33451

شبيه سازي فرآيند به دام اندازي گازهاي اسيدي به مخازن زيرزميني تخليه شده

كارشناسي ارشد

مهندسي نفت- مخازن

1399

1402/11/30

مهدي عصاره

/

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

مخازن طبيعي شكافدار شامل حجم‌هاي سنگي جداشده به نام ماتريس و شكاف با نفوذپذيري بالا در اطراف آن‌ها مي‌باشد؛ به‌عبارت‌ديگر، يك ماتريس به‌عنوان يك سنگ جداشده لحاظ مي‌شود كه در سيال شكاف غوطه‌ور است. در مراحل اوليه توليد نفت، شكاف‌ها به سرعت تخليه مي‌شوند زيرا نفت درجاي مخزن مي‌تواند راحت‌تر از نفت موجود در ماتريس جريان يابد. به‌تدريج، آب به ماتريس نفوذ مي‌كند و نفت باقي‌مانده تحت مكانيسم ريزش ثقلي توليد مي‌شود تا زماني كه اشباع آن به مقدار باقيمانده برسد. اين وضعيت نهايي پتانسيل مناسبي را براي ذخيره‌سازي گاز اسيدي فراهم مي‌كند. كاهش انتشار و تثبيت غلظت CO2 در جو يكي از اصلي‌ترين چالش‌هاي قرن اخير است. در ميان راهكارهاي ذخيره‌سازي پيشنهادي حال حاضر تزريق گاز اسيدي به لايه‌هاي زيرزميني يك روش مؤثر براي مقابله با آلودگي هوا و جلوگيري از انتشار گازهاي گلخانه‌اي به اتمسفر مي‌باشد. هدف از اين مطالعه ارزيابي ذخيره‌سازي گاز اسيدي حاوي CO2 و H2S در يك مخزن شكافدار طبيعي تخليه‌شده با استفاده از رويكرد بلوك ماتريس منفرد است. حلاليت گاز اسيدي در آب سازند با استفاده از نرم‌افزار فريكسي و خواص نفت با استفاده از شبيه‌سازي تركيبي و معادله حالت محاسبه شد. مدل بلوك ماتريس منفرد تشكيل شده از ماتريسي است كه اطراف آن با شكاف احاطه شده است. شبيه‌سازي ذخيره‌سازي گاز اسيدي با استفاده از سه نوع گاز اسيدي براي سيال مدل و سيال واقعي مخزن در يك بلوك ماتريس منفرد زماني كه نفت در اشباع باقي‌مانده است انجام شد و نتايج شبيه‌سازي براي 30 سال مورد بررسي قرار گرفت. همچنين اثرات پارامترهاي كليدي، مانند تركيب گاز اسيدي، فشار مخزن، نفوذپذيري، تخلخل و ارتفاع بلوك ماتريس بر روي ظرفيت ذخيره‌سازي و ضريب بازيافت نفت بررسي شد. بر اساس نتايج اين مطالعه كه شبيه‌سازي‌ها براي 30 سال اجرا شدند، حدود نيمي از ذخيره گاز اسيدي در 10 سال اول به دست آمد. نتايج نشان داد كه تا 90 درصد نفت باقي‌مانده قابل بازيافت است. در زمان شبيه‌سازي با سيال مدل 35 و با سيال واقعي مخزن حدود 20 كيلوگرم مول گاز اسيدي ذخيره مي‌شود. ذخيره‌سازي بالاتر براي تخلخل‌ها و ارتفاعات ماتريس بالاتر و نسبت H2S بيشتر در گاز اسيدي به دست مي‌آيد. در همه موارد حدود 10 درصد گاز اسيدي در آب محبوس مي‌شود و 90 درصد باقي‌مانده در نفت حل مي‌شود. به دام انداختن مواد معدني در گازهاي غني از CO2 فعال تر بود.

1404/03/18

Simulation of the process of trapping acid gases in depleted underground reservoirs

1/1/1900 12:00:00 AM

Natural fractured reservoirs consist of separate volumes of rock called the matrix and highpermeability fractures surrounding them. In other words, a matrix is a rock that is immersed in the fracture fluid. During the initial stages of oil production, fractures quickly propagate as oil can flow more easily through fractures than the oil present in the matrix. Gradually, water infiltrates the matrix, and the remaining oil undergoes gravity drainage until it reaches its residual saturation. This final potential sets the stage for acid gas storage. Reducing CO2 emissions and sequestering it is one of the main challenges of recent times. Among the proposed storage solutions, injecting acid gas into underground layers is a method to combat air pollution and prevent greenhouse gas emissions into the atmosphere. The objective of this study is to assess the storage of acid gas, containing CO2 and H2S, in a depleted naturally fractured reservoir (NFR) using single matrix block (SMB) approach. The solubility in oil is considered by EOS calculation and compositional simulation and acid gas solubility in formation brine by PHREEQC package. Three types of acid gas with different compositions are used. An SMB model, which has a matrix block surrounded by fractures, is constructed, and validated for simulation of a real experiment. The simulation of acid gas storage is conducted for synthetic and real reservoir fluids in a SMB when the oil is in its residual saturation. A sensitivity analysis is performed to study the effects of key parameters, such as acid gas composition, reservoir pressure, permeability, porosity and matrix height on the storage capacity and oil recovery factor. The matrix has a volume of 9 𝑚3 and about half of acid gas storage is achieved in the first 5 years while the simulations are run for 30 years. The results show that up to 90% of remained oil is recoverable, about 20 kg mole of acid gas is stored when matrix contains fluid model and about 35 kg mole of acid gas is stored when matrix contains real oil. A higher storage is achieved for higher matrix porosities and heights and large H2S proportion in acid gas. In all cases about 10% of acid gas is trapped in water and the remaining 90% is dissolved in oil. The mineral trapping was more active in gases rich in CO2.

گاز اسيدي , تزريق , مكانيسم , به دام اندازي

acid gas , Injection , mechanism , trapping

Zahra Sadeghzade

Dr. Mahdi Asare