بررسی و مدل­سازی رسوب مواد جامد آلی در توده متخلخل

فهرست

 

1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

2 مفاهیم اولیه مخزن نفتی و محیط متخلخل ……………………………………………………………………………………………………… 3

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

2-2 تخلخل ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4

2-2-1 تخلخل مطلق …………………………………………………………………………………………………………………………………………4

2-2-2 تخلخل موثر…………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

2-3 نفوذپذیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

2-4 تراکم­پذیری سنگ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………7

2-4-1 تراکم­پذیری شبکه سنگ ……………………………………………………………………………………………………………………….8

2-4-2 تراکم­پذیری بدنه سنگ …………………………………………………………………………………………………………………………8

2-4-3 تراکم­پذیری خلل و فرج سنگ ………………………………………………………………………………………………………………8

2-5 اصول جریان سیال در مخزن ……………………………………………………………………………………………………………………………..9

2-5-1 انواع سیال مخزن ……………………………………………………………………………………………………………………………………9

2-5-2 رژیم­های جریان …………………………………………………………………………………………………………………………………….11

2-5-3 هندسه مخزن ………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

2-5-4 تعداد سیالات جاری در مخزن ………………………………………………………………………………………………………………15

2-6 عملکرد چاه­های نفتی …………………………………………………………………………………………………………………………………………15

  3 آشنایی با آسفالتین…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

3-2 نفت خام ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..18

3-3 تعریف آسفالتين …………………………………………………………………………………………………………………………………………………19

3-4 خواص فیزیکی آسفالتین …………………………………………………………………………………………………………………………………..21

3-5 تركيب اجزای تشکیل­دهنده آسفالتين ……………………………………………………………………………………………………………..21

3-6 ساختار آسفالتين …………………………………………………………………………………………………………………………………………………23

3-7 وزن مولكولي آسفالتین ……………………………………………………………………………………………………………………………………….25

3-8 مدل ساختماني آسفالتین …………………………………………………………………………………………………………………………………..25

4 ته­نشین شدن آسفالتین در توده متخلخل ………………………………………………………………………………………………………..27

4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..27

4-1-1 در عمق مخزن ……………………………………………………………………………………………………………………………………….27

4-1-2 نزديک دهانه چاه ……………………………………………………………………………………………………………………………………29

4-2 مدل­سازی رسوب آسفالتين درون توده متخلخل ………………………………………………………………………………………………30

4-2-1 مدل ته­نشینی مواد جامد گروسبک و کالینز ………………………………………………………………………………………..30

4-2-2 شبیه­سازی ته نشینی آسفالتین توسط منسیو  …………………………………………………………………………………….39

4-2-3 شبیه­سازی ته نشینی آسفالتین مدل اسلام ………………………………………………………………………………………….39

4-2-4 مدل سیوان …………………………………………………………………………………………………………………………………………….45

4-2-5 ته­نشینی آسفالتین در نزدیکی دهانه چاه ……………………………………………………………………………………………..47

5 مدل­سازی جریان دو فازی یک بعدی در مخزن ………………………………………………………………………………………………54

5-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….54

5-2 بهینه­سازی داده­های آزمایش­های شاهین­کرد در مخزن بنگستان …………………………………………………………………….55

5-3 محاسبات مدل­سازی …………………………………………………………………………………………………………………………………………..58

5-4 نتایج مدل­سازی ته نشینی رسوب آسفالتین در نزدیکی دهانه چاه …………………………………………………………………..67

6 نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….73

   منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………75

فهرست شکل ها

شکل 2-1 مدل جریان خطی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

شکل 2-2 رابطه بین حجم و فشار برای انواع سیالات ………………………………………………………………………………………………………………10

شکل 2-3 تغییرات فشار نسبت به زمان برای رژیم­های جریان مختلف ……………………………………………………………………………………12

شکل 2-4 جریان شعاعی به سمت حفره چاه …………………………………………………………………………………………………………………………….13

شکل 2-5 جریان خطی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………14

شکل 2-6 جریان کروی ناشی از مشبک کاری محدود ……………………………………………………………………………………………………………..14

شکل 2-7 جریان نیمه کروی در چاهی که به طور جزئی در مخزن نفوذ کرده است ………………………………………………………………15

شکل 3-1 ساختار كلوئيدي آسفالتين پیش از لخته شدن ……………………………………………………………………………………………………….20

شكل 3-2 نمونه اي از ساختار مولكولي آسفالتين در يكي از ميدان­های كانادا…………………………………………………………………………23

شكل 3-3 ساختار مولكولي آسفالتين براي نفت مايا در مكزيك ………………………………………………………………………………………………23

شكل 3-4 ساختار مولكولي آسفالتين براي نفت خام ونزوئلا در دماي510 سانتي گراد ………………………………………………………….23

شکل 3-5 مدل شماتيكي به هم پيوستگي آسفالتين ………………………………………………………………………………………………………………..24

شکل 4-1 مدل مسير موازی همراه­بردگی و رسوب مواد ريز جامد…………………………………………………………………………………………….31

شکل 4-2 رسوب مواد جامد درتوده متخلخل ستون آکنده ………………………………………………………………………………………………………32

شکل 4-3 همراه­بردگی در توده متخلخل …………………………………………………………………………………………………………………………………..34

شکل 4-4 شدت همراه­بردگی ذرات ريز ……………………………………………………………………………………………………………………………………..35

شکل 4-5 روند کاهش تراوایی در رژیم جریان پایا در دبی تزریق mL/min 5/0 ………………………………………………………………….43

شکل 4-6 روند کاهش تراوایی در رژیم جریان شبه پایا در دبی تزریق  mL/min 2 …………………………………………………………….44

شکل 4-7 روند کاهش تراوایی در رژیم جریان شبه پایا در دبی تزریق  mL/min 3 …………………………………………………………….44

شکل 4-8 مکانیسم ته­نشینی آسفالتین در مدل سیوان……………………………………………………………………………………………………………..45

شکل 4-9 شماتيک رسوب آسفالتين در دهانه چاه …………………………………………………………………………………………………………………..48

شکل 4-10 اندازه قطر ذرات آسفالتین نسبت جزء آسفالتین ……………………………………………………………………………………………………48

شکل 4-11 پروفایل کاهش تراوایی ناشی از  ته نشین آسفالتین در نزدیکی چاه نسبت به زمان ……………………………………………50

شکل 4-12 پروفایل کاهش تراوایی ناشی از  ته نشین آسفالتین در نزدیکی چاه نسبت به زمان ……………………………………………51

شکل 4-13 میزان آسفالتین ته­نشین شده نسبت به فاصله از چاه در طول زمان …………………………………………………………………….52

شکل 4-14 تغییرات تخلخل ناشی از رسوب آسفالتین در طول زمان ……………………………………………………………………………………..52

شکل 4-15 کاهش تراوایی نسبت به فاصله از چاه در طول زمان …………………………………………………………………………………………….53

شکل 5-1 مدل­سازی ته­نشینی آسفالتین در سنگ RT2 ………………………………………………………………………………………………………..57

شکل 5-2 مدل­سازی ته­نشینی آسفالتین در سنگ RT4-5 ……………………………………………………………………………………………………57

شکل 5-3 شبکه­بندی مخزن یک بعدی  ……………………………………………………………………………………………………………………………………59

شکل 5-4 الگوریتم مدل­سازی جریان دو فازی یک بعدی در مخزن ………………………………………………………………………………………..66

شکل 5-5 نمودار فشار نسبت به زمان در شعاع­های مختلف …………………………………………………………………………………………………….67

شکل 5-6 نمودار شاخص بهره­دهی نسبت به زمان ……………………………………………………………………………………………………………………68

شکل 5-7 نمودار غلظت رسوب آسفالتین به شعاع مخزن در زمان­های مختلف ………………………………………………………………………69

شکل 5-8 نمودار درصد حجمی رسوب آسفالتین به شعاع در زمان های مختلف ……………………………………………………………………70         

شکل 5-9 نمودار تخلخل نسبت به شعاع برای زمان­های متفاوت …………………………………………………………………………………………….71

شکل 5-10 نمودار نفوذپذیری نسبت به شعاع در زمان­های متفاوت ………………………………………………………………………………………..72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

جدول 3-1 تجزیه عناصر تشکیل­دهنده رسوب آسفالتین ………………………………………………………………………………………………………….22

جدول 3-2 درصد فلزات موجود در رسوب …………………………………………………………………………………………………………………………………22

جدول 4-1 داده ها و نتایج شبیه­سازی مدل سیوان ………………………………………………………………………………………………………………….47

جدول 5-1 مشخصات سنگ­های آزمایش شاهین­کرد ……………………………………………………………………………………………………………….55

جدول 5-2 بهینه­سازی داده­های آزمایش شاهین­کرد ………………………………………………………………………………………………………………..56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علائم اختصاری

 

A        : سطح

C         : غلظت آسفالتین

D                     : قطر ذره آسفالتین

f                       : درصد جزئی از مسير­هايي مسدود شونده

                       : شاخص بهره­دهی

                      : نفوذپذیری

L                      : طول

m                     : مول

P                      : فشار

q                      : دبی

t                       : زمان

T                      : انتقال­پذیری

U                                 : سرعت سیال

V        : حجم مولی

W                      : درصد وزنی رسوب آسفالتین

X                     : متغیر برهم­کنش

                      : ضریب نرخ رسوب سطحی

                      : ضریب نرخ همراه­بردگی

                      : ضریب نرخ مسدودشوندگی

                      : ویسکوزیته

                      : سرعت

r                      : چگالی

σ                : اثر پدیده گلوله برفی

f                      : تخلخل

زیر نویس­ها

a, A       : آسفالتین

B                      : بدنه سنگ

cr                     : بحرانی

dAL       : آسفالتين محلول در نفت

e                      : خروجي

i                       : اولیه

np                    : مسدود ناشونده

O        : نفت

P                      : مسدود شونده

r                       : شبکه سنگ

s                       : آسفالتین رسوب نموده

SAL       : آسفالتين معلق در نفت

wf                     : ته چاه