بررسي يكي از روش هاي كاربردي براي ازدياد برداشت از مخازن؛

srn57

عضو جدید
بررسي يكي از روش هاي كاربردي براي ازدياد برداشت از مخازن؛
تزريق دي‌اكسيدكربن؛روشي اصولي و كاربردي

A brief to Carbon Dioxid Injection
گردآوري و ترجمه: عباس خدادادي‌اسكي
تزريق دي‌اكسيد كربن

دانش نفت: تزريق دي‌اكسيد كربن (2)CO در مخازن نفتي به منظور ازدياد برداشت چندين سال است كه مورد توجه صنعت قرار گرفته است. از آنجايي كه بسياري از ميادين سيلابزني (Waterflood Field) به پايان عمر بهره‌برداري نزديك مي‌شوند، توجه به تزريق دي‌اكسيدكربن بيش از پيش شدت و قوت گرفته است. با روش‌هاي مرسوم آبران يا گازران )Gas or water drive( معمولاً 50- 25 درصد نفت در مخازن باقي مي‌ماند. بخش قابل توجهي از اين نفت در صورت تماس نفت با يك سيال امتزاج‌پذير قابل استحصال مي‌گردد. يك سيال امتزاج‌پذير هنگام تزريق 2CO و تركيب آن با نفت مخزن در شرايط مناسب، تشكيل مي‌گردد. زماني كه امتزاج‌پذيري حاصل مي‌شود، نيروهاي فشار موئينگي، كه قبلاً باعث سكون و عدم تحرك نفت بوده است، از بين رفته و آنگاه نفت امكان حركت به سمت چاه‌هاي توليدي را پيدا مي‌كند. مفهوم جابه‌جايي امتزاجي نفت >Misicible Displacement Of Oil< با 2CO سال‌هاست كه شناخته شده است و در پروژه‌هاي Full- Scale Field به كار گرفته شده است. مشكلات غيرمنتظره بسياري با اين پروژه‌ها همراه شد كه مانع ازموفقيت اقتصادي گرديد. اين بدان معني نيست كه روش تزريق 2CO در آينده استقبال نخواهد شد، اين تنها بدين معني است كه مشكلات زيادي در اين ارتباط وجود دارد. به منظور بهبود و افزايش شانس موفقيت، هر پروژه بايد به دقت برنامه‌ريزي، مطالعه و انجام شود.

بحث فني
معيار اعمال تزريق دي‌اكسيدكربن

هر مخزن نفتي سياهه و ليست طويلي از مشخصات (Characteristics) دارد و مجموعه اين مشخصه‌ها شخصيت مخزن و چگونگي رفتار آن را در قبال روش‌هاي متنوع و مسلم انگيزش (Stimulation) بيان مي‌دارد. مساله‌اي كه يك مهندس با آن روبه‌رو مي‌شود، تعيين مقدار تا حد ممكن بيشتر اين مشخصه‌ها و آنگاه پيشگويي رفتار و عملكرد مخزن مي‌باشد. در اين مكتوب، هر مشخص به تنهايي يك عامل تعيين‌كننده نمي‌باشد. بنابراين، عدد تعيين شده براي يك مشخصه نبايد يك مرز صلب در نظر گرفته شود، اما مي‌تواند تنها يك نماينده و نشان از درجه اهميت باشد. به عنوان مثال، مثلاً نفت با درجه كمتر از API 25 معمولاً براي ازدياد برداشت از روش تزريق 2CO مطلوب نمي‌باشد. اين امر به طور اتوماتيك تمام مخازني كه نفتي سنگين‌تر از API 25 دارند را از ملاحظه و بررسي مستثني نمي‌سازد. ممكن است عوامل مطلوب ديگري كه بر يك عامل نامطلوب برتري دارند موجود باشد. معيارهاي زير بايد ملاحظه شده و از چشم‌انداز (ديد) مناسب مورد نظر قرار گيرد:
اشباع نفت باقيمانده از اهميت بنيادي برخوردار است. اگر ميدان سيلابزني شده باشد، اشباع نفت باقيمانده ممكن است هم از نقطه نظر تكنولوژي و هم از نقطه نظر اقتصادي، موفقيتي دربر نداشته باشد. اشباع در محدوده 30-25 درصد اغلب به عنوان ميزان حداقل اشباع در نظر گرفته مي‌شود. سيلابزني قبلي، به طور اتوماتيك ميادين را از بررسي ساقط نمي‌كند، زيرا مطالعات شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه مقادير نفت قابل ملاحظه‌اي مي‌تواند از ماسه‌هاي سيلابزني شده استحصال گردد. (1977 (Warner كلاهك‌ گازي بزرگ معمولاً عامل نامطلوبي است. اگر فشار مخزن به طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از فشار امتزاج‌پذيري باشد، حجم زيادي از 2CO براي دستيابي به امتزاج مورد نياز خواهد بود. دانسيته 2CO ممكن است از گاز مخزن بيشتر باشد بنابراين در اين صورت قابليت مخلوط شدن و تماس با سيال مخزن افزايش خواهد يافت. اين مورد حقه‌اي بود كه در جزيره (Weeks Island)‌ در جايي كه 2CO به محل تماس گاز و نفت )(GOC تزريق شده بود، همراه با عوامل گرانتي به كار گرفته شد. (1997 .)Perry يك مخزن بسيار شكافدار (Highly Fractured Reservoir) معمولاً نامطلوب در نظر گرفته مي‌شود به دليل آنكه شكاف‌ها مانند مجرا از محل تزريق به چاه توليدي عمل مي‌كنند. اما به هرحال اين شكاف‌ها، همچنين مسائل و مشكلات جدي را براي نوع ديگر از پروسه‌هاي مورد بررسي دربر داشته و باعث مي‌شوند. يك منبع قابل اطمينان و كافي 2CO با هزينه معقول از ابتدايي‌ترين نيازها مي‌باشند. علاقه شديد اخير به نيتروژن و دود )Flue Gas( به عنوان روش‌هاي تزريق گاز جايگزين، به دليل عدم وجود منابع 2CO در نزديك بسياري از ميادين دنيا بسيار سريع فراگير شده است. نفوذپذيري افقي سنگ مخزن يك عامل بحراني در نظر گرفته نمي‌شود، اما نسبت به نفوذپذيري عمودي به افقي فاكتور بسيار مهم و بحراني است. يك مطالعه شبيه‌سازي مخزن برروي يك نمونه ماسه‌ سنگ سيلابزني شده، به اين نتيجه انجاميد كه نسبت kh/ kv مهمترين پارامتر مخزن در فرآيند تزريق 2CO مي‌باشد، به دليل آنكه اين پارامتر، ميزان تفكيك 2CO را كنترل مي‌كند Segregation Rate( 2( .)CO1977 .)Warner نواحي نفوذپذير نسبتاً لاغر در مخزن ft( 25-15) داراي مزاياي تكنيكي هستند زيرا آنها تمايل برتري نيروي گرانشي را كمتر مي‌كنند، اما نواحي ضخيم‌تر مزيت حجم نفت دارند .(Oil Volume Advantage) عمق مهم است، به دليل آنكه حداقل فشار امتزاج معمولاً بالاي PSI 1200 مي‌باشد كه عمقي بيش از ft 2500 به منظور عدم تجاوز از مقدار گراديان شكاف )Fracture Gradiant( را مي‌طلبد. دما هم عموماً فاكتور مهمي نمي‌باشد. حد پايين‌تر گراني و ثقل نفت در محدوده API 30-25 بوده كه بخشي از آن مربوط به آن است كه آيا نفت آروماتيك، آسفالتيك و غيره است يا خير. ويسكوزينه نفت مخزن در اغلب پروژه‌هاي 2CO تا به حال حدوداً CP 1 بوده است. 2CO خاص براي تزريق بهترين است اما به ندرت چنين منبعي در دسترس مي‌باشد. آلودن 2CO با متان، فشار امتزاج را افزايش مي‌دهد. اما 10- 5 درصد متان قابل تحمل مي‌باشد. سولفيد ئيدروژن فشار امتزاج را پايين مي‌آورد، اما به دليل كروژن، خطرات زيست محيطي، بهداشتي و بوي نامطلوب به دنبال دارد. تجربيات فيلد با تزريق 2CO را با توجه به اين مطلب كه تزريق جهت برداشت بيش از پيش نفت صورت مي‌گيرد، در محدوده ملاحظاتي زير مي‌توان خلاصه نمود:
1- در ماسه سنگ )Sandstone(، سنگ آهك )Limestone(، دولوميت و چرت.
2- تا اعماق ft 10800 بدون هيچ محدوديت عمقي.
3- در سازندها با نفوذپذيري متوسط كمتر از md2..O
4- در دماهاي ته چاه )Bottom- Hole( تا F 248 و بدون محدوديت.
5- در سازندهايي كه ضخامت آنها از ft 600-8 متغير مي‌باشد با ملاحظه تغييرات در ناهمگوني.
6- در جاهايي كه گراويتي نفت خام API 45-16 مي‌باشد.
7- در جايي كه نفت خام امتزاج‌ناپذير جابه‌جا شده باشد.
8- در جايي كه ويسكوزيته نفت خام در CP 188-15/0 متغير باشد.
9- در مخازن با اشباع نفت در محدوده %54-28.
10- با فاصله حداكثر تا Acress 51 براي هر چاه.
11- زماني كه مخلوط تزريق شده حداكثر شامل 29 درصد سولفيد ئيدورژن باشد (1977 ..)Mcree

رفتار فازي و امتزاج‌پذيري

دي‌اكسيدكربن در تمام سه شكل و حالت خود، گاز، مايع و جامد ماده آشنايي است. به عنوان گاز، حباب‌هايي را در نوشابه‌هاي گازدار، زماني كه فشار از فشار اشباع پايين‌تر مي‌رود، مهيا مي‌سازد. در فشار بالاتر از psi 300 اگر دما F 0 و يا كمتر باشد، شكل مايع را دارا مي‌باشد. اين ماده غالباً به شكل مايع در كاميون‌هاي يخچال‌دار تانكر حمل‌ونقل وارد مي‌گردد.
اين ماده در محدوده وسيعي از فشار اگر دما به اندازه كافي پايين باشد، شكل جامد (يخ خشك)، را داراست. دماي بحراني C 31 مي‌باشد. پايين‌تر از اين دما، 2CO خالص مي‌تواند در محدوده وسيعي از فشار گاز يا مايع باشد، اما بالاتر از اين دما، صرف نظر از فشار اعمالي، گاز خواهد بود. فشار متناظر با دماي بحراني (فشار بحرانيatm ) 99 /73 مي‌باشد. بالاتر از فشار و دماي بحراني، 2CO قابل تبديل به مايع نمي‌باشد. اما در فشار بالاتر، فشار فوق بحراني، بخار با افزايش فشار چگال‌تر شده و بيشتر شبيه مايع رفتار مي‌كند. اكثر خطوط لوله 2CO در نواحي فوق بحراني كار مي‌كنند. بعضي از خواص مهم 2CO به قرار زير مي‌باشد:
وزن مولكولي gr/ mole 01 /44
فشار بحراني Psi 1073
دماي بحراني F 8 / 87
حجم بحراني Cuft/ Ib 0237 /0
چگالي در F 0 و Psi 300 Ib / gal 5 / 8
حجم مخصوص در Pisa 7 / 14 و F 60 Cuft / Ib 569 / 8
گرماي مخصوص (مايع) در Psi 300 Btu / Ib- F 5/0
يكي از خواص 2CO كه آن را به عنوان يك عامل مفيد و مستعد جهت ازدياد برداشت ارائه كرده است، افزايش در حجم نفت خام به هنگام اشباع با 2CO مي‌باشد.
اگر 2CO داخل مخزني تزريق شده باشد و گاز باقي بماند، به عنوان گازران عمل كرده و به زودي در چاه‌هاي توليدي به شكل اثر انگشتي ظاهر مي‌شود. آزمايشات ميداني بسياري در گذشته نشان داده است كه اگر گاز دي‌اكسيدكربن به عنوان يك عامل ازدياد برداشت غيرامتزاجي به كار گرفته شود، خيلي بهتر از متان نمي‌باشد. آنچه در ارتباط با تزريق 2CO مطلوب است، اختلاط نفت خام با 2CO در مخزن و تشكيل يك فاز واحد مايع سبك‌تر از نفت اوليه مي‌باشد. اين توده امتزاجي نفت مي‌تواند توسط سيستم گازران يا آبران راحت‌تر جابه‌جا شود. عوامل مهم تعيين اينكه آيا 2CO و نفت امتزاج‌پذير هستند يا خير به قرار زير مي‌باشد:
- خلوص 2CO
- خواص مخزن نفتي
- دما
فشار
- درجه اختلاط سيالات
تلاش بسياري صورت گرفته است تا روشي براي تخمين ارائه شود. اين تصميمات برپايه تست‌هاي آزمايشگاهي بسيار و مفاهيم تئوريك صورت گرفته است:
(1978 ; and Yelling and Metcalf‚1965 ; Simon and Graue‚1976 ; Shelton and Yasborought‚1978 .)Metculfe,
شوراي نفت ملي )National Petroleum Council( در سال 1976، بر مبناي گراويتي نفت، دماي مخزن و عمق مخزن، يك فرمول تقريبي براي تخمين اينكه آيا فشار امتزاج قابل حصول است يا خير ارائه داد. مراحل تخمين فشار مورد نياز به منظور جابه‌جايي امتزاجي در زير داده شده است:
فشار امتزاجي در برابر گراويتي
فشار امتزاجي )PSI(‌گراويتي )API(
‌4000‌27‌
3000‌27-30
301200
‌تصحيح براي دماي مخزن
فشار اضافي مورد نياز )PSI(‌دما )F(
-‌120
‌+120200-150
+150350-200
+500 200-250
‌براي تخمين اينكه آيا امتزاج در هر مخزن قابل حصول است يا خير، فشار شكست محدودي با ضرب عمق مخزن در گراديان شكست فرضي معادل PSI 6/0 بر هر فوت عمق تخمين زده مي‌شود. ضريب اطمينان Psi 300 از اين فشار محدود به منظور تخمين يك فشار قابل حصول محتمل، تفريق و كم مي‌گردد. (1976 .)NPC
اين روش‌هاي تصحيح براي بررسي مخازن كانديد، مفيد مي‌باشند، اما به اندازه كافي براي استفاده خاص، دقيق نيستند. هيچ راه ديگري نيست مگر انجام تست‌هاي آزمايشگاهي براي تعيين امتزاج‌پذيري تحت يك سري شرايط خاص.
 

srn57

عضو جدید
مكانيسم‌هاي جابه‌جايي

قدم اساسي در يك پروژه تزريق 2CO موفق، رسيدن به يك ناحيه‌اي است كه 2CO و نفت مخزن، مخلوط شده و تشكيل يك سيال جديد كه بسيار راحت‌تر از نفت اوليه مخزن جابه‌جا مي‌گردد، مي‌باشد. هرچند به همان اندازه روش به كار گرفته شده براي راندن اين نفت منبسط شده به چاه توليدي، اساسي مي‌باشد. حداقل 4 روش تزريق آب و 2CO براي مكانيسم‌هاي جابه‌جايي پيشنهاد گرديده است.
1- تزريق مداوم و پيوسته 2CO در تمام طول عمر پروژه
2- تزريق حجم (توده‌هاي) دي‌اكسيدكربن همراه با آب
3- تزريق حجم (توده‌هاي) متوالي دي‌اكسيدكربن و آب
4- تزريق همزمان دي‌اكسيدكربن و آب
تجربيات كافي ميدان براي ارزيابي چنين پروسه‌هايي در دست نيست، اما نتايج حاصل از اين چهار مورد را به تنهايي مقايسه مي‌كنيم. يك مقايسه بر مبناي يك شبيه‌ساز مخزن 4 جزئي، امتزاجي و پارامتر اختلاطي صورت گرفت. اين مطالعه، بازيافت نفت باقيمانده بعد از سيلابزني يك مخزن ماسه سنگي توسط تزريق 2CO را شبيه‌سازي كرده است. مطالعه منجر به نتايج زير شده است:
1- تزريق همزمان آب و دي‌اكسيدكربن ثابت شده است كه بهترين پروسه از چهار پروسه برداشت نفت بوده و تقريباً 50 درصد پتانسيل نفت موجود را قابل استحصال مي‌سازد. تزريق متوالي توده‌هاي 2CO و آب بعد از روش فوق‌الذكر، بهترين روش بوده است. تزريق مستقيم 2CO و همچنين حجم (توده‌هاي) 2CO همراه با آب هر دو روش‌هاي ضعيفي بوده و تنها 25 درصد پتانسيل نفتي را قابل استحصال مي‌سازد.
2- در تمام موارد، تفكيك گرانشي بين 2CO و آب قبل از اينكه مخلوط اين دو سيال حتي نيمي از سنگ مخزن را جاروب كرده باشد، به طور كامل صورت گرفته است. موفقيت برداشت با هريك از پروسه‌هاي 2CO، تابعي از ميزان و نرخ تفكيك گرانشي 2CO بوده است. (1977 )Warner,
كاربرد جالب تزريق مداوم 2CO، فرآيند پايدار گرانشي است. اين فرآيند براي بسترهاي بسيار پرشيب، كه جابه‌جايي به سمت پايين مي‌باشد، قابل اعمال است، 2CO يك كلاهك گازي در حال انبساط تشكيل مي‌گردد كه نفت را به پايين و به سمت چاه‌هاي توليدي سرازير مي‌كند. جابه‌جايي به سمت پايين 2CO به منظور بهره‌گيري از نيروهاي گرانشي جهت ثبات جابه‌جايي و افزايش جاروب 2CO مطرح شده است. انتظار مي‌رود اين فرآيند حتي زماني كه امتزاج حاصل نشده باشد، موفقيت‌آميز باشد. (1977 )Perry,
طرح پروژه
حجم 2CO مورد نياز جهت سريع‌ترين جريان، با استفاده از تجربيات گذشته پروژه‌هاي تخمين زده شده بود. اين جريان‌هاي اوليه، جابه‌جايي غيرامتزاجي و يا سيلابزني كربناته بودند، بنابراين تجربيات قبلي براي پروژه‌هاي جابه‌جايي امتزاجي آتي بسيار كم استفاده بودند. نيازهاي پروژه‌هاي امتزاجي، از نتايج تست‌هاي آزمايشگاهاي و بر مبناي مدل‌هاي فيزيكي تخمين زده شده بودند (و اكنون نيز تا حدي اين عمل صورت مي‌گيرد.) منظور از يك مدل فيزيكي، شناخت بخشي از مخزن با خصوصيات تا حد امكان نزديك به مخزن مي‌باشد. محيط متخلخل، دما، فشار، خصوصيات سيال و اشباع اوليه سيال همه در مدل، بسيار نزديك به مقادير واقعي در مخزن، نسخه‌برداري شده‌اند. جريان ممكن است افقي، شعاعي، بخشي از يك الگو و يا به اشكال مطلوب ديگر باشد. گاهاً تداركاتي به منظور مشاهده عيني و تحليل جريان‌هاي توليدي انجام پذيرفته است. مدل‌هاي فيزيكي مخزن اين مزيت را دارند كه اجراهاي(Runs) متعددي تحت شرايط مختلف به منظور بررسي اثرات فشار، توالي سيالات تزريقي، نمونه چاه، فاصله‌ چاه و ديگر پارامترهاي طراحي كه مي‌تواند ارزيابي و شمارش شود، قابل انجام است. نتايج تست‌هاي آزمايشگاهي كاملاً مفيد بوده و به طور كلي نشان‌دهنده اثر نسبي هر يك از متغيرهاي فرآيند است. تست‌هاي آزمايشگاهي براي تعيين شرايط لازم براي امتزاج بين نفت و مخزن و 2CO توليدي ضروري مي‌باشد. اگرچه پيوستگي‌هاي دوسويي (فرمول‌هايي) براي پيش‌بيني امتزاج‌پذيري، توسعه داده شده است اما چنين روابطي (فرمول‌هايي) احتمالاً براي استفاده در يك مخزن خاص، به اندازه كافي دقيق نمي‌باشد. مشكل عمده مدل‌هاي فيزيكي آن است كه آنها جواب‌هاي كمي و قابل اطمينان نمي‌دهد. مدل تنها نشانگر خود در آزمايشگاه مي‌باشد و نه مخزن در ميدان. بسياري از شرايط مخزن (زمان، گراويتي، سطح، ضخامت، همگني، شيمي و غيره) قابل كپي‌سازي در آزمايشگاه نبوده و مقياس ‌بندي نيز مناسب نمي‌باشد. اين، بدان معني نيست كه مدل‌هاي فيزيكي بايد كنار گذاشته شوند، تنها نتايج بايد با دقت تفسير شده و همراه با شبيه‌سازهاي عددي مخزن جديدتر، مورد پردازش قرار گيرد. مدل‌هاي عددي متعددي براي پيش‌بيني رفتار و حركت سيال در مخزن ساخته شده است. اگرچه بسياري از مدل‌ها بسيار بغرنج هستند، اما اصلاحاتي در حال انجام است. با آزمايشات عديده، مدل‌ها در آينده قابل اطمينان‌تر خواهند بود. نتايج محاسبات عددي تنها زماني مي‌تواند به اندازه كافي خوب باشد كه داده‌هاي ورودي قابل اطمينان باشند. در استفاده از مدل‌هاي فيزيكي، تمام پارامترهاي مخزن را نمي‌توان در نظر گرفت. اين ضعف تا حد قابل ملاحظه‌اي با استفاده از History Matching قابل جبران خواهد بود. اگر شبيه‌ساز عددي با تاريخچه همخواني نداشت. ابعاد و اندازه متغيرها براي حصول به همخواني تاريخ بيشتر با يد تغيير و تنظيم يابد. هميشه اين قطعيت وجود ندارد كه متغيرهاي صحيح به طوري تنظيم شده باشند كه با شرايط واقعي مخزن همخوان باشند. تجربه اخير در ميدان واقعي تگزاس غربي درجه پيشگويي نتايج ميدان توسط شبيه‌سازي عددي را به ما نشان مي‌دهد. مخزن (North Cross Devonian) در ميدان Crossett كه در سال 1944 كشف شده، تا سال 1965 با برداشت اوليه (Primery Recovery) توليد كرد آنگاه تا سال 1972 از طريق نگهداري فشار با تزريق گاز توليد مي‌كرد. در همان زمان تزريق 2CO در اختيار قرار گرفت. (1977 .)Pontiu a Than در سال 1970 نوعي موافقت‌نامه اجاره بين Shell، ( Canton Reef Carriersگرداننده خطوط لوله )SACROC بسته شده كه تا سقف MMSCFPD 20 از ظرفيت آن سيستم براي انتقال 2CO به North Cross در دسترس قرار داده شود. در يك اقدام سعي شد از شبيه‌ساز مخزن امتزاجي Shell براي تعريف يك طرح جريان اپتيم استفاده گردد. (همخوان تاريكي) براي عملكرد توليدي گذشته ميدان انجام شد و پيش‌بيني‌هاي پروژه براي چند الگوي تزريقي و سياست‌هاي اجرايي، انجام و مورد مقايسه قرار گرفتند. يك الگوي 9 نقطه‌اي وارونه به عنوان اپتيم تعيين شد. در ابتدا، تصميم گرفته شد كه 2 عدد از چاه‌ها به چاه‌هاي تزريقي 2CO تبديل شود و دو چاه ديگر نيز بعد از چهار سال به همين منوال به چاه‌هاي تزريقي تبديل شوند. طرحي كه در نظر گرفته شده بود، تزريق مداوم 2CO و احياي مجدد آن بوده است. تزريق 2CO از 1972 شروع شد و تا 1977 ادامه پيدا كرد. اگرچه جريان دي‌اكسيدكربن واحد North Cross با آن ترتيبي كه مدل شبيه‌سازي مخزن اوليه پيش‌بيني كرده بود، پيش نرفت، اما اين پروسه جواب خوب و ترغيب‌كننده‌اي داده بود. سطح توليد، در چاه‌هاي مورد نظر افزايش يافت و حداقل نفوذ 2CO نشان‌دهنده اين مطلب بود كه 2CO به طور موثري نفت را جابه‌جا مي‌كند. تزريق‌پذيري اوليه به طور قابل ملاحظه‌اي از پيش‌بيني‌هاي مطالعات شبيه‌سازي كمتر بوده است. يعني مقدار 2CO كه قرار بود از طريق دو چاه تزريق شود، در عمل 6 چاه را براي تزريق به خدمت گرفت. (1977 .)Pontius and Thaum
 

bahram torabi

عضو جدید
ba tashakore faravan az shoma . matlabe besiyar jaleb va mofidi bood be omide moafaghiate shoma . bahram torabi az ahwaz
 
بالا