صفحه 1:
mar ket aml کر
code ) ۹
عنوان پروژه
شبیه سازی تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه نفت در مخزن نفتی
استاد راهنماء
دکتر تقوایی
ارائه دهنده:
علیرضا قادری اردکانی
اسفند ۱۳۹۴
صفحه 2:
٠ قزریق گاز به عنوان یکی از مهمترین روشهای ازدیاد برداشت در مخزن نفت و گاز می باشد.
: این فرآیند حرکت یک جریان سیال سه فازی در محیط سه بعدی متخلخل است.
: در لین پرویه» تزییق پیوستهمی گاز نیتریین و گاز همراه» در دوحللت امتزاح ناپذیر و امتزاج
پذیر به سیال نفتی مخزن صورت گرفته است.
٠ بررسی لین فرآیند. کیک جریان سه فازی (نفت گاز و طّب) در فضای سه بعدی است توسط
نرم افزار تجاری اکلپس ۳۰۰ صورت گرفته است.
٠ جریان سیال موجود در محیط متخلخل رلبا توجمبه سیالبه دو دیدگاه میتوان مدلسازی کرد»
یکی دیدگاه توده (نفت سیاهبه سیالات موجود در محیط (لّب, نفت» گاز) و دیدگاه دیگر نفت
تركيبى که در این حالت نفت به صورت جزء به جزء در دو فاز مابع و گاز دیده میشود و معادلات
جریانی و محاسبات آنی برای آنها در فاز گاز و مایع در هر گام زمانی حل میشود. ۹«
صفحه 3:
: توسط فرم افزار اکلپس ۳۰۰ فرآیند تزییق امتزاج پنیر و امتزاج نابنیر گاز نیتروژن و گاز
همراه شبیه سازی شد.
© بروسی و امکان سنجی امتزاج پذیری و امتزاج ناپذیری تزییق فاز گازىبه سیال مخزن توسط نرم
افزار :۳۷۲ در مدلهای مختلف توسط شبیه ساز آزملیش لین ماژول نرم افزار اکلیپس صورت
گرفته است.
٠ قزریق امتزاج نابذیر به عنوان یک روش نگاهداشت فشار در مخازن نفتی استفاده میشود.
: با بررسی مدلهای مختلف تزییق گاز نیتروین و گاز همراه نفت در فشار ۳۷۰۰ پام لین نتيجه
حاصل شد که روش تزییق امتزاج نابنیر نیتروین در مخازن نفتی‌با نفتی که ترکیبات متوسط آن
بیشتر است بازدهی بهتری داردسبه طور کلی نیز در فشار برابر روش تزییق گاز همراه به منظور
نگاهداشت فشار بهتر بوده ولی جاروب سطحی روش تزریق نیتروژن عملکرد بهتری داشته است.
TT
صفحه 4:
٠ تزییق امتزاج پذیربا کلهش تنش بین سطحی بین فاز ملیع و گاز» بازیلفت نفت را بهبود
بخشیده و میزان نسبت گازسبه نفت تولیدی را کاهش میدهد. در فشار امتزاج پذیری برای
هرکدام از گازها» فر آیند تزریق امتزاج پذیر گاز شبیه سازی شد.
: روش تزییق امتزاح پنیر گاز نیتروین نسبتبه تزییق امتزاج پنیر گاز بازدهی جاروب
بهتری داشته و توانسته تا مقدار اشباع نفت باقیمانده را بیشتر کاهش دهد.
- خروجی های نرم افزار توسط یکی از ماژول های نرم افزار اکلیپس به نام 0۳۳۱۵۲
استفاده شده است.
٠ خروجی مدل هندسه مخزن و تغییرات پارامترهای استاتیک و دینامیک توسط نرم افزار
2 صورت گرفته است.
صفحه 5:
استخراج معادلات جریان حاکم بر محیط متخلخل
به منظور حل معادلات جربان نیاز به ادغام سه معادله ی زیر است:
. معادلات بقای جرم (معادله پیوستگی)
۲ معادلات بقای مومنتوم(دارسی پا نوبر استوکس) ِ
۳ معادلات حالت و خواص سیال (معادله حالت. محاسبات آنی)
me
صفحه 6:
شرایط تزریق گاز نیتروژن و همراه
* نگاهداشت فشار میتواند در یک مخزن حجمی برای نگه داشتن فشار بالاتر از نقطهی
حباب یا نقطهی شبنم صورت كيرد.
* جابجایی غیرامتزاجی سودمند است اگر نسبت تحرکپذیری مساعد باشد و اگر ساختار و
اختلاف چگالی بین سیال تزریقی و سیالات مخزنی اجازهی وقوع جدایش ثقلی را بدهند.
* جابجلیی امتزاجپذیر سیالات مخزنی توسط نیتروژن (تک تماسه یا چندین تماسه) میتواند
فقط در یک ناحیهی محدود از ترکیبات مخزن. فشارء حجم و دما صورت میگیرد.
۲ تعیین نقطه ی امتزاج پذیری و تعیین مدل سیال نیز از فرآیندهای مهم شبیه سازی
جریان چندجزئی می باشد.
صفحه 7:
شبیه ساز اکلیپس ۳۰۰
در شبیه‌سازهای ترکیبی. مانند اکلیپس ۰۳۰۰ هر یک از فازهای نفت و گاز می‌توانند
ترکیب خاص خود را داشته باشند و هر جزء (متان, اتان» پروپان؛ و ...)به طور مستقل در
محاسبات جریان دخللت دارد. لین نوع شبیه‌سازهابه وبیّه برای مدلسازی سیالاتی در
نزدیکی نقطه بحرلنی موثر هستند؛ جلیی که تغیبرات فشار و دما باعث تغییرات بسیار
متفاوتی در رفتار جریلنی میشود. در این گهنه شبیه‌سازها فرض میشود که خواص
سیالات در هر فشار. دماء و ترکیبی به وسیله یک معادله حللت قلبل تعریف است.
شبیه‌سازهای ترکیبی می‌توانند در شبیه‌سازی مخازن گاز میعانی و تزریق گاز امتزاجی با
موفقیت مورد استفاده قرار گیرند. در چنین مواردی. استفاده از شبیه‌سازهای نفت سياه
منجر به پاسخ‌های نادقیقی خواهد شد.
صفحه 8:
مشخصات هندسی مدل
as | Cae yh oS gh ola و لت
(ft)
x ۳ 1000 ۲۰۰ و
Y ۳ ۳
7 8 ۳۰
صفحه 9:
1 09 08 07 06 05 04 03 02 01 0 09 08 07 06 05 04 03 02 01 0
(96) اشباع كلو (96الشباع آب
نمودار تراوایی نسبی گاز و نفت نمودار تراوایی نسبی آب و نفت
Sear
میلی دارسی ۲
نفوذ يذ برى در جهت
x
See ae
1 ۲
نقودپدبری در جهت
Zz
صفحه 10:
مشخصات مدل
ft 11000
ft 11130
psia 4000
F 230°
psia 3024
1۸۵
1۱۵
psi(psi*)°- ¥1--@
10xr/1
orvavy
5۲8/6۵۵1 1
cp 5/12
gr/cc 8864/0
5۲8/6۵91 1
cp 9/0
STB 947.923.030
صفحه 11:
ia
N2
6
6
6
600
Gis)
c20
مشخصات مدل
۴۹/۹۵
9/2449
1/5262
لتعنييك
30/918
35/648
15/863
صفحه 12:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی فشار امتزاج پذیری تزریق گاز نیتروژن و کاز همراه
صفحه 13:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر تزریق گاز همراه و نیتروژن به روش غیر امتزاجی بر پارامترهای جریان
(انتخاب فشار بهینه تزریق امتزاج ناپذیر به منظور نگاهداشت فشار)
فشار ۳۷۰۰ يام به
عنوان روش تزريق
امتزاج نايذير در دو
روش تزريق
نيتروزن و كاز همراه
انتخاب شد.
صفحه 14:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر تزریق گاز همراه و نیتروژن به روش امتزاجی بر پارامترهای جریان
(انتخاب فشار بهینه تزریق امتزاج پذیر به منظور نگاهداشت فشار)
فشار ۶۴۰۰ پام به
خن روش تزریق
پذیر در
تزریق نیتروژن و
۰ در تزریق
امتزاج پذیر گاز
همراه انتخاب شد.
FPR PSIA
صفحه 15:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی نرخ تغیبر فشار میدان ۲۳8 و نسبت گاز به نفت میدان ۲0 در فر آیند تخلیه
طبیعی مخزن در دو حالت 10 KXY= عد KXY=
صفحه 16:
توانمندیهای شبیه سازی
اشباع نفت میدان در سال پانزدهم تولید در روش تزریق امتزاج ناپذیر نیتروژن (۳۷۰۰پام)
تزا ast با تا از
صفحه 17:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر نسبت تراوایی عمودی به تراوایی افقی در فر آیند تزریق گاز نیتروژن
و ۰۰۱2 ۲۱0
صفحه 18:
توانمندیهای شبیه سازی
اثر افزودن گاز متان و پروپان به نیتروژن تزریقی در سه حالت Ac BoC
صفحه 19:
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی اثر تخلخل بر روی تزریق گاز نیتروژن به صورت امتزاجی و غیر امتزاجی
"3
صفحه 20:
توانمندیهای شبیه سازی
اثر لایه تزریقی بر تزریق کاز نیتروژن و گاز همراه در حالت امتزاج ناپذیر
صفحه 21:
توانمندیهای شبیه سازی
مقايسه بارامترهاى تزريق و توليد در اثر تزريق كاز نيتروزن و كاز همراه در حالت امتزاج
ابدير
صفحه 22:
اشباع نفت میدان در سال پانزدهم تولید در روش تزریق امتزاج پذیر نیتروژن(۶۸۰۰ پام)
صفحه 23:
آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت
* شبیه سازی عددی تفاضل محدود سه بعدی جریان سه فازی در محیط متخلخل (مخزن
نفتی) توسط نرم افزار صنعتی ۲01056
5 بورسی تاثیر تزریق گاز همراه به دو روش امتزاجی و غبر امتزاجی بر پارامترهای
ob >
" بررسی تاثیر جریان تزریق گاز نیتروژن به دو روش امتزاجی و غیر امتزاجی
پارامترهای جریان
" مدلسازی سیال چند جزئی توسط نرم افزار PVT
* بررسی فشار امتزاج پذبری تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه
" نمایش نتایج شبیه سازی در نرم افزار 110۷12
TT
صفحه 24:
نکات و الزامات
نتایج و نمودارها را می توان در نرم افزار 0۳۳۱0 از ماژول های نرم افزار اکلیپس قابل مشاهده است.
برای مشاهده هندسه و گرید مدل از نرم افزار ۲۱0۷۱2 استفاده شده است.
آشنایی با فرآیند تزریق كاز به سيال مخزن در محیط متخلخل و شبیه سازی عددی جریان سیال نفتی در محیط متخلخل
به منظور شبیه سازی مدل سیال و تعبین نقطه امتزاج پذیری از نرم افزار ۳۱۷۲ استفاده شده است.
اکلیپس ۳۰۰ به منظور شبیه سازی تر کیبی و اکلیپس ۱۰۰ به منظور شبیه سازی توده استفاده می شود.
هر دو فرم افزار شبیه ساز اکلپس از روض تفاضل محدود به عنوان روش حل استفاده می کنند.
دا
:عنوان پروژه
شبیه سازی تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه نفت در مخزن نفتی
استاد راهنما:
دکترتقوایی
ارائه دهنده:
علیرضا قادری اردکانی
اسفند 1394
•
تزریق گاز به عنوان یکی از مهمترین روشهای ازدیاد برداشت در مخزن نفت و گاز می باشد.
•
این فرآیند حرکت یک جریان سیال سه فازی در محیط سه بعدی متخلخل است.
•
<ت امتزاج ناپذیر و امتزاج
<ن و گاز همراه ،در دوحال
<تهی گاز نیتروژ
<ق پیوس
<ه ،تزری
<ن پروژ
در ای
پذیر به سیال نفتی مخزن صورت گرفته است.
•
<ت توسط
<ه بعدی اس
<ب) در فضای س
<ت ،گاز و آ
<ه فازی (نف
<ک جریان س
<ه ی
<د ک
<ن فرآین
<ی ای
بررس
نرم افزار تجاری اکلیپس 300صورت گرفته است.
•
<ه دو دیدگاه میتوان مدلسازی کرد،
<یال ب
<ه س
<ه ب
<ا توج
<ل را ب
<ط متخلخ
<یال موجود در محی
جریان س
<ر نفت
<ت ،گاز) و دیدگاه دیگ
<ب ،نف
<ط (آ
<یاالت موجود در محی
<ه س
<یاه) ب
<ت س
<ی دیدگاه توده (نف
یک
ترکیبی که در این حالت نفت به صورت جزء به جزء در دو فاز مایع و گاز دیده میشود و معادالت
جریانی و محاسبات آنی برای آنها در فاز گاز و مایع در هر گام زمانی حل میشود.
•
<ر گاز نیتروژن و گاز
<ر و امتزاج ناپذی
<ق امتزاج پذی
<د تزری
<س 300فرآین
<ط نرم افزار اکلیپ
توس
همراه شبیه سازی شد.
•
<یال مخزن توسط نرم
<ه س
<ق فاز گاز ب
<نجی امتزاج پذیری و امتزاج ناپذیری تزری
<ی و امکان س
بررس
<س صورت
<ن ماژول نرم افزار اکلیپ
<ش ای
<از آزمای
<ه س
<ط شبی
<ف توس
افزار PVTiدر مدلهای مختل
گرفته است.
•
تزریق امتزاج ناپذیر به عنوان یک روش نگاهداشت فشار در مخازن نفتی استفاده میشود.
•
<ن نتیجه
<ت در فشار 3700پام ای
<ن و گاز همراه نف
<ق گاز نیتروژ
<ف تزری
<ی مدلهای مختل
<ا بررس
ب
<ط آن
<ی که ترکیبات متوس
<ا نفت
<ن در مخازن نفتی ب
<ر نیتروژ
<ق امتزاج ناپذی
<د که روش تزری
<ل ش
حاص
<ق گاز همراه به منظور
<ز در فشار برابر روش تزری
<ی نی
<ه طور کل
<ی بهتری دارد ،ب
<ت بازده
<ر اس
بیشت
نگاهداشت فشار بهتر بوده ولی جاروب سطحی روش تزریق نیتروژن عملکرد بهتری داشته است.
•
•
•
•
<ت نفت را بهبود
<ع و گاز ،بازیاف
<ن فاز مای
<طحی بی
<ن س
<ش بی
<ش تن
<ا کاه
<ر ب
<ق امتزاج پذی
تزری
<ت تولیدی را کاهش میدهد .در فشار امتزاج پذیری برای
<ه نف
<بت گاز ب
بخشیده و میزان نس
هرکدام از گازها ،فرآیند تزریق امتزاج پذیر گاز شبیه سازی شد.
<ر گاز بازدهی جاروب
<ق امتزاج پذی
<ه تزری
<بت ب
<ن نس
<ر گاز نیتروژ
<ق امتزاج پذی
روش تزری
بهتری داشته و توانسته تا مقدار اشباع نفت باقیمانده را بیشتر کاهش دهد.
خروج<ی های نرم افزار توس<ط یک<ی از ماژول های نرم افزار اکلیپ<س به نام OFFICE
استفاده شده است.
<ک توسط نرم افزار
<تاتیک و دینامی
<ه مخزن و تغییرات پارامترهای اس
<ی مدل هندس
خروج
FLOVIZصورت گرفته است.
استخراج معادالت جریان حاکم بر محیط متخلخل
به منظور حل معادالت جریان نیاز به ادغام سه معادله ی زیر است:
.1معادالت بقای جرم (معادله پیوستگی)
.2معادالت بقای مومنتوم(دارسی یا نویر استوکس)
.3معادالت حالت و خواص سیال (معادله حالت ،محاسبات آنی)
شرایط تزریق گاز نیتروژن و همراه
نگاهداشت فشار میتواند در یک مخزن حجمی برای نگه داشتن فشار باالتر از نقطهی
حباب یا نقطهی شبنم صورت گیرد.
جابجایی غیرامتزاجی سودمند است اگر نسبت تحرکپذیری مساعد باشد و اگر ساختار و
اختالف چگالی بین سیال تزریقی و سیاالت مخزنی اجازهی وقوع جدایش ثقلی را بدهند.
جابجایی امتزاجپذیر سیاالت مخزنی توسط نیتروژن (تک تماسه یا چندین تماسه) میتواند
فقط در یک ناحیهی محدود از ترکیبات مخزن ،فشار ،حجم و دما صورت میگیرد.
تعیین نقطه ی امتزاج پذیری و تعیین مدل سیال نیز از فرآیندهای مهم شبیه سازی
جریان چندجزئی می باشد.
شبیه ساز اکلیپس 300
در شبیه‌سCازهای ترکیبCی ،ماننCد اکلیپCس ،۳۰۰هCر یCک از فازهای نفCت و گاز می‌توانند
ترکیCب خاص خود را داشتCه باشنCد و هCر جزء (متان ،اتان ،پروپان ،و )...بCه طور مستقل در
محاسCبات جریان دخالCت دارد .ایCن نوع شبیه‌سCازهابCه ویژCه برای مدل‌سCازی سیاالتی در
نزدیکCی نقطCه بحرانCی مؤثCر هسCتند؛ جایCی کCه تغییرات فشار و دمCا باعCث تغییرات بسیار
متفاوتCی در رفتار جریانCی میشود .در این‌گونCه شبیه‌سCازها فرض میشود که خواص
سCیاالت در هCر فشار ،دمCا ،و ترکیبCی بCه وسCیله یCک معادلCه حالCت قابCل تعریCف است.
شبیه‌سازهای ترکیبی می‌توانند در شبیه‌سازی مخازن گاز میعانی و تزریق گاز امتزاجی با
موفقیCت مورد اسCتفاده قرار گیرند .در چنیCن مواردی ،اسCتفاده از شبی هسCازهای نفCت سیاه
منجر به پاسخ‌های نادقیقی خواهد شد.
مشخصات هندسی مدل
ابعاد بلوک در هر جهت
()ft
تعداد بلوک در هر جهت
جهت مختصات
و 1000 400
31
X
150و 200
31
Y
20و 30
5
Z
مشخصات مدل
0.8
0.8
0.7
0.7
) (mdنCفCوCذCپذیرCینCسCبی
0.9
0.9
0.6
0.5
Krg
Kro
0.4
0.3
0.6
0.5
Krw
Kro
0.4
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0
1
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
) (%اشCباع CگCازC
نمودار تراوایی نسبی گاز و نفت
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
)(%اCشباع Cآب
نمودار تراوایی نسبی آب و نفت
) (mdنCفCوCذCپذیرCینCسCبی
1
1
مقدار متوسط
0/07
10میلی دارسی
10میلی دارسی
0
1میلی دارسی
مشخصات سنگ
مخزن
تخلخل
نفوذپذيري در جهت
x
نفوذپذيري در جهت
y
نفوذپذيري در جهت
z
مشخصات مدل
مقدار
ft 11000
ft 11130
psia 4000
F 230°
psia 3024
% 85
% 15
@psi(psi-1)6 - 4100
10×۲/1
53.7572
STB/Rbbl ۱۰۳/1
cp 5/12
gr/cc 8864/0
STB/Rbbl 01/1
cp 9/0
STB 947،923،030
مشخصات اوليه مدل
عمق باالترين قسمت مورد مطالعه مخزن
عمق پايين‌ترين قسمت مورد مطالعه مخزن
فشار اولیه متوسط مخزن
دماي متوسط مخزن
فشار نقطه حباب
اشباع اولیه متوسط نفت
اشباع متوسط آب
ضريب تراکم‌پذيري سنگ
درجه APIنفت
ضريب حجمي سازند در شرایط اولیه
ویسکوزیته نفت در شرایط اولیه
چگالی نفت در شرایط اولیه
ضريب حجمي آب
گرانروی آب سازند
نفت درجای برآورد شده در بخش مورد مطالعه
مشخصات مدل
نام جزء
درصد ترکیب ()%
کسر وزنی
N2
0/05
0/016159
C1
49/95
9/2449
C3
3
1/5262
C6
7
6/7835
C10
20
30/918
C15
15
35/648
C20
5
15/863
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی فشار امتزاج پذیری تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر تزریق گاز همراه و نیتروژن به روش غیر امتزاجی بر پارامترهای جریان
(انتخاب فشار بهینه تزریق امتزاج ناپذیر به منظور نگاهداشت فشار)
فشار 3700پام به
عنوان روش تزریق
امتزاج ناپذیر در دو
روش تزریق
نیتروژن و گاز همراه
انتخاب شد.
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر تزریق گاز همراه و نیتروژن به روش امتزاجی بر پارامترهای جریان
(انتخاب فشار بهینه تزریق امتزاج پذیر به منظور نگاهداشت فشار)
فشار 6400پام به
عنوان روش تزریق
امتزاج پذیر در
تزریق نیتروژن و
6800در تزریق
امتزاج پذیر گاز
همراه انتخاب شد.
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی نرخ تغییر فشار میدان FPRو نسبت گاز به نفت میدان FGORدر فرآیند تخلیه
طبیعی مخزن در دو حالت KXY=10و KXY=300
توانمندیهای شبیه سازی
اشباع نفت میدان در سال پانزدهم تولید در روش تزریق امتزاج ناپذیر نیتروژن ( 3700پام)
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی تاثیر نسبت تراوایی عمودی به تراوایی افقی در فرآیند تزریق گاز نیتروژن
و =md 0.1
توانمندیهای شبیه سازی
اثر افزودن گاز متان و پروپان به نیتروژن تزریقی در سه حالت A، B، C
توانمندیهای شبیه سازی
بررسی اثر تخلخل بر روی تزریق گاز نیتروژن به صورت امتزاجی و غیر امتزاجی
توانمندیهای شبیه سازی
اثر الیه تزریقی بر تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه در حالت امتزاج ناپذیر
توانمندیهای شبیه سازی
مقایسه پارامترهای تزریق و تولید در اثر تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه در حالت امتزاج
ناپذیر
توانمندیهای شبیه سازی
اشباع نفت میدان در سال پانزدهم تولید در روش تزریق امتزاج پذیر نیتروژن( 6800پام)
آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت
شبیه سازی عددی تفاضل محدود سه بعدی جریان سه فازی در محیط متخلخل (مخزن
نفتی) توسط نرم افزار صنعتی Eclipse
بررسی تاثیر تزریق گاز همراه به دو روش امتزاجی و غیر امتزاجی بر پارامترهای
جریان
بررسی تاثیر جریان تزریق گاز نیتروژن به دو روش امتزاجی و غیر امتزاجی
پارامترهای جریان
مدلسازی سیال چند جزئی توسط نرم افزار PVTi
بررسی فشار امتزاج پذیری تزریق گاز نیتروژن و گاز همراه
نمایش نتایج شبیه سازی در نرم افزار Floviz
نکات و الزامات
<اهده است.
نتایج و نمودارها را می توان در نرم افزار OFFICEاز ماژول های نرم افزار اکلیپس قابل مش
<اهده هندسه و گرید مدل از نرم افزار Flovizاستفاده شده است.
برای مش
آشنایی با فرآیند تزریق گاز به سیال مخزن در محیط متخلخل و شبیه سازی عددی جریان سیال نفتی در محیط متخلخل
به منظور شبیه سازی مدل سیال و تعیین نقطه امتزاج پذیری از نرم افزار PVTiاستفاده شده است.
اکلیپس 300به منظور شبیه سازی ترکیبی و اکلیپس 100به منظور شبیه سازی توده استفاده می شود.
هر دو نرم افزار شبیه ساز اکلیپس از روض تفاضل محدود به عنوان روش حل استفاده می کنند.