طبيعي، مكانيسم ريزش ‌ثقلي گاز– نفت، آشام مجدد، تزريق گاز امتزاجي، نفوذ مولكولي، شبكه‌ي عصبي، متلب

1396/02/21

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Naturally Fractured Reservoirs contain a significant proportion of the world's remaining oil reserves. Gas-Oil Gravity Drainage mechanism largely has the potential of recovering the residual oil in the porous medium of these reservoirs after conventional oil displacement methods. However, the production rate of this mechanism is low in some type of reservoirs due to oil reimbibition effect. Miscible gas injection is one of the most applicable enhanced oil recovery techniques improving the performance of this mechanism. In this study, the performance of gas-oil gravity drainage mechanism has been eva​luated under different gas enrichment conditions with considering molecular diffusion effect. To aim this goal, a single matrix block and a stacked matrix block numerical models has been compositionally simulated to investigate the mechanisms optimizing mass exchange between matrix and fracture. According to the numerical results, miscibility development between displacing and displaced fluids through repeated contacts can increase the ultimate recovery factor significantly by reducing capillary holdup and diminishing oil reimbibition effect. In addition, cross phase diffusion effect can increase the drainage rate by reducing oil viscosity. However, this phenomenon may not play an important role after a certain miscibility enrichment condition is achieved. Dimensionless analysis of the results reveals that the gravity forces overcome capillary forces during a miscible displacement and control the drainage process. Sensitivity analysis of the mechanism's ultimate performance with respect to different matrix parameters proves the dominant role of some factors, including matrix block height/dimension, gas/oil capillary pressure, residual oil saturation, and density difference between fluids. The random altering of these parameters simultaneously in the data file and recording the oil recovery factor values while simulating the files automatically by coupling the simulator with the Matlab engineering software causes a large amount of input and output data to be produced. These data has been then used to develop a surrogate intelligent model by use of neural network toolbox, as the study byproduct. This model can approximate the performance of gas-oil gravity drainage mechanism with an acceptable accuracy. Keywords: Naturally Fractured Reservoirs, Gas-Oil Gravity Drainage Mechanism, Oil Reimbibition, Miscible Gas Injection, Molecular Diffusion, Neural Network, Matlab