%34تخفیف

مدل­سازی عددی تاثیر نرخ جریان و خواص سیال بر تولید ماسه در چاه­های نفت

تعداد 98 صفحه  درword

كارشناسي ارشد مهندسي معدن- گرایش مکانیک سنگ

مدل­سازی عددی تاثیر نرخ جریان و خواص سیال بر تولید ماسه در چاه­های نفت

 

چكيده

حفاري چاه وتولید نفتدرمخازنماسه‌سنگیضعیف، ممکن است با تولید ماسه همراه باشد، این پدیده همه ساله هزینه­های هنگفتی را به صنعت نفت و گاز وارد می­کند. بررسی­ها نشان می­دهند­ که عوامل زیادی بر شکست و جدا شدن دانه­های ماسه از سنگ مخزن تاثیر می­گذارند. یکی از این عوامل جریان سیال بوده، که نقش اصلی را نیز در حمل دانه­های جدا­شدهو تکمیل مکانیزم تولید ماسه ایفا می­کند. به منظور بررسی تاثیر پارامترهای سیال بر تولید ماسه، سنگ مخزن و جریان سیال موجود در آن به روش المان مجزا در نرم افزار PFC3Dشبیه­سازی شده است. مدل­سازی مورد نظر با کد­نویسی مناسب در محیط نرم افزار صورت گرفته است. کد توسعه داده شده با حل معادلات ناویر-استوکس برای جریان سیال در محیط متخلخل، نیرو­های وارده از طرف سیال بر ذرات محیط را محاسبه می­کند. سپس موقعیت جدید ذره با استفاده از قوانین حرکت و نیرو-جابجایی بدست می­آید. نتایج بررسی­های پارامتری حاکی از آن است که، افزایش ویسکوزیته سیال باعث کاهش سرعت سیال و در نتیجه کاهشتولید ماسه می­شود. برای بررسی دقیق­تر ویسکوزیته و نیروی درگ لزجی، شرایط مرزی سیال به نحوی اعمال شد که سرعت سیال همواره ثابت باشد، در این شرایط مشاهده شد که ویسکوزیته با تولید ماسه رابطه مستقیم دارد. در مخازنی که سیال موجود نفت سنگین است، اگر سرعت سیال زیاد باشد احتمال تولید فاجعه­بار وجود دارد. با شروع تولید ماسه، سنگ مخزن در اطراف چاه دچار سست­شدگی می­شود و با افزایش مقدار تولید ناحیه سست شده گسترش می­یابد. تولید ماسه با فشار سیال، سرعت سیال و تنش محصور کننده محیط، رابطه مستقیم دارد. شعاع ماسه­دهی در مخازن ماسه سنگی با تنش محصور کننده این سازند رابطه­ی معکوس دارد که باعث می­شود گسترش ناحیه­ی سست شده در مخازن کم فشار بیشتر باشد.

کلمات کلیدی:مخزن ماسه ­سنگی، تولد ماسه در چاه، روش المان مجزا، نرم افزار PFC3D

فهرستمطالب

عنوان                                            صفحه

فصل 1-   مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………1

1-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………2

1-2- معرفیتحقیق 2

1-3- اهدافتحقیق 3

1-4- ساختارپایان­نامه 3

فصل 2-   تولیدماسهدرچاه 4

2-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………..5

2-2- تولیدماسه 5

2-3- الگوهایتولیدماسه 6

2-3-1-  حالتگذرا ………………………………………………………………………………………………………………………………….6

2-3-2-  حالتپايدار 7

2-3-3-  حالتفاجعه­آمیز 8

2-4- عللشکستسنگمخزنوتولیدماسه 9

2-4-1-  برهمخوردنتعادلتنشدرزمين 9

2-4-2-  بهوجودآمدننيرویحرکتیتوسطسيالمتحرک 10

2-4-3-  کاهشفشارمخزن 10

2-4-4-  کاهشسختیسازند 11

2-4-5-  ايجادخستگیدرسنگ 11

2-5- مشکلاتاحتمالیناشیازتولیدماسه 12

2-6- محاسنتولیدماسه 13

2-7- پیشینه­یتحقیق 13

2-7-1-  پیش‌بینیتولیدماسهبااستفادهازمشاهداتصحرایی 14

2-7-2-  روشهایآزمایشگاهی 17

2-7-3-  مدل­هایتحلیلی 20

فصل 3-   روشتحقیق 27

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………….28

3-2- روشالمانمجزا 28

3-2-1-  اساسروشالمانمجزا 29

3-2-2-  نقاطقوتوضعفروشالمانمجزا 30

3-2-3-  روشالمانمجزادرPFC3D 30

3-3- مدلجریانذره‌ایPFC3D 31

3-4- چرخهمحاسبات 33

3-4-1-  قانوننیرو-جابجایی 34

3-4-2-  قانونحرکت 38

3-5- آنالیزسیالدرPFC3D 40

3-5-1-  حرکتجریانسیالیاهیدرودینامیک 40

3-5-2-  اندرکنشسیالوذرات 41

فصل 4-   مدلسازیعددیوتحلیلنتایج 46

4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………….47

4-2- الگوریتموکدنویسی 47

4-3- مدل­سازیسه‌بعدی 49

4-4- پیاده‌سازیشرایطسیال 53

4-5- صحتسنجی 55

4-5-1-  معرفیمدلآزمایشگاهی 55

4-5-2-  مشخصاتمدلعددیبرایصحتسنجی 57

4-5-3-  مقایسهنتایج 59

4-6- مدل­سازیعددیونتایجحاصلازآن 60

4-6-1-  تأثیرویسکوزیتهودانسیتهسیالبرتولیدماسه 64

4-6-2-  تأثیرفشارسیالبرتولیدماسه 71

4-6-3-  تأثیرنرخجریانسیالبرتولیدماسه 73

4-6-4-  تأثیرفشارمحصورکننده 77

فصل 5-   نتیجه­گیریوپیشنهادات 80

5-1- نتیجه­گیری 81

5-2- پيشنهادات 82

فهرستمراجع 83

فهرست جدول‌ها

عنوان                                            صفحه

جدول 4-1: مشخصاتاجزایدستگاهشبیه‌سازمخزن. 56

جدول 4-2: مشخصاتماسهاستفاده‌شدهدرآزمایش. 56

جدول 4-3: نتایجآزمایشهایبدونگراول. 57

جدول 4-4: نتایجآزمایشهایباگراول. 57

جدول 4-5: مشخصاتذراتاستفاده‌شدهدرمدلعددی 58

جدول 4-6: خواصسیالاتدرنظرگرفته‌شده 65

فهرست شكل‌‌ها

عنوان                                            صفحه

شکل2-1: تولیدماسهدرحالتگذرابرایالف) چاهگازب) چاهنفتسبکج) چاهنفتسنگین 7

شکل2-2: مکانيزمتوليدماسه. 9

شکل2-3: تخریبمناطقاطرافچاهدراثربرهمخوردنتعادلتنش. 10

شکل2-4: بهوجودآمدننیرویحرکتیتوسطسیالمتحرک. 11

شکل2-5: تأثیرتزریقوبرداشتهایمتوالیبرچاه. 12

شکل2-6: افتفشاردربرابرtcΔدردوحالتبامشکلتولیدماسهوبدونآن. 15

شکل2-7: نتایجحاصلهازآنالیزچندپارامتری. 16

شکل2-8: نمونهمورداستفادهدرمدل‌سازیتولیدماسه. 18

شکل2-9: تنشمؤثرعمودیاطرافچاهدربرابرداده‌هایصحرایی. 19

شکل2-10: نماییازآزمایشبرایبررسیاثرقوسهایپایدار. 20

شکل2-11: مکانیزمهایتولیدماسه. 21

شکل3-1:مدلتماسدودیسکصلبدرروشالمانمجزا 29

شکل3-2:چرخهمحاسبهدرPFC3D 33

شکل3-3: نمادگذاریبکاررفتهبرایتوصیفاتصالکره-کره 34

شکل3-4: نمادگذاریبکاررفتهبرایتوصیفاتصالکره-دیواره 34

شکل3-5: تعیینجهتعمود (نرمال) برایاتصالکره-دیواره 36

شکل3-6: نیروهایواردشدهازطرفسیالبهذراتمحیط 42

شکل3-7:  تغییراتضریبدرگنسبتبهعددرینولدز 44

شکل 4-1:فلوچارتحلمساله………………………………………………………………………………………………………………….49

شکل 4-2:هندسهمخزن 50

شکل 4-3: الف)مخزنماسهسنگیبدونگراول. ب)مخزنماسهسنگیهمراهباگراولپک……………………….51

شکل 4-4:نمودارنیروهاینامتعادلکنندهدرروندشبیه­سازی 52

شکل 4-5: مشبککاریجدارهچاه 53

شکل 4-6:جریانسیالدرمخزن 54

شکل 4-7:تولیدماسهدرچاه 54

شکل 4-8: محفظهشبیه‌سازمخزنهمراهبادرپوشواجزایداخلیآن 55

شکل 4-9: سوراخایجادشدهدرجدارهچاه 56

شکل 4-10: مشخصاتهندسیمدلعددیبهمنظورصحتسنجی 58

شکل 4-11: مدلدرهردوحالتباگراولوبدونگراول 59

شکل 4-12:  تولیدماسهدرمدلعددی 60

شکل 4-13: مقایسهنتایجنرختولیدماسهدرمدلسازیعددیوآزمایشگاهی 60

شکل 4-14: تولیدماسهپسازاجرایکامل 61

شکل 4-15: تولیدتجمعیماسه 61

شکل 4-16: نرختولیدماسه 62

شکل 4-17: سمتراستتولیدماسهوسمتچپنیروهایتماسیدرگام­هایزمانیصد،دویستوسیصدهزار 63

شکل 4-18:سمتراستتولیدماسهوسمتچپنیروهایتماسیدرگام­هایزمانیچهارصد،پانصدوششصدهزار 64

شکل 4-19: تولیدماسهدرمدل­هایباویسکوزیتهمتفاوت 65

شکل 4-20: نیروهایتماسیدرمدل­هایباویسکوزیتهمتفاوت 66

شکل 4-21: تولیدماسهباویسکوزیته­هایمتفاوت 68

شکل 4-22: نرختولیدماسهباویسکوزیته­هایمتفاوت 69

شکل 4-23: تولیدماسهبرایمدل­هایباسرعتسیالثابتویسکوزیته­یمتفاوت 70

شکل 4-24: نرختولیدبرایمدلهایباسرعتسیالثابتویسکوزیته­یمتفاوت 70

شکل 4-25: تولیدماسهدرمدل­هایبافشارسیالمتفاوت 71

شکل 4-26: تولیدماسهدرمدل­هایبافشارسیالمتفاوت 72

شکل 4-27: تولیدماسهبرایفشارهایمختلفسیال 73

شکل 4-28: نرختولیدماسهبرایفشارهایمختلفسیال 73

شکل 4-29: بردارهایسرعتسیالدرمدلهایبانرخجریانمتفاوت 74

شکل 4-30: تولیدماسهدرمدلهایبانرخجریانمتفاوت 75

شکل 4-31: نیروهایتماسیدرمدل­هایبانرخجریانمتفاوت 75

شکل 4-32: تولیدماسهبراینرخ­هایمتفاوتسیال 76

شکل 4-33: نرختولیدماسهبراینرخ­هایمتفاوتجریانسیال 76

شکل 4-34: تولیدماسهبرایمدل­هاییباتنشمحصورکنندهمتفاوت 77

شکل 4-35: نیروهایتماسیبرایمدل­هاییباتنشمحصورکنندهمتفاوت 78

شکل 4-36: تولیدماسهبرایمدل­هایباتنشمحصورکنندهمتفاوت 79

شکل 4-37: نرختولیدماسهبرایمدلهایباتنشمحصورکنندهمتفاوت 79

1 دیدگاه برای مدل­سازی عددی تاثیر نرخ جریان و خواص سیال بر تولید ماسه در چاه­های نفت

  1. Doug

    Do you have a spam problem on this blog; I also am a blogger, and I was wanting to
    know your situation; we have created some nice methods and we are
    looking to trade techniques with others, be sure to shoot me an email if interested.

    Also visit my site procyclidine online fără prescripție medicală Franța

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo