17033

17033

تحليل آنتروپي و بهينه سازي توليد نفت سنگين با مكانيزم ريزش ثقلي به كمك بخار (SAGD)

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

آبان ماه 1395

دكتر مجيد سياوشي - دكتر شهرام درخشان هوره

مكانيك

چكيده منابع نفت سنگين به عنوان منبع انرژي مهمي در بسياري از كشورها يافت مي‌شود. حدود 30 درصد از منابع نفتي جهان را مخازن متعارف تشكيل مي¬دهند و 70 درصد از اين منابع شامل مخازن عظيم نفت سنگين يا نفت شني است. بنابراين مخازن نفت سنگين توانايي جبران كاهش توليد از مخازن معمولي را دارند. بهره¬برداري از منابع عظيم نفت سنگين به ¬علت گرانروي بالاي نفت، با روش¬هاي ازدياد برداشت حرارتي انجام مي¬شود. هدف كلي از فرآيند¬هاي حرارتي، كاهش گرانروي نفت و سرانجام افزايش بهره¬برداري مي¬باشد كه در اين ميان روش تزريق بخار به درون چاه¬هاي افقي (SAGD ) يكي از كارآمدترين روش¬ها است. اين روش كه با تزريق بخار به درون چاه¬هاي افقي حفر شده به درون مخزن، باعث كاهش گرانروي نفت مي¬شود، در اواخر دهه¬ي 70 ميلادي توسط باتلر در شركت ايمپريال اويل ارائه گرديد و هم¬اكنون در كانادا، ونزوئلا و آمريكا به صورت گسترده¬اي در حال اجراست. با توجه به هزينه¬هايي كه اين فرآيند جهت تامين انرژي مورد نياز براي برداشت تحميل مي¬كند، در اين پژوهش عملكرد يك مخزن نفت سنگين از منظر قانون دوم ترموديناميك مورد بررسي قرار گرفت و علاوه بر دبي چاههاي تزريق و توليد، اقدام به بهينه¬سازي دماي تزريق بخار شده است. براي شبيه¬سازي فرآيند ازدياد برداشت از يك نرم¬افزار تجاري استفاده شد. محاسبه توليد آنتروپي نيز براساس نتايج شبيه¬سازي عددي و با استفاده از كد محاسباتي نوشته شده صورت گرفته است. مشاهده شد كه بيشترين برداشت تجمعي نفت با كمترين ميزان عدد توليد آنتروپي متناظر است و در نتيجه مي¬توان از توليد آنتروپي به عنوان تابع هدف مناسبي در فرآيندهاي ازدياد برداشت استفاده نمود. علاوه بر اين، فرآيند SAGD و فاصله قرارگيري چاه‌ها با استفاده از تابع هدف ارزش خالص فعلي (NPV) بهينه¬سازي شده و ضمن مقايسه چهار الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات (PSO)، الگوريتم فرهنگي (CA)، الگوريتم رقابت استعماري (ICA) و الگوريتم كلوني زنبور عسل (BA)، براي بهينه¬سازي مسائلي از اين قبيل، يك الگوريتم تركيبي پيشنهاد شد كه هزينه زماني كمتري تحميل مي¬كند و در نهايت نتايج بدست آمده و پارامترهاي بهينه ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: ازدياد برداشت، روش¬هاي حرارتي، الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات، الگوريتم فرهنگي، الگوريتم رقابت استعماري، ريزش ثقلي به كمك بخار.

1396/01/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Heavy oil resources as an important energy source found in many countries. About 30 percent of the world's oil reserves an​d 70 percent of these resources comprise conventional reservoirs contain huge reservoirs of heavy oil o​r oil sand. So heavy oil reservoirs have the ability to offset declining production from conventional reservoirs. EOR thermal methods are used to heavy oil reservoirs production beacause of oil high viscosity. Reduction of heavy oil is the porpose of thermal EOR methods that steam assisted gravity drain age is the effective method. This method works with inject steam to the reservoir throw the horizontal well an​d had been presented in 70th decate by Butler in imperial oil company an​d is been using in most of countries. In this study, for the first time, the performance of a heavy oil reservoir was eva​luated by the second law of thermodynamics. In addition, the rate of injection an​d production wells, to optimize steam injection temperatures an​d for different cases, entropy production analysis is done. A commercial software used to simulate the EOR process. Entropy production calculated on the basis on simulation result by using computational code. Observed that the most of cumulative oil production is proportional with the lowest entropy generation number an​d thus entropy production can be used as appropriate objective function in EOR processes. Finally, four algorithms, particle swarm optimization (PSO), Cultural algorithm (CA), Imperialist competitive algorithm (ICA) an​d bees colony algorithm (BA), were compared an​d to optimize these process, an algorithm have been suggested that imposes less time of optimization process an​d achives global optimum. Keywords: EOR, thermal methods, particle swarm optimization algorithem, Cultural algorithm, Imperialist competitive algorithm.