تزریق گاز به چاه های كم فشار برای افزایش بهره وری

دسته: نفت و گاز
بازدید: 299 بار
فرمت فایل: docx
حجم فایل: 51 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 75

نفت و گاز طبیعی حداقل تا یكصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهد ماند در ایران به عنوان كشوری كه بیش از 10% كل مخازن نفت جهان و 13% كل مخازن گاز دنیا را دارا است ، صنایع نفت و گاز و صنایع وابسته به آنها در درجه اول اهمیت قرار دارند پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت به دلیل فشار زیاد موجود درمخزن ؛ جریان نفت به

قیمت فایل فقط 300,000 تومان

تزریق گاز به چاه های كم فشار برای افزایش بهره وری

مقدمه      

فصل دوم:

 روش های ازدیاد برداشت نفت از مخازن

فصل سوم:

 تزریق امتزاجی گاز

فصل چهارم:

 روش های تعیین حداقل فشار امتزاج  

فصل پنجم:

 افزایش بازیافت نفت با تزریق هوای گرم     

فصل ششم:

بررسی آثار تورمی تزریق گاز بر فشار اشباع و ضریب

انبساط حجمی نفت مخزن

فصل هفتم:

كاربرد روش میكروبی در ازدیاد برداشت مخازن نفتی 

منابع

مقــدمــه

نفت و گاز طبیعی حداقل تا یكصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهد ماند . در ایران به عنوان كشوری كه بیش از 10% كل مخازن نفت جهان و 13% كل مخازن گاز دنیا را دارا است ، صنایع نفت و گاز و صنایع وابسته به آنها در درجه اول اهمیت قرار دارند . پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت به دلیل فشار زیاد موجود درمخزن ؛ جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود . این مرحله از استخراج كه عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازیافت اولیه                                                      (   primary recovery ) نفت موسوم است ، با افزایش تولید و كاهش فشار ؛ میزان تولید نیز كاهش می یابد تا اینكه فشار به حدی می رسد كه دیگر تولید نفت اقتصادی نمی باشد . در این مرحله ممكن است از 30 تا 50 درصد كل نفت مخزن استخراج شود علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری مانند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آن و همچنین دمای مخزن نیز در میزان تولید مؤثرند .

به عنوان مثال ؛ كل نفت مخازن آمریكا حدود 10⁹ * 400 بشكه بوده است كه تا سال 1970 حدود 10⁹ * 100 بشكه آن توسط روش های اولیه استخراج شده اند . البته هر چه میزان گاز آزاد در مخزن بیشتر باشد مقدار تولید نفت توسط این روش بیشتر است زیرا تغییر حجم گاز در مقابل تغییر فشار بسیار ناچیز است . به عنوان مثال در ایالت پنسیلوانیای آمریكا به دلیل پائین بودن نفوذ پذیری ( كمتر از 50 میلی دارسی ) و انرژی كم مخزن كه ناشی از پائین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد است . میزان نفت استخراج شده با روشهای اولیه بین 5 تا 25 درصد كل نفت بوده است و به همین دلیل در ایالت نامبرده روشهای مرحله دوم ( SECONDARY RECOVERY ) از سال 1900 شروع شده است . از روشهای مؤثر در مرحله دوم یكی سیلابزنی آبی ودیگری سیلابزنی گازی یا تزریق گاز است . در روش سیلابزنی آبی ؛ آب با فشار زیاد در چاههای اطراف تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محركه لازم برای استخراج نفت را بوجود می آورد . معمولاً در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد .

 در روش سیلابزنی گازی ، گاز ( مانند گاز طبیعی ) با فشار به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجی به جریان می اندازد . در كشور ونزوئلا حدود 50% گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاههای نفت برای استخراج در مرحله دوم بر می گردند . نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاههای پنجگانه است . در مواردی كه گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب به جای آب استفاده می شود ، با كاهش گرانروی نفت ، جریان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت تولید بالا می رود . پس از استخراج به كمك روشهای مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الی 50 درصد نفت می تواند به صورت استخراج نشده در مخزن باقی بماند . در اینجاست كه استخراج نفت به كمك روشهای مرحله سوم                   ( Thirdly  recovery )  صورت می پذیرد .

یكی از روشهای مرحله سوم ، تزریق محلول مایسلار ( Micellar  Solution   ) است كه پس از تزریق آن محلولهای پلیمری به عنوان محلول بافر به چاه تزریق می شود. در آمریكا ممكن است روشهای استفاده از محلول مایسلار تا 50 درصد كل روشهای مرحله سوم را شامل شود.

محلول مایسلار مخلوطی از آب ، مواد فعال سطحی ، مواد كمكی فعال سطحی ، نفت و نمك است . در روشهای جدید تهیه محلول مایسلار ، نفت ، نمك و مواد كمكی فعال سطحی ، حذف گردیده اند. محلولهای مایسلار نیروی تنش سطحی بین آب و نفت را تا حدود 001/0 دین بر سانتیمتر مربع یا كمتر از آن كاهش می دهند.

گرانروی محلول پلیمری حدود 2  تا 5 برابر گرانروی نفت است . غلظت پلیمر حدود 1000 میلی گرم در لیتر جهت تهیه محلولهای مایسلار برای تولید هر بشكه نفت در سال 1957 می باشد . در حال حاضر پلی آكریلیمیدها  ( Polyacrylimides   ) و زیست پلیمرها در محلول بافر استفاده می شود. مواد فعال سطحی معمولاً سولفوناتهای نفتی سدیم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شیمیایی شبیه شوینده ها می باشند . از الكلها برای مواد كمكی فعال سطحی استفاده می شود . هزینه این كار در آمریكا حدود 5/1 دلار بوده است . انتظار می رود تا سال 2000 در آمریكا حدود 2 میلیون بشكه نفت در روز با استفاده از محلولهای مایسلار استخراج شود .

یكی دیگر از روشهای مرحله سوم روش احتراق زیر زمینی است. طی این روش اكسیژن موجود در هوا در زیر زمین با هیدروكربنها می سوزد و مقداری انرژی و گاز تولید می كند تا فشار مخزن بالا می رود . گرما همچنین گرانروی را كاهش داده و جریان نفت راحت تر صورت می گیرد . یك روش دیگر مرحله سوم كه اخیراً مورد توجه فراوان قرار گرفته است، روش تزریق گاز دی اكسید كربن می باشد كه جزیی از روش امتزاج پذیر است .                     گاز دی اكسید كربن بسیار ارزان بوده ، در نفت نیز حل می شود و گرانروی آن را كاهش می دهد . از روشهای دیگر مرحله سوم ، انفجارهای هسته ای در زیر زمین است كه این انفجارها شكاف مصنوعی در سنگ ها بوجود می آورد و جریان نفت را ساده تر می كند .

یكی از مهمترین مسائلی كه به هنگام بكارگیری مراحل بازیافت نفت ایجاد می شود ، مشكل رسوب آسفالتین می باشد . آسفالتین ها در نفت به وسیلة رزین ها تحت شرایط مطلوب بصورت معلق نگاه داشته می شوند. در واقع می توان پدیده تعلیق و یا حلالیت ذرات آسفالتین در نفت خام را یك پدیده ترمودینامیكی تعادلی عنوان نمود و تغییر در هر عاملی كه این تعادل را بر هم زند ، می تواند حالت تعلیق را از میان برده و سبب بروز پدیده تجمع ذرات آسفالتین به یكدیگر و در نهایت رسوب آنها شود.

استخراج نفت بخصوص شیوه های بكارگیری در روشهای مرحله دوم و سوم بازیافت نفت اغلب باعث ایجاد برخی تغییرات در رفتار جریان ، خواص تعادلی فازها و خواص سنگ مخزن می شوند كه این تغییرات می توانند تعادل ترمودینامیكی را بر هم زنند و سبب تشكیل رسوب آسفالتین در سنگ مخزن شوند .

آسفالتین تركیبی است آروماتیك با چند بنزنی ( Polyormatic   ) با وزن مولكولی بالا كه در هپتان نرمال نامحلول اما در تولوئن محلول می باشد . پارامترهای مؤثر در تشكیل رسوب آسفالتین شامل تركیب درصد یا غلظت ، دما ، فشار ، حلال تشكیل دهنده رسوب و مشخصه های هیدرودینامیكی و پتانسیل جریانی و…… می باشد.

بررسی و مطالعه مقالات مختلف درمورد مسائل مربوط به رسوب آسفالتین در میادین نفتی بیانگر مواجه عمده با این مسئله در بخش های عملیات بهره برداری از نفت و همینطور در روشهای ازدیاد برداشت از مخازن نفت و غالباً در ترزیق های امتزاجی است.

رسوب آسفالتی در برخی میادین نفتی نقاط مختلف جهان در خلال تولید و فراورش نفت از مسائل بسیار جدی محسوب می گردد. در بعضی از میادین چاه هایی وجود داشته است كه در آغاز بهره برداری 3000 بشكه در روز دبی تولیدی داشته اند لیكن ظرف مدت كوتاهی پس از تولید ، جریان نفت در آنها قطع شده است . هزینه تعمیر و رفع اشكال این چاه ها از لحاظ اقتصادی بسیار قابل ملاحظه است . اغلب مشاهده شده است كه پس از بستن موقت چاه ها و یا اسیدزنی آنها لخته های آسفالتینی باعث انسداد نسبی و در مواردی انسداد كامل چاه ها شده است . در برخی از موارد نیز رسوب آسفالتین در داخل لوله های مغزی مشكلات متعددی ایجاد نموده است كه شستشو یا تراشیدن و تمیز كردن لوله های مغزی را جهت حفظ سطح تولید ایجاب كرده است . در یك حالت دیگر مشكلات ناشی از آسفالتین ، از رسوب آن در خلال تولید اولیه گرفته تا رسوب و انعقاد آن در اثر اسیدزنی به چاه ها و تزریق انیدرید كربنیك برای ازدیاد برداشت از نفت مشاهده شده است . حتی برای مخازنی كه رسوب آسفالتین در خلال تولید طبیعی یا اولیه گزارش نشده بود . این رسوب در حین پروژه های ازدیاد برداشت در لوله های مغزی چاه های تولیدی مشاهده گردیده است . به عنوان مثال برخی میادین مشخص كه با مشكل رسوب آسفالتین مواجه اند عبارتند از :

ـ میدان  Prinos  ـ شمال دریای اژه ، یونان

ـ میادین Mata   Acema    و   Boscan    ، ونزوئلا

ـ میدان  Ventura   Avenue   ، كالیفرنیا

ـ میدان Gachsaran   لایه های مخزن آسماری ، ایران

ـ میدان  Hassi  Messaoud    ، الجزایر

از آنجایی كه سیلاب زنی امتزاجی دارای پتانسیل بازیابی نفت بیشتری نسبت به روشهای معمول تزریق آب می باشد ، در ایران به دلیل دارا بودن بیش از 13 % كل مخازن گاز دنیا اكثراً به منظور ازدیاد برداشت از روش تزریق گاز طبیعی استفاده می شود . به عنوان مثال می توان به واحدهای تزریق گاز در منطقه جایزان ، تزریق گاز خروجی كارخانه 1000 NGL   آغاجری و تزریق گاز پازنان توسط كارخانه 900  NGL   گچساران جهت تحریك میادین نفتی اشاره كرد . نفت با جذب گاز به مانند هیدروكربنی مایع با كشش سطحی پائین عمل می كند كه با رزین ها قابل امتزاج است . بدین ترتیب اجسام حافظ (رزین ها ) از آسفالتین ها جدا شده و آسفالتین ها پس از انعقاد به عنوان یك فاز سنگین رسوب    می كنند . گاز به عنوان حلال تشكیل دهنده رسوب عامل برهم زنندة تعادل ترمودینامیكی شناخته می شود .

در پاره ای از میادین ، پارامترهای مؤثر دیگر در تشكیل رسوب آسفالتین مانند دما، فشار و….. می توانند عامل جابجایی تعادل ترمودینامیكی و مسبب رسوب آسفالتین شناخته شوند .

احتمال بسته شدن منافذ وكم شدن یا از بین رفتن نفوذ پذیری سیال از درون بستر متخلل سنگ در اثر به وجود آمدن رسوب یاد شده ، باعث می شود كه پروژه های ازدیاد برداشت با دید محتاطانه ای نظر شده و به عوارض جانبی در كنار اثرات مثبت آنها در            بالا بردن میزان نفت قابل برداشت نیز توجه شود.  لازم بود برای رفع مشكلات ناشی از رسوب آسفالتین كه سبب انسداد مخازن نفتی ، كاهش نفوذ پذیری ، هزینه های عملیاتی و از دست دادن منابع نفتی می شود ، كارهای تحقیقاتی و مطالعاتی انجام گیرد .

در كارهای تحقیقاتی و مطالعاتی كه تاكنون انجام شده اغلب سیستم های ناپیوسته و فاقد محیط متخلخل مد نظر قرار گرفته اند كه اصولاً هدفشان پاسخ دادن به این سؤال             می باشد كه « كی »  و در كل « چه مقدار » رسوب تحت شرایط مشخص تشكیل خواهد شد . لذا با این طرز تفكر در امر تحقیق ، مدل های ترمودینامیكی را به كار گرفتند كه فقط قادرند رفتار سیستم را به هنگام تعادل پیش بینی كنند و از ارائة رفتار سیستم نسبت به زمان عاجزند .

عدم توجه به سرعت سیال و بستر متخلل سنگ مخزن یكی از جمله عواملی بود كه سبب می شد تا معمای بسته شدن اطراف دهانه چاه بدون جواب بماند . در كار حاضر ملاحظه خواهید نمود كه این معضل صرفاً در محدودة مكانیك سیالات ، طبیعت رسوب آسفالتین و ساختار محیط متخلخل بوده و تنها كاری كه در اینجا از مدل های ترمودینامیكی پیشنهاد شده بر می آید ، این است كه مشخص می نماید در شرایط موجود رسوبی تشكیل                می شود یا خیر و اگر می شود میزان آن چقدر است ؟ 

مدل های ترمودینامیكی پیشنهاد شده از طرف شركت شل و پرفسور منصوری از دانشگاه ایلینوی آمریكا راحت به این سؤال پاسخ می دهند كه تحت چه شرایط ترمودینامیكی رسوب آسفالتین ایجاد می شود ؟ ولی قادر نیستند با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوب پیش بینی كنند حركت نفت در سازند  چگونه بوده و تأثیر آن در بازیافت نهایی چه خواهد بود ؟

از نظر مهندسی مخزن، مهم خطر آفرینی رسوب آسفالتین از نقطه نظر تشكیل و میزان آن نیست ؛ بلكه مهم اینست كه رسوبات ایجاد شده به شكلی از محیط متخلخل تخلیه شده و باعث بسته شدن منافذ سنگ مخزن نگردند . چنانچه بوجود آمدن و عبور ذرات ایجاد شده در محیط متخلخل طوری باشد كه سیستم متخلخل مخزن مواجهه با كاهش نفوذ پذیری نسبت زمان نگردد . نگرانی كه از ناحیه رسوب آسفالتین متوجه مخزن می باشد ، بدون پایه خواهد بود. لذا در كار حاضر از این زاویه به مسئله نگریسته شده و با استفاده از یك دستگاه نیمه صنعتی آزمایشگاهی به طور تجربی در محیط متخلخل آن هم به صورت پیوسته ( Continuos  ) حركت نفت در سازند و تأثیر آن در بازیافت نهایی با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوبی بررسی شود.

بنابراین در كار حاضر روند كار بدین قرار است كه پس از موفقیت در طراحی ، نصب و كارایی سیستم در فشارهای مختلف ، میزان نفوذ پذیری بستر متخلخل در شدت جریانهای مختلف بر حسب زمان طبق قانون دارسی محاسبه می شود . سپس مدلی بسیار جالب كه دو تئوری اضافه بر سطح ( Surface Exces ) و به دام افتادن مكانیكی                           ( Mecanical    Entrapment  ) را هم زمان بكار می برد ، ارائه می گردد كه در نهایت به كمك این مدل ، سیستم توسط یك برنامه قابل انعطاف رایانه ای شبیه سازی       می گردد . در ضمن نتایج آزمایشها با پیش بینی های مدل مقایسه و مورد بحث واقع                              می شوند .تئوری اضافه بر سطح ، پدیده جذب سطحی آسفالتین را و تئ

قیمت فایل فقط 300,000 تومان

برچسب ها : تزریق گاز به چاه های كم فشار برای افزایش بهره وری , تزریق گاز به چاه های كم فشار , تزریق گاز , روش های ازدیاد برداشت نفت از مخازن