جزوه کمک درسی مهندسی مخازن دو

رشته مهندسی نفت-مقطع کارشناسی

نیاحسین اعلمی: مدرسH.AlamiNia@Gmail.Com

پیشگفتارهافهرست پروژه

:توضیحاتی پیرامون این جزوهی مجموعه حاضر حاصل تالش بی وقفه دانشجویان مقطع کارشناس

بر های کالسی منطبقدانشگاه آزاد اسالمی واحد قوچان در قالب پروژهمصوب وزارت علوم، تحقیقات و فناوری برای رشته هایسرفصل

. باشدمی1393-1392مهندسی نفت در نیمسال دوم تحصیلی نیا، تمامی تالشدانشجویان یاد شده با همراهی مدرس دوره، حسین اعلمی

خود را در جهت استفاده از منابع موثق علمی موجود، رعایت اصول نمایشی و. اندبکار گرفته... نگارشی و

لوم وزارت عهایسرفصلبا توجه به فقدان منبعی جامع و منطبق بربه دانشجویان وهاییمجموعهبرای این درس، تهیه و مطالعه چنین

فت و کنکور کارشناسی ارشد و شاغالن صنایع باالدستی نداوطبین.رددگهمچنین تدریس آن به مدرسان رشته مهندسی نفت توصیه می

93بهار درس مهندسی مخزن دو 4

پیشنهادات و انتقاداتناسب، با توجه به بی سابقه بودن چنین اثری، کمبود منابع فارسی م

ارائه شده توسط وزارت علوم، حجم سیالبسضعف های موجود در وجود اشکاالت در این مجموعه ... باالی مطالب، محدودیت زمانی و

. قابل پیش بینی است،امید است خوانندگان محترم با ارائه پیشنهادات و انتقادات سازنده خود

د گروه مهندسی نفت دانشگاه آزاد اسالمی واح)این مجموعه کنندگانتهیهبا کیفیت آتی از طریق هایمجموعهرا در بهبود کیفیت و ارائه ( قوچان.یاری نمایندH.AlamiNia@Gmail.Comیارانامه

ها و سپس مشروحفهرستی از عناوین و شماره پروژهمقدمتادر ادامه.گرددها تقدیم خوانندگان میپروژه

شماره و موضوع پروژه هاموضوع پروژهشماره پروژه1 محاسبه مقدار گاز اولیه و

میعانات همراه در مخازن گازی (چند نفره( )روش موازنه مواد)2 محاسبه مقدار گاز اولیه و

میعانات همراه در مخازن گازی (چند نفره( )روش حجمی)3 محاسبه مقدار نفت اولیه و

( روش موازنه مواد)گازهای همراه (چند نفره)4 محاسبه مقدار نفت اولیه و

چند ( )روش حجمی)گازهای همراه

(نفره5 موازنه مواد در مخازن نفت

محلول، گاز تحت رانش همزمان گاز (چند نفره)گنبدی و آب سازند

6 موارد استفاده و محدودیتهای(چند نفره)روش موازنه مواد

7 مکانیزمهای تولید از مخازن(چند نفره)تولید اولیه

8 مکانیزمهای تولید از مخازن(چند نفره)تولید ثانویه

9 مکانیزمهای تولید از مخازن(چند نفره)تولید ثالثیه

(ادامه)ها شماره و موضوع پروژه10هک بازیافت نفت بوسیله رانش کال

(Gas Cap Drive)گازی

11ز بازیافت نفت بوسیله رانش گا (Solution Gas Drive)محلول

12 پیش بینی عملکرد مخزن به... وMuskat and Tarnerروشهای

(چند نفره)13ی از بازیافت نفت بوسیله رانش ناش

Rock and Fluid)انبساط سنگ و سیال Expansion Drive)

14بازیافت نفت بوسیله رانش آب(water Drive)

15 بازیافت نفت بوسیله رانش(Gravity Drainage Drive)ثقلی

16 رانشهابازیافت نفت بوسیله ترکیب

(Combination Drive)

17 محاسبه مقدارwater influx درای حالتهای پایدار و ناپایدار و بررسی مدله

(هچند نفر( )مستقل از موازنه مواد)مربوطه 18 محاسبه همزمان نفت اولیه درجا و

(چند نفره)آب ورودی 19 تداخل فشار در مخازن دارای سفره

pressure Interference)آب مشترک in reservoirs with common

aquifer) (چند نفره)20 هایمنحنیبررسی روشهای آنالیز

( مطالعه موردی)تدریجی کاهش (Decline curve analysis) (چند نفره)

(ادامه)ها شماره و موضوع پروژه21محاسبات مربوط ای بر مقدمه

های افقیچاهبه تولید از 22 بررسی پدیده مخروطی شدن(coning) های چاهآب و گاز در

و تاثیر آن بر عملکرد مخازنافقی (چند نفره)22 بررسی پدیده مخروطی شدن(coning) های چاهآب و گاز در

ن و تاثیر آن بر عملکرد مخازعمودی (چند نفره)23یل مکانیسم تشکای بر مقدمه

و واکس در مخازنآسفالتینرسوب د چن)و تاثیر آنها بر راندمان تولید

(نفره

24 معرفی نرم افزارهای موجوددر زمینه محاسبه نفت و گاز درجا و

برای (case study)مطالعه موردی (چند نفره)یکی از مخازن ایران

25 حداکثر دبی تولیدی موثر(MER)26 تعادل عمومی(VE)27 تئوری جریان چند فازی در

(چند نفره)های متخلخل محیط28رفتار سیال در ای بر مقدمه

(چند نفره)شکافدارمخازن

درس مهندسی مخزن دو

890219129

موسویانوحید

bamdad520@yahoo.Com

مخازن گازروش حجمی. : روش موازنه مواد. مخازن گاز حجمی. 1P / Zحالت اول بر حسب . حالت دوم. مخازن گاز با رانش آب. 2

مخازن گازی

هستندمخازنفقط دارای گاز آزاد مخازنی که از نظر هیدروکربوری. شوندگازی نامیده می

ه براساس ترکیب گاز و شرایط فشاری و دمایی، مخازن گازی به س.شوند، یا گاز میعانی تقسیم میگازتردسته مخازن گاز خشک،

در اغلب محاسبات مربوط به مهندسی مخازن گاز از ضریب حجمیاین دو باید ذکر کرد. شوداستفاده می) ( یا ضریب انبساط گاز ) ( گاز

: پارامتر را میتوان بصورت زیر شرح داد

مخازن گازی بصورت نسبت حجم اشغال شده توسط ) ( ضریب حجمی گازn مول

گاز در فشار و دمای مخزن به حجم اشغال شده توسط همان تعداد : مول گاز در فشار و دمای استاندارد میتوان تعریف نمود

باشد و چنینعکس ضریب حجمی گاز می) ( ضریب انبساط گازی: تعریف نمود

. 0.02827 (13 1)scg

P ZT ZTB

. 0.02827 (13 2)scg

T P PE

P ZT ZT

از ، ذخیره گازی و میزان بازیافت گ) (دو روش برای تخمین گاز در جا: حجمی و مخازن گاز با رانش آب ارائه شد که عبارتند از

روش حجمیروش موازنه موادپردازیمکه در این پروژه به بررسی روش موازنه مواد می

روش موازنه مواد اگر تاریخچه تولیدی و فشاری یک مخزن گازی بطور کافی در

و ) ( در فشار اولیه) ( دسترس باشد، گاز اولیه درجای یک مخزن وم توان با استفاده از مفهرا می( ذخیره گازی)میزان گاز قابل تولید

محاسبه نمود، براساس مفهوم موازنه موازنه مواد و بدون نیاز به مقادیر: توان نوشتمی(5-13) گاز تولید شده هایمولتعداد= گاز اولیه مخزن هایمولتعداد=

باقیمانده در مخزن هایمولتعداد =

،h،A،Sw

p i fn n n

روش موازنه موادفاده اگر یک مخزن گازی مشابه یک محفظه پر از گاز تصور شود، با است13-1مطابق شکل

: را بصورت زیر تبدیل نمود13-5از قانون گازهای کامل میتوان معادله

،فشار اولیه مخزن ،گاز تولیدی انباشتی ،فشار کنونی مخزن ،حجم اولیه گاز ضریب انحراف گاز در فشار اولیه مخزن= ضریب انحراف گاز در فشار کنونی مخزن = ،دمای مخزن ،حجم آب ورودی انباشتی به مخزن ،حجم آب تولیدی انباشتی

(13 6)

e psc i

P V W WP PV

RT Z RT ZRT

iP psi

pG scf

P psi3V ft

eW ft3

روش موازنه مواد معادله کلیبعنوان13-6معادله

موازنه مواد در مخازن گاز مورد لی، بطور ک. گیرداستفاده قرار می

مخازن گاز خشک به دو دسته : شوندتقسیم می

مخازن گاز حجمیمخازن گاز با رانش آب

مخازن گاز حجمی برای یک مخزن گاز حجمی هیچگونه آب ورودی و یا تولیدی در

: شودبصورت زیر ساده می13-6مخزن وجود ندارد و معادله

را میتوان به دو حالت مورد استفاده قرار داد13-7معادله :بر حسب : حالت اول میتوان آن را به صورت زیر بازنویسی13-7با جابجایی عبارات معادله

: کرد

(13 7)sc p i

P G PV PV V

T Z T ZT

(13 8)sciP

P TPPG

Z Z T V

حالت اول، برحسب 13-2همانگونه که در شکل

-8نشان داده شده است، معادله دهد که با رسم نشان می13

بر یک خط راست با مقادیرشیب

شود این معادله یکیحاصل میاز کاربردی ترین معادالت در

محاسبه ذخیره گازی و گاز در جای مخازن گازی بحساب

. آیدمی

/sc scP T T V

pG /P Z

حالت اول، برحسب و روش ترسیمی ذکر شده میتوان موارد زیر را 13-8با استفاده از معادله

بدست آوردشیب خط راست : را میتوان با استفاده از شیب خط راست ( )بنابراین حجم گاز اولیه درجا

را ( )میتوان گستردگی و مساحت مخزن،با معلوم شدن مقدار. تعیین نمود: با استفاده از معادله حجمی زیر محاسبه نمود

مساحت مخزن بر حسبarceباشدمی .ه با استفاده از عرض از مبدا خط راست میتوان نتیجه گرفت که در نقط

. باشدنسبت فشار به ضریب انحراف برابر می را تعیین نمود( )در نقطه میتوان گاز اولیه در جا . ین پیش معهرفشاربا استفاده از خط راست، میتوان میزان تولید انباشتی در

.بینی نمود

(13 9)sc

43560 (1 )wiV Ah S

0pGii ZP /

/ 0P Z G

حالت اول، برحسبتتاریخچه فشاری و تولیدی یک مخزن گازی حجمی به شرح زیر اس :

باشندزیر نیز در دسترس میاطالتاز این مخازن

از روش موازنه مواد، گاز اولیه در جا محاسبه کنیدبااستفاده :

حالت اول، برحسبروش موازنه موادمقادیر را بر حسب رسم کرده و خط 13-3مشابه شکل -1مرحله ،

که دو محور افقی و عمودی را قطع کند تاجاییراست رسم شده را . امتداد دهید

اده بنابراین با استف. برابر خواهد بود( )مقدار با گاز در جا در-2مرحله: 13-3از شکل

حجم گاز اولیه درجا را میتوان بر حسب شرایط ،براساس تعریف: دیگربعبارتی. استاندارد بیان نمود

معادله زیر . جایگزین شود13-8اگر معادل از معادله فوق، در معادله. حاصل خواهد شد

14.2pG MMscf

P Z TV B G G

1(13 11)i i

Z Z Z G

pG /P Z

pG / 0P Z

حالت اول، برحسب دهد که بار سم ، نیز نشان می13-11، معادله 13-8مشابه معادله

ه براساس این معادل. مقادیر بر حسب یک خط راست حاصل خواهد شد(. )شودبرابر میخط راست در مقدار با

با استفاده از معادله. نشان داده شده است13-4همانگونه که در شکلمیتوان بررسی وجود یا عدم وجود مکانیسم رانش آب و آب 11-13

براساس این شکل، هرگونه انحراف از خط . ورودی به مخزن پرداخت( فعال، جزئی یا ضعیف)راست بیانگر وجود مکانیسم رانش آب

. باشدمی

/P ZpG

/ 0P z

P / Zحالت اول، برحسب

حالت دوم، بر حسب براساس تعریف ضریب حجمی گاز میتوان نوشت : را میتوان به صورت زیر نیز نوشت13-1بنابراین معادله :

،حجم گاز اولیه در جا در شرایط مخازن ،گاز اولیه درجا در شرایط استاندارد ،فشار اولیه مخزنضریب تراکم پذیری گاز در فشار اولیه معادله زیر حاصل خواهد شد13-13و 13-7با ترکیب در معادله : .

(13 3)sc i

P Z T V

(13 14)p g

iP psi

حالت دوم، بر حسب ز دهد که برای محاسبه گاز اولیه درجا با استفاده انشان می13-14معادله

بی های فشاری، چگالی نساین معادله، الزم است که اطالعات تولیدی، دادهبا . و دمای مخزن معلوم و در دسترس باشند( برای محاسبه ضریب )گاز

یک مقدار کوچکی 13-14توجه به اینکه مخرج سمت راست معادله اسبه باشد، کوچکترین تغییر در آن موجب یک اختالف زیاد در مقدار محمی

بنابراین، استفاده از معادله فوق برای . شده گاز اولیه درجا خواهد شدمحاسبه گاز اولیه درجا نیازمند در محاسبه مقادیر ضریب حجمی گاز

. باشدمی

گاز اولیه درجا را . انجام محاسبات موازنه مواد حجمی بسیار ساده استو جایگذاری مقادیر صحیح و دقیق گاز 13-14میتوان با استفاده از معادله

ظر و ضرایب حجمی گاز در فشار اولیه و فشار مورد ن) ( تولیدی انباشتی . نشان داده شده است13-6همانگونه که در شکل . محاسبه نمود

حالت دوم، بر حسب نتایج محاسبه گاز 13-6شکل

مختلف هایزماناولیه درجا در عمر مخزن

حالت دوم، بر حسب به 3200فشار یک مخزن گازی، پس از تولید گاز از مقدار اولیه

ی ضرایب حجمی گاز در فشار اولیه و فشار کنون. کاهش یافت3000: مخزن به شرح زیر است

گاز اولیه درجا محاسبه کنید: الف .نادرست بوده و فشار واقعی مخزن 2900اگر فرض شود که فشار : ب

است، اگر گاز اولیه درجا را دوباره محاسبه 2900در شرایط کنونی . باشدضریب حجمی گاز در این فشار می. کنید

MMscf360

0.005278 /

0.005390 /

B ft scf

30.00558 /ft scf

psipsi

حالت دوم، بر حسب محاسبه کنید13-14مقدار را با استفاده از معادله: الف :

دوباره محاسبه کنید2900از مقدار در فشار بااستفادهمقدار را : ب :

160خطا در فشار منجر به ایجاد %( 35)100شود که مشاهده می %. خطا در محاسبه گاز اولیه درجا شده است

6360*10 0.0053917.325

0.00539 0.005278G MMscf

6360*10 0.005586.652

0.00558 0.005278G MMscf

مخازن گاز با رانش آب در محاسبه موازنه مواد، برای مخازن با رانش آب دو پارامتر مجهول

و حجم ) ( این دو پارامتر عبارتند از گاز اولیه درجا. وجود داشتا بمنظور محاسبه گاز اولیه درجا ب) (. انباشتی آب ورودی به مخزن

استفاده از معادله موازنه مواد، الزم است که مقدار حجم انباشتی آبل که در فص)با استفاده از یک روش مستقل دیگر) ( ورودی به مخزن

. محاسبه شود( کتاب طارق احمد تشریح شد11 ،بمنظور دخالت دادن حجم آب ورودی به مخزن در معادله موازنه مواد

: توان بصورت زیر اصالح نمودرا می13-14معادله

(13 15)

p g e p w

G B W W BG

مخازن گاز با رانش آب دادنشادرا میتوان بهصورت زیر نیز 13-15معادله :

ت و در طرف راس. اگر مکانیسم رانش آب در مخزن وجود نداشته باشدی ، مقدار ثابت(بدون توجه به مقدار )معادله در هر زمان تولیدی مخزن

در عوض، اگر مکانیسم رانش آب حاکم باشد، طرف چپ . خواهد بوداز اینمونه. وجود عبارت روند رو به افزایش خواهد داشتبدلیلمعادله

از در نمودار مقادیر عبارت سمت چپ معادله بر حسب تولید انباشتی گ. نشان داده شده است13-7شکل

(13 16)e

W p p w

G W BG

/ ( )e g giW B B

مخازن گاز با رانش آب خط افقی بیانگر یک مخزن

حجمی و خط شیب دار با روند ا افزایشی نشانگر مخزن گازی ب

برای مخازن . باشدرانش آب میگازی حجمی، مقدار ثابت خط

افقی معادل گاز اولیه درجا در مخزن گازی با رانش . باشدمی

آب، محل تقاطع امتداد خط شیب دار با محور افقی معادل گاز اولیه

زیرا در این نقطه . درجا خواهد بودد و به تبع آن مقدار نیز صفر خواه

. بود این روش حجمی را میتوان

اده بمنظور تخمین مقدار مورد استف. قرار داد

/ ( )e g giW B B

، 13مهندسی مخازن هیدروکربنی، طارق احمد، فصل 1.مخازن گاز

srh. hesary@gmail.Com، سید رضا حصاری، 890219202

bagher. miraboutalbi@gmail.Com، ابوطالبیسید باقر میر ،900399211

اولیهوگازمحاسبه نفت . 1

چگالی متوسط کل سیال چاه شامل اولیه مخازن گاز میعانی(میعانات)برای یافتن میزان گاز و نفت

های میعانات معکوس و غیره معکوس الزم است با استفاده از دادهتک عمومی میدان گاز و نفت تولیدی که احتماال در ابتدا از یک مخزنوند و فاز تولید شده اند مجددا با همان نسبت تولیدی با هم ترکیب ش

.محاسبه گردد(چگالی متوسط هوا )چگالی متوسط کل سیال چاهای نشان داده شده در شکلبا توجه به سامانه تفکیک دو مرحله

: تچگالی متوسط کل سیال چاه توسط رابطه زیر قابل محاسبه اس

(MWO)وزن مولکولی نفت که در آنR1 وR3هاینسبت

( 1)گرگاز به نفت تولیدی تفکیک، Y3وY1، (3)و منبع ذخیره

مخصوص گازهای هایچگالیتفکیک گر و منبع ذخیره،

Yه چگالی مخصوص نفت ذخیره کاین مقدار از رابطه زیر محاسبه

: میشود

وMWO وزن مولکولی نفت ،ه منبع ذخیره است که به وسیل

: محاسبه میشود22-3رابطه

محاسبه نفت وگاز اولیهرا به منظور محاسبه گاز و نفت 1-4، نحوه استفاده از رابطه 1-4مثال

فوت از یک مخزن گاز میعانی با استفاده ازاکردر جای اولیه در هر . دهدهای معمول تولید نشان میداده است که یک محاسباتیسه مثال ارائه شده در این فصل، انواع

آزمایشگاهی نمونه هایتستهای مهندس مخزن باید بر روی دادهنمونه گزارش هایی با محاسبات. سیال مخازن گاز میعانی انجام دهد

را انجام PVTتجاری که مطالعات هایازمایشگاهبیشتر را میتوان از . دهند، تهیه نمودمی

ضریب انحراف گاز دارد، باید این نمونه وکارمهندسی که با مخازن گاز میعانی سر

ضریب. گزارشها را به منظور الحاق به مطالب این فصل تهیه کنده انحراف گاز همانگونه که در فصل یک ارائه شد در دما و فشار اولیمخزن از چگالی گازی که از ترکیب مجدد گاز و نفت فراهم شده،

. شودتخمین زده میبا استفاده ضریب انحراف گاز تخمینی و دما، فشار، تخلخل و آب

فوت و با استفاده اکرهیدروکربن در هر هایمولهمزاد مخزن، تعداد . از آن مقدار گاز و نفت در جای اولیه قابل محاسبه است

محاسبه نفت وگاز اولیه ر میزان نفت و گاز در جای اولیه یک مخزن گاز میعانی را د. 1-4مثال

فوت محاسبه کنیداکرهر .هاداده : 2740فشار اولیه Psai

دمای مخزنF°215

25تخلخل میانگین%

30آب همزاد میانگین%

242نفت روزانه منبع STB

یدرجهAPI نفت در دمایF°6048. 0°API

3100تفکیکگرگاز روزانه MCF

محاسبه نفت وگاز اولیه 650 .0تفکیکگروزن مخصوص گاز

120گاز روزانه منبع MCF

20 .1وزن مخصوص گاز منبع

جواب :

محاسبه نفت وگاز اولیه در نتیجه و ، 1-4با توجه به شکل

، مقدار 5-1، که از این مقادیر و با استفاده از شکل وبنابراین، مول . خواهد بود825 .0ضریب انحراف گاز در شرایط اولیه،

فوت از توده مخزن به شکل زیر قابل اکرگاز در جای اولیه در هر : محاسبه است

،از آنجا که در حالت گازی، کسر جمعی با کسر مولی برابر استر کسری از کل تولیدات که در سطح، حالت گازی دارد، به شکل زی

: گرددمحاسبه می

محاسبه نفت وگاز اولیه

،بنابراین

محاسبه نفت وگاز اولیه ل ، محاسبه گاز و نفت در جای اولیه را با استفاده از تحلی2-4مثال

زن، گاز و مایع فشار باال و فرض یکسان بودن سیال چاه با سیال مخ. دهدبرای یک مخزن گاز میعانی نشان می

باشد، با می1-4این محاسبات، همانند محاسبات ارائه شده در مثاله این تفاوت که فشار و دمای کاهش یافته مجازی به منظور محاسبضریب انحراف گاز سیال مخزن، به جای محاسبه براساس وزن

، 3-4شکل . گرددمخصوص، براساس ترکیب کل سال چاه مشخص میو انهیپتبه منظور تخمین دما و فشار بحرانی مجاری جزء نمودارهایی

ص آنها ترکیبات سنگین تر، با استفاده از وزن مولکولی و وزن مخصو. کندارائه می

خلیه کل تولید روزانه میعانات گازی و کل تحجمی روزانه

تولیدی است، کل هایمولکل % 1 .95از آنجا که تولید گاز، معادل: چنین خواهد بودMCFتولید روزانه میعانات گازی بر حسب

اسبه کل تخلیه حجمی روزانه با استفاده از قانون گازها از رابطه زیر مح: گرددمی

محاسبه نفت وگاز اولیه ز مخزن، با استفاده افشازضریب انحراف گاز کل سیال چاه در دما و

اه، با یافتن ترکیب کل سیال چ. ترکیب آن نیز قابل محاسبه استال ترکیب مجدد گازها و مایع با همان نسبت تولیدی و تحلیل سی

. گرددحاصله، مشخص مین هنگامی که ترکیب مایع منبع ذخیره معین باشد، یک واحد از ای

، هر مایع باید با مقدار مناسب از گازهای تفکیک گرها و منبع ذخیره. یابدامتزاجکدام با ترکیب خود،

( ار باالتفکیک گر فش)اگر ترکیبات گاز و مایع در تفکیک گر اولور آن معین باشد، باید میزان کاهش حجم مایع تفکیک گر در خالل عبرای تا منبع ذخیره، اندازه گیری یا محاسبه گردد تا نسبت مناسب ب

. ترکیب گاز و مایع تفکیک گر معین شود

،بشکه در 20 .1به عنوان مثال، اگر ضریب حجمی مایع تفکیک گرگاز به نفت شرایط تفکیک گر به بشکه در شرایط منبع ذخیره و نسبت

فوت مکعب استاندارد گاز فشار باال بر 20،000اندازه گیری شده، . بشکه مایع در شرایط منبع ذخیره باشد

ه به بشکه مایع تفکیک گر، در شرایط منابع ذخیر20 .1از آنجا کهر گاز و نفت تفکیک گهاینمونهیابد، بشکه کاهش حجم می00 .1

بشکه 20 .1فوت مکعب استاندارد گاز برای 20،000باید به نسبت . مایع تفکیک گر، مورد ترکیب مجدد قرار بگیرند

از این رو نسبت. استنرخ جریانی مایع تفکیک گر، برابر

گرددگاز به نفت تفکیک گر چنین محاسبه می :

سیال تفکیک اگر وزن مخصوص. ترکیب شوندمجدداشود، گاز و مایع تفکیک گر باید به نسبت مول گاز و مول مایع، از آنجا که فوت مکعب استاندارد، برابر یعنی مول را شامل می. گر در دسترس نباشد، محاسبه مقدار بشکه بر مول به روش زیر امکان پذیر است

ار نمودارهای تصحیح برای تخمین دما و فششبه بحرانی

محاسبه نفت وگاز اولیه ع محاسبه گاز و نفت در جای اولیه از ترکیبات گاز و مای .4-2مثال

. تفکیک گر فشار باالداده ها :

Psia4350مخزنفشار

F 217دمای مخزن

4 .17%هیدروکربنیتخلخل

psia،60F 025 .15شرایط استاندارد

842،600گاز تفکیک گر SCF/Day

STB/Day 1 .31نفت منبع ذخیره

C7وزن مولی 185در مایع تفکیک گر +

C7وزن مخصوص 8343 .0در مایع تفکیک گر+

،60Fمایع تفکیک گر در وزن مخصوص

880 psig

0. 7675

،60Fضریب حجمی مایع تفکیک گر در

880 psig

1. 235 bbl/STB

3-4جدول از ( 3)و ( 2)های ستونفشار باالو مایع گاز ترکیبات

psia371. 2 cu 025 .15و 60Fمولی در حجم ft/mole

محاسبه نفت وگاز اولیه (: 3-4شماره ستونها ارجاع به جدول )جواب1 .جدد خصوصیات مولی گاز و مایع تفکیک گر را که مورد ترکیب م

را در ( 3)کسر مولی هر جزء مایع ستون . شوند، محاسبه کنیدواقع میوارد ( 5)ضرب نموده و حاصل را در ستون ( 4)وزن مولکولی آن ستون

ان ، وزن مولکولی مایع تفکیک گر را نش(5)مجموع اعداد ستون . کنیدار ، از آنجا که وزن مخصوص مایع تفکیک گر در فش48 .127دهد، می

880 psigدر هر بشکه از هامولباشد، تعداد می7675 .0، و دمای: شودرابطه زیر محاسبه می

محاسبه نفت وگاز اولیه در مقدار بشکه بر مول ( 3)با ضرب کسر مولی هر جزء سیال ستون

به دست آمد و وارد نمودن 1-1های جدول از دادهکه( 6)ستون (. 7)در ستون حاصل آن

ر هر مایع تفکیک گر دهایبشکهجمع مقادیر این ستون که تعدادبکه به مول از مایع تفکیک گر است، برابر و عکس آن یعنی مول بر ش

(. بوده است107 .2مقدار اندازه گیری شده )آید دست می

جدول گاز میعانی

3-4های بحرانی از شکل داده

محاسبه نفت وگاز اولیه2 .59. 11 کسر. ترکیب کنیدمجددامول مایع را 107 .2مول گاز و

ضرب 11 .59گاز، هایمولرا در تعداد ( 2)مولی هر جزء گاز ستون . وارد کنید( 8)نموده، در ستون

2مایع، هایمولرا در تعداد ( 3)کسر مولی هر جزء مایع ستون. هر جزء را هایمولتعداد . وارد کنید( 9)ضرب نموده، در ستون 107

وارد ( 10)جمع نموده، در ستون ( 9)و ( 8)های در گاز و مایع ستون. کنید

61را بر مجموع ارقام این ستون یعنی ( 10)ستون ازارقامهر یک. این اعداد . قرار دهید( 11)تقسیم کنید و حاصل را در ستون 217

. ترکیب مولی کل سیال چاه هستند

،23 .668دمای بحرانی مجازی، و فشار بحرانی مجازی psia را باایط بحرانی با استفاده از این شر. استفاده از ترکیب سیال محاسبه کنید

مجازی، خصوصیات بحرانی کاهش یافته مجازی و سپس ضریب 963 .0و دمای پیدا کنید که برابر psia 4350فشار رادرانحراف

. است

محاسبه نفت وگاز اولیه3 . فوت از اکردر جای اولیه را در هر ( میعانات)مقدار گاز و نفت

وت، فاکربراساس قانون گازها، مقدار مول بر . سنگ مخزن پیدا کنید: چنین خواهد بود% 4 .17برای تخلخل هیدروکربنی

تولیدی است، تولید هایمولکل % 6 .96از آنجا که گاز فشار باالیان روزانه گاز میعانی بر حسب فوت مکعب استاندارد به شکل زیر ب

: گرددمی

4350میزان تخلیه حجمی روزانه در فشار psia از رابطه زیر قابل ،: محاسبه است

، مهندسی (احمد رضا بنیادی=مترجم)، هاکینز-کرافت1.( 124تا117صفحه)4، تهران، فصل1389، آییژمخازن نفت،

reservoirengineering2@gmail.Com، امید، محمودی، 900213009

h. balali. iauq@gmail.Com، باللی، حسین، 900215434

مقدمه. 1رابطه موازنه مواد. 2های روش موازنه موادموارد استفاده و محدودیت. 3معادله کلی موازنه جرم برای مخازن هیدروکربنی. 4

مقدمه. 1در این فصل، رابطه عمومی موازنه که در محاسبات تمام انواع مخازن ،

. شودقابل استفاده است، ارائه می 1936در سال شیلتوسرابطه عمومی موازنه مواد، اولین بار توسط

هایارائه گردید و از آن زمان، در بسیاری از کاربردها، استفاده از مدله بدون چند بعدی و پیچیده ریاضی، جایگزین استفاده از رابطایرایانهینش ، بشیلتوسبا این وجود، فهم کامل رابطه . گردیدشیلتوسبعد

ه پس از اثبات رابطه عمومی موازن. دهدوسیعی به مهندسان مخزن میدهاوو هاولنامواد، روشی برای استفاده از این رابطه که در تحقیقات

. مورد بحث قرار گرفته، ارائه گردیده است

رابطه موازنه مواد. 2ار ها مورد بهره برداری قرهنگامی که یک مخزن نفت و گاز توسط چاه

شار شود و در نتیجه، فگیرد، نفت و گاز و اغلب مقدار آب تولید میمیمخزن کاهش یافته و نفت و گاز باقی مانده برای پر شدن فضاهای

ه در همان گونه ک. گردندمیمنبسطخالی شده بر اثر خروج سیاالت، های نفت خیز و نشان داده شده است، در صورتی که الیه( 1شکل )

ته های آب زا یا آبده ها، ارتباط هیدرولیکی داش، با الیهگازدارهای الیه. کندیباشند، با کاهش فشار ناشی از تولید، آب، به درون مخزن نفوذ م

از آنجا که دمای مخازن نفت و گاز در طول دوره تولید، اساسا ثابتبا . ارد، میزان انبساط نفت و گاز باقی مانده، فشار بستگی دماندمی

نمونه گیری از سیال ته چاهی مخزن تحت فشار

مقطع عرضی یک مخزن تحت رانش ترکیبی: 1شکل

حجم آب سازندو اندازه گیری حجم نسبی آنها در آزمایشگاه و در دمای مخزن تحت

فشار توان چگونگی رفتار این سیاالت را با کاهشفشارهای مختلف، می. در مخزن، پیش بینی نمود

یجه در نتوسازندعبارتی که برای در نظر گرفتن تغییرات حجم آبرود، در اثبات موازنه مواد گنجاندهها به کار میآنهایپذیریتراکم

. در کاربردهای خاص، آن را حذف کنندتوانندمیشده که مهندسان، ارد، شود و در بسیاری از موگاز محلول در آب سازند، نادیده گرفته می

توان حجم آب تولیدی نیز با دقت قابل قبولی در دست نیست که بدر مقدار اصالح شده آن را به وسیله ضریب حجمی تشکیل، در روابط

. نظر گرفت

رابطه عمومی موازنه مواد. 2ه رابطه عمومی موازنه مواد، به صورت ساده، یک موازنه حجمی است ک

ا به صورتی که ب)بر اساس آن، با توجه به ثابت بودن حجم مخزن از ، جمع جبری تغییرات حجم نفت و گ(شودحدود اولیش تعریف می

به عنوان مثال اگر . آزاد، آب و سنگ، در مخزن باید صفر شودنفت و گاز مخزن، هر دو کاهش یابند، مجموع این دو کاهش هایحجم

. آب و سنگ برابر خواهد بودهایحجمبا تغییرات

موارد استفاده و محدودیتهای روش . 3موازنه مواد

ت طی سالیان متمادی، رابطه موازنه موادی که در بخش قبل به دس: زیر مورد استفاده قرار گرفته استرمواردآمد، عمدتا د

1 .تعیین نفت در جای اولیه .2 .محاسبه حجم آب ورودی .3 .های مخزنپیش بینی فشار . گرچه در برخی موارد، حل رابطه موازنه مواد جهت محاسبه هم زمان

د کربن اولیه و آب ورودی امکان پذیر است، معموال بایهیدرومیزان های مستقل از محاسبات موازنه ها یا روشیکی از این دو از روی داده

ش های این روابط، پییکی از مهم ترین کاربرد. مواد محاسبه گردیدشار های تزریق گاز یا آب بر فبینی اثر شدت جریان تولید و یا نرخ

مخزن

موارد استفاده و محدودیتهای روش . 3(ادامه)موازنه مواد

می باشد، لذا دانستن میزان نفت اولیه و نسبتmهای ، از روی داده. و نموداری مناسب، کامال ضروری استایمغزه

های شود که در محاسبه دادههمچنین، تلویحا فرض میPVT به کارآزاد سازی گازی نزدیک بههایفرآیندگرفته شده در موازنه مواد از

آزاد سازی گاز در مخزن، چاه و تفکیک گرهای سطحی هایفرآینددر شود کهدر این جا تنها به این نکته شاره می. استفاده شده استآزاد هایفرآیندبه دست آمده بر مبنای PVTهای برخی موارد داده

ارند آید، تفاوت فاحشی دسازی گاز با آنچه از سیال مخزن به دست میو به همین دلیل، نتایج حاصل از موازنه مواد با خطای قابل توجهی

. باشدهمراه می

نسبت حجم گاز به حجم نفت مشکالتدراثربه وجود آمده هایخطاگذشته از خطاهای دستگاهی و

ت فشار تعیین مقدار حقیقی فشار ایستایی یا فشار نهایی آزمون ساخهای مناطق مختلف در محاسبات یا غالبا مشکل وزن دهی فشار

. فشاری چاه وجود داردهایدورهمحاسبه صحیح مقدار میانگین در زن حجم گاز آزاد اولیه به حجم نفت اولیه مخهاینسبتعدم قطعیت

خطای وارد شده در مقادیر محاسبه. نیز بر محاسبات اثر گذار استشده نفت اولیه، آب ورودی یا فشار، با اندازه این نسبت، افزایش

چرا که، کالهک گازی بزرگ تر، اثر افت فشار را کاهش . یابدمی. دهدمی

(ادامه)نسبت حجم گاز به حجم نفت ،معین و به صورت دقیقکامال در حالی که عموما تولید نفت انباشتی

. دارد، دقت بسیار کمتریمتناظراست، معموال مقادیر تولید گاز و آب ه این امر ب. گردداز این رو، منبع خطای دیگری در محاسبات ایجاد می

ت و گاز به نفهاینسبتای تعیین های دورهخصوص هنگامی که آزمون. گردد، صحیح استها انجام میچاهتکآب تک هایبرش

معادله کلی موازنه جرم برای مخازن . 4هیدروکربنی

ارائه 1941در سال شیلتوسبارتوسطمعادله موازنه جرم برای اولینیک افتازایاین معادله بر اساس موازنه حجمی در مخزن به . گردید

د فشار مشخص است که با مساوی قرار دادن مقدار حجم تجمعی تولیحال. شوددر مخزن حاصل میانبساطیحجم بامقداردر شرایط مخزن افت فشار ازایتوان مقدار انبساط حجمی، به می2با توجه به شکل

Δp مشخص در مخزن، را مشاهده نمود . قسمت(a ) این شکل، مقدار حجم هیدروکربن در فشار اولیهpi را

که البته در آن حجم کالهک گازی نیز لحاظ ( HCPV)دهد نشان میدر مخزن، حجم هیدروکربن در مخزن Δpبا افت فشار . گردیده استبا خطوط ممتد در شکل HCPVمقدار حجم اولیه . یابدانبساط می

. نشان داده شده است

معادله کلی موازنه جرم برای مخازن . 4(ادامه)هیدروکربنی

افت فشار ازایتغییرات حجم به : 2شکلΔp

a)در فشار اولیه هاحجمb)در فشار کاهش یافتههاحجم

موازنه حجمی ناحیهA افزایش حجم نفت همراه با گاز حل شده در نفت و ناحیهB

. دهدافزایش حجم کالهک گازی در اثر افت فشار زا نشان می

ناحیهC نیز کاهش حجمHCPV در اثر افزایش حجم آب همزاد و. باشدکاهش حجم خلل و فرج می

ه چنانچه مقدار حجم تولیدی نفت و گاز در سطح زمین را نسبت بطح بدین معنی که کل تولید در س)بیان کنیمPشرایط مخزن در فشار

ت ، در آن صور(گردانیمزمین را نسبت به شرایط فشار در مخزن بر ، که همان تغییرات کلی حجم اولیه C+B+Aهایحجممجموع HCPVدباشاست، برابر با مقدار حجم تولیدی در شرایط مخزن می .

(ادامه)موازنه حجمی بنابر این موازنه حجمی براساس بشکه مخزن(rb ) به صورت زیر بیان

: شودمی

] برداشت کل هیدروکربن مخزن]=انبساط نفت و گاز حل شده در آن(rb( )rb )]کاهشHCPV در اثر انبساط انبساط کالهک گازی[+ آب همزاد و کاهش حجم فضای[+ تخلخل(PV ) در اثر انبساط سنگمخزن[

(rb )( rb)

(ادامه)موازنه حجمی مپردازیاکنون قبل از بررسی رابطه فوق به ذکر چند تعریف می :

N=حجم نفت اولیه در جا=vΦ(1-SWC)/BOI

𝑀 =کالهکگازی در گاز اولیه حجم

نفت اولیه حجم از آنجا که پارامترMن شود، بنابرایدر شرایط اولیه مخزن تعریف می

. دکننمیبرای هر مخزن، مقدار ثابتی است و در طول تولید تغییر

(ادامه)موازنه حجمی NP =stbحجم کل نفت تولیدی بر حسب

RP=شده تولید گاز مجموعشده تولید نفت مجموع

دشونعبارت انبساط در معادله موازنه جرم به صورت زیر محاسبه می :انبساط نفت همراه با گاز حل شده در آن :شوداین عبارت انبساط به دو قسمت تقسیم می :

انبساط نفت

انبساط نفت هنگامیکه مقدارN بر حسبstb نفت در مخزن باشد، حجم آن در

. بر حسب بشکه در شرایط مخزن استNBOIشرایط مخزن برابر به BOکاهش یابد، پارامتر Pبه PIیاولیهوقتی فشار مخزن از مقدار

BOشودافزایش یافته و تغییر حجم نفت مایع معادل زیر می :

N(BO - BOI)

انبساط گاز محلولباشد، لذا نفتاز آنجا که نفت اولیه در تعادل با کالهک گازی می

، باعث آزاد PIکاهش فشار به زیر . بایستی در فشار نقطه حباب باشدمقدار کل گاز محلول در . شودشدن گاز از حالت محلول در نفت می

NRSIنفت،

انبساط گاز محلول بر حسبscfمقدار نفتی را که هنوز در فشار کاهش یافته در. است

N(STB) نفت به صورت محلول وجود دارد، برابر با(SCF)NRS

لذا حجم گاز آزاد شده در طول افت فشار . می باشدΔp بر حسب: بشکه مخزن در فشار کمتر برابر با مقدار زیر است

N(RSI- RS) Bg

محمد صادق آیت الهی، سید مترجمین، دیک-پی-ال. 11.فرزاد شریعت پناهی، علی پارسا، تهران، نو پردازان،

1385تری، مترجم احمد رضا بنیادی، -هاوکینز-کرافت. 2

1388، آییژتهران،

mostafa. esmaeili1991@yahoo.Com، مصطفی اسماعیلی، 890218855

موادیموازنهموارد استفاده و محدودیتهای روش

موارد استفاده و محدودیتهای روش موادیموازنه

تعیین شدمیمعادله موازنه جرم، طی سالیان زیادی عمدتا در جهت مقاصد زیر استفادههیدروکربن اولیه درجا

محاسبه حجم آب ورودی پیش بینی فشارهای مخزنذیر در بعضی موارد، حل همزمان معادالت برای یافتن میزان هیدروکربن اولیه و آب ورودی امکان پ

ی که ها یا روش هایاست، با این حال به طور معمول باید یکی از این دو کمیت را با استفاده از داده) خزن است بر فشار م( آب یا گاز) مستقل از محاسبات پیش بینی اثر میزان تولید یا میزان تزریق

های نموداری و میزان نفت اولیه از روی دادهmبدین منظور، بسیار ضروری است که قبال نسبت به ، اما شودوجود رانش آب معموال با دالیل زمین شناسی مشخص می) مناسب تعیین شود ایمغزهو

قدار توان بدین منظور مورد استفاده قرار داد که این کار با محاسبه ممعادله موازنه جرم را نیز میجام متوالی تولیدی و با فرض اینکه مقدار آب ورودی صفر است انهایدورههیدروکربن اولیه در

یا Nده چنانچه عوامل پیچیده دیگری وجود نداشته باشد، ثابت ماندن مقادیر محاسبه ش) شود میGدلیل بر حجمی بودن مخزن و تغییر مداوم آنها حاکی از رانش آب استه شوند و همچنین بهای موجود که در معادله جایگزین میدقت مقادیر محاسبه شده به دقت داده

ضهامفرویکی از این ) دهند بستگی دارد متعددی که اساس معادالت را تشکیل میهایفرصتبرقرار بودن تعادل ترمودینامیکی در مخزن، بویژه بین نفت و گاز محلول در آن است

ر اثر کاهش و کندی تمایل فاز مایع را برای باقی ماندن به صورت فوق اشباع با گاز بویلندشود فشارهای مخزن کمتر از آناثر حالت فوق اشباع باعث می) فشار، مشخص کردند

ه شود کهمچنین به طور ضمنی فرض می. مقداری باشد که الزمه برقراری تعادل استزنه و در معادله مواآیندمیکه با استفاده از فرآیند آزادسازی گاز به دست PVTهای داده

، با آنچه از فرآیند آزادسازی گاز در مخزن در چاه، و در تفکیک روندمیجرم به کار های در بعضی موارد، داده. شود، تطابق نزدیک داشته باشندسرچاه حاصل میهایکنندهPVTشوند با داده هایی که برای سیالکه بر اساس فرآیند آزادسازی گاز حاصل می

شود یبنابراین از موازنه جرم نتایجی حاصل م) آید، بسیار متفاوت اند مخزن به دست می. که با خطای قابل توجهی همراه است

به منشأ دیگر خطا در هنگام تعیین فشار متوسط مخزن در پایان هر دوره بهره برداریکالت مشبهعلتهای اندازه گیری و همچنین که از دستگاهخطاهاییعالوه بر . وجود میآید

کل کند، اغلب مشدر تعیین فشارهای ساکن حقیقی و فشارهای نهایی ساخت بروز مییم تر در سازندهای ضخ. به طور جداگانه نیز وجود داردهرچاهمیانگین گیری صحیح فشار

ه آسانی و کم است، زمانی که فشار نهایی ساخت بنفتشانکه تراوایی آنها زیاد و گرانروی اشد، آید و نیز هنگامی که اختالف فشار در سراسر مخزن کم ببه طور دقیق به دست می

م از طرف دیگر، در سازندهای ک. آیدمقادیر دقیق فشار متوسط به راحتی به دست میاخت مشکل ، تعیین مقدار دقیق فشار نهایی سگرانروترنفتهایضخامت با تراوایی کمتر و

.است، و اغلب تغییرات فشار در این مخازن زیاد است

هم فشار که بر نقشه خطوط هم ضخامت منطبق شدههاینقشهدر این حالت، معموال با تهیهآید، از این روش معموال نتایج مطمئنی به دست می) آید است، متوسط این فشارها به دست می

را به اهنقشهتوان مگر اینکه فشارهای اندازه گیری شده چاه نامنظم باشد، که در این صورت نمی)کرد ترازبندیدقت

بی چاه و ممکن است ناشی از تغییرات ضخامت و تراوایی سازند، و همچنین تغییر دنامنظمیهااینیا الیه با منقطههمچنین، وقتی سازندهای تولیدی از دو یا چند ) دبی بهره برداری باشد

در این ) د کندر تعیین فشار متوسط مشکالتی بروز می) مختلف تشکیل شده باشد تراواییهایشارهای های کم تراوا معموال بیشتر است و چون فشارهای اندازه گیری شده به ف، فشار الیهسازندهاوری شوند و مخزن طفشارهای ساکن اندازه گیری شده کوچکتر می) نزدیکترند، تراواترمنطقه

ه، نفت موجود برای تشریح این پدیدشیلتویس) رسد نفت کمتری دارد کند که به نظر میرفتار میا زمان را نفت فعال نامید و مشاهده کرد که مقدار محاسبه شده نفت فعال معموال بتراواتردرمناطق

ا به جبران شوند تمیمنبسطیابد، زیرا نفت و گاز موجود در مناطق کم تراوا به آهستگی افزایش میافته اند که به طور کامل توسعه نیمیدانهاییاین پدیده همچنین در مورد ) افت فشار کمک کنند

شار در کند، زیرا فشار متوسط فقط به قسمت تکمیل شده مربوط است، در حالی که فصدق می)توسعه نیافته بیشتر است هایقسمت

بت به خطاها نساندازهاینتأثیر خطاهای فشار بر مقادیر محاسبه شده نفت اولیه یا آب ورودی بهمعادلهدروچون و تفاضلهاییاز آنجایی که فشار عمدتا به صورت ) افت فشار مخزن بستگی دارد

چون آب ورودی و انبساط گنبد گازی به ) شود، مطلب فوق صحیح است موازنه جرم وارد میکنند، خطاهای فشار در این مخازن بسیار جدی تر از مخازن حجمی جبران افت فشار کمک می

ه با در حالتی که دانش آب بسیار فعال است و همچنین گنبد گازی در مقایس) است غیراشباعد ندارد، منطقه نفتی همراه با آن بزرگتر است، معادله موازنه جرم در تعیین نفت اولیه درجا کاربر

ر ها بدر مطالعه کمی که در زمینه اثر خطای دادههاچینسون) زیرا افت فشار بسیار کم است اده ، انجام دغیراشباعمقادیر گاز اولیه و نفت اولیه، به ترتیب مخازن حجمی گاز و مخازن نفت

)کند است، به اهمیت تعیین مقادیر دقیق فشارهای ساکن چاه تأکید میر خطاهای موجود در نسبت حجم گاز اولیه به حجم اولیه نفت مخزن نیز در این محاسبات تأثی

ن نماید با اندازه ایکه در محاسبه مقادیر نفت اولیه، آب ورودی و فشار بروز میخطایی) دارند تر، اثر گازی بزرگگنبدهاییابد، زیرا همان طور که در پاراگراف قبل گفتیم، نسبت افزایش می

رگ که در مقایسه با منطقه نفتی کامال بزایگازیگنبدهایدر ) دهند افت فشار را کاهش میرم به معادله موازنه ج) گیرد ، با اصالحی جزیی که به دلیل تولید منطقه نفتی صورت میترند

آید که این های مغزه و نمودار به دست میاز دادهmمقدار ) کند معادله موازنه گازی میل میط تولید کننده نفت و گاز و همچنین درجه تخلخل متوسهایتودهها در تعیین حجم خالص داده

ود از آنجا که در گنبد گازی غالبا نفت اشباع نیز موج) شوند آنها و مقدار آب همزاد استفاده می) است، حجم این نفت باید از حجم گاز آزاد اولیه کسر و به حجم منطقه نفتی افزوده شود

نفت–آزمایشهای چاه به منظور تعیین سطوح تماس گاز

نفت، غالبا در تعیین مقدار –و آبmدر بعضی موارد، سطوح تماس به صورت ) مفیدندثر مویینگی افقی نیست، بلکه به علت حرکت در سفره آبی شیبدار، یا به علت اصفحههای

)مرزی مخازن حجمی، بشقابی شکل اند تراوایکم هایسنگدر قت در حالی که میزان بهره برداری انباشتی نفت معموال با دقتی کافی معلوم است، د

خطا به مقادیر بهره برداری گاز و آب همراه بسیار کم است و بدینترتیب منابع دیگری ازوجود مستقیم اندازه گیری نشود، بلکه از روی آزمایشهای دورهای که برای تعیین

ده شود، به دست آممشخص انجام میهرچاهگاز به نفت و درصد آب تولیدی هاینسبتترک وقتی دو یا چند چاه در مخازن مختلف تکمیل شده باشند و از یک منبع مش) باشد

ت چنانچه در هر چاه دستگاه اندازه گیری وجود نداشته باشد، مقدار نف) تولید شوند ه استخراج شده از هر یک از مخازن به طور جداگانه معلوم نیست، بلکه تنها مقدار بهر

بعید تحت شرایطی که در بسیاری از میادین موجود است،) برداری کل آنها مشخص است درصد معلوم شود و 10رسد که بهره برداری انباشتی گاز و آب با دقتی حدود به نظر می

یعی و با افزایش اهمیت گاز طب) خطاها بیشتر نیز باشند ) در بعضی موارد ممکن است مشخص طبیفیرسد، ارزش بهره برداری گاز که بیشتر گاز همراه نفت به فروش میازآنجا)شود می

کول، اصول کاربردی مهندسی مخازن بنجامین، کرافت1.ترجمه رضا آذین، محمد صادق ( دومویرادش)نفت و گاز، تهران، دانشگاه صنعتی شریفاصغریخیرالهصفوی،

. 1386موسسه انتشارات علمی، 77-74یصفحهفصل دوم

shahab. pourya@yahoo.Comپوریا شهاب پور890219025

11-1های روش موازنه مواد صموارد استفاده و محدودیت

در به کار گیری معادله موازنه جرماودهو هاولناروش -214-11ص

موارد استفاده معادله موازنه جرم روش موازنه جرمهایومحدودیتموارد استفاده د مقاصدرجهتطی سالیان زیادی عمدتا امدمعادله موازنه جرم که به دست

: شدمیزیر استفاده 1-تعیین هیدروکربن اولیه درجا2- ورودیابمحاسبه حجم3-پیش بینی فشارهای مخزنه موارد حل همزمان معادالت برای یافتن میزان هیدروکربن اولیدربعضی

و حال به طور معمول باید یکی از این دبااینورودی امکان پذیر است وابه هایی که مستقل از محاسبات موازنباروشها استفاده از دادهراباکمیت

جرم است تعیین کرد یکی از مهم ترین موارد استفاده از معادالت پیشبدین مخزن استبرفشار(یا گازاب)بینی اثر میزان تولید یا میزان تزریق

ازروینفت اولیه ومیزانmمنظور بسیار ضروری است که قبال نسبت مناسب تعیینایومغزههای نموداری داده

امامعادلهشود زمین شناسی مشخص میبادالیلمعموال ابشود وجود رانشاسبهبامحتوان بدین منظور مورد استفاده قرارداد که این کار موازنه جرم را نیز می

اباین که مقدار وبافرضمتوالی تولیدی هایدورهکربن اولیه در هیدرومقدار اشد شود چنانچه عوامل پیچیده دیگری وجود نداشته بورودی صفر است انجام می

دلیل بر حجمی بودن مخزن و تغییر مداوم gیاnثابت ماندن مقادیر محاسبه شده . حاکی از رانش آب استانهاهای موجود که در معادله جایگزین دقت مقادیر محاسبه شده به دقت داده

د دهنمتعددی که اساس معادالت را تشکیل میهایفرضبه وهمچنینشوند میخزن به برقرار بودن تعادل ترمودینامیکی در مهامفروضیکی از این . بستگی دارد

باقی رابرایتمایل فاز مایع ویلندوکندیدر ان است و وگازمحلولویژه بین نفت فشار مقادیر. کاهش فشار مشخص کردندبراثرماندن به صورت فوق اشباع با گاز

ودرسیال19psiمیدان تگزاس شرقی حدود هایومغزهدرسیالحالت فوق اشباع، اثر حالت فوق اشباع . اندازه گیری شده است25psiحدود اسالترمیدان هایومغزه

شود فشارهای مخزن کمتر از ان مقداری باشد که الزمه برقراری تعادلباعث می

است . های دادهشودکهمیهمچنین به طور ضمنی فرضpvt که با استفاده از

با ندرومیمعادله موازنه جرم به کار ودرایندمیسازی گاز بدست ازادفرایند اه سر چهایکنندهتفکیک ودرسازی گاز در مخزن، چاه ازاداز فرایند انچه

که در کنیمدر اینجا بیان می. شود تطابق نزدیک داشته باشندحاصل میشوندسازی گاز حاصل میازادکه براساس فرایند pvtهای بعضی موارد داده

ابر این از بسیار متفاوتند بنایدمیبا داده هایی که برای سیال مخزن بدست . شود که با خطای قابل توجهی همراه استموازنه جرم نتایجی حاصل می

بهره منشا دیگر خطا در هنگام تعیین فشار متوسط مخزن در پایان هر دورههای اندازه گیریکه از دستگاهخطاهاییبر ایدعالوهمیبرداری به وجود

ارهای های ساکن حقیقی و فشبه علت مشکالت در تعیین فشاروهمچنینار هر چاه کند اغلب مشکل میانگین گیری صحیح فشنهایی ساخت بروز می

یاد زانهاهای ضخیم تر که تراوایی در سازند. به طور جداگانه نیز وجود داردبه طور واسانیکم است زمانی که فشار نهایی ساخت به نفتشانو گرانروی

دقیق به دست

یر و نیز هنگامی که اختالف فشار در سراسر مخزن کم باشد مقادایدمیهای از طرف دیگر در سازندایدمیدقیق فشار متوسط به راحتی به دست

قیق فشار کم تر و گرانروی نفت بیشتر تعیین مقدار دباتراواییکم ضخامت در تغییرات فشار در این مخزن زیاد استواغلبنهایی ساخت مشکل است خامت هم فشار که بر نقشه خطوط هم ضهاینقشهاین حالت معموال با تهیه

ال از این روش معمو. ایدمیها به دست منطبق شده است متوسط این فشارده چاه های اندازه گیری شمگر این که فشارایدمینتایج مطمئنی به دست

. را تراز بندی کردهانقشهتوان نامنظم باشد که در این صورت نمی سازندوتراواییممکن است ناشی از تغییرات ضخامت هانامنظمیاین

های زندهمچنین وقتی سا. بهره برداری باشدودبیتغییر دبی چاه وهمچنینده باشد مختلف تشکیل شهایتراواییچند منطقه یا الیه یا دویاتولیدی از

هایارالیهفسها در این سازند. کنددر تعیین فشار متوسط مشکالتی بروز میارهای فشارهای اندازه گیری شده به فشوچونکم تراوا معموال بیشتر است

نزدیکترندتراواترمنطقه

ار طوری رفتومخزنشوند فشارهای ساکن اندازه گیری شده کوچکتر مییح این برای تشرشیلتویس. رسد نفت کمتری داردکند که به نظر میمی

ه کرد کومشاهدهرا نفت فعال نامید تراواترپدیده نفت موجود در مناطق وگازیابد زیرا نفتافزایش میبازمانمقدار محاسبه شده نفت فعال معموال

ت شوند تا به جبران افمیمنبسطاهستگیموجود در مناطق کم تراوا به امل فشار کمک کنند این پدیده همچنین در مورد میدان هایی که به طور ک

کمیل شده نیافته اند صدق میکند زیرا فشار متوسط فقط به قسمت تنوسعه. تتوسعه نیافته بیشتر اسهایقسمتکه فشار در حلیمربوط است در

ه محاسبه شده نفت اولیه یا آب ورودی بمقادیتاثیر خطاهای فشار بره فشار کانجاییاز . نسبت به افت فشار مخزن بستگی داردهاخطااندازه این

در (Bg-Bi)و(Rsi-Rs)وBo-Bw))عمدتا به صورت تفاضل هایی چون چون آب ورودی . شود مطلب فوق صحیح استموازنه جرم وارد میمعادلهیار در کنند خطاهای فشگازی به جبران افت فشار کمک میگنیدوانبساط

ه در حالتی ک. این مخازن بسیار جدی تر از مخازن حجمی غیر اشباع استگنبدوهمچنینبسیار فعال است ابرانش

ه جرم و با منطقه نفتی همراه با ان بزرگتر است معادله موازندرمقایسهگازیاچینسونهکم است بسیاتعیین نفت اولیه درجا کاربرد ندارد زیرا افت فشار

گاز اولیه و نفتمقادیها بر در مطالعه کمی که در زمینه اثر خطای دادهنفت غیر اشباع انجام دادهومخازناولیه به ترتیب در مخازن حجمی گاز

. ندهای ساکن چاه تاکید میکدقیق فشارمقدیراست به اهمیت تعیین ر خطاهای موجود رد نسبت حجم گاز اولیه به حجم اولیه نفت مخزن نیز د

ب که در محاسبه مقادیر نفت اولیه آخطایی. این محاسبات تاثیر دارندا همان زیر. بدیامیاین نسبت افزایش بااندازه. نمایدبروز میوفشارورودی

شار را گازی بزرگتر اثر افت فگنبدهایطور که در پاراگراف قبل گفتیم امال که در مقایسه با منطقه نفتی کگازییهایگنبددر . دهندکاهش می. گیردت میبا اصالحی جزئی که به دلیل تولید منطقه نفتی صوربزرگترند

هایازدادهmمقدار . کندمعادله موازنه جرم به معادله موازنه گازی میل میهایتودهها در تعیین حجم خالص که این دادهایدمیبه دست ونمودارمغزه

و همچنین درجه تخلخل وگازتولید کننده نفت

که در گنبد گازیانجاشوند از آب همزاد استفاده میومقدارانهامتوسطولیه اازادنفت اشباع نیز موجود است حجم این نفت با ید از حجم گاز قالبا

ین چاه به منظور تعیهایازمایش. کسر و به حجم منطقه نفتی افزوده شوددر بعضی . مفیداندmدر تعیین مقدارقالبانفت -وآبنفت -سطوح تماس گاز

رکت افقی نیست بلکه به علت حهایصفحهموارد سطوح تماس به صورت راوایتکم هایسنگآب در سفره ابی شیب دار یا به علت اثر مویینگی در

. مرزی مخازن حجمی بشقابی شکل اند علوم کافی مبادقتیدر حالی که میزان بهره برداری انباشتی نفت معموال

یب ترتوبدینهمراه بسیار کم است وآببهره برداری گاز مقادیاست دقت این مطلب مخصوصا زمانی صادق . اوردمیمنابع دیگری از خطا به وجود

شود استخراج شده به طور مستقیم اندازه گیری نوآباست که مقادیر گاز ت و گاز به نفهاینسبتای که برای تعیین دورههایازمایشبلکه از روی

دو وقتی. باشدامدهشود بدست درصد آب تولیدی هر چاه مشخص انجام مییک منبع مشترکوازیا چند چاه در مخازن مختلف تکمیل شده باشند

تولید شوند چنانچه در هر چاه دستگاه

خازن نفت استخراج شده از هر یک از مباشدمقداراندازه گیری وجود نداشتهشخص مانهابه طور جداگانه معلوم نیست بلکه تنها مقدار بهره برداری کل

ر تحت شرایطی که در بسیاری از میادین موجود است بعید به نظ. استدرصد معلوم 10با دقتی حدود ابرسد که بهره برداری انباشتی گاز و می

اهمیت با افزایش. بیشتر نیز باشندهاخطابعضی موارد ممکن است ودرشود هره که بیشتر گاز همراه نفت به فروش میرسد ارزش بانجاطبیعیازگاز

. شودبرداری گاز طبیعی بهتر مشخص می در به کار گیری معادله موازنه جرماودهو هاولناروش معادله کاربدروش ماهونومکتیمرمان-اوردینگینفون 1953اوایل سال

ولی زمانی این . موازنه جرم را به صورت معادله خط راست مطرح کردند. ردندتحقیق خود را منتشر کواودههاولناروش به طور کامل استفاده شد که

هودادمهندس هر فشار شودنمیمعموال وقتی از معادله موازنه جرم استفاده شار در ای جداگانه از سایر مقادیر فصورت نقطهرابهآن متناظربابهره برداری

رای بایمحاسبهگیرد که با استفاده از هر یک از این نقاط جداگانه نظر میهر متغییر وابسته انجام

اودهوهاولیناروش . گاهی به صورت متوسط استمحاسبادتنتایج این . می گیردبرای جواب هاییانهاکند که از روی بیشتر بدین منظور از این نقاط استفاده می

مقادیر انهاوازبه صورت خط راست عمل کنند ایدمعادله موازنه جرم به دست . مستقل تعیین گرددهایمتغییر

شودمیاغازروش معادله خط راست یا نوشتن معادله موازنه جرم به صورت زیر :Np(Bt+(Rp-Rsoi)Bg)+BwWp-Wi-GiBig

=N(Bt-Bti)+Bti(1+m)(CwSwi+Cf/1-Swi)AP+mBu/Bgi(Bg-Bgi))+Wc

عبارتWi حجم کل آب تزریقیGi تزریق شده وکلگازحجمBig ضریب حجمیو هاولنا. اضافه شده اند(7-2)دهند که به معادلهتشکیل گاز تزریقی را نشان می

همزاد را در قسمتوآباولیه معادله اثر تراکم پذیری سنگ مخزن دربسطاودهرادریری گنبد گازی مخزن ناچیز در نظر گرفته اند به همین دلیل عبارت تراکم پذ

nونهN(1+m)1))از ضریب توانیدمیالبته شما . کردندضرب می+mدرمواردبه باال راومعادلهعبارت زیر را تعریف کردند واودههاولنا. خاص صرف نظر کنید

: کردزیربازنویسیشکل

Np(Bt+(Rp-Rsoi)Bg)+BwWp-Wi-GiBig

Eo=Bt-Bti

Ef،w=(cwswt+cf/1-swi)AP

Eg=Bg-Bgi

F=Neo+N91+m)BtiEf،w+(NmBti/Bgt)Wg+wo

در معادله باالF نشان دهنده حجم خالص بهره برداری از مخزن استEg،Efw،Eo از را گوانبساطوآببه ترتیب انبساط نفت انبساط سنگ مخزن

چندین نوع مخزن مختلف را با این معادله اودهو هاولینا. دهندنشان مییمرتتوان معادله را به صورت خط راست که میودریافتندکردند ازمایش

ورودی وآببه طور مثال مخزنی را در نظر بگیرید که گنبد گازی اولیه . کردفرضیاتباایندر ان ناچیز است وآبپذیری سنگ مخزن وتراکمندارد

F=NEoایدمیزیردرمعادله باال به صورت

رابطه قبل حاکی از ان است گه اگرF را به صورت مختصاتY،X،Eo رادر نظر بگیریم

خط مستقیمی با شیبNزمانی که امدبدست خواهد 0ازمبداوعرضش توان به صورت ابزار پینمودار ان را میایدمیرابطه خطی به دست

. ردبینی کننده در تخمین امکان بهره برداری بیشتر استفاده ک

2فصل وگازکتاب اصول کاربردی مهندسی مخازن نفت 1.80-74ص2-RALPH J schilthuis active oil and reservoir

energy،118،33

890219042

امیرحسین طباطباییسید

amirhtabatabaee@gmail.Com

های رانش اولیه توضیحی درمورد مکانیسم

مکانیسم رانش انبساط سنگ و سیال . 1-1

مکانیسم رانش تخلیه ای. 1-2

رانش کالهک گازی. 1-3

مکانیسم رانش آب. 1-4

مکانیسم رانش ریزش ثقلی. 1-5

مکانیسم رانش ترکیبی. 1-6

مکانیسم رانش اولیههر مخزن از یکسری خواص مخصوص به خود تشکیل شده است . ا ، با این حال آنها رشودنمیبا وجود آنکه هیچ دو مخزن مشابه پیدا

د میکنند که به وسیله آن تولیایاولیهمیتوان بر اساس مکانیسم رانش . دسته بندی نمود

یافت ازطبیعی مخزن را ب( انرژی)تولید نفت بوسیله مکانیسم رانشیافت اولیه، تولید نفت از مخزن با استفاده ازدر باز. نامنداولیه می

د تزریق مانن)انرژی طبیعی و بدون استفاده از هر گونه فرآیند مصنوعی . شودانجام می( سیال

یالمکانیسم رانش انبساط سنگ و س. 1-1ی زیر هنگامی که فشار یک مخزن بیشتر از فشار حباب آن باشد، این مخزن را مخزن نفت

م، های باال تر از فشار حباب، مواد موجود در مخزن مانند نفت خادر فشار. اشباع مینامندبا کاهش فشار مخزن بر اساس تراکم پذیری خود دچار . باشندآب همزاد و سنگ می

. باشددو عامل میینتیجهتراکم پذیری سنگ مخزن . شوندانبساط میانبساط ذرات جامد سنگفشردگی سازند در باشند وکاهش فشار سیال در فضاهای خلل فرج سنگ میینتیجههر دو عامل فوق

. گردندمیهر دو موجب کاهش تخلخل سنگ مخزن هنگامی که در اثر کاهش فشار مخزن، انبساط سیاالت مخزن و کاهش حجم متخلخل

ده افتد، نفت خام و آب موجود در خلل و فرج در اثر این نیروهای ایجاد شسنگ اتفاق می. از فضاهای متخلخل خارج شده و به سمت حفره چاه حرکت میکنند

لذا باشندتراکم پذیر می-با توجه به اینکه نفت، آب و سنگ مخزن جزء سیاالت کم ،. کاهش فشار مخزن به تندی انجام میگیرد

مکانیسم رانش تخلیه ای. 1-2این مکانیزم رانش با نامهای زیر شناخته شده است :رانش گاز محلولرانش گاز حل شدهرانش گاز درونییکنند، منبع اصلی انرژی مخازنی که تحت این مکانیسم رانش تولید م

اهش جدایش گاز از نفت خام و به تبع آن انبساط گاز محلول در اثر کاب هنگامی که فشار مخزن به کمتر از فشار حب. باشدفشار مخزن می

گاز از نفت جدا شده و در اثر انبساط این هایحبابکاهش یابد، ، رانش نفت خام ار خلل فرج سنگ به سمت حفره چاه اتفاقهاحباب

. افتدمی

مکانیسم رانش تخلیه ای. 1-2زم در این شکل مفهوم این مکانی

رانش به تصویر کشیده شده. است

رانش با کالهک گازی. 1-3 اصلی هایشاخصهیکی از

مخازن با رانش کالهک گازی، وجود یک کالهک گازی در

رانش .باشدباالی ستون نفتی میآب در اینگونه مخازن یا وجود ندارد یا این که بسیار ضعیف

. باشدمی

رانش با کالهک گازی. 1-3 هایموقعیتدر این شکل

در نفت-مختلف سطح تماس گازمختلف برای مخازن با هایزمان

رانش کالهک گازی نشان داده باز یافت نهایی . شده است

تا 20اینگونه مخازن در حدود . در صد است40

رانش با کالهک گازی. 1-3اندازه اولیه کالهک گازی همان طور که در شکل نشان

داده شده است، با افزایش کالهک گازی، باز یافتیاندازه

نفت از مخازن نیز افزایش . یابدمی

مکانیسم رانش آب. 1-4 سنگهاییوسیلهبسیاری از مخازن نفتی از یک یا چند جهت به

. آب معروف هستند احاطه شده اندیسفرهحاوی آب که با نام آب در مقایسه با اندازهی مخزن گاهی آنقدر یسفرهیک یاندازه

آب نامحدود در نظر گرفته یسفرهبزرگ است که به عنوان یک شود و گاهی به حدی کوچک است که اثر آن بر عملکرد مخزن می

. نادیده گرفته میشود ،سنگهای نفوذیوسیلهآب یک مخزن به یسفرهدر برخی مواقع

آب و مخزن جدا یسفرهدر این حالت، . ناپذیر از مخزن جدا شده استلهی آب به وسیهایسفرهاز طرفی دیگر ، برخی از . از هم عمل میکنند

. برون زدگی خود با قسمت سطح االرضی ارتباط دارند

مکانیسم رانش آب. 1-4 ونه از اینگاینمونهدر شکل زیر

. را میبینیدهاسفره

مکانیسم رانش آب. 1-4از مکانیسم رانش ایهانمونه

: آب

مکانیسم رانش ریزش ثقلی. 1-5یاالت رانش ثقلی در مخازن نفتی در اثر وجود اختالف بین دانسیته س

اده توان با یک مثال سثقلی را میهاینیرواثر . افتدمخزن اتفاق میفرار اگر مقادیری نفت و آب به صورت ساکن در یک ظرف. توضیح داد

مت در قس( آب)بیشتری استیدانسیتهداده شود، سیالی که دارای مت در قس( نفت)کمتری استیدانسیتهتحتانی و سیالی که دارای

. فوقانی ظرف قرار خواهد گرفتن وضعیت استقرار سیاالت یک مخزن هیدروکربنی نیز تابع همی

. باشدنیروهای ثقلی می

مکانیسم رانش ترکیبی. 1-6ه معموال دو نیروی رانش در مخازن با رانش ترکیبی میتواند وجود داشت

ایتخلیهرانش ( 2)و یک رانش آب ضعیف، ایتخلیهرانش (1) :باشد. یک کالهک گازی کوچک و یک رانش آب ضعیفیبعالوه

اء بدیهی است که در اینگونه مخازن، تفکیک ثقلی نقش مهمی را ایف. میکنند

مشخصات عمومی مخازنی که با رانش ترکیبی تولید میکنند :ا عالوه بر این، هجوم آب ی. باشدافت فشار در این گونه مخازن سریع می

یت انبساط کالهک گازی در اینگونه مخازن در حدی نیست که موجب تثب. فشار مخزن شود

م تحتانی مخازن به کندی انجاهایبخشدر این گونه مخازن، هجوم آب به. دباشهای عمیق بسیار کند میشود بطوری که رشد تولید آب از چاهمی

مکانیسم رانش ترکیبی. 1-6چنانچه اینگونه مخازن دارای یک

کالهک گازی کوچک باشند، به ی دلیل انبساط کالهک گازی ناش

فت از تولید نفت، نسبت گاز به نهای کم عمق این مخازن به چاه

. طور پیوسته افزایش میابداز ممکن است که درصد باالیی از ب

ن یافت کل نفت در اینگونه مخازایتخلیهناشی از مکانیسم رانش

ن و به دلیل کاهش فشار مخز. باشدبه تبع آن افزایش میزان گاز آزاد

دی در شده، نسبت گاز به نفت تولیهای کم عمق اینگونه مخازن بهچاه

. یابدطور پیوسته افزایش می

11مهندسی مخازن هیدروکربنی، طارق احمد، فصل 1.680تا 663صفحه

890219129

موسویانوحید

bamdad520@yahoo.Com

مکانیسم رانش اولیهمکانیسم رانش انبساط سنگ و سیال. 1مکانیسم رانش تخلیه ای. 2رانش کالهک گازی. 3رانش آبمکانیسن. 4مکانیسم رانش ریزش ثقلی . 5مکانیسم رانش ترکیبی. 6

مکانیسم رانش اولیهنی یک مهندس مخزن بمنظور فهم بهتر رفتار یک مخزن و پیش بی

های رانش مخزن که کنترلعملکرد آینده آن، الزم است مکانیسمه انرژی مخازن نفتی بوسیل÷عملکرد . باشندکننده رفتار سیاالت می

اه آنها موجب حرکت نفت به طرف چ( مکانیسم رانش اولیه)طبیعی . گرددشود تعیین میمیاخته معموال عملکرد هر مکانیسم بوسیله یکسری خواص مشخص شن

: برخی از این خواص عبارتند از. شودمیضریب بازیافت نهایی نرخ کاهش فشارنسبت گاز به نفتمیزان تولید آب

یالمکانیسم رانش انبساط سنگ و س1زن هنگامی که فشار یک مخزن بیشتر از فشار حباب آن باشد، این مخزن زا مخ

. نامندنفتی زیر اشباع میبا کاهش فشار مخزن، سنگ و سیاالت مخزن براساس تراکم پذیری خود دچار

: باشدتراکم پذیری سنگ مخزن، نتیجه دو عامل می. شوندانبساط میانبساط ذرات جامد سنگفشردگی سازندشد باهر دو عامل فوق نتیجه کاهش فشار سیال در فضاهای خلل و فرج سنگ می

. گردندمیو هر دو موجب کاهش تخلخل سنگ مخزن اشند، ببا توجه به اینکه نفت، آب و سنگ مخزن جزء سیاالت کم تراکم پذیر می

. گیردلذا کاهش فشار مخزن به تندی انجام میها باشد و تنمکانیسم رانش انبساط سنگ و مایع مخزن حداقل بازده را دارا می

فت درصد بسیار کمی از نفت در جای مخزن بوسیله این مکانیسم رانش بازیا. شودمی

مکانیسم رانش تخلیه ای2 زیر شناخته شده استهایناماین مکانیسم با :رانش گاز محلولرانش گاز حل شدهرانش گاز درونیندکنمنبع اصلی مخازنی که تحت این مکانیسم رانش تولید می .

جدایش گاز از نفت خام به تبع آن انبساط گاز محلول در اثر کاهشاب هنگامی که فشار مخزن به کمتر از فشار حب. باشدفشار مخزن می

اب گاز از نفت جدا شده و در اثر انبساط این حبهایحبابکاهش یابد، ها، رانش نفت خام از خلل و فرج سنگ به سمت حفره چاه اتفاق

. افتدمی

مکانیسم رانش تخلیه ای1-2و رفتار کلینحوه تغییراتنطرمورد مشخصات

یابدتند و پیوسته کاهش میبصورتفشار مخزن

روع به حداکثر مقدار خود شتا یک مدتی افزایش یافته و پس از رسیدن بهبه نفتنسبت گاز

کندکاهش یافتن می

وجود نداردتولید آب

باشنددر مراحل زود تر از حد انتظار نیازمند بکارگیری پمپ میهارفتار چاه

درصد30تا 5بین درصد بازیافت نفت

رانش کالهک گازی3 اصلی مخازن با رانش کالهک گازی، وجود یک هایشاخصهیکی از

نه رانش آب در اینگو. باشدگازی در باالی ستون نفتی میگالهک. باشدمخازن یا وجود ندارد و یا اینکه بسیار ضعیف می

ی با این به دلیل قابلیت انبساط زیاد کالهک گازی، کاهش فشار مخازناینگونه انرژی طبیعی. کند بسیار کند استمکانیسم رانش تولید می

: شودمخازن از دو منبع تامین میانبساط کالهک گازیانرژی گاز آزاد شده از نفت

رانش کالهک گازی1-3نحوه تغییرات و رفتار کلیمشخصات مورد نظر

. یابدکاهش میوپیوستهبه صورت کند مخزنفشار

دی یابد، هنگامی که کالهک گازی به حبه طور پیوسته افزایش میهموارهنسبت گاز به نفت

به حداکثر برسد که به فواصل تولیدی این چاه برسد مقدار نسبت گاز به نفت

. مقدار خود خواهد رسید

. در حد ناچیز استتولید آب

ش ستون دلیل اثر انبساط کالهک گازی بر تثبیت فشار مخزن و نیز کاهبهها رفتار چاه

. نفتی در اثر تولید مداوم مدت زمان الزم بزای تولید زیاد است

درصد40تا 20بیندرصد بازیافت نفت

مکانیسم رانش آب4 اوی حهایسنگبوسیله حهتبسیاری از مخازن نفتی از یک یا چند

. که با نام سفره آب معروف هستند احاطه شده انداب که استآنقدربزرگاندازه یک سفره آب در مقایسه اندازه مخزن گاهی

دی به حوگاهیشود یک سفره آب نامحدود در نظر گرفته میبعنوان. شودکوچک است که اثر آن بر عملکرد مخزن نادیده گرفته می

و برخی از آنها در ایحاشیههایبخشآب در هایسفرهبرخی ازانش براساس این موقعیت سفره آب، ر. بخش تحتانی مخزن قرار دارند

آب در نتیجه حرکت آب به سمت ستون نفتی و جابجا شدن نفت. افتداتفاق می

مکانیسم رانش آب1-4نحوه تغییرات و رفتار کلیمشخصات مورد نظر

. ماندمیتقریبا باال باقی فشار مخزن

. ماندمیدر حد کم باقی نسبت گار به نفت

. روند رو به رشد خواهد داشتتولید آب

است به مقدار باالیی نرسیدهتا موقعی که تولید آب آنهاچاههاتولید از رفتار چاهها

. یابدادامه می

درصد75تا 35بینبازیافت نفتدرصد

مکانیسم رانش ریزش ثقلی1-5یاالت رانش ثقلی در مخازن نفتی در اثر وجود اختالف بین دانسیته س

. افتدثقلی اتفاق میهاینیرویافتد اثر مخزن اتفاق می وهای مخزن هیدروکربوری نیز تابع نیریموضعیت استقرار سیاالت

حتانی و بطوریکه گاز در قسمت فوقانی، آب در قسمت ت. باشدثقلی می. ندیابمیمخزن استقرار میانسنفت بین این دو سیال و در قسمت

نی زیاد اینکه فرآیند تجمع و مهاجرت این سیاالت در فاصله زمابدلیلستقرار غالبا فرض بر این است که این سیاالت پس از ا. انجام شده است

. در حالت تعادل قرار دارندد دارد تفکیک ثقلی سیاالت بصورت کم و بیش در اغلب مخازن وجو

ر یکی از عوامل تولیدی در نظبعنوانبطوریکه در برخی از مخازن . . شودگرفته می

مکانیسم رانش ریزش ثقلی2-5و رفتار کلینحوه تغییراتمشخصات مورد نظر

. باشدبه صورت متغییر میآهاکاهش فشار فشار مخزن

ارند کم به نفت تولیدی از چاه هایی که در اعماق پایین تری قرار دنسبت گازنسبت گاز به نفت

و در چاه هایی که از نظر زمین شناسی در اعماق کم قرار دارند . خواهد بود

روند به رشدی خواهد داشت

در حد ناچیز استتولید آب

----------------------------ها رفتار چاه

درصد80که ریزش ثقلی مناسب باشد تا هنگامیبازیافت نفتدرصد

مکانیسم رانش ریزش ثقلی3-5ند ازعوامل موثر بر بازیافت نهایی یک مخزن با رانش ریزش ثقلی عبارت :

وجود نفوذ پذیری خوب در جهتی که جریان نفت صورت : نفوذ پذیریثقلی به مکانیسم ریزشنهایگیرد یکی از عوامل موثر بر افزایش بازیافت می

. آیدحساب می

د با هرچه شیب مخزن بیشتر باشد، نفت و گاز مخزن در امتدا: شیب مخزن. نفوذپذیری بیشتر جریان خواهد یافت

ظور با توجه با اینکه ریزش ثقلی محدود است، بمن: دبی تولیدی مخزنیدی حصول حداکثر بازیافت در مخازن با مکانیسم ریزش ثقلی، دبی تول

یدی اینگونه چنانچه دبی تول. اینگونه مخازن نباشد بیشتر از دبی ثقلی گرددارد عمل وایتخلیهمخازن بیشتر از دبی ریزش ثقلی باشد، مکانیسم رانش

. شده و میزان بازیافت نهایی نفت کاهش خواهد یافت

مکانیسم رانش ریزش ثقلی4-5از اهمیت نفتویسکوزیتهدر مخازن با رانش ثقلی، : نفتویسکوزیته

نفت زیتهویسکوزیادی برخوردار است، زیرا دبی ریزش ثقلی وابسته به یک هویسکوزیتبراساس معادالت جریانی سیاالت، با کاهش . باشدمی

بنابراین با کاهش . سیال، دبی آن سیال افزایش خواهد یافت. نفت، دبی ریزش ثقلی افزایش خواهد یافتویسکوزیته

گامی مکانیسم رانش ریزش ثقلی هن: مشخصات نفوذ پذیری نسبیدارای بازدهی باال خواهد شد که جریان گاز آزاد شده از نفت به سمت

که هرچند. فوقانی و جریان نفت به سمت پایین انجام شودهایبخشلبدلیولی . شودجریان این سیاالت مخالف جهت یکدیگر انجام می

سبی باشند، نفوذ پذیری ناینکه هر دو سیال دارای شرایط جریانی می. مخزن نسبت به هر یک از این سیاالت اهمیت خواهد داشت

مکانیسم رانش ترکیبی6گازی و عمومی ترین مکانیسم رانش ترکیبی، از نوع ترکیبی رانش کالهک

. باشدرانش آب میته معموال دو نیروی رانش در مخازن با رانش ترکیبی میتوانند وجود داش

: باشند و یک رانش آب ضعیف، ایتخلیهرانش فبعالوه یک کالهک گازی کوچک و یک رانش آب ضعیایتخلیهرانشرح زیر کنند به شمشخصات عمومی مخازنی که با رانش ترکیبی تولید می

: استا باشد عالوه بر این هجوم آب و یافت فشار در اینگونه مخازن سریع می

یت انبساط کالهک گازی در اینگونه مخازن در حدی نیست که موجب تثب. فشار مخزن شود

مکانیسم رانش ترکیبی1-6 تحتانی مخازن به کندیهایبخشدر اینگونه مخازن، هجوم آب به

ند های عمیق بسیار کشود بطوری که رشد تولید آب از چاهانجام می. باشدمیبه. چنانچه اینگونه مخازن دارای یک کالهک گازی کوچک باشند

ه نفت دلیل انبساط کالهک گازی ناشی از تولید نفت، نسبت گاز بی در برخ. یابدهای کم عمق این مخازن بطور پیوسته افزایش میچاه

م های کحاالت، امکان دارد که به دلیل تولید گاز آزاد شده توسط چاه.حجم گرددوکاهشعمق، کالهک گازی اینگونه مخازن دچار انقباض

از مخازن بازیافت نهایی نفت در مخازن با رانش ترکیبی همواره بیشترا در بسیاری از مخازن ب. باشدبا رانش کالهک گازی یا رانش آب می

هایی رانش ترکیبی، الزم است که بمنظور تثبیت فشار مخزن از روش. ودمانند تزریق گاز، تزریق آب یا تزریق همزمان گاز و آب استفاده ش

11، طارق احمد، فصل هیدرکربنیمخازن 1.

hadadianmohamad@yahoo.Com، حدادیان، محمد 890218932

طالبیانحامد ،890219041

های بازیابی ثانویهروش

تزریق آب-گازتزیرق-

بازیابی ثانویهحتی )های تخلیه طبیعی دو دلیل عمده عدم کارایی مناسب مکانیسم

را (در صورت فعال بودن سفره آبی و فعال بودن دیگر مکانیسم هاهچنیندرون مخزن و هاینفتتوان دشواری در حرکت دادن تمام می

. عدم توانایی در ایجاد تماس با کل مخزن دانستامروزه مفاهیم تولید اولیه و ثانویه در مطالعات جامع مخازن کارایی

اثیر چندانی ندارند و از همان ابتدای تولید برای تولید بهینه تحت تبه هرچند که برای دستیابی. شوندهای مختلف برنامه ریزی میروش

. خواص مخزن نیاز داریم که مدتی از تولید مخزن بگذرددباشهای تولید ثانویه به طور عمده شامل تزریق آب و گاز میروش .

93بهار 2درس مهندسی مخازن 154

تزریق آببه هدف از تزریق آب در مخزن تامین انرژی مورد نیاز برای رانش نفت

ت در جارو کردن نفیوسیلهثابت نگه داشتن فشار و یا به یوسیلهیست، شرایطی که تخلیه طبیعی جوابگوی میزان تولید مورد نیاز ن

. باشدمی

ادامه تزریق آبپارامترهای مهم در مطالعه راندمان تزریق آب عبارتند از :

تزریق، نسبت تحرک، الگویماکروسکوپیکو میکروسکوپیکبازده. فشار بهینه برای تزریق و زمان شروع تزریق

انواع تزریق آبتون تزریق آب به دو صورت تزریق در سفره آبی موجود و تزریق در س

. نفتی در مخازن کاربرد دارد

راندمان تزریق آب در مخازن نفتی آب دوست(water wet ) بسیار. باشدمی( oil wet)بیشتر از بازدهی آن در مخازن نفتی نفت دوست

زریق آب توجه به این نکته ضروری است که فعال بودن سفره آبی یا ت. در مخازن گازی در تولید نهایی این مخازن تاثیر منفی دارد

ی مطالعه فرایند تزریق آب از دو منظر اثیر این مکانیسم در بازده. مخزن قابل ارزیابی استماکروسکوپیمیکروسکوپی و

بازده میکروسکپی در تزریق آب آب و شرایط مخزن از ترکنندگیدر بررسی این خواص توجه به

. دیدگاه مکانیسم ترشوندگی نیز حائز اهمیت استین دو از نقطه نظر میکروسکوپی به علت وجود نیروی کشش سطح ب

. ماندمیسیال آب و نفت، مقداری نفت در منافذ بزرگ بر جا

در مواقعی که مخزنwater wet باشد به دلیل آنکه آب از روی، نفتریزترکند و همچنین حرکت آب در منافذ حرکت میهادیواره

که آب باید از میان فضاهای oil wetبیشتری را نسبت به حالت . کندبزرگ حرکت کند، جارو می

ادامه بحث

کند لذا همچنین به دلیل اینکه آب تمایل دارد در منافذ کوچکتر نفوذی و نحوه نفت موجود در منافذ بزرگتر نیز به علت اثر پدیده ترشوندگ

. ، ممکن است به تله بیفتدترکنندهحرکت سیال

بازده ماکروسکوپی در تزریق آب

ربحاصلض، ضریب بازدهی سطحی که ماکروسکوپیاز جنبه مطالعهباشد در ارزیابی میزان راندمان بازدهی عمودی و بازدهی سطحی می

. تزریق آب موثر استی ها و بازده عمودی تابع الیه بندبازده سطحی تابعی از الگوی چاه

. باشدمخزن و تراوایی محیط متخلخل می

نسبت تحرک ای هنسبت تحرک، پارامتر مهم دیگری در آگاهی از راندمان مکانیسم

عریف باشد که به صورت نسبت تحرک آب به تحرک نفت تتزریق می. شودمییعتر وقتی نسبت تحرک از یک بزرگتر باشد در واقع آب از نفت سر

درون فضاهای خالی هاینفتحرکت خواهد کرد و به جای جارو کردن ه باشد باز راحت ترین مسیر که معموال دارای تراوایی بیشتری می

. کندهای تولید حرکت میسمت چاه خارج خواهد شد و با پیستونیدر این حال مدل حرکت آب از حالت

مواجه خواهیم بود که در نتیجه بازده نهایی breakthroughپدیده . یابدنیز کاهش می

ادامه بحث

یسکوزوآب را با افزودن مواد ویسکوزیتهلذا با کاهش نسبت تحرک، یاکردن مناطق با تراوایی plugدهند و یا با افزایش میپلیمرهامانند

وع این باال و یا با افزایش تراوایی نسبی نفتی باعث جلوگیری از وق. شوندپدیده می

های تولیدیالگوی چاههای تولید و پارامتر مهم در راندمان بازدهی سطحی، الگوی چاه

ای با توجه به پارامترهالگوهاباشد که نحوه طراحی این تزریقی می: هایفرمتواند به زمین شناسی و اقتصادی می

5(تولیدی در رئوس آن4تزریقی در مرکز یک مربع و 1)ای نقطه ، ،نقطه معمولی و معکوس و 9نقطه، 7الگوی خطی، تزریقی محیطی

. نقطه باشد( 4و 3و 2) الگوهای ویژه برای برای مخزن باشیب قابل قبول و تراوایی باال الگوی محیطی و

. شودمخزن با شیب و تراوایی کم الگوهای دیگر توصیه می

ادامه بحث تزریق آبد در مخزن با سفره آبی فعال هنگامی که فشار مخزن در حین تولی

به علت ایجاد فضاهای خالی، آب به سمت ناحیه بایدمیکاهش فره تراوایی و اندازه س. کندحرکت می( ستون نفتی)هیدروکربن دار

ن یا آبی، مهم ترین پارامترهای هستند که باید در ارزیابی فعال بود. فعال نبودن سفره آبی در نظر گرفت

لیدی تولید میدان نفتی با مشاهده آب در چاه تودانیممیهمانطور که. قطع خواهد شد

ه بنابراین برای مهندسی مخزن تعقیب باال آمدن آب و دبی آن، ب. ای مهم استهای مشاهدهکمک چاه

تزریق گازباشدهای بازیافت نفت در مخازن میتزریق گاز از مهم ترین روش.ته این روش جهت افزایش تولید و تثبیت فشار مخازن به کار گرف

. شودمی

انواع گازهای تزریقی باشدهای تزریق گاز معموال انتخاب بین چند نوع گاز میدر پروژه .

هایمفرتوان از گازهای هیدروکربنی مانند متان و به در تزریق گاز میEnriched ،Lean rich و گازهای غیر هیدروکربنی مانند دی ،

Flug)اکسید کربن، نیتروژن، هوا یا گاز سوختی gas )استفاده کرد .

دبی تولیدکعب بعد از تعیین نوع گاز، مقدار بشکه نفت که در اثر هر هزار فوت م

رهای زیر شود و نیز دبی تولید با در نظر گرفتن پارامتگاز، تولید می: گرددمشخص می

هزینه تزریق-

دوره مفید زمانی تزریق -

خواص فیزیکی و شیمیایی گاز تزریقی-

و ابزار مورد استفادههادستگاههزینه خوردگی و تعمیرات -

دسته بندی تزریق گازمودتوان تزریقی گاز را به صورت زیر دسته بندی نبه طور کلی می : ه با ک( تزریق در کالهک گازی و تزریق در الیه نفتی) غیر امتزاجی

که نیروی رانشی ریزش ثقلی( فشار پایین)Lean gasاستفاده از . پذیردباشد، صورت میمی

که از ( تزریق در الیه نفتی) امتزاجی یا نزدیک امتزاجیEnriched gasگیرندبهره می .ردد که گکه باعث تغییر ترکیب درصد نفت می: تزریق در فشار باال

. شوداستفاده می Lean gasمعموال

ادامه بحث تزریق گاز

ید از دیر باز در مورد تزریق گاز در مخازن به عنوان یک مکانیسم مف، تزریق گاز به عنوان یک روش 1950تردید وجود داشته اما از دهه

ک روش همچنین به عنوان یومناسب برای تثبیت فشار، تولید نفت و وجه قرار باقیمانده به از تزریق آب مورد تهاینفتمناسب برای بازیابی

. گرفته است

های مکانیسم تزریق گازمحدودیتتزریق گاز را میتوان شامل موارد زیر دانستمکانسمهای محدودیت : گاز به به علت باال بودن نسبت تحرک)ضعیف گاز جاروکنندگیبازده

(از یک استبزگترنفت که بسیار در مقایسه با پمپ کردن آب ) هزینه باالی استفاده از کمپرسورامکان استفاده از گاز به عنوان منبع سوخت جدید و ارزان

مزایای تزریق گازاز طرف دیگر در دسترس بودن گاز، ارزان بودن آن و مسائل زیست

ی مانند دایگلخانهتزریق گازهای )محیطی مرتبط با صنعت نفت ا به توجه بیشتری ر( به مخازن نفتی دودکشاکسید کربن و گاز

. فرآیندهای تزریق گاز باعث شده است

ده جا شجابهطبق تعریف بازده تزریق عبارت است از نسبت نفتازده بحاصلضربتوسط گاز، به نفت اولیه قبل از تزریق گاز که از

ه در بازده میکروسکوپی ب( ای شامل بازدهی عمودی و ناحیه)حجمی . آیددست می

مزایای تزریق گازدر )توان به بازده میکروسکوپی باال از جمله مزایای تزریق گاز می

ار ثقلی صورت داشتن یک جبهه پایدار در یک سیستم جا به جایی پاید، امکان (شودکه با فعال نمودن نیروی ریزش در مخزن میسر می

ی جارو تزریق تناوبی آب جهت بستن نواحیوسیلهکنترل تحرک به WAG)شده توسط گاز در مکانیسم تزریق متناوب آب و نفت

injection)دد ، تغییرات در تراوایی نسبی گاز در مخزن با توجه به عبه نیروی ویسکوزنسبت نیروی )capillary numberمویینگی

وپی که با افزایش عدد مویینگی بازده جا به جایی میکروسکمووینه، (یابدافزایش می

ادامه بحث افزایش حجم نفت در اثر نفوذ گاز (swelling که بیشتر در تزریق

ربن تزریق غیر امتزاجی دی اکسید کوامتزاجی گازهای هیدروکربنی و ر و توانایی در انتخاب امتزاجی یا غیر امتزاجی بودن گاز د(نمود دارد

. فرآیند جا به جایی اشاره کرد

انتخاب روش امتزاجی یا غیرامتزاجیگی به انتخاب امتزاجی یا غیر امتزاجی بودن فرآیند تزریق گاز، بست

از شرایط فشاری و ترکیب نفت مخزن و همچنین فشار و ترکیب گانیسم تزریقی بستگی دارد، در صورت تزریق امتزاجی گاز، آگاهی از مک

varporizasionorشدن سیال تزریقی و جا به جا شوند امتزاجCondensation

د با ترکیبات سبک گاز تزریقی وارهامکانیسمنیز ضروری است که در این

شوند نفت شده و باعث کاهش ویسکوزیته نفت مخزن و سبک شدن آن میدر شرایط فشاری ) psi و برای نفت 3000تا 1500 API 30 در ،

سنگین گاز هایهیدروکربنصورتیکه گاز تزریقی غنی باشد C2 مثبت از

( شوندکنند و تبدیل به مایع میفاز گاز به سمت نفت حرکت می

ادامه بحث و یا در شرایط فشاریpsi3000 و ترکیب گازی 3500تاC175 تا

به ( C2-C6)متوسط نفت هایهیدروکربندرصد باشد بخشی از 100. شودگاز منتقل می

جاد یک ترکیبات متوسط نفت با گاز تزریقی ترکیب شده و باعث ایاشد و به بشده که دارای قدرت تحرک باالیی میسبکترترکیب نفتی

. گرددراحتی تولید می

پرسور و مکانیسم تزریق امتزاجی، به دلیل هزینه باالی استفاده از کمن طراحی الگوی تزریق، آگاهی از حداقل فشار الزم برای امتزاجی بود

یا MMR)گازامتزاجو حداقل ترکیب الزم برای ( MMR)گاز MMC ) ضروری است که در آزمایشگاه به وسیلهSlim tube و به

سب فشار و دیاگرام مثلثی یا تغییرات بازیابی نفت بر ح)روش ترسیمی حداقل فشار الزم برای امتزاجی بودن گاز ( برای گازهای متفاوت

(MMR ) گاز امتزاجو حداقل ترکیب الزم برای(MMR ) بدست. آیدمی

ادامه بحث تزریق گاز در تزریق غیر امتزاجیLean gas از لحاظ ) تبادالت ترمودینامیکی

. در فشار پایین وجود ندارد و یا بسیار کم است( تغییر ترکیب ر ریزش ثقلی در منطقه مورد تهاجم توسط گاز، مکانیسم اصلی د

نفت و گاز بازیابی نفت است زیرا در این ناحیه به علت اختالف دانسیتهتر از فعالگراویتیو کشش سطحی کمتر بین نفت و گاز، نیروهای

. باشندنیروهای مویینگی می

پارامترهای موثر در انتخاب مخازنمیزان نفت، افزایشویسکوزیتهتوان در کاهش اثرات تزریق گاز را می

ار گاز حل شده و افزایش ضریب حجمی سازند و همچنین افزایش فش. نقطه حباب دانست

پارامترهای موثر در انتخاب مخازن مناسب برای تزریق گاز :(امتزاجی یا غیر امتزاجی) نوع تزریق(جاییجابهافقی یا عمودی بودن مکانیسم ) نوع جا به جایی زمین شناسی و ساختاریپتروفیزیکیخواص ،تراوایی افقی و عمودیدر دسترس بودن گاز

زاجی یا بعد از انتخاب نوع گاز تزریقی، مکانیسم تزریق گاز از نظر امتخزن، غیر امتزاجی بودن، بررسی پارامترهای مانند نبود الیه بندی در م

، اختالف دانسیته (درجه5بیشتر از) ضخامت باالی سازند، شیب سازند زیادی نفت از اهمیتتراوایمناسب بین نفت و گاز تزریقی و همچنین

. برخوردار است

انواع تزریق گاز در میادینرودتزریق به سه صورت در میادین به کار می :تزریق غیر امتزاجی در کالهک گازیتزریق به صورت امتزاجی در ستون نفتی تزریق به صورت غیر امتزاجی در ستون نفتی

ن غیر امتزاجی در الیه نفتی در مخازن دارای ضخامت کم ستوتزرقرف نفتی و با شیب کم جهت تامین فشار و جا به جایی نفت به ط

. رودهای تولیدی به کار میچاه

ادامه بحثت تاثیر بهترین کارایی این روش در مخازنی است که تولید طبیعی تح

. باشندمکانیسم رانش گاز محلول داشته اند، میامت تزریق گاز در کالهک گازی در مخازن دارای نفوذ پذیری باال، ضخ

. رودار میپایین به کویسکوزیتهبا هاینفتزیاد ستون نفتی و دارای اد استبه علت فعال پدیده تفکیک ثقلی، بازیابی در این حالت زی .

درصد 7تا 5به طور کلی نرخ تزریق گاز(HCPV ) حجم هیدروکربنزریق باشد که این مقدار حجم گاز یا به صورت پیوسته در تدر سال میLean gasای و مقطعی برای ، و یا به صورت دورهRich gas

ادامه بحث و متناوب با آب در مکانیسمWAGباشد .های ازدیاد برداشت از مخازن نفت معیارهای برای هر کدام از روش

. داریم که تزریق گاز نیز از این قائده مستثنی نیست

معیار انتخاب روشتوان به صورت زیر خالصه کردمعیار انتخاب روش را می :

سبک با هاینفتبرای مخازن دارایAPI و تراوایی خوب 30کمتر ازار که در آن مکانیسم ریزش ثقلی فعال است به کLean gasروش

. رودمی

امتزاجبرای مخازن با نفت سبک و برای دستیابی به :Rich enriched gas

برای مخازن نفت سنگین، با فرض داشتن حداقل دمای در مخزنتزریق هوا برای استفاده از خواص حرارتی به صورت : جهت اشتغال

LOAI وHTHPپذیردانجام می .

: کاربردهای تزریق گازتثبیت فشار (ریزش ثقلی)فعال نمودن نیروی ثقل تزریق امتزاجی

Gas Cyclingدر مخازن کندانسه

Attic oil recovery

{876_868از صفحه }مهندسی نفت pdfفایل 1.

nasrollah. masood@gmail.Comزاده نصرالهمسعود -890219300

majid. barahoo@yahoo.Comبراهومجید -890218878

ازدیاد برداشتهایفرآیندای بر مقدمه-1پویا سازی نفت باقی مانده -2تزریق امتزاجیهایفرآیند-3های تزریق شیمیاییفرآیند-4حرارتیهایفرآیند-5

فت مقدمه ای بر فرآیندهای ازدیاد برداشت ن

ازدیاد برداشت نفتEOR مایع به هیدروکربن هایبه فرآیند تولیدزن روش هایی غیر از استفاده متداول از انرژی مخزن و تقویت فشار مخ

ید، متوسط، در روش های متداول تولبه طور. با گاز یا آب اطالق می شودنفت . درجا از یک مخزن تولید می شوداولیةنفت یک سومحدود

باقیمانده که حدود دو سوم ذخایر اولیه را شامل می شود، هدف بزرگدر بخش های بعدی، مقدمه ای بر این . است EORو جذاب روش های

. موضوع مهم در مهندسی مخزن مطرح می شود

پویاسازی نفت باقیمانده تر، آب شور به-سیالبزنی در سیستم مخزن آباولیةطی مراحل

ای فضبقیةصورت فیلم روی دانه های ماسه را پوشانده است و نفت هش اشباع نفت کادرجةبا گذشت زمان عملیات، . منافذ را پر می کند

نافذ می یابد و بخشی از آن به صورت فاز پیوسته در برخی کانال های مگر ناپیوسته در کانال های دیهایقطرهمانند و بخش دیگر به صورت

فت اشباع ندرجةهنگامی کهدر انتهای عملیات سیالبزنی، . وجود داردکاهش یافته است، نفت Sorنفت باقیماندةاشباع درجةبه میزان

باقیمانده در مخزن عمدتا به صورت فازی از قطرات ناپیوسته یا دا گویچه های کوچکی است که با فاز آب جابه جاکننده از یکدیگر ج

. شده یا به دام افتاده است

(ادامه)پویاسازی نفت باقیماندهز نفت در تر به توزیع متفاوتی ا-عملیات سیالبزنی در سیستم نفت

می انجامد در ابتدای عملیات، آب شور Sorاشباع نفت باقیمانده درجةافذ مسیرهای پیوسته ای را از طریق بخش های مرکز برخی فضاهای من

ای با گذشت زمان عملیات، آب شور بیشتر به فض. تشکیل می دهدآب شور وارد ،Sorاشباع نفت باقیمانده، درجةدر . منافذ وارد می شود

طع تعداد کافی از فضای منافذ شده است، به نحوی که جریان نفت قه های در این زمان، نفت باقیمانده به صورت فیلم در اطراف دان. می شود

، این فیلم ممکن است در کانال های کوچک تر جریان. ماسه وجود دارد. تمام فضای خالی را اشغال کند

تم آب تر پویاسازی نفت باقیمانده در سیسسازی پویاسازی نفت باقیمانده در سیستم آب تر مستلزم یکپارچه

ه به گویچه های منقطع نفت و تشکیل کانال جریان پیوسته است کلم در محیط متخلخل نفت تر، فی. سمت چاه تولیدی جریان می یابد

ه جا نفت دور دانه های ماسه باید به سمت کانال های منافذ بزرگ تر جابم بر عوامل حاک. شود و پیش از پویاسازی به فاز پیوسته مرتبط شود

و ( گرادیان فشار)پویاسازی نفت، عبارت است از نیروهای گرانرو نفت دانه های ماسه-آبمجموعةنیروهای کشش بین سطحی که در

. وجود دارند

پارامتر بدون بعد عدد مویینگی ش تأثیر نیروهای گرانرو و نیروهای کشدرخصوصمطالعات متعددی

جام گرفته بین سطحی بر به دام افتادگی و پویاسازی نفت باقیمانده انه نام این مطالعات، روابطی میان پارامتر بدون بعدی بنتیجةدر . است

عدد . و جزء نفت بازیابی شده به دست آمده استNvcمویینگی، است و با مویینگی، نسبت نیروی گرانرو به نیروی کشش بین سطحی

: زیر تعریف می شودمعادلة

در این معادلهv ،سرعتμw ،گرانروی سیال جابه جا کنندهσow ko، جابه جاشوندهکشش بین سطحی میان سیاالت جابه جاکننده و

افت فشار p/L∆، تخلخل، و جابه جاشوندهتراوایی مؤثر نسبت به فاز . توأم با سرعت است

رابطه عدد مویینگی در این نمودار عدد . عدد مویینگی استرابطةنمودار کلی 1شکل

یند اشباع نفت باقیمانده پس از اعمال فرادرجةمویینگی در مقابل EOR د اشباع نفت باقیمانده و قبل از اعمال فرآیندرجةنسبت به

EOR با افزایش نیروی گرانرو یا کاهش نیروی. ترسیم شده است EORروش های. کشش بین سطحی، عدد مویینگی افزایش می یابد

طراحی به نحویابداع شده که در شرایط مخزن اعمال می شود اهش که به افزایش نیروی گرانرو در سیال تزریق شده یا کمی گردند

نیروی کشش بین سطحی میان سیال تزریق شده و نفت مخزن. می انجامد

فرآیندهای تزریق امتزاجی ی در بخش قبل به این نکته اشاره کردیم که بازده میکروسکوپ

نگ و به شدت تابعی از نیروهای بین سطحی میان نفت، سجابه جاییدام اگر کشش بین سطحی میان نفت به. سیال جابه جاکننده است

10-3به dyne/cm2-10افتاده و سیال جابه جاکننده را بتوان تا که قادر به نحویمی دهندنفت تغییر شکل قطرهایکاهش داد،

یوندد و دیگر بپقطرهایخواهند بود از تنگناهای منافذ عبور کنند و به ت که اسفرایندیفرآیند امتزاجی . نفت را تشکیل دهندپیوستةفاز

یال به بیان دیگر، س. کشش بین سطحی در آن برابر با صفر استازی را و فمی شوندجابه جاکننده و نفت باقیمانده با یکدیگر مخلوط

. می دهندتشکیل

(ادامه)فرآیندهای تزریق امتزاجی ی نهایتباگر کشش بین سطحی برابر با صفر باشد، عدد مویینگی

. میکروسکوپی حداکثر می شودجابه جاییخواهد شد و بازده 1شکل :

طرح کلی فرآیند امتزاجی

سیال. طرح کلی فرآیند را نشان می دهد2شکلA به سازند تزریقدر نفتیناحیةبرخورد می کند، قطرهاوقتی این سیال به . می شود

و Aیالاختالط بین سناحیة. می گیردپیشانی ماده تزریق شده شکل ایندهایفرکه در نتیجه نفوذ مولکولی و می گیردنفتی شکل ناحیة

تزریق می شود که با Bسیال،Aآنگاه پس از سیال . دیگر رشد می کند. نیستامتزاج پذیراست، ولی عموما به نفت امتزاج پذیر Aسیال

در سطح میان سیال . است Aاز سیالارزان تربسیار Bهمچنین، سیالA سیالB می گیرداختالط شکل ناحیةنیز .

(ادامه)طرح کلی فرآیند امتزاجی

تنظیم مقدار سیالA مهم است، از این رو که باید مقدار سیالA ا اختالط بناحیةزیاد باشد که دو اندازه ایتزریق شده به مخزن به کافی ازةانداز طرف دیگر، این مقدار باید به . یکدیگر در تماس نباشند

. دباالی تزریق مواد شیمیایی اجتناب شوهزینه هایکم باشد تا از 2شکل :

از فرآیند امتزاجیاینمونهن نفت فرآیند امتزاجی را در نظر بگیرید که در آن، دکان نرمال به عنوا

. است Bو متان به عنوان سیال Aبه عنوان سیالپروپانباقیمانده، در این . استoF100و psia2000فشار و دمای سیستم به ترتیب

با ، لذا به هر نسبتیمایع اندبه حالت پروپانشرایط، دکان نرمال و که هر فشار و دمای سیستم بیانگر این است. امتزاج پذیرندیکدیگر

بنابراین، متان و. و متان در حالت گازی خواهد بودپروپانمخلوط از ود این، با وج. خواهند بودامتزاج پذیربه هر نسبتی با یکدیگر پروپان

تند، زیرا نیسامتزاج پذیرمتان و دکان نرمال به هر نسبتی با یکدیگر . دیگر به حالت گاز استمادةبه حالت مایع و ماده ای

انواع فرآیند امتزاجید یک فرآیند، فرآین: ، دو نوع فرآیند امتزاجی وجود داردبه طورکلی

LPGنام دارد و به تزریق گازهای نفتی مایع شده تک برخوردامتزاجی با در این حالت، سیال تزریق شده به محض تماس،. و الکل اشاره دارد

ی نوع دوم فرآیند، فرآیند امتزاج. استامتزاج پذیرنفت باقیمانده ب در این حالت، سیاالت تزریق شده اغل. یا پویا نام داردچندبرخورد

C2-C6شامل متان، سیاالت خنثی یا گاز متان غنی شده با برش ه دارای قابلیت منحصر به فرد رفتاری بآلکان هااین برش از . است

شده سیال تزریق. صورت مایع یا گاز در بسیاری از شرایط مخزن استفرآیند نیستند ولی طیامتزاج پذیرو نفت مخزن غالبا در اولین تماس،

. می رسندامتزاجمیانی بین دو فاز به هیدروکربن هایتبادل

سیالبزنی شیمیاییسیالبزنی شیمیایی عبارت است از افزودن یک یا چند ترکیب

طحی میان شیمیایی به سیال تزریق به منظور کم کردن کشش بین سزریق سیال تنفت روبینفت مخزن و سیال تزریق شده یا بهبود بازده

هر دو . مشده با افزایش گرانروی آن و بهبود نسبت پویایی در سیست. به نحوی طراحی می شود که عدد مویینگی را افزایش دهدسازوکار

رودمیبه کار، سه روش در فناوری سیالبزنی شیمیایی به طورکلی .ق اولین روش، سیالبزنی با بسپار نام دارد که عبارت است از تزری

ن ای. بزرگ به منظور باال بردن گرانروی سیال تزریقیمولکول های. انجامدسیال تزریق شده در مخزن مینفت روبیفرآیند به بهبود بازده

ی قلیاییسیالبزنی بسپار مسیلی و سیالبزن

ی قلیایی، و سیالبزنمسیلیدر دو روش دیگر، یعنی سیالبزنی بسپاریان فاز کاهش کشش بین سطحی مبه منظوراستفاده از مواد شیمیایی

. می گیردنفت و سیال جابه جاکننده صورت قی به آب تزری( بسپارها)دارای جرم مولکولی باال مولکول هایافزودن

لظت هایغمعموال با بسپارها. می برداثربخشی فرآیند سیالبزنی را باال محلول . می شوندبه آب افزوده (ppm)بخش بر میلیون2500-2000

لیات در عم. بسپار نسبت به آب فاقد بسپار گرانروی بیشتری داردیال تزریق سیالبزنی با گرانروی افزایش یافته، نسبت پویایی میان س

. شده و نفت مخزن اصالح می شود

کاربرد بسپار و پلیمر سطحی و عمودی ونفت روبیبه بهبود بازده بهبودیافتهنسبت پویایی

پل با با ایجادبسپارهاهمچنین از . لذا افزایش بازیابی نفت می انجامدر این د. ژالتینی استفاده می شودماده ایترکیبات شیمیایی دیگر،

ژالتینی یماده ابا ایجاد پل با ترکیبات شیمیایی دیگر، بسپارهاحالت، یر با تراوایی باال ایجاد می شود و مسرگه هایکه در می دهندتشکیل

. بعدی را به موقعیت دیگر منحرف می کندشدةسیاالت تزریق قویت بازده تنتیجةدر پلیمرهابهبود بازیابی نفت در هنگام استفاده از

. داول استدر عملیات سیالبزنی متنفت روبینسبت به بازده نفت روبی

سیالبزنی پلیمری از ٪5-1در حدود پلیمریبازیابی نفت حاصل از عملیات سیالبزنی

از ریپلیممشخص شده است که اگر سیالبزنی . درجاستاولیةنفت . خواهد بودموفقیت آمیزترابتدای عمر تولید مخزن اعمال گردد،

سورفکتانتشش به منظور کم کردن کسورفکتانتاز میسل-در فرآیند بسپار

. میان سیال تزریق شده و نفت مخزن استفاده می شودبی سطحیو یکآب گریزعامل فعال سطحی است که یک بخش سورفکتانت

فت آب و نفازهایبه سمت سطح میانی سورفکتانت. بخش آب تر دارد-0/5ن با افزود. بیشتر دو فاز کمک می کندامتزاجحرکت می کند و به

طحی نفت، کشش بین س-آبسیستم هایبه سورفکتانتوزنی 1/0٪در موارد خاص سیالبزنی به حدود dyne/cm30از حدود

dyne/cm4-10کاهش می یابد .

کاربرد سورفکتانتپاک کنندهمورد استفاده در صنعت مواد شویندةو مواد صابون ها

همان اصول مورد استفاده در . سورفکتانت هاینداز نمونه هاییفت ن« شستشوی»روغنی در دست هایخاکی با پارچه هایشستشوی

طحی با کاهش کشش بین س. باقیمانده از سازندهای سنگ حاکم استه دام فاز نفت بجابه جاییمیان فاز نفت و فاز آب، ظرفیت فاز آبی در

ن سطحی کاهش کشش بی. سنگ افزایش می یابدشبکةافتاده از منافذ فت در که نبه نحویتراوایی نسبی می انجامد، منحنی هایجابه جاییبه

. جریان می یابدآسان تر، پایین تراشباع درجةمناطق با

نفت نحوه عملکرد سورفکتانت در بازیابی

،مولکول هایوقتی محلول قلیایی با نفت خام مخلوط می شودلول شیمیایی بین محواکنش هایو می شوندتشکیل سورفکتانت

تانتسورفکمولکول هایزمانی که تشکیل . قلیایی و نفت رخ می دهدآب و فازهایدر درون مخزن رخ می دهد، کشش بین سطحی میان

ن با کاهش کشش بی. نفت ممکن است تا میزان زیادی کاهش یابدازیابی میکروسکوپی افزایش می یابد و لذا بجابه جاییسطحی، بازده

. نفت بیشتر می شود

فرآیندهای حرارتی جةدراز تولید مراحل اولیه و ثانویه در مخازن حاوی نفت سنگین با

API ی شوددرجا تولید ماولیةپایین، غالبا جزء بسیار کوچکی از نفت .مت و لذا به آسانی به سگرانرویندبسیار غلیظ و نفت هااین نوع

ر کاهش گرانروی نفت خام د. نمی کنندهای تولیدی جریان پیدا چاهبه میزان چند تا چند هزار oF200-100افزایش دما به میزاننتیجة

ر مخزن بدین ترتیب، چنانچه دمای نفت خام د. برابر امر غریبی نیستبیشتر از دمای معمولی مخزن افزایش یابد، oF200-100به میزان

به گرانروی نفت به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و جریان نفت. می گیردصورت آسان ترسمت چاه تولیدی بسیار

کاربرد تزریق سیال داغ به مخزن با تزریق سیال داغ به مخزن یا تولید انرژیمی تواندمای مخزن را

ا آب داغ یا بخار آن ر. حرارتی در مخزن از طریق احتراق نفت باال بردآیند عموما سه نوع فر. به عنوان سیال داغ به مخزن تزریق کردمی توان

سیاالت داغ نظیر پیوستةتزریق . 1: می رودبه کارحرارتی در صنعت چرخه ایتزریق متناوب بخار آب که به فرآیند . 2آب داغ یا بخار آب؛ تزریق هوا یا هوای غنی شده از اکسیژن به . 3بخار معروف است؛ و

. منظور کمک به احتراق نفت مخزن

تزریق پیوستة سیاالت داغ ورت سیاالت داغ، غالبا با تزریق آب داغ یا بخار آب صپیوستةتزریق

اعمال فرآیند شباهت بسیار به فرآیند متداولشیوةو می گیردرژی زمانی که بخار آب به سازند تزریق می شود، از ان. سیالبزنی دارد

انرژی متأسفانه،. گرمایی برای گرم کردن نفت مخزن استفاده می شودگرمایی به گرم شدن کل محیط مخزن می انجامد که شامل سنگ

عالوه بر این، بخشی از انرژی گرمایی. مخزن و آب مخزن نیز می شود. رودمیبه طبقات باالیی یا پایینی مخزن منتقل می شود و به هدر

ت به وقتی بر اثر افزایش دما، گرانروی نفت کاهش می یابد، جریان نفدر بخار آب. می گیردهای تولیدی با آسانی بیشتر صورت سمت چاه

مخزن حرکت می کند و با نفت سرد، سنگ و آب در تماس قرار . می گیرد

شکل گیری ناحیه بخار آب آب داغ ناحیةبخار بر اثر تماس با محیط سرد با مایع تبدیل می شود و

های چاهکه مانند فرآیند سیالبزنی ، نفت اضافی را بهمی گیردشکل . تولیدی هدایت می کند

اثر تزریق بخار آبب سازوکارهای متعددی در خصوص تولید نفت بر اثر تزریق بخار آ

ت وجود دارد، از آن جمله انبساط حرارتی نفت خام، کاهش گرانروی نفر خام، تغییرات نیروهای سطحی بر اثر افزایش دمای مخزن و تقطی

. نفت خام به کمک بخار آبسبک تربرش هاید تزریق متناوب بخار آب که به فرآیند تحریک با بخار یا فرآین

ا بخار معروف است، با تزریق بخار آب در بازه زمانی چند روز یچرخه ایفوذ آنگاه چاه بسته می شود و به بخار فرصت ن. چند هفته آغاز می شود

وتاه این مدت نفوذ، نسبتا ک. اطراف چاه تزریقی داده می شودناحیةبه د آنگاه چاه تزریقی در موقعیت تولی. روز است5تا 1است و اغلب بین

. می گیردقرار

بخار آبایچرخهفرآیند ت از مدت زمان تولید را دبی تولید نفت تعیین می کند و ممکن اس

از این چرخه تا آنجا که. سال یا بیشتر به طول انجامید1چند ماه تا چرخةو در هر می گرددنظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد تکرار

. جدید، دبی تولید نفت کاهش می یابد کاهش . 1: ازعبارت اندسازوکارهای بازیابی نفت حاصل از این فرآیند

چاه به دلیل کاهش دهانةمقاومت در برابر جریان گاز در نزدیکی رانش گاز محلول با کاهش سازوکارتقویت . 2گرانروی نفت خام، و

. قابلیت حل شدن گاز در نفت به دلیل افزایش دما

تحریک با بخار آب و تزریق هوا منظور در مخازن نفت سنگین، معموال از فرآیند تحریک با بخار آب به

ه نحویبافزایش قابلیت تزریق در اطراف چاه تزریقی استفاده می شود، . که فرآیند پیوسته تزریق بخار آب را بتوان انجام داد

تزریق هوا یا هوای غنی شده از اکسیژن را به مخزن فرآیند احتراقاز اولیه برای اعمال فرآیند احتراق عبارت بودتالش های. درجا گویند

چاه محترق دهانةنفت خام در . فرآیند احتراق خشک رو به جلو، آنگاه جریان هوا یا هوای غنی شده از اکسیژن به درون چاهیمی شدشعله در جبهةآنگاه . که احتراق از آن آغاز شده بودمی شدتزریق

تی طی این فرآیند، مقادیر زیادی انرژی حرار. مخزن گسترش می یابد. می رفتو به هدر می شدبه اطراف منتقل

فرآیند احتراق معکوس در . به منظور کاهش اتالف گرمایی، فرآیند احتراق معکوس ایجاد شد

رق فرآیند احتراق معکوس، نفت مانند فرآیند احتراق رو به جلو محتت آنگاه با حرک. می شود ولی جریان هوا به چاه دیگری تزریق می شود

داده « هل»شعله جبهةشعله در جهت متقابل، هوا به درون جبهةمحققان مشاهده کردند که این فرآیند در آزمایشگاه جواب. می شود

ز در میدان نفتی هرگنیمه صنعتیدرمقیاسمی دهد، ولی آزمون آن ن اکسیژن در مقیاس میدان، شعله به دلیل نبود تأمی. نبودموفقیت آمیز

ه ، نفت معموال بمی گردیدزمانی که اکسیژن تزریق . شدمیخاموش د رو به آنگاه کل فرآیند به فرآین. می گرفتصورت خود به خودی آتش

. می شدجلو تبدیل

فرآیند احتراق تر ،حتراق تر جدید به نام فرآیند اشیوةبا شکست فرآیند احتراق معکوس

ک رو خشاحتراقیاین فرآیند به صورت فرآیند . رو به جلو معرفی شدبه جلو آغاز می شود ولی با ایجاد شعله، جریان آب به جای اکسیژن

احتراق وجبهةداغ پشت ناحیةبر اثر تماس آب با . تزریق می شودبه هدر برود، آب به بخار تبدیلمی توانستاستفاده از انرژی که

نفت کمکجابه جاییبخار آب در مخزن حرکت می کند و به . می شودفرآیند احتراق تر روش اصلی در فرآیند احتراق به شمار. می کند. نمی دهندتمام انواع نفت خام به فرآیند احتراق جواب . می رود

نتیجه گیریاندازةبه برای اینکه فرآیند احتراق به درستی عمل کند، نفت خام باید

د احتراق کافی حاوی ترکیبات سنگین باشد تا سوخت مورد نیاز فرآینپایین APIدرجةاین ویژگی غالبا در ترکیبات نفت خام با . قلمداد شود

. دیده می شود

بخش اعظم نفت تولید شده با روش هایEOR ،تا به امروز در نتیجهبه برای این امر، یک دلیل عملی. اعمال فرآیندهای حرارتی بوده است

نفت اولی، ٪2-1در تولید بیش از . چندین دلیل فنی وجود داردعالوةدر . درجا از مخزن نفت سنگین، باید روش های حرارتی اعمال گردد

ایی نتیجه روش های حرارتی بسیار زودتر از روش های امتزاجی یا شیمی. رشد کردسریع تربررسی شدند و فناوری آن نیز بسیار

-خیراله، اصغری. صفوی، سید محمد صادق. آذین، رضا-11.-(ویرایش دوم)اصول کاربردی مهندسی مخازن نفت و گاز1386-انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف

452تا 445جابجایی نفت و گاز، صفحه . 5-9، 9فصل -

shahin. jaybashi@outlook.Com-شاهین جای باشی-900216629

برداشتاولیةهایمکانیزم

مکانیزم رانش کالهک گازی. 2 .aفشارمخزن .bتولید آب .c نسبت گاز به نفت .dمیزان برداشت نهایی

رفتار چاه . 3 .aکالهک گازی اولیهاندازة .bنفوذ پذیری عمودی .cگرانروی نفت .dبقای گازدرجة .eدبی تولیدی نفت .fشیبزاویة

هدف عمده این تحقیق آشنایی و شرح رانش کالهک گازی یکی ازخازن ان بر عملکرد کلی موت أثیراتاولیةبرداشتهایمکانیزممباحث

نفتی

مقدمهبرداشتاولیةهایمکانیزم آن، ایندهعملکرد وپیشبینیبرای داشتن فهمی مناسب از رفتار مخزن

ر داترفتار سیال کنندةرانش کنترل هایمکانیزمداشتن اطالعاتی از زم مکانی)عملکرد کلی مخازن نفتی با انرژی طبیعی . مخازن الزم است

. شودجایی نفت به سمت چاه تعیین میجابهموجود برای (رانش فت انرژی طبیعی الزم برای برداشت نکنندةت أمینشش مکانیزم رانش

: وجود دارند1- وسیالرانش با انبساط سنگ2-رانش تخلیه3-رانش کالهک گازی4- (ابرانرانش )ابرانش5-رانش ریزش ثقلی

مکانیزم رانش کالهک گازیود مخازنی با این مکانیسم را با حضور یک کالهک گازی همراه با وج

. توان شناختمیابمقداری بسیار کم و یا عدم وجود رانش ت جزیی کالهک گاز، این گونه مخازن را با افقابلیتانبساطبا توجه به

رای در این حالت انرژی طبیعی موجود ب. توان تشخیصفشار مخزن می: شودتولید نفت خام از دو منبع زیر تامین می

1 . انبساط کالهک گازی2 .انبساط گاز محلول در هنگام آزاد شدن شاخص مرتبط با مخازنهایروندمروری جامع بر وکالرککوکشوندتحت رانش کالهک گازی دارند که به صورت زیر خالصه می :

مکانیزم رانش کالهک گازیفشار مخزنفشار در این حالت از روند. کندفشار مخزن به آرامی و پیوسته افت می

ت مخزن در سطح باالتری از مخازنی با مکانیزم رانش تخلیه صیاندرجه صیانت فشار به حجم گاز موجود در کالهک گازی در . شودمی

. مقایسه با حجم نفت بستگی دارد ابتولید : استیا مقدار ان قابل چشم پوشیشودنمیتولید ابدر این حالت یا .نسبت گاز به نفت :یابدهای حفر شده در باالی مخزن افزایش میپیوسته در چاه .

مکانیزم رانش کالهک گازی . هایبازهبه دلیل انبساط کالهک گازی و افزایش حجم آن، گاز به

ت چاه رسد و در نتیجه میزان گاز به نفهای بالی سازند میتولیدی چاه. یابدقرار گرفته در این وضعیت به شدت افزایش می

میزان برداشت نهایی : لید توهایمکانیزمبرداشت نفت با کالهک گازی یکی از مهم ترین

مکانیزم بنابراین، بازده برداشت بسیار بیشتر از مخازن با. نفت استلت تواند به عاین بازدهی باال همچنین می. خواهد بودتخلیهایرانش

. اشباع گاز در زمان یکسان در مخزن باشدیدرجهعدم شکل گیری انش در این گونه مخازن مقدار قابل انتظار برداشت نفت با مکانیزم ر

. درصد است40تا20کالهک گازی

عوامل مؤثر بر میزان تولید نفت رفتار چاههش به خاطر اثرات انبساط کالهک گازی بر صیانت فشار مخزن و کا

چاه، مخازن تحت رانش تولیددروزن ستون سیال مایع در زمان . دارندایتخلیهکالهک گازی عمر تولید بیشتری از مخازن تحت رانش

1)کالهک گازی اولیهیاندازه دکالهک گازی افزایش میاباندازةمیزان نهایی برداشت با افزایش .2)نفوذ پذیری عمودی ود و ششدن نفت به پایین میراندةنفوذ پذیری عمودی خوب باعث

. کندجا میجابهگاز بهتر نفت را

عوامل مؤثر بر میزان تولید نفت3)گرانروی نفت الحااصطو زندمیبا افزایش گرانروی نفت، گاز راحت تر از نفت جلو

ود شجا میجابهدر این صورت مقداری کمی نفت . زنندمینفت را دور ین در نتیجه میزان نهایی برداشت پای. یابدافزایش می GORو مقدار

. ایدمی4)بقای گاز درجة ت مخزن و ممانعت از تولید آن همراه نفمخزندربا نگه داشتن گاز در

ال های که بابه خاطر چاه. توان میزان نهایی برداشت را افزایش دادمی. دارند یا بایست بسته و یا کنترل شود

عوامل مؤثر بر میزان تولید نفت5)دبی تولید نفت :گاز محلول از نفت. یابدهمراه با تولید از مخزن، فشار آن کاهش می

اگر . یابداشباع گاز پیوسته افزایش میدرجةشود و خام جدا میروع به بحرانی اشباع گاز سبقت بگیرد، گاز شذرجةگاز، از درجةاشباع

قةمنطمتعاقب حرکت فاز گازی در . کندحرکت در قسمت نفتی می: خواهد دادزخنفتی دو پدیده

1) باع افزایش درجه اشنتیجةمؤثر نسبی نفت در نفوذژذیریکاهش. گاز2)افزایش نفوذ پذیری مؤثر نسبی گاز و جریان راحت تر گاز . ات نفتی، بدون توسل به عملیناحیةتشکیل درجه اشباع گاز در

. نگهداری و صیانت فشار، قابل پیشگیری نیست

عوامل مؤثر بر میزان تولید نفتراننشبنابر این برای داشتن بیشترین استفاده از مکانیزم تولید

باید در یک حتمانفتی ناحیةگاز در اشیاعدرجةکالهک گازی، قلی توان با جدایش ثحداقل مطلق نگه داشته شود که این کار را می

در حقیقت، یک مخزن تحت رانش مؤثر کالهک . سیاالت انجام دادته از جدایش ثقلی هم داشناسیگازی باید یک مکانیزم مؤثر رانش

شود به سمتباید اجازه داد گازی که در مخزن از نفت جدا می. باشدهک بنابراین یک مخزن تحت رانش کال. کندکالهک گازی مهاجرت می

اگر چه در عمل به این )مرکباست-گازی در واقع یک مخزن رانش(. شودنمیمطلب توجه

مؤثر بر میزان تولید نفترفعوامله سمت شود مقدار بیشتری گاز بتولیدی پایین تر باعث میهایدبی

الهک بنابر این مخازنی با مکانیزم رانش ک. کالهک گازی حرکت کندایی با کاهش دبی تولیدی میزان نهمعموال. گازی به دبی حساس اند

. یابدبرداشت افزایش می

عوامل مؤثر بر میزان تولید نفت6)شیبزاویة : داشت انرژی موجود برای تولید بر ضریب برومقداراندازه کالهک گازی

درصد نفت در جای اولیه با این دو عامل بدست40تا20معموال. مؤثراندند تزاویةآید، اگر در بعضی از عوامل مؤثر در ازدیاد برداشت مانند می

کشیزهشود نفت بهتر به سمت پایین مخزن که باعث مینیرشیب واهد شود وجود داشته باشند، میزان نهایی برداشت بسیار افزایش خ

ار های بسیبر عکس در صورت وجود ستون(. درصد بیشتر60تا)یافت( شودحالت گاز به سرعت به چاه تولیدی وارد میدراین)نازک نفت

ه کالهک گازی ارقام اشاراندازةمیزان برداشت نهایی بدون توجه به . شده کمتر خواهد بود

(794-786)احمد، طارق، چاپ هفتم، صفحات1.

soroushsharifnia@gmail.Com، سروش، شریف نیا، 900215011

های رانش اولیهمکانیسم. 1مکانیسم رانش تخلیه ای. 2رانش مخزنهایماکنیسم. 3رانش بوسیله گاز محلول. 4

های رانش اولیهمکانیسم

های رانش مکانیسم) عملکرد کلی مخازن نفتی بوسیله انرژی طبیعیشود تعیین آنها که موجب حرکت نفت به طرف چاه می( اولیهخازن به شش مکانیسم اولیه که تامین کننده انرژی طبیعی م. گرددمی

: عبارتند ازآیندمیحساب رانش انبساط سنگ و سیال مخزنرانش تخلیه ایرانش کالهک گازی رانش آبرانش ریزش ثقلیرانش ترکیبی

مکانیسم رانش تخلیه ای

زیر شناخته شده استهایناماین مکانیسم رانش با :رانش گاز محلول رانش گاز حل شدهرانش گاز درونی

(ادامه)مکانیسم رانش تخلیه ایکنند، یمنبع اصلی انرژی مخازنی که تحت این مکانیسم رانش تولید م

اهش جدایش گاز از نفت خام و به تبع آن انبساط گاز محلول در اثر کار هنگامی که فشار مخزن به کمتر از فش. باشدفشار گاز مخزن میین گاز از نفت جدا شده و در اثر انبساط اهایحبابحباب کاهش یابد

رانش نفت خام از خلل و فرج سنگ به سمت فره چاه اتفاقهاحباب. افتدمی

رانش مخزنهایماکنیسمدهیممیهای رانش، موارد زیر را مورد بررسی قرار در همه مکانیسم : ،با معمعوالبه دست آوردن معادله موازنه جرمی به شکل ساده تر

. به منظور تعیین عملکرد مخزنhavlena-odehاستفاده از روش فت و نسبت میزان تولید گاز به ن: اصلی تولید نظیرهایمشخصهتعیین

آب تولیدی به کل تولید تعیین روند افت فشار در مخزن .محاسبه ضریب بازیافت .بررسی امکان افزایش ضریب بازیافت .

رانش بوسیله گاز محلول لول اصلی رانش در مخازن، رانش بوسیله گاز محهایمکانیسیکی از

باشد که با انبساط نفت و مقدار گاز محلول در آن مواجه خواهیممیدر این گونه مخازن مقدار تولید برابر با مقدار افزایش حجم . بود

. باشدسیاالت در طول تولید از مخزن می نشان داده شده است، شکل 2-3همان طوری که در شکل(A ) مربوط

مربوط ( b)اشباع باشد و شکل زیرذبه زمانی است که نفت در حالت د، که در به حالتی است که فشار مخزن به زیر نقطه اشباع افت پیدا کن. این صورت گاز به صورت آزاد در مخزن وجود خواهد داشت

(ادامه)رانش بوسیله گاز محلول(نفت زیر نقطه اشباع) فشار باالتر از فشار نقطه حباب ( الفد، باشنکنیم که در مخازنی که تحت رانش گاز محلول میفرض می

خواهد بود و m=0کالهک گازی اولیه وجود نداشته باشد، لذا مقدار ار آب توان از مقدچنانچه حجم مقدار سفره آبی بسیار کوچک باشد، می

برای بنابراین با وجه به فرضیات فوق. ورودی به مخزن صرف نظر کرد =Rs: مخازنی که فشار آنها باالتر از فشار نقطه حباب است، داریم

Rsi= Rp . بدین معنی که کل گاز تولید شده در سطح همان گاز. محلول در نفت در شرایط مخزن بوده است

(ادامه)رانش بوسیله گاز محلولشودبا توجه به این فرضیات، معادله موازنه جرمی به صورت زیر ساده می :

NpBo = NBoi{(coSo + cwSwc +cf)/(1- Swc)}ΔP

Ceشودبه صورت زیر تعریف می :

Ce = (coSo + cwSw + cf)/(1-Swc)

Ceه بنیباز آنجایی که مقدار اشباع . ، همان تراکم پذیری موثر در مخزن استکل پذبربتوان با تقسیم ضریب تراکم شود، لذا میمحیط متخلخل بیان می

HCPV، ضریب تراکم پذیری موثر را به صورت کسری از (Swc-1)به سیسیتم. بیان نمود

(ادامه)رانش بوسیله گاز محلول( نفت اشباع) فشار زیر نقطه حباب ( بزاد چنانچه فشار مخزن به زیر فشار نقطه حباب برسد، گاز از نفت آ

ا توان مقدار تراکم پیری گاز رمی. شودشده و گاز آزاد تشکیل می، لذا حداقل تراکم پذیری (cg =1/p)در نظر گرفت p/1تقریبا برابر

. باشدگاز آزاد شده در فشار نقطه حباب می محلول در زیر فشار نقطه حباب گازبرای مخازن تحت رانش گاز

گیریمرا در نظر میزریرفرضیات M = 0در ابتدا هیچ کالهک گازی در مخزن وجود ندارد ، .

(ادامه)رانش بوسیله گاز محلول کنیمدر مخزن صرفنظر میوروردیاز آب . به علت تشکیل گاز آزاد، از عبارتNBoi{(coSo + cwSwc

+cf)/(1- Swc)}ΔPصرفنظر خواهیم کرد . شود که مکمقدار اشباع گاز آزاد در مخزن ممکن است به دو علت

: باید در معادله موازنه گاز لحاظ کرد{مقدار گاز باقیمانده بصورت گاز محلول در نفت}-{ده در گاز تولید ش

{گاز آزاد شده در مخزن}={مقدار کل گاز}-{سطح

(ادامه)رانش بوسیله گاز محلول ،این است که گاز پس از آزادخالتمطلوبتریندر مخازن شیبدار

دیده کند، این پشدن از نفت به طرف باالی سازند شیبدار حرکت میگی در این نوع مخازن پروسه ریزش ثقلی بست. ریزش ثقلی نام دارد

اما در. دارد به شدت شیب سازند و مقدار تراوایی در جهت شیب دارداغلب مخازن به علت تراوایی کم سازند در جهت عمودی، که ناشی از

و در نتیجه به علت وجود نیروهای . غیر همگن بودن مخزن است. یمباشنمیمویینگی کمتر، شاهد حرکت گاز به سمت باالی مخزن

م و یا چنانچه مقدار دبی چاه را در این گونه مخازن بسیار پایین بیاوریاین که چاه را برای مدت موقتی ببندیم، تا اجازه دهیم دو فاز گاز و

نفت از هم کامال جدا شوند، بعد از تولید مجدد از چاه شاهد کم شدننمایانگر تاریخچه 4-3شکل . نسبت مقدار گاز به نفت تولیدی هستیم

. اشدبتولید از یک مخزن تحت رانش محلول، در مرحله تولید اولیه می

، محمد صادق آیت الهی، سید مترجمین، دیک-پی-ال. 11.فرزاد شریعت پناهی، علی پارسا، تهران، نو پردازان،

1385سیالویطارق احمد، مترجم، رحیم . 2

890219056

آبادیعطارجنتمهدی

M. attar21@yahoo.Com

آنوخواصرانش عملکردمکانیسم. 1های رانشمکانیسم. 2تولید یک مخزن نفتیهایانرژی. 3های بازیافت اولیهفرآیند. 4مکانیسم رانش تخلیه ای. 5مکانیسم رانش گاز محلول. 6 (GOR)نسبت گاز به نفت. 7بازیافت نهایی نفت. 8مشخصات تغیرات یک مخزن بارانش گاز محلول. 9

مقدمهخواص مخصوص به خود تشکیل شده استازیکسریهرمخزن . رانش ومکانیسممخزن وسیالشکل هندسی مخزن، خواص سنگ

. باشداولیه هر مخزن منحصر به آن میاراآنهحال بااینشود، پیدانمیمشابه دومخزنهیچ انکهبه باتوجه

د که به وسیله ان تولیایاولیهتوان بر اساس مکانیسم رانش می. بندی نمودکنندئستهمییافت اولیه طبیعی مخزن را باز(انرژی)بوسیله مکانیسم رانشتولیدنفت

. نامندمی

عملکردمکانیسم رانش وخواص آنته رانش بوسیله یکسری خواص مشخص شناخعملکردهرمکانیسم

. شودمی عبارتندازخواص ازاینبرخی :ضریب بازیافت نهایینرخ کاهش فشارنسبت گاز به نفت تولیدآبمیزان

های رانشمکانیسم ی بینوپیشمخزن بهتررفتاریکیک مهندس مخزن بمنظور فهم

ترل های رانش مخزن که کنآن، الزم است که از مکانیسمعملکردآینده. دقیقی داشته باشدباشداطالعاتمیکننده رفتار سیاالت

انش مکانیسم ر)عملکرد کلی مخازن نفتی بوسیله انرژی طبیعی. رددگشود تعیین میموجب حرکت نفت به طرف چاه میآنهاکه(اولیه6اب مکانیسم اولیه که تامین کننده انرژی طبیعی مخازن به حس

: آیندعبارتندازمی

تولید یک مخزن نفتیهایانرژیاین انرژى هاى طبیعى عبارتند از :

انرژى ناشى از تراکم پذیرى سنگ و سیالانرژى رانش ناحیة آبى مخزن

انرژى رانش کالهک گازىانرژى رانش گاز محلول

ی رانش ترکیبی ژانر ریزش ثقلىانرژی

های بازیافت اولیهفرآیند این فرآیند عبارت است از خارج نمودن نفت از مخزن توسط

مکانیزمهای رانشی نفت و نیروهای طبیعی موجود در مخزنچهار مکانیسم عمده در این رابطه عبارتند از :رانش گاز محلول در نفت -1نیروی ناشی از جریان آب -2رانش ناشی از گاز موجود در کالهک گازی -3پدیده ریزش ثقل -4

مکانیسم رانش تخلیه ای زیر شناخته شده استهایباناماین مکانیسم رانش : گازمحلولرانشرانش گاز حل شدهرانش گاز درونیکنند، یمنبع اصلی انرژی مخازنی که تحت این مکانیسم رانش تولید م

ش کاهدراثرجدایش گاز از نفت خام و به تبع آن انبساط گاز محلول . باشدمیفشارمخزن

دی همراه نفت تولیتولیدآبآب یا عدم تولیدکم: تولیدآبمیزاندر مخزن آبازرانشواقعیت است که هیچگونه نیرویی ناشی بیانگراین

. وجودندارد

مکانیسم رانش گاز محلول . هنگامی که

به فشارمخزنحبابکمترازفشار

کاهش یابد، گاز هایحبابجداشده ازنفت

این ودرانبساطحباب ها، رانش

ازخللنفت خام سنگ به وفرج

سمت حفره چاه . افتداتفاق می

(GOR)نسبت گاز به نفت

زایش دریک مخزن بارانش تخلیه ای، نسبت گاز به نفت به تندی اف. یابدمی آزادشدن، موجب کمترازفشارحباببه مقداری فشارمخزنکاهش

. شودمیدرمخزنآن وگسترشگازمحلول سمت گازبهبحرانی، این مقداراشباعگازآزادبهبه محض رسیدن اشباع

. دگردنفت میگازبهافزایش نسبت وموجبحفره چاه جریان یافته ،عمودی بصورت(گرانشی)نیروهای ثقلیبراثرگازآزادشدهعالوه براین

. گرددگازی ثانویه میایجادکالهکوموجبگسترش یافته یک عامل مهم در تشکیل کالهک گازیعمودیبعنواننفوذپذیری

. کندثانویه عمل می

بازیافت نهایی نفتستبرخورداراکمی ازبازدهیایتخلیهازرانشبااستفادهتولیدنفت . آن تبعوبهگازآزاددرمخزندلیل عمده بازدهی کم این روش، تشکیل

. باشدگازمیدرصداشباعباال رفتن کنندیتولیدممکانیسم رانش بااینبازیافت نهایی اغلب مخازنی کهاست%30تا%5بین کمتراز . ی باقدرمخزنبه دلیل بازیافت کم اینگونه مخازن، اغلب نفت خام

کاندیداهای خوبی برایمعموالبعنوانمخازن لذااینگونهخواهد ماند، . آیندمیهای بازیافت ثانویه به حساب انجام روش

مشخصات تغیرات یک مخزن بارانش گازمحلول

مشخصات موردنظرفشارمخزنتنسبت گازبه نفتولیدآبرفتارچاه

تدرصدبازیافت نف

یابدکاهش میتندوپیوستهبصورت .به یدنازرسوپسافزایش یافته مئتیتایک

حداکثر مقدار خود شروع به کاهش یافتن. کندمیوجودنداردی گیرزودترازانتظارنیازمندبکاردرمراحل

. باشدپمپ می

درصد30تا5بین

اطالعات تولیدی یک مخزن بارانش گازمحلول

93بهار 271

رانش توسط گازمحلول

1 . هید؟دراتوضیحگازمحلولرانش درمکانیسمبازیافت نهایی نفت

گازمحلولرانش1 .برخورداراستکمی ازبازدهیتولیدنفت . تبع باال رفتنوبهگازآزاددرمخزندلیل عمده این روش، تشکیل

. باشدگازمیدرصداشباعاست%30تا%5بازیافت نهایی این مخازن بین کمتراز . ی باقدرمخزنبه دلیل بازیافت کم اینگونه مخازن، اغلب نفت خام

کاندیداهای خوبی برایمعموالبعنوانمخازن لذااینگونهخواهد ماند، . آیندمیهای بازیافت ثانویه به حساب انجام روش

، 666، 665، 664، 663، احمدصکتاب طارق 11فصل. 11.667

www. sohrab_a70@yahoo.Com، سهراب، آتش افزون، 890218836

، محمدرضا، اکبری890219175

ماسکتروش . 1

تارنرروش . 2

روش ماسکتجرمی را برای یک مخزن آزمون مکانیزم رانشموازنةمعادلةماسکت

بهایتخلیه

نشان داده استدیفرانسیلیشکل :

Δp = p *− p

*،* o اشباع نفت و درجةمتوسط فشار مخزن در شروع گام

p Sفشار؛

o اشباع و فشار متوسط درجةp،Sمخزن در پایان گام زمان؛

s؛scf STB،قابلیت انحالل گازR

g. bbl scf، ضریب حجمی گازB

و تری هاوکینز، 1کرفتبه نظرتوان به این محاسبات را می2

راحتی با محاسبه و رسم گروهای وابسته به فشار

: آسان کرد

این سه محقق مراحل زیر را برای حلدر افت فشار معینماسکتمعادلة

ارائه داده اند :Δp = p *− p

اشباع گاز؛ درجةبر حسبkrg kro رسم نمودار: مرحلة اول

1 )ر بر حسب فشار و تعیین شیب ه: مرحلة دوم Bo،Rsو ( Bgنمودار در

رسم؛(dBo dp،dRs dp،d(1 Bg )

dp) فشارهای انتخابی منطبق باZ(p) وY (p)،Z(p) مرحلة

شاروابسته به فهایترممحاسبة: سوم فشارهای انتخاب شده در مرحلة دوم؛

( :45- هایترمبا قرار دادن این)معادلةوابسته به فشار در

: مرحلة چهارم شکل)وابسته به فشار به صورت تابعی از فشار هایترمرسم نمودار12-8)؛

؛p منطبق با فشارZ(p) وY (p)،Z(p) مقادیرگرافیکیتعیین : مرحلة پنجم اشباع نفت درجةاز(ΔSo Δp ) 49 ) حل : مرحلة ششم-و به دست آوردن

12) معادلة* o؛p * افت فشار بازةدر شروعS

در فشار متوسط مخزن :So اشباع نفتدرجةتعیین : مرحلة هفتم

محاسبةوp به دست آمده در مرحلة هفتم و فشارSo استفاده از: مرحلة هشتم 12) معادلةبا -49)؛(ΔSo Δp ) مجدد دو مقدار به دست آمده در مراحل(ΔSo Δp ) مقدار متوسطمحاسبة: مرحلة نهم

:ششم و هشتم

: So اشباع نفت درجةو به دست آوردن(ΔSo Δp)avg استفاده از: مرحلة دهم

شودتبدیل می .So * افت فشار بعدی به بازةبرایSo این مقدار

: Sg اشباع گازدرجةمحاسبة: مرحلة یازدهم

تولید محاسبةو ( 15-12)معادلةاشباع درجةمعادلةاستفاده از : مرحلة دوازدهم

: انباشتی نفت

و ( 40-12)تولید انباشتی گاز با معادالت محاسبة: مرحلة سیزدهم(12-41 )هایافتتکرار مراحل پنجم تا سیزدهم برای همة : مرحلة چهاردهم

. فشار مورد نظر

روش تارنر و گازN p ترا برای پیش بینی تولید انباشتی نفتکرارشوندهتکنیکی تارنراین روش بر حل . به صورت تابعی از فشار مخزن ارائه داده استGp انباشتی استوارp 2تاp 1آنی در افت فشار معلومGOR جرم و معادلهموازنةمعادلةهم زمان بهGp 1وN p 1در این روش فرض شده که تولید انباشتی نفت و گاز از . استp2 برای ساده کردن توصیف این فرایند، محاسبات . افزایش یافته استGp 2وN

راتارنرروش . گام به گام این روش در یک مخزن حجمی اشباع نفت در زیر آمده اند مختلف رانش بسط دادهایمکانیزممی توان برای پیش بینی رفتار مخازن با . و به دستp 1زیر فشار کنونی مخزنp 2مخزن آیندةانتخاب فشار : مرحله اول درN p 2وN p 1فرض کنید که تولید انباشتی نفت از . الزمPVT ههایآوردن داداین فرایند افزایش یافته است .

p1 (. حبابنقطةدر فشار )صفرانددر فشار اولیة مخزن معادلN p و1G

. p 2درN 2تخمین یا حدس تولید انباشتی نفت : مرحلة دوم-12) معادلةMBE با آرایش مجددGp تولید محاسبة: مرحلة سوم

33): 2انباشتی گاز

( کل)توان به صورت عبارتی از ضریب حجمی دو فازی رابطة باال را می: نیز تعریف کرد

g؛bbl scf،p 2ضریب حجمی گاز درB

o؛bbl STB،p 2ضریب حجمی نفت درB

t؛bbl STB،p 2ضریب حجمی دو فازی درB

. STB، نفت درجای اولیهN

و فشارN p درجات اشباع نفت در تولید محاسبة: مرحلة چهارم2انباشتی نفت

( :16-15 ) 12) با معادالت -12) وp 2انتخابی مخزن

o؛bbl/STB،p 2ضریب حجمی نفت درB

g؛p 2درجه اشباع گاز درS

o. P 2اشباع نفت در درجةS

وp درجةا تعیین نسبت نفوذپذیری نسبی مرتبط ب: مرحلة پنجم2اشباع گاز در

( :1-12) معادلةهای موجود نفوذپذیری نسبی با دادهp 2در(GOR) 2محاسبة

ارزیابی شوند .p 2در عبارت باال باید در فشار مخزنPVT همة داده های( :7- 12) معادلةباp 2درGp 2تولید انباشتی گاز دوبارةمحاسبة: مرحلة ششم

معادل فشار اولیهp 1اگر . استp 1آنی درGOR معرف(GOR) 1در این معادلهاست( .GOR)1 = Rsi،مخزن باشد محاسبه )شبینیپی دورةدر حین اولینGp 2کل گاز تولیدی مقایسة: مرحلة هفتماین( .GOR جرمموازنةمعادلةشده با ) معادلةمحاسبه شده با )با کل گاز تولید شده یکننددو معادله دو روش مستقل را برای تعیین کل گاز تولیدی مهیا م .

بنابراین اگر ،که در مرحلة سوم محاسبه شد، با مقدار محاسبه شده درGp تولید انباشتی گاز

2 فرض شده درست است و فشارN p 2مرحلة ششم همخوانی داشته باشد، مقداراید جدیدی باید انتخاب شود و مراحل اول تا ششم دوباره تکرار شوند و گرنه ب

مقدارفرض شود و مراحل دوم تا ششم تکرار شوند .N p 2دیگر را فرض کرد کهN p توان سه برای ساده کردن این فرایند، می: مرحلة هشتم

مقدار وGOR معادلة)سه جواب مختلف تولید انباشتی گاز برای هر یک از معادالتN p 2بر حسب مقادیر فرضیGp2زمانی که مقادیر محاسبه شده . دهندمی(MBE

ر راهمدیگ( معرف نتایج مرحلة سوم و نتایج مرحلة پنجم)رسم شوند، دو منحنی

و معادله این تقاطع تولید انباشتی نفت و گاز را برای هر د. قطع خواهند کردمشخص

می کنند . به صورت کسری از نفت درجایN p ممکن است در نظر گرفتن مقادیر10،000STB را به جایN 01. 0یتوانبرای نمونه م . راحت تر باشدN

اولیهبنابراین نتایج محاسبات به . نیاز نیستN در این روش، به مقدار . فرض کرد

حقیقیscf نفت درجای اولیه وSTB نفت تولیدی درSTB صورتگاز تولید شدهنفت درجای اولیه ارائه خواهند شد .STB درحبابنقطةپیش بینی برداشت نفت در فشار زیر فشار : فاز دوم

1800انجام شود :psi در مرحله اول پیش بینی باید در فشار بهGp 54 ) 12) معادلةو استفاده از -مقدارN p = 0. 01N

: آیدبا فرض دست می: مرحلة اول

اشباع نفتدرجةمحاسبة: مرحلة دوم :

های موجودبا داده :krg kro تعیین نسبت نفوذپذیری: مرحلة سومنسبی

تقل تولید انباشتی گاز با دو روش مسهایمحاسبهچون : مرحلة ششمموافق نیستند، محاسبات را ( اول و مرحلة پنجم N pروش مرحله )

اید رسم نتایج این محاسبات ب. باید با فرض یک مقدار دیگر تکرار کردشار از نتایج نهایی تولید انباشتی گاز و نفت همراه با کاهش ف. شونداالی تولید انباشتی ب. هاندحباب در جدول زیر خالصه شد نقطةفشار ی کلحباب حتما باید در زمان گزارش کردن تولید انباشتنقطةفشار

نفت و گاز به حساب آیند :

ارتباط عملکرد مخزن با زمان آنی را به : فاز دومGOR همةتابعی از عملکرد مخزن رابطة تولید انباشتی نفت و صورتهایتکنیک

9د ارتباط تولیچکدامدهند؛ ولی هی فشار متوسط مخزن نمایش می N pو گاز 12Gpشکل . دهندنمیرا با زمان نشان -تولید انباشتی ان پیش بینی شده مخزن را همراه با فشار نشنفتانباشتی نفت

. دهدمی

توأمIPR توان با اعمال مفهوم رابطة زمان الزم برای تولید را میرابطة عملکرد جریان چاه را به ووگل. عملکرد جریان محاسبه کرد

(معادلة)کند زیر بیان می-9: ))با پیش بینی های MBEصورت

میدان دةشتوان برای ارتباط تولید انباشتی پیش بینی از روش زیر می: با زمان استفاده کرد

به صورت تابعی از فشارN p ی رسم تولید انباشتی نفت پ: مرحلة اولمتوسط مخزن p( 12شکل -9: )شده شبینی

برای هر چاه موجود در میدان در فشار متوسط اولیهIPR مرحلة دوم :ه از جمع دبی جریان برای کل میدان با استفادمحاسبةتشکیل منحنی

مخزن * p؛ هایدبیکردن IPR 10 ) هایدبیجریان؛ رسم -برای دو چاه فرضی و تشکیل

. میدان12شکل )جریان

و تعیین دبی کل(pwf )min استفاده از حداقل فشار ته : مرحلة سومچاهی حین جریان

؛(Qo )T * جریان میدان آینده برایIPR و تعیینp آیندةانتخاب یک فشار متوسط : مرحلة چهارم

مخزن 12شکل )میدان -11)؛IPR هر چاه در میدان و تشکیل منحنی؛(Qo )T حداقل و تعیین دبی جریان نفت کل میدانpwf مرحلة پنجم :

استفاده از: (Qo )T ن دبی تولید متوسط میدان در حین اولیمحاسبة: مرحلة ششم

ΔN p الزم برای افزایش تولید نفتΔt زمانمحاسبة: مرحلة هفتم: ( p تاp * از) افت فشار بازة

، تالیف کربوریهیدرو، رحیم، مهندسی مخزن سیالوی1.طارق احمد

907-859صفحات مورد استفاده 12فصل

mohammadrf42@gmail.Com، رضوانفر، محمد 900216599

مقدمه. 1

مقدمه شکل . از یکسری خواص مخصوص به خود تشکیل شده استمخزنههر

هندسی مخزن، خواص سنگ و سیال مخزن و مکانیسم رانش اولیه هر با وجود آنکه هیچ دو مخزن مشابه پیدا . باشدمخزن منحصر به آن می

ه به کایاولیهتوان براساس مکانیسم رانش را میآهنا، با این حال شودنمییسم معموال عملکرد هر مکان. کنند دسته بندی نمودوسیله آن تولید می

واص برخی از این خ. شودرانش بوسیله یکسری خواص مشخص شناخته می: عبارتند از

ضریب بازیافت نهایینرخ کاهش فشارنسبت گاز به نفتمیزان تولید آب

*یه نامندتولید نفت بوسیله مکانیسم رانش طبیعی مخزن را بازیافت اول .

های رانش اولیهمکانیسم

رانش هایممکگانیس) عملکرد کلی مخازن نفتی بوسیله انرژی طبیعیشود تعیین آنها که موجب حرکت نفت به طرف چاه می( اولیهخازن به شش مکانیسم اولیه که تامین کننده انرژی طبیعی م. گرددمی

: ازحبارتندآیندمیحساب رانش انبساط سنگ و سیال مخزنرانش تخلیه ایرانش کالهک گازی رانش آبرانش ریزش ثقلیرانش ترکیبی

مکانیسم رانش انبساط سنگ و سیال

هنگامی که فشار یک مخزن بیشتر از فشار حباب آن باشد، اینهای باالتر از در فشار. نامندمخزن را مخزن نفتی زیر اشباع می

، مواد موجود در مخزن شامل نفت خام، آب همزاد و سنگ فشارحباباکم با کاهش فشار مخزن، سنگ و سیال مخزن بر اساس تر. باشندمی

یجه تراکم پذیری سنگ مخزن نت. شوندپذیری خود دچار انبساط می: باشددو عامل می

انبساط ذرات جامد سنگفشردگی سازند

هر دو عامل فوق نتیجه کاهش فشار سیال در فضاهای خلل و فرج. گردندمیباشند و هر دو موجب کاهش تخلخل سنگ سنگ می

... ادامه هنگامی که در اثر کاهش فشار مخزن، انبساط سیاالت مخزن و کاهش

ن افتد، نفت خام و آب موجود در خلل و فرج در اثر ایحجم تخلخل اتفاق مینیروهای ایجاد شده از فضاهای متخلخل خارج شده و سمت حفره چاه

ت کم با توجه به اینکه نفت، آب و سنگ مخزن جزو سیاال. کنندحرکت می. گیردباشند، لذا کاهش فشار مخزن به تندی انجام میتراکم پذیر می

به نفت تحت این مکانیسم رانش، نفت و مخزن به وسیله مفهوم نسبت گاز. شودباشد توصیف میکه معادل حاللیت گاز در فشار حباب می

و باشدمکانیسم رانش انبساط سنگ و مایع مخزن حداقل بازده را دارا میانش تنها درصد بسیار کمی از نفت درجای مخزن بوسیله این مکانیسم ر

. شودبازیافت می

eesaparang@yahoo.Com. نقابپرنگعیسی . 900214387

مکانیسم رانش آبفشار مخزن. 1. 1تولید آب. 2. 1نسبت گاز به نفت3. 1بازیافت نهایی نفت. 4. 1

: مکانیسم رانش آب اوی حهایسنگبسیاری از مخازن نفتی از یک یا چند جهت بوسیله

فره اندازه یک س. آب که با نام سفره آب معروف هستند احاطه شده اندن یبعنوانبزرگ است که انقدرآب در مقایسه با اندازه مخزن گاهی به حدی کوچک وگاهیشود سفره آب نا محدود در نظر گرفته می

شود در برخیاست که اثر ان بر عملکرد مخزن نا دیده گرفته مین جدا نفوذ ناپذیر از مخزهایسنگمواقع، سفره آب یک مخزن بوسیله

. کنندشده است در این حالت، سفره آب و مخزن جدا ار هم عمل می

93بهار 2درس مهندسی مخزن 316

: مکانیسم رانش آب . ا آب بوسیله برون زدگی خود بهایسفرهاز طرفی دیگر، برخی از

از اینگونه اینمونه11-7در شکل. قسمت سطح االرضی ارتباط دارندبرخی از 11-8مطابق شکل. آبی به تصویر کشیده شده استهایسفرهی از آنها در بخش تحتانوبرخیایحاشیههایبخشآبی در هایسفره

بر اساس موقعیت سفره آب، رانش آب در نتیجه . مخزن قرار دارند. تدافجا شدن نفت اتفاق میجابهحرکت آب به سمت ستون نفتی و

cole مشخصات مخازن با رانش آب را به صورت زیر 1969در سال: تشریح نمود

ش رفتار تولیدی وفشاری یک مخزن با رانکالهک گازی

: فشار مخزنل در شک. یابدفشار مخازن با رانش آب به صورت تدریجی کاهش میان فشاری یک مخزن با رانش آب نش-از رفتار تولیدیاینمونه9-11

دلیل عمده این افت فشار تدریجی در مخازن با رانش. داده شده استده آب این است که کلیه خلل و فرج هایی که از نفت و گاز تخلیه ش

احیهاغلب مخازن بزرگ ن. شونداند بوسیله هجوم آب سفره آبی پر میgulf coastو فشار کنندامریکا بوسیله مکانیسم رانش آب تولید می

. یابدکاهش میpsiآنها به ازاء هر یک میلیون شبکه نفت تولیدی یک یان آب باشد، چنانچه جربا توجه به اینکه هدف اصلی، تولید نفت می

شار توان با حداقل افت فبه حداقل رسانده شود، نفت مخزن را میوگاز. تولید نمود

تولید آب افتد اتفاق میچاههاییدر مخازن با رانش آب، بیشترین تولید آب در

. باشندکه از نظر زمین شناسی بسیار عمیق می آب یکی از مشخصات اصلی مخازن با رانشچاههاتولید آب از اینگونه

باشد امکانپذیر نمیچاههاجلوگیری از تولید آب در اینگونه . باشدمیفت زیرا این تولید آب در اثر هجوم سفره آب و جایگزینی آن به جای ن

. شودتولید شده انجام می

تولید آب مخزن دارای یک یا دو چاههادر برخی مواقع ممکن است در برخی از

ن با نفوذپذیری باال باشد و شرایط طوری باشد که ایتازکالیه تی دیگر، نفهایوالیههای نازک مورد هجوم آب قرار گرفته باشند الیه

عی، توان با انجام روشهای مصنوباقی مانده باشند، در این شرایط میاز وتولیدهای نازک با نفوذ پذیری باال را مسدود نموده این الیه

. های دیگر را ادامه دادالیه

جریان آرتزین سفره آب

فره مکانیسم رانش آب براساس موقعیت سآب

فشاری یک مخزن با -تاریخچه تولیدیرانش آب

نسبت گاز به نفتغییر نسبت گاز به نفت تولیدی در مخازن با رانش آب به ندرت دچار ت

البته این مطلب در شرایطی درست خواهد بود که مخزن . شودمیفشار ثابت ماندنبدلیل. دارای گاز آزاد و یا کالهک گازی اولیه نباشد

حلول باشد، مقدار بسیار ناچیزی از گاز منفت که ناشی از هجوم آب می. شوددر نفت آزاد می

بازیافت نهایی نفتر معموال بازیافت نهایی ناشی از رانش آب بسیار بیشتر از دیگ

ن جائی نفت به وسیله ایجابهزیرا بازده . های رانش استمکانیسمابد، هر چقدر میزان ناهمگنی مخزن افزایش ی. مکانیسم بیشتر استآب ییلهبوسعدم جابجایی یکنواخت نفت بدلیلمیزان بازیافت نهایی

. یابدکاهش می ریان باشند، جکه دارای نفوذپذیری باالتری میازمخزندر بخش هایی

یکی بعنواناین مسئله . شودانجام میسریعترازنفتآب . دآیبا رانش آب به حساب میازمخازناقتصادی تولید هایازمحدودیت

بازیافت نهایی نفت بازیافت نهایی مخازن با رانش آب،موثربرمیزانمهم ازعواملیکی

. فعالیت سفره آب استومیزانتوانایی که دارای سفره آب فعال است، میزان تثبیت درمخزنی

ربازیافتگازباین تثبیت فشار، نقش درنتیجه. بودفشاربیشترخواهدهارسدوتنمی (حدصفرمواقع به ودربسیاری)نهایی به حداقل ممکن

ان حالت، میزدراین. خواهدبودنفت رانش آب یکننندهنیروی جابجا هایی ، بازیافت نبطورکلی. رسدمیحداکثرمقدارخودبازیافت نفت به

. شده استبراورددرصد 75تا 35با رانش آب بین درمخازننفت ل از یک مخزن با رانش آب در شکاینمونهرفتار تولیدی و فشاری

. نشان داده شده است10-11

خزنیکماز اینمونهوفشاریرفتار تولیدی با رانش آب

فشاری-جدول روند تولیدیتوان فشاری مخازن با رانش آب را می-به طور کلی روند تولیدی

. بصورت زیر خالصه نمود

مترجم/تالیف تارک احمد/مهندسی مخازن هیدروکربوری1.1386رحیم سیالوی سال نشر

Hamid. Borsalani@Gmail.Com، برسالنی، حمید، 900216389

مقدمه. 1

مکانیسم رانش ریزش ثقلی. 2

مشخصات رفتاری مخازن تحت رانش ریزش ثقلی. 3

نتیجه گیری. 4

های ارزیابی مخزنپارامترهر مخزن از یک سری خواص مخصوص به خود تشکیل شده است .

شکل هندسی مخزن، خواص سنگ و سیال مخزن و مکانیسم رانش با وجود آن که هیچ دو مخزن . باشداولیه هر مخزن منحصر به آن می

توان بر اساس مکانیسم رانش، اما مخازن را میشودنمیمشابه پیدا طور به. کنند دسته بندی نمودکه به وسیله آن تولید میایاولیه

خص، معمول عملکرد هر مکانیسم رانش به وسیله یک سری خواص مشفت ضریب بازیافت نهایی، نرخ کاهش فشار، نسبت گاز به ن: مانند

(GOR )شودو میزان تولید آب شناخته می .

ا بازیافت طبیعی مخزن ر( انرژی)تولید نفت به وسیله مکانیسم رانش. نامنداولیه می

بازیافت اولیهعی و در بازیافت اولیه، تولید نفت از مخازن با استفاده از انرژی طبی

نجام ا( مانند تزریق سیال)بدون استفاده از هر گونه فرآیند مصنوعی . شودمی

ینی یک مهندس مخزن به منظور فهم بهتر رفتار یک مخزن و پیش بهای رانش مخزن که عملکرد آینده مخزن، الزم است که از مکانیسم

. باشدباشند اطالعات دقیقی داشتهکنترل کننده رفتار سیاالت میرانش مکانیسم)عملکرد کلی مخازن نفتی به وسیله انرژی طبیعی

شود تعیین ها که موجب حرکت نفت به طرف چاه میآن( اولیه. گرددمی

های رانش اولیهمکانیسمح در این ارائه به معرفی و تشری

مکانیسم رانش ریزش ثقلی وازن تاثیر آن بر عملکرد کلی مخ

. پردازیمنفتی می

ین شش مکانیسم اولیه که تامه کننده انرژی طبیعی مخازن ب

: عبارتند ازآیندمیحساب 1 .ال رانش انبساط سنگ و سی

مخزن2 .رانش تخلیه ای3 .رانش کالهک گازی4 .رانش آب5 .رانش ریزش ثقلی6 .رانش ترکیبی

مکانیسم رانش ریزش ثقلی یدانسیتهرانش ثقلی در مخازن نفتی در اثر وجود اختالف بین

مثال توان با یکثقلی را میهاینیرواثر . افتدسیاالت مخزن اتفاق میرف به صورت ساکن در یک ظوآباگر مقادیری نفت . ساده توضیح داد

سمت در ق( آب)قرار داده شود، سیالی که دارای دانسیته بیشتر است ظرف در قسمت فوقانی( نفت)تحتانی و سیال دارای دانسیته کمتر

ا قرار خواهد گرفت، چنان چه این ظرف تکان داده شود این دو سیال بهم مخلوط خواهند شد، ولی پس از ساکن شدن ظرف، آرایش این دو

جدا شدن. سیال دوباره به حالت قبل از تکان دادن بر خواهد گشتلی ثقهاینیروحالت سکون، در اثر وجود برقرایاین دو سیال پس از

. انجام خواهد شد

قرار ثقلی در نحوه استهاینیروبررسی اثر اولیه سیاالت در یک مخزن

ن وضعیت استقرار سیاالت یک مخزن هیدروکربوری نیز تابع همیمت باشد، یعنی گاز در قسمت فوقانی، آب در قسثقلی میهاینیرو

قرار تحتانی و نفت بین این دو سیال و در قسمت میانی مخزن استنحوه استقرار اولیه سیاالت در یک مخزن نفتی1در شکل . )یابندمی

. (نشان داده شده است

( 1شکل)

قرار ثقلی در نحوه استهاینیروبررسی اثر (ادامه)اولیه سیاالت در یک مخزن

مانی به دلیل این که فرآیند تجمع و مهاجرت این سیاالت در فاصله زیاالت زیادی انجام شده است، به طور غالب فرض بر این است که این س

. پس از استقرار در حالت تعادل قرار دارندبه دلیل حاکم بودن این حالت تعادل، سطوح تماس این سیاالتبه صورت افقی ( نفت-نفت و سطح تماس آب-سطح تماس گاز)

. خواهند بود

ود دارد، تفکیک ثقلی سیاالت به صورت کم و بیش در اغلب مخازن وجبه طوری که در برخی از مخازن به عنوان یکی از عوامل تولیدی در

. شودنظر گرفته می

فشار مخزنCole ه مشخصات رفتاری مخازن تحت رانش ثقلی را ب1969در سال

: صورت زیر تشریح نمود

1 .فشار مخزن بر اساس میزان باقی ماندن گاز در این گونه مخازن، کاهش فشار

شود در حقیقت، اگر گاز مخزن تولید ن. باشدها به صورت متغیر میآنو در مخزن باقی بماند، فشار مخزن ثابت باقی خواهد ماند و در مخزن

قلی به وسیله ترکیبی از دو مکانیسم رانش کالهک گازی و ریزش ث. فرآیند تولید انجام خواهد شد

(GOR)نسبت گاز به نفت سم رانش اگر در یک مخزن نفتی، فرآیند تولید فقط به وسیله مکانی

اهد بود، ریزش ثقلی انجام گیرد، میزان کاهش فشار آن بسیار سریع خون چاه هایی که از نظر زمییوسیلهزیرا در این حالت گاز آزاد شده به

شناسی در اعماق کم قرار دارند تولید خواهد شد و همین امر موجب . هدر رفتن فشار مخزن خواهد گردید

2 . نسبت گاز به نفت(GOR)در در این گونه مخازن، نسبت گاز به نفت تولیدی از چاه هایی که

بر اعماق پایین تری قرار دارند کم خواهد بود، زیرا گاز آزاد شده از نفت. کنداثر وجود تفکیک ثقلی به سمت باال حرکت می

تشکیل کالهک گازی ثانویهاز از طرفی دیگر، میزان نسبت گ

ه از به نفت تولیدی در چاه هایی کنظر زمین شناسی در اعماق کم

قرار دارند روند رو به رشدی خواهد داشت، این امر نیز ناشی از

از وجود تفکیک ثقلی و صعود گآزاد شده از نفت به سمت

. باشدفوقانی میهایبخش

3 .کالهک گازی ثانویهش بدیهی است که مکانیسم ران

مل ریزش ثقلی فقط در شرایطی عکند که فشار مخزن کمتر از می

ه چنان چ. فشار نقطه حباب باشدفشار مخزن زیر اشباع، در اثر

باب نفت به کمتر از فشار حتوایدکاهش یابد، مقداری گاز از نفت

. آزاد خواهد شد

تولید آبین با کاهش بیشتر نفت، مقدار ا

ه گاز آزاد شده افزایش یافته و بسمت بخش فوقانی مخزن حرکت

نماید و به این ترتیب یک میکالهک گازی جدید ساخته

به دلیل این که مخزن. خواهد شدازی در شرایط اولیه فاقد کالهک گل بوده، این کالهک گازی تشکیشده را کالهک گازی ثانویه

. نامندمی

4 .تولید آب در این گونه مخازن تولید آب

الزم به ذکر. بسیار ناچیز استات است تولید آب یکی از مشخص. باشدمهم مخازن با رانش آب می

ضریب بازیافت نهایی نفت5 .بازیافت نهایی نفتافت از براساس گستردگی مکانیسم رانش ریزش ثقلی، ضریب بازی

د بسیار کننمخازنی که فقط به وسیله این مکانیسم رانش تولید میزان هنگامی که مقدار ریزش ثقلی مناسب باشد، می. باشدمتغیر می

در برخی حاالت، میزان بازیافت نهایی از . بازیافت باال خواهد بوددر . درصد نیز گزارش شده است80مخازن با رانش ریزش ثقلی تا

د، نیز نقش مهمی بر عهده دارایتخلیهمخازنی که مکانیسم رانش . میزان بازیافت کمتر خواهد بود

ی در یک مخزن با رانش ریزش ثقلی، میزان اشباع نفت در نزدیکع نفت زیرا باال بودن اشبا. حفره چاه باید تا حد امکان باال باقی بماند

. گرددموجب جریان بیشتر نفت و کمتر شدن دبی جریان گاز می

(ادامه)ضریب بازیافت نهایی نفت چاه حرکت نکند و به طرفیحفرهچنان چه گاز آزاد شده به سمت

اه در بخش فوقانی مخزن مهاجرت کند، اشباع نفت در نزدیکی حفره چ. حد باال باقی خواهد ماند

نشان داده خواهد شد، به منظور تولید 2همان گونه که در شکلاین هایبهینه از مخازن با رانش ریزش ثقلی بایستی تا حد امکان چاه

گونه مخازن در اعماق زیاد تکمیل شوند، زیرا در این حالت گاز آزادیب به حفره چاه را پیدا نخواهد کرد و به این ترتراهیابیشده فرصت

. توان گاز آزاد شده را در مخزن حفظ نمودمی

یاز یک مخزن با رانش ریزش ثقلاینمونه

از یک مخزن با رانش ریزش ثقلی را نمایش اینمونهشکل زیر. دهدمی

( 2شکل)

ی نفتعوامل موثر بر ضریب بازیافت نهایبارتند عوامل موثر بر بازیافت نهایی یک مخزن با رانش ریزش ثقلی ع: ازنفوذ پذیری در جهت شیب مخزن( الفشیب مخزن( بدبی تولیدی مخزن( جنفتویسکوزیته( دمشخصات نفوذ پذیری نسبی( ه

Cole اثر عوامل فوق بر بازیافت نهایی یک مخزن با1969در سال: رانش ریزش ثقلی را به صورت زیر تشریح نمود

نفوذ پذیری در جهت شیب مخزن و شیب مخزن

شیب مخزن( بدر اغلب مخازن نفوذ پذیری در

امتداد شیب مخزن بیشتر از جهت مخالف با شیب مخزن

در نتیجه هر چه شیب. باشدمیاز مخزن بیشتر باشد، نفت و گمخزن نیز در امتداد با نفوذ

پذیری، بیشتر جریان خواهند. یافت

نفوذ پذیری در جهت شیب( الفمخزن

وجود نفوذ پذیری خوب در جهتر جریان نفت، یکی از عوامل موثر د

م افزایش بازیافت نهایی مکانیسرانش ریزش ثقلی محسوب

به عنوان مثال، هنگامی . شودمیی که در مسیر جریان نفت الیه های

مانند )نفوذ ناپذیر هایسنگاز قرار داشته باشند، میزان( شیل

بازیافت نهایی مکانیسم رانشد ریزش ثقلی رضایت بخش نخواه

. بود

فتدبی تولیدی مخزن و ویسکوزیته ننفتویسکوزیته( ددر مخازن با رانش ریزش ثقلی ،

ادی نفت از اهمیت زیویسکوزیتهاست، زیرا دبی ریزشخورداربر

نفت تهویسکوزیثقلی وابسته به براساس معادالت . باشدمی

جریانی سیاالت، با کاهش آن یک سیال، دبیویسکوزیته

سیال افزایش خواهد یافت، در نفت، ویسکوزیتهنتیجه با کاهش

د دبی ریزش ثقلی افزایش خواه. یافت

دبی تولیدی مخزن( جلی با توجه به این که ریزش ثق

محدود است، به منظور حصول حداکثر بازیافت در مخازن با مکانیسم ریزش ثقلی، دبی د تولیدی این گونه مخازن نبای

نان چ. بیشتر از دبی ثقلی گرددچه دبی تولیدی این گونه

قلی مخازن بیشتر از دبی ریزش ثایهتخلیباشد، مکانیسم رانش

وارد عمل شده و میزان بازیافت . نهایی نفت کاهش خواهد یافت

مشخصات نفوذ پذیری نسبیمشخصات نفوذ پذیری نسبی( هد که مکانیسم رانش ریزش ثقلی هنگامی دارای بازدهی باال خواهد ش

ت فوقانی و جریان نفهایبخشجریان گاز آزاد شده از نفت به سمت هر چند که جریان این سیاالت مخالف . به سمت پایین انجام شودای شود، ولی به دلیل این که هر دو سیال دارجهت یکدیگر انجام می

ه هر یک از باشند، نفوذ پذیری نسبی مخزن نسبت بشرایط جریانی می. این سیاالت اهمیت خواهد داشت

نتیجه گیریش اولیه های رانمکانیسم رانش ریزش ثقلی، به عنوان یکی از مکانیسم

. مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت1969درسالColeمخازن توسط

فشار، عمق و: این مکانیسم تابع خواص و شرایط مخزن نظیر ...ی فقط توان نتیجه گرفت مکانیسم رانش ریزش ثقلباشد، لذا میمی

لید تواند در فرآیند توکه دارای شرایط مناسب باشند، میدرمخازنی. موثر باشد

طارق، احمد، مهندسی مخازن هیدروکربوری . 11.(Handbook of Reservoir Engineering)، مترجم

ز ، انتشارات روابط عمومی مناطق نفت خیسیالویرحیم (679-663، صفحات 11فصل . )1386جنوب،

Hafezage105@yahoo.Com، مهدیزادهمهرداد، بهنام ،890219325

مکانیزم رانش ترکیبی

مکانیزم رانش ترکیبیالهک عمومی ترین مکانیسم رانش ترکیبی از نوع ترکیبی رانش ک

لید تودومکانیسمتحت تاثیر این ونفتمیباشد ابگازی و رانش . میشود

ده معمولی ترین نمونه از اینگونه مخازن در اشکال زیر نشان داده ش. است

مکانیزم رانش ترکیبی

مکانیزم رانش ترکیبیجوم عالوه بر این ه. افت فشار در اینگونه مخازن سریع میباشد: الف

ه آب و یا انبساط کالهک گازی در اینگونه مخازن در حدی نیست ک. موجب تثبیت فشار مخزن شود

تحتانی مخازن به هایبخشدر اینگونه مخازن هجوم آب به : بهای عمیق شود؛ به طوری که رشد تولید آب از چاهکندی انجام می. باشدبسیار کند می

مکانیزم رانش ترکیبیبه چنانچه اینگونه مخازن دارای یک کالهک گازی کوچک باشند،: ج

ه نفت دلیل انبساط کالهک گازی ناشی از تولید نفت نسبت گاز بی در برخ. یابدهای کم عمق این مخازن بطور پیوسته افزایش میچاه

م های کحاالت امکان دارد که به دلیل تولید گاز آزاد شده توسط چاه.عمق کالهک گازی اینگونه مخازن دچار انقباض و کاهش حجم گردد

از یک این پدیده نسبت گاز به نفت این مخازن پسهاینشانهیکی ازدر صورت وقوع چنین اتفاقی حجم زیادی از . باشددوره افزایش می

. نفت مخزن از دست خواهد رفت

مکانیزم رانش ترکیبیه مخازن ممکن است که درصد باالیی از بازیافت کل نفت در اینگون: د

خزن و کاهش فشار مبدلیلباشد؛ و ایتخلیهناشی از مکانیسم رانش دی در به تبع آن افزایش میزان گاز آزاد شده نسبت گاز به نفت تولی

. یابدهای کم عمق اینگونه مخازن به طور پیوسته افزایش میچاه

تر از بازیافت نهایی نفت در مخازن با رانش ترکیبی همواره بیش: هاز دربسیاری. باشدمخازن با رانش کالهک گازی یا رانش آب می

خزن از فشار ممنظورتثبیتمخازن با رانش ترکیبی الزم است که به وآبروش هایی مانند تزریق گاز، تزریق آب یا تزریق همزمان گاز

. استفاده شود

.1Ahmed،Tarek،Handbook of Reservoir Engineering (Persian Translated)

mehrdadmaddah@yahoo.Com، مهرداد، مداح، 890219115

hajizadehhos69@yahoo.Com، حسین، حاجی زاده، 890218930

مقدمه الگوهای پایدار .2الگوهای ناپایدار .3جانبیآبراندر ساز و کار هورستو اوردینگنالگوی فون .4زیرین آبرانسازوکار .5مثال .6مشکالت مکانیکی .7مشکالت مرتبط با تکمیل چاه .8مشکالت مرتبط با مخزن .9

مقدمه بسیاری از مخازن را از چند طرف یا از تمام اطراف سنگهای آبده، احاطه

م حجم سفره آب در مقایسه با حج. گویندکردند که به آنها سفره آب میه مخزن ممکن است بسیار زیاد باشد، به طوری که آن را بتوان نسبت ب

از سوی دیگر، حجم سفره آب. مخزن محاط در آن، بی نهایت در نظر گرفتکرد مخزن ممکن است بسیار کم باشد، به نحوی که بتوان از تأثیر آن بر عمل

مخزن محصور کرده باشند،ناتراواآب را سنگهای یسفرهاگر . صرفنظر کردشکل )دهندرا تشکیل میایبستهآب باهم واحد حجمی یسفرهو

های از سوی دیگر ممکن است مخزن از یک یا چند ناحیه به آب(. اسالیدبعده شده سطحی متصل باشد، به طوری که آبهای سطحی جایگزین حجم تخلی

بت به ممکن است، سفره آب نسنهایتا(. شکل دو اسالید بعد)از مخزن شوندانبی مخزن در وضعیت کامال افقی قرار گرفته باشد، یا ممکن است سطح ج

یان ساختاری باالتر از سطح مخزن باشد، به طوری که نوعی جرآبگیرهای. به مخزن ایجاد شودآرتزینآب از نوع

(ادامه)مقدمه

(ادامه)مقدمه کند سفره آب ممکن است با تأمین آب ورودی به مخزن از افت فشار آن جلوگیری

: این کار ممکن است به علل زیر باشد. یا آن را به تأخیر بیندازدانبساط آب؛ (الفسنگ انبساط منبع شناخته شده یا ناشناخته هیدروکربنی تجمع یافته در( ب

سفره آب؛ تراکم پذیری سنگ سفره آب و یا (جباشد یا خیر و رخنمون، صرفنظر از اینکه سفره آب دارای آرتزینجریان ( د

ریان ج. سفره آب با آبهای سطحی مرتبط باشد یا خیررخنمونصرفنظر از اینکه . ددهد که سطح آب در سفره آب باالتر از سطح مخزن باشهنگامی رخ میآرتزین

آب ورودی در تعیین اثر سفره آب بر تولید از مخزن هیدروکربنی، باید بتوان مقدارار با دانستن مقدار اولیه هیدروکربن و مقد. از سفره آب را به مخزن حساب کرد

توان مقدار آب ورودی به مخزن را از معادله را از معادله موازنه جرم به تولید، می. دست آورد

الگوهای پایدار نام تویسشیلکنیم، الگوی پایدار را که بررسی میالگوییساده ترین

ه دارد که درآن، میزان آب ورودی به طور مستقیم متناسب با است کن در ای. شودنفت اندازه گیری می-در سطح تماس اولیه آب Pدر آن،

Piر باشود که فشار در مرز خارجی سفره آب، ثابت و برابالگو فرض میکند و ورودی به مخزن از قانون دارسی تبعیت میجریاتاست و

، تراوایی با فرض اینکه گرانروی آب. فشار استدیفرانسیلمتناسب با : متوسط و شکل سفره آب ثابت باشد

(ادامه)الگوهای پایدار ثابت ورود آب به مخزن با واحد بشکه در روز بر،در این معادالتpsia و

اگر مقدار را بتوان پیدا کرد، آنگاه با . استpsiaافت فشار در مرز با واحداز تواندانستن تاریخچه فشار مخزن، مقدار کل آب ورودی به مخزن، ، را می

اگر دبی تولیدی و فشار مخزن برای مدت زمان . محاسبه کرد( 1)معادله لیه طوالنی ثابت بماند، واضح است که دبی حجمی استخراج، یا دبی تخ

: به بیان دیگر. مخزن، باید با دبی ورود آب به مخزن برابر باشد (فعال دبی تخلیه حجمی(+ )دبی تخلیه گاز آزاد(+ ) دبی تخلیه حجمی آب

( نفتیر توان بر حسب ضریب حجمی تک فاز نفت به صورت زاین معادله را می

: نوشت

(ادامه)الگوهای پایدار و دبی روزانه تولید گاز دبی روزانه تولید نفت با واحد روزکه در آن

امل به دلیل اینکه نسبت گاز به نفت محلول، ش. استآزاد با واحد روزا شود، از نسبت گاز به نفت خالص روزانه یضریب حجمی نفت، می

با استفاده از ضرایب حجمی دو فازی، افزودن و . شودجاری، کم میتوان به صورت را می( 3)کاستن جمله و ادغام برخی جمالت معادالت

: معادل تبدیل کرد

برابر با ضریب حجمی دو فازی، و از آنجا کهBtاست ، :

(ادامه)الگوهای پایدار

به ( 4)یا ( 3)تخلیه مخزن از معادله هایدبیهنگامی که بر حسبهر چند در این . به دست آورد( 2)توان از معادله دست آمد، ثابت را می

ت روش، ثابت برای حالتی که فشار مخزن تثبیت شده است به دسار توان برای هر دو وضعیت فشار تثبیت شده و فشآید، از آن میمی

. متغیر استفاده کرد

الگوهای ناپایدار فرآینح الگوهای پایداری که در بخش پیش بررسی کردیم، برای تشری

با توجه به طبیعت ناپایدار . کندنمیورود آب به مخزن کفایت ت آب، الزم است که یک عبارت وابسته به زمان در محاسباهایسفره

جانبی آبرانسازوکاردر بخش بعدی، الگوهای ناپایدار با . گنجانده شوداپهلوهجانبی، آب از آبرانسازوکاردر . شودزیرین مطرح میآبرانو

در مقابل، . شود و جریان در جهت عمودی ناچیز استوارد مخزن میاز زیرین، جریان آب به مخزن عمدتا در جهت آبرانسازوکاردر

. عمودی است

ار الگوی فون اوردینگن و هورست در سازوکآبران جانبی

این مخزن در سفره آب . در نظر بگیریدرا به شعاعایدایرهمخزنیم افقی با شعاع واقع شده است که ضخامت، تراوایی، تخلخل، و تراک

معادله نفوذ . پذیری سنگ مخزن و آب در آن یکنواخت استتم برای بیان رابطه میان فشار، شعاع و زمان در سیس( aمعادله )پذیری

یری رود که پتانسیل رانش در آن شامل انبساط پذشعاعی به کار می. شودآب و تراکم پذیری سنگ می

(ادامه)این معادله را برای حالت دبی خروجی ثابت حل کردیم، الزمه ثابت

مرز داخلی ممکن است. نگه داشتن دبی در مرز داخلی ثابت باشدح در این فصل، معادله نفوذ پذیری در سیستم، سط .دهانه چاه باشد

یانی، با فرض ثابت بودن منشا در سطح م. میان مخزن و سفره آب استی، به زبان ریاض. توان دبی آب را از سفره آب به مخزن حساب کردمی

: شرط مرزی در سطح میانی به صورت زیر است

(ادامه)ماس سطح ت)ثابت است و برابر با شعاع بیرونی مخزن که در آن مقدار

. ین کردفشار را باید در این سطح تماس اولیه تعی. است( آب-اولیه نفتمعادله نفوذ پذیری را برای این حالت که هورستو اوردینگنفون

: دفشار ثابت خروجی نام دارد در شرایط اولیه و مرزی زیر حل کرده ان

شرط اولیه :شرط مرز بیرونی :و : در سفره آب نامحدودو : در سفره آب محدود

(ادامه)زیر توان معادله نفوذ پذیری را بر حسب پارامترهای بدون بعدحال می

: بازنویسی کردزمان بدون بعد :(6)

شعاع بدون بعد :

فشار بدون بعد :

(ادامه)در معادالت باال، تراوایی متوسط سفره آب، زمان، تخلخل سفره آب ،

با این . جزء؛ گرانروی آب، تراکم پذیری آب، شعاع مخزن استون متغیرهای بدون بعد، معادله نفوذ پذیری بر حسب پارامترهای بد

: آیدبعد به صورت زیر در می

(ادامه) مقادیر آب ورودی را به صورت جوابهای، هورستو اوردینگنفون

اوت متفنسبتهایبدون بعد و مقادیر کل را به صورت متداول برای حجم سفره آب ب حجم مخزن آورده اند که بر حسب نسبت شعاع

اطالعات به صورت زمان بدون بعد و مقدار آب ورودی . شودبیان میر آب که رفتاهایسفرهبدون بعد داده شده است، به طوری که تمام

ات شود، این اطالعآنها به صورت شعاعی معادله نفوذپذیری بیان میبه دست (8-8)بنابراین، مقدار آب ورودی از معادله. مفید خواهد بود

: آیدمی(8) که در آن(9)

سازوکار آبران زیرین م، بر که در بخش پیش بررسی کردیهورستو اوردینگنالگوی فون

وط به پایه معادله نفوذ پذیری شعاعی بدون در نظر گرفتن جمله مرببه لحاظ نظری، هنگامی که. جریان عمودی از سفره آب استوار است

زیرینآبرانسازوکارحرکت آب به مخزن به میزان قابل توجهی با ردن برای لحاظ ک. توان از این الگو استفاده کردگیرد، نمیصورت می

را به ایجملهچنو آالردو سپس کوتسجریان عمودی آب، ابتدا : افزودند و معادله زیر به دست آمد( a)معادله

که در آن نسبت تراوایی افقی است .

(ادامه)سازوکار آبران زیریندون بعد با استفاده از تعاریف زمان بدون بعد، شعاع بدون بعد و فشار ب

( 10)شود، معادلهو با افزودن فاصله بدون بعد دوم که با نشان داده می: شودتبدیل می( 11)به معادله

را در سفره آب نامحدود برای حالت دبی خروجی ( 11)معادلهکوتس(. 12)معلوم حل کرد

(ادامه)سازوکار آبران زیرینجی ساز عددی، مسئله را در حالت فشار خروسبیهبا استفاده از چنو آالرد

آنها یک ثابت آب ورودی به نام و میزان آب ورودی (. 13)معلوم حل کردندو ردینگناوبدون بعد تعریف کردند که مشابه با پارامترهای تعریف شده فون

. اند، با این تفاوت که در پارامتر زاویه حذف شده استهورست

اوردینگنبه دست آمده از الگوی فون مقادیر واقعی به دست آمده با مقادیردی زیرین تابع تراوایی عموآبرانسازوکارمتفاوت است، زیرا در هورستو

ایهجدولکه در چنو آالردمحاسبات جوابهایبه دلیل این تابعیت، . است. آمده است، تابع دو متغیر بدون هستند8-6

محاسبه میزان آب ورودی 2734مقدار آب ورودی به مخزنی که فشار مرزی آن از مقدار اولیه

psia 2724ناگهان بهpsiaروز، 100یابد پس از گذشت کاهش می360=. روز حساب کنید800روز و 200

k=0. 20

=3000ft

µ=0. 62

h=40ft

Ø=0. 20

=30000ft

پاسخ

مشکالت مکانیکی

مشکالت مرتبط با تکمیل چاه

(هادام)مشکالت مرتبط با تکمیل چاه

مشکالت مرتبط با مخزن

(ادامه)مشکالت مرتبط با مخزن

آذین، رضا، اصول کاربردی مهندسی مخازن نفت و گاز،. 11.1386تهران، دانشگاه صنعتی شریف، چاپ اول

355تا354و 333تا 323صفحات

ت شرکت نفت فال)دانشفرمقاله مهندس محمد حسین . 2(قاره ایران

alirezaatri69@gmail.Com، علیرضا عطری، 890219060

4... ... ... ... ... ... . . چکیده مطالب5... ... ... ... ... . . شبکه بندی مخزن6... ... ... ... ... ارزیابی حجم مخزن7... ... ... . های عصبی مصنوعیاستفاده از شبکه

8... ... ... ... ... نتایج شبکه عصبی9... ... . . شبکه عصبی طراحی شده برای تخمین اشباع آب

10... ... ... ... محاسبه حجم در جای نفت مخزن... های مختلف میانگین گیریشده براساس روشبراوردمقادیر حجم

. . ...11schilthuis . . ... ... ... ... ...12روش کار،

... ونزوئالguicoژنتیکی برای میدان الگوریتممحاسبات موازنه مواد با . . ...13

ه جنوب ژنتیکی برای میدان کربناتالگوریتممحاسبات موازنه مواد با 14... ... ... غرب ایران

15... ... ... ... ... ... ... مثال16... ... ... ... ... ... ... . . حل مثال

19... ... ... ... ... ... نتیجه گیری20... ... ... ... ... ... ... . . منابع

دهکیچاساسو هیپاهکچراداردییسزابهتیاهم، مخزنیک درربنکدرویهحجمقیدقنیتخم

یبرانیبنابرا. ندیکمهیتوجراهایهگذاریزانسرمایمو مخزنندهیآایتوسعههایطرحهایدغدغهازیگازو ینفتمخازنحجمبرآوردیدستباالعیصناارشناسانکومهندسان

نیادر. داردادامهبرداشتقابلرهیذخاتمامتاو شروعتشافکازمانازهکاستیشگیهمو یکیزیژئوفهایدادهازاستفادهو یعصبیههاکشبابزارباتااستشدهیسعمطالعهیجادرحجمازیبرآوردآناساسبرو هیتهمخزنمشخصهیلهامد، یکیزیپتروف

. دیآدستبهمخزندرربنکدرویه

برسپس. شدمیتقسحجمهمهایسلولبهو شدهیبندهکشبمخزنابتداهدفنیایبراههاچادرونیکیزیپتروفینبندزوبهاقدامههاچادریشناسسنگو تخلخلراتییتغاساس

و آباشباعو تخلخلریمقاد. شدیبندزونمخزنههاچادرونینهازوردنکرولهکباو شدیک سلولهریبراو یرینگیانگیممخزنهایسلولدرهایلرزیبعدسهیههادادزین

باپرسپتروننوعازهاییالسهیعصبهکشبیک یطراحباتینهادر. شدنییتعمقدارو تخلخلیواقعریمقادیدارایلهاسلوازاستفادهباآنآموزشو خطا، انتشارپستمیالگوردرحجمجهینتدرو شدهاقداملهاسلوهیبقدرپارامترهانیانیتخمبهنسبتآباشباع

دستبهریمقادباو شدمحاسبهمخزنربنکدرویهیجا. شدسهیمقاارلوکمونتیآمارروشازآمده

شبکه بندی مخزن برای ایجاد سهولت در دسته

ه و بکارگیریاطالعاتبندی و به ها در نظم در آوردن توزیع داده

مخزن و هم مقیاس کردن های با فاصله نمونه برداری داده

ه و لرزه چاهای داده)مختلفالزم است تا ابتدا مخزن( نگاریل یک مدل ریاضی ساده تبدیرابهاولین کار در مدلسازی، . کرد

ن به شبکه بندی مخزن و تقسیم آ. است( هم شکل)تعدادی سلول

ه مطالعدراینشبکه طراحی شده به

ها تا آن جا که بود تا چاهایگونهمجزایی هایدرسلولامکان دارد، ش این کار سبب افزای. قرار گیرنددارای هایسلول)هاتعداددادهدرآموزش، برای استفاده (اطالعات

ز از نظر عمقی نی. شودشبکه میبود تا ضخامتایبهگونهطراحی

کمتر از فاصله عمقی لهاسلوشد، نباژئوفیزیکینمونه برداری

بایدازچرا که در غیر این صورت هایهمقادیر درون یابی شده داد

ین کار اکردکهاستفاده ژئوفیزیکی. کاهدمیاز اعتبار آنها

ارزیابی حجم مخزن محاسبه حجم در جای نفت و گاز

یک مخزن، کاری است که از شروعر شود و دعملیات اکتشافی آغاز می

اگر . یابدادامه میعمرمخزنطول ن چه تعیین دقیق حجم هیدروکربیک مخزن عملی نیست، ولی

تخمینی قابل اطمینان از آن از های اصلی کارشناسان و دغدغه

در روش . مدیران نفتی استمعمول حجم سنجی با استفاده از رابطه زیر برآوردی از مقدار حجم

مخزن به دست ( گاز)درجای نفت : آورندمی

رمدلدهای عصبی مصنوعی استفاده از شبکهسازی تخلخل و اشباع آب در مخزن

·هاینگارهژئوفیزیکی

· مخزنی زونکد

·)x ،y ،z ) مختصاتجفرافیایی

n هاینرونتعداد، Noالیه داخلی و

Niبه ترتیب تعدادالیه هاینرون

خروجی و ورودی . هستند

ای ههای اخیر مقاالت متعدد و فراوانی در باره کاربرد شبکهدر سالر شده مرتبط، منتشومجالتهاکنفرانسعصبی در صنعت نفت در

توان به تجزیه و های عصبی میهای مهم شبکهاز کاربرد. استهای و تخمین پارامتر[ 12تا 9] سنگی ههایتحلیل رخسار

به [ 14و 13] مثل تخلخل و نفوذ پذیری سازندهاپتروفیزیکی. ، اشاره کردژئوفیزیکیهای کمک نمودارهای چاه پیمایی و داده

رخی های عصبی مهندسان و محققان را قادر کرده است تا بر بشبکهای هاز مسایل و مشکالت صنعت نفت، به ویژه آنهایی که با روش

فراوان در این میان،. معمول قابل حل نبوده اند فائق آیندمحاسباتیبا ایهالیچند پرسپترونشده، الگوی کارگرفتهترین الگوی به مالگوریتبا سیگموئیدو تابع انتقال (FFMLP)تغذیه رو به جلو

الگوهاهر چند کاربرد دیگر . بوده است3آموزشی پس انتشار خطا سائل، از مدراکثرنیز گسترش یافته است، لیکن کار آیی این الگو

از اهالگوبا دیگر درمقایسهآن الگوریتمیک سو و درک راحت تر ه همین ب. سوی دیگر سبب استقبال گسترده از این الگو بوده است

راحی برای ط. دلیل در این مطالعه نیز ما از این الگو استفاده کردیمهاینرونیک شبکه عصبی از نوع یاد شده، الزم است ابتدا تعداد

در این تحقیق ما برای ورودی. الیه ورودی و خروجی تعیین شود: ها، پارامترهای زیر را انتخاب کردیم

خمین نتایج شبکه عصبی طراحی شده برای تتخلخل و نتایج آموزش و آزمایش آن

شبکه عصبی طراحی شده برای تخمیناشباع آب و نتایج آموزش و آزمایش آن

محاسبه حجم در جای نفت مخزنین سنجی، حجم در جای اولیه نفت را در ارابطهحجمهای تهیه شده در بخش قبلی و با کمک مدل

ههاالی تکمقادیر و نمودار مربوط به آن را در تک ( 6) و شکل ( 1) جدول . کردیممخزنمحاسبه. دهدو کل مخزن نشان می

بررسی خطای برآورد حجم نفت با کمک شبکه عصبی نبود شبیه سازی آماری مونت کارلو کهازروشبرای بررسی دقت نتایج حاصل از آن سعی شد تا

روش، به جای آنکه فقط از دراین. ، استفاده شود[15] دهدبرآورد حجم پوشش میرادرهاقطعیتتر پارامازمقادیرایدامنهبرای محاسبه نتیجه استفاده شود، از پارامترمفروضیک مقدار معین

ه جای شود بنابراین نتیجه خروجی هم باستفاده میدرمحاسبه( بر اساس تابع توزیع آن)مفروضیروی از مقادیر است که بر حسب آنکه از چه تابع توزیعی پایدامنهآنکه یک مقدار معین باشد

در ابتدا توزیع آماری. معین را محاسبه کردهایاعتمادتوان مقادیر مختلف با سطح کند، میبه آن مختلف بررسی شد و بهترین تابع توزیع مربوطهایزونپارامترهای تخلخل و اشباع آب در

نرمالالگبرای پارامتر تخلخل از توزیع نرمال و برای اشباع آب از مدل . برای آن انتخاب شدو پنج متشکل از دزونشدولیپنج یک جامعه آماری دیده زونبه جز هازوندرهمه. استفاده شد

های تابع نمودار. از ترکیب دو نوع تابع توزیع استفاده گردیدزوندراینبنابراین . جامعه آماری بودتایج گرفته شده برای آنها و نیز ندرنظربه همراه توابع آماری زونهای هر توزیع تجمعی برای داده

شود چنانچه دیده می. نشان داده شده است(8) حاصل از تخمین توسط شبکه عصبی در شکل اصلی مخزن هایزونکه 5و 4هایزونآن از تخمین توسط شبکه عصبی در حاصالزنتایج

تا 1هایدرزوناما . دهدکند و تطابق خوبی را نشان میپیروی میههاهستند، از روند طبیعی داد . تفاوت چشمگیری دارد3

مقادیر حجم برآورد شده مخزن بر اساس ه های مختلف میانگین گیری، شبکروش

عصبی و مونت کارلو

شبکه عصبی و مونت کارلو حجم برآورد شده توسط روش مقایسه

کی محاسبات موازنه مواد با الگوریتم ژنتیونزوئالguicoبرای میدان

Havlena-Odeh ه معادلیخطاولین بار شکل یبراکه یادر مقاله، محاسبات موازنه مواد در این (4مرجع)موازنه مواد را پیشنهاد کردند

این مخزن . مخزن را به عنوان یک شاهد برای روش خود ارائه داده انداطالعات مربوط به میدان را نشان ( 5) جدول . یک مخزن اشباع است

. دهدمیHavlena-Odeh برایm اکتفا کرده و با 0/0731به مقدار تخمینی

Nو Weبرای مراحل مختلف خطارافرض مدل آبده و روش سعی و ست که نکته قابل توجه این ا. پیدا کنندمقادیرزمانیکوشیده اند تا

8آنها، در حل ترسیمی پیشنهادی خودشان خطی با شیبجوابهایر با باید براباینخطدهد، در حالی که طبق نظریه خود آنها شیب می

ایج آنها برای دستیابی به نتاستکهاین در حالی (. 3شکل )یک باشد . بهتر از سالهای نخستین تاریخچه تولید هم صرف نظر کرده اند

کی محاسبات موازنه مواد با الگوریتم ژنتیبرای میدان کربناته جنوب غرب ایران

سال تاریخچه تولید یکی 10ژنتیکی برای الگوریتمدر نهایت روشیا این استفاده شد تا مشخص شود آایراننیزکربناته جنوب غرب ازمیادین

نیز رساختارترکداروش برای مخازنی با ساختمان زمین شناسی پیچیده و ر پیچیدگی ساختاری این مخازن بر ابهامات موجود د. مناسب است یا خیر

یابی به و باعث شده است که محققین برای دستآنهاافزودهدینامیکعملکرد از آن . نتایج بهتر اصالحاتی را در معادالت عمومی موازنه مواد پیشنهاد کنند

و A. Ordonez،C. E. Medina،S. Mezaتوان به کار جمله میIdroboمعادله ایمقاله، طی [(7] مرجع )2001اشاره داشت که در سال

این مخزن، کالهک. بدستآوردندطبیعی را شکافدارموازنه مواد در مخازن یدان نکته قابل توجه در مورد این م. گازی اولیه نداشته و زیر اشباع است

یدان است به این معنی که فشار در سراسر مسراسرمخزنعملکرد یکسان مختلف تهایخوبقسمکند که نشانه ارتباط بسیار یکسانی تبعیت میازروند

. دهدنتایج اطالعات میدان را نشان می(5) و شکل ( 7) جدول . میدان است. این نتایج با محاسبات حجمی نیز هم خوانی دارد

مسئله ژنتیکی برای یک مثال برگرفته شده از الگوریتمروش

Fundamental of Reservoir Engineeringکتاب

(6 )اطالعات مربوط به مسأله را نشان ( 1) جدول. به کار گرفته شدتعداد مراحل زمانی در این مثال. دهدمی شده درنظرگرفتهبرای جمعیت کروموزوم20است و تعداد 10برابر

زیراشباعاز آنجا که مخزن مورد نظر . است

،استm=0بوده و در محاسبات نقشی ندارد .

جواب مسئله

محاسبه مقادیر آب ورودی برایreD: 10

ی محاسبه مقادیر آب ورودی براreD: 5

خزن به تقسیم بازه تغییر فشار مقسمت10

: نتیجه گیریک تخمین میزان نفت درجا در مخزن به مهندسین مخازن و تولید کم

. یرندکنند تا استراتژی صحیح تری را برای تولید از آن در نظر گمیمخزن نیز برای مطالعه جامعدینامیکدرک صحیح از نحوه عملکرد

برای دستیابی به این دو مهم معادله موازنه . ضروری استآن امریروش متداول حل این معادله که . رودمواد ابزاری کارآمد به شمار می

مبتنی بر فرض یک مدل آبده برای مخزن و استفاده از اصلSuperposition از باشد، مستلزم انجام محاسبات زیاد و استفادهمی

با وجود الگوریتمدهد این مقاله نشان می. روش سعی و خطا استا ب. دهدحذف محاسبات زاید برای مسائل متفاوت به خوبی جواب می

مخزن ندهعملکردآیبودن آن، این راه حل پیش بینی گرافیکیتوجه به رای روش کارآیی آن بموردایننکته اصلی در . سازدرا نیز آسانتر می

. مخازن ایران است که با حل یک مثال عملی نشان داده شده است

عضو هیئت 88/8/5رحیمی بهار، علی اکبر، تاریخ اصالح1.علمی پژوهشگاه صنعت نفت

Original Hydrocarbon in Place272/274/275/276

کارشناسی ارشد دانشگاه تهران 84/2/24، علی، نوذری. 2222/223/224/225Oil In place

شرکت ملی نفت 91، محمد حسین، دی ماه دانشفر. 3ایران

ر، ، فریبرز، دانشگاه صنعتی امیر کبیدکتررشیدی. 4مطالعه شده و مختصرا استفاده شده

، مهندسی شیمی، 88محمدی، علی محمد، آذر . 5Waterflooding

M. attar21@yahoo.Com. مهدی عطار جنت آبادی. 890219056

با استفاده از نمودارهای وگازهای نفت پیش بینی عملکرد چاه .کاهش

کاهش نمایی

بر روی چاهوتعمیراتتاثیر

هارمونیکجریان کاهشی

وگازو نفت ابجریان همزمان

نسبتهایمنحنی

نرخ عملکرد روزانه

:چکیده

لیل و تحلیل کاهش تولید چاه یک روش گرافیکی است که برای تح. درگیهای نفت و گاز مورد استفاده قرار میپیش بینی عملکرد چاه

رد آینده و تواند برای پیش بینی عملکمنحنی عملکرد تولید از چاه می .چگونگی تولید چاه در آینده به کار برود

های تحلیل نمودار کاهش تولید ابزاری تجربی برای تخمینروش. ذخایر قابل بازیافت هستند

های معمول تحلیل نمودار کاهشدر این تحقیق خواهیم دید که روشباشد تواند ابزاری قابل اطمینانتولید برای یک یا چند چاه، زمانی می

النی که تاریخچه تولید برای تعیین یک برنامه، به اندازه کافی طو .باشد

:چکیده

حیط های جریان سیال در متحلیل نمودار کاهش تولید از اصول تئوریفت و های نمتخلخل مشتق نشده بلکه از مشاهدات تجربی عملکرد چاه

ودن گاز حین تولید به دست آمده است، به عبارت دیگر در دسترس بارد تاریخچه تولید برای چاه در صورت به کار بردن این تحلیل از مو

. الزم هستندیرا باشد زدر تحلیل نمودارها، زمان، مناسب ترین متغیر مستقل می

زمان به طور مستقیم برای پیش بینی-های جریانبرون یابی منحنی. دتولید و ارزیابی اقتصادی قابل استفاده خواهد بو

:چکیده

همچنین مشاهده خواهد شد که تغییر در شرایط تولید از مخزن. دتواند در تحلیل نمودارها تأثیر زیادی را بگذارمی

تواند ینتایج تجربی نشان داده است که عدم توجه به این تغییرات م .ها باعث گرددخطای زیادی را در پیش بینی عملکرد چاه

اهش تحلیل نمودار کاهشی تولید، کاهش نمایی، ک: کلمات کلیدیخ هایپربولیک، کاهش هارمونیک، تطابق تاریخچه، نرخ کاهشی، نر

کاهش اسمی، نرخ تولید تجمعی، شدت جریان

: مقدمهنرخ کاهش تولید"روش تحلیل،" DC یک ابزار اصولی برای تخمین

. ذخایر قابل بازیافت هستندبرخالف تصور معمول، تحلیلDC نا بیشتر بر پایه مشاهدات تجربی ب

.تشده اس

عین، با به عبارتی با تولید و چگونگی تولید، از یک چاه در مدت زمان منی برای توان به یک تحلیل و پیش بیهای تولید، میتوجه به این داده

تجربی، بنابراین به خاطر طبیعت. برنامه تولید آینده چاه دست یافتجریان یک فازی یا :برای بسیاری از شرایط مانندDCتحلیل. درسهای چندفازی سیال، کاربردی به نظر میجریان

: مقدمهی از برای مثال در برخی موارد که نرخ تولید نفت حالت کاهشی نمای

روند نمایی )آب و نفت(دهد، کل مایعات مخزن نیزخود نشان می. دهندنشان می

ر روی همچنین احتمال دارد تحلیل برای یک سیال صورت گیرد، گاه بکار سیال دیگر و گاهی بر روی کل سیاالت و یا نسبت سیاالت به

. رودمی

مثال برای نسبت آب به نفتWORو یا نسبت گاز به نفتGOR ووی گیرد، بنابراین توجیه قمورد استفاده قرار می WOR+1حتی برای

ورت برای هیچ یک از متغیرها مبنی بر پیروی از یک روند خاص به ص. مستقل وجود ندارد

WOR،WGRانتخاب متغیرهایDCتحلیل

لذا رهیافت کاربردی برای تحلیلDC انتخاب متغیری گاز، نفت، نفت .باشدمی ...و WGR ،WORآب، +آب، گاز +

شود، زمانی از تحلیلبه طور ضمنی فرض میDC می توان استفادهکاهش، در خالل دوره پیش کرد که فاکتورهای مؤثر برای تاریخچه

ن و بینی، بدون تغییر ادامه یابند، این فاکتورها شامل شرایط مخز .شرایط عملیاتی است

به عبارتی با توجه به تحلیلDC ر توانیم فاکتورهای مؤثر را نیز دما می .نظر بگیریم و همچنین خواص مخزن را پیش بینی نماییم

.work overتعمیرچاه

اگر این شرایط متغیر باشند، برای مثال در خاللWork over منحنیتعیین شده قابل استفاده برای Work overنرخ کاهش که قبل از

. نخواهد بود Work overدوره بعد از ها به طور در هنگام تحلیل نرخ کاهش جریان، دو دسته از منحنی

: شوندمعمول استفاده می

آنچه .نرخ جریان برحسب زمان و نرخ جریان برحسب تولید تجمعییش که در اینجا اهمیت دارد و در نهایت منجر به یک نتیجه مطلوب پ

. گرددبینی می

سازش تحلیلDCهای ذخیره مثل محاسبات حجمی با دیگر معرف .باشدموازنه مواد و فاکتورهای بازیافت و خصوصیات مخزن می

های تخمین هیدروکربنوDCتحلیل منحنیقابل بازیافت

تحلیل منحنیDCهای قابل بازیافت منجر به تخمین هیدروکربن. شودمیهای درجا در طبیعت مخزن ثابت هستند ولی زیرا هیدروکربن

. دباشنهای قابل بازیافت متأثر از شرایط عملیات میهیدروکربن

برای مثال چاهی که از یک مخزن حاوی یک بیلیون فوت مکعبBCF م کننده کند، بسته به وجود یا نبود یک متراکگاز درجا تولید می

و یا BCF 0/7باشد ممکن استکه به تأسیسات چاهی متصل می0/9 BCF بازیافت داشته باشد.

دتئوری تحلیل کاهش جریان تولی-1ند دهد که سه نوع روتحقیقات انجام گرفته در این زمینه نشان می

،Exponential. کاهشی برای نرخ تولید قابل مطالعه استHyperbolic: وHarmonic (1شکل .)

شود که به آغاز می،Dاز تعریف نرخ کاهش تولید، DCاصول تئوری :شودصورت زیر تعریف می

حد زمان نرخ کاهش تولید به صورت کسر تغییرات جریان تولیدی در واراین بناب. باشد که به صورت درصد برحسب سال بیان شده استمی :آیدتوان گفت کاهش نمایی از رابطه زیر به دست میمی

های ای از رسم منحنیشکل ساده: 1شکل های مختلف آنکاهشی و روش

جریان تولیدی بر حسب : 2شکل توضیح زمان

ای از رسم جریان تولیدی بر حسب زمان را نشان شماتیک ساده2شکل. دهدمی

شود شیب منحنی مقدارهمانطور که مشاهده میDدهدرا به ما می .

و تولید تالش هایی که به صورت تئوری برای مدل کردن افت بررسی تولید. دگردهای نفت و گاز صورت گرفته به اوایل قرن حاضر بر میتجمعی چاه

ی ها مرتبط با نمودارهاای از جزئیات مهمترین یافتهخالصه 1921در سال. دبرای صنعت نفت و گاز ارائه شای کاهشی در رساله

پس های نفتی پرداخته و سین رساله ابتدا به مدل کاهش نمایی برای چاهااستفاده از روش ترسیمی به فرم نمودارهای کاهش درصدی

Hyperbolicن های گازی را بیاهای نرخ تولید از چاهبرای آنالیز کردن داده .کرده است

Exp ،Hypن، نمودارهای کاهشی جریا

Arpsای را در زمینه توسعه مفهوم آنالیز مقاله 1944در سالوExponentiaclنمودارهای کاهشی جریان با استفاده از معادالت

Hyperbolicبرای تحلیل نرخ تولید ارائه کرد .های نتایج فعالیتاس اگرچه اسArps کامال آماری و ذاتا تجربی

حلیل ای در تشود ولی اثرات آن منجر به پیشرفت گستردهمحسوب می .های تولید در صنعت نفت و گاز گردیدداده

استفاده گسترده از معادالتARPS مربوط به سادگی روابط آن و. های میدانی استسادگی در کاربرد داده

Exp ،Hypن، نمودارهای کاهشی جریا

عالوه بر اینهاARPS مفهوم توان کاهشیb و ثابت کاهش نرخ. را معرفی کردDiجریان

ن زمینه های تحقیقاتی بعدی در ایکه پایه و اساس بسیاری از فعالیتبا تخمین این پارامترهای مهم هنگام تطابق تاریخچه، ARPS. شد

و Exponentialزمان و کاهش-های جریانروش برون یابی دادهHyperbolic را با استفاده از نمودارSemi-logبه خوبی نشان داد .

تحقیقاتARPS نشان داد که مدل کاهش نمایی ساده ترین مدلهای نفتی است و در عینمخصوصا در بررسی نمودارهای کاهشی چاه

حال مطمئن ترین تخمین از سیال در جای مخزن و نرخ جریان . دهدتولیدی را ارائه می

نشماتیک ساده جریان برحسب زما: 2شکل

HyperbolicوHarmonicمدل کاهش

در حالیکه مدل کاهشHarmonic برای پیش بینی آینده تولید ARPSتحقیقات بعد از . دهدتخمین خوش بینانه تری را نشان می

ک مدل های تولید براساس یکردن پیش بینی دادهبیشتر روی اصالح. باشدمتمرکز میHyperbolicکلی و

1968در سال،Slider به وسیله مدل کاهشHyperbolic یکهای جریانی تولید را برای دادهCurve-Machingروش جدید

. ارائه کردSemi-logبراساس تحلیلعالوه بر این مواردSliderیک روش عملیCurve-Fitting را با

عرضه Arpsاستفاده از تئوری نمودارهای کاهشی براساس معادالتهای تحلیل نمودارهای کرد که در عین ساده بودن مؤثرتر از روش

. کاهشی است

Arpsنمودارهای تجمعی

. ی دوباره با همان هدف یعنی بهبود پیش بینGently،1972در سال

برون یابی نمودارهای کاهشی جریان سری جدیدی از نمودارها را . منتشر کرد

،خصوصیت اصلی این نوع نمودارها در مرتب سازی دوباره معادالت. اشدبمیبه یک فرم ساده تر توابع ترسیمی Arpsپیش بینی نرخ اولیه

Gently نمودارهای تجمعیArps را طوری ارائه داد، که با تطابقلی تاریخچه تولید واقعی مخزن بر نمودارها تولید شده، پارامترهای اصست برای هر برون یابی عملکرد مخزن با ضریب اطمینان باالیی به د

. آیدمی

در طول تخلیه مخازن μCgرابطه تغییرات گازی

ای برای تغییرات های دیگری برای به دست آوردن رابطهتالشμCg. در طول تخلیه مخازن گازی انجام گرفت

1985در سال،WattenbargerوFraim با استفاده از یک تابعرا از جریان واقعی حذف μCgنرمال شده شبه زمان، عامل غیرخطی

. کردند1986در سال،Aminian و همکارانش براساس یک مدل شبه

لید ها را منحصرا برای افت نرخ توتحلیلی، یک سری از انواع منحنی. گاز و تحلیل تولید انباشتی ارائه کردند

ر اگرچه توسعه و بسط این نوع نمودارها به منظور کاهش فرضیات دکارگیری تحقیقات قبلی بود، ولی به علت در دسترس نبودن، هنگام به

.ای مواجه نشدهای میدانی نتایج آن با پذیرش گستردهداده

Schmidtهای منحنی

های منحنیSchmidtو Caudleو Miller،1986در سالکه در آن . را ارائه نمودندAminianهای مشابهی همانند منحنی

Schmidt. همچون کارهای قبلی، جریان غیردارسی فرض شده بود

در بر اهمیت در نظر گرفتن جریان در هنگام آزاد شدن گاز مخصوصا . نرخ باالی جریان اطراف دهانه چاه تأکید کرد

اما با این وجود منحنی هایSchmidt برای تخمین تراوایی فشار. اولیه مخزن خیلی حساس بود

کاهش نمایی-2ها زمانی که نرخ کاهش منحنیDد توان گفت که تولیثابت باشد، می

. کنداز روند کاهش نمایی پیروی می

نمونه 2شکل . باشدنام دیگر این روند، کاهش با درصد ثابت میدهد که برایهای تولید برحسب زمان را نشان میای از رسم دادهساده

. شودو تحلیل کاهش جریان از آن استفاده میDبه دست آورن مقدار لگاریتم جریان برحسب زمان رسم شده 3همچنین در شکل

.شودکه به صورت خط راست دیده میکه . را برای ما محاسبه کندDتواند مقداربه عبارتی شیب نمودار می

.ای از کاهش نمایی استنمونه

نمودار لگاریتم جریان برحسب : 3شکل Dزمان برای کاهش نمایی و تخمین

DCتحلیل: 3توضیح شکل

تحلیلDCرودبرای شبیه سازی جریان پایدار به کار می .های اولیه زمان در این روش معموال از روند دوره جریانبنابراین داده

رز کاهش نمایی معادل جریان محدود به م. کنندحد واسط پیروی نمی. دهداست که تنها بعد از اتمام جریان حد واسط رخ می

اهش توان نشان داد که اگر یک روند کاز طریق روابط ریاضی نیز میم نمایی را به صورت گراف نرخ جریان برحسب تولید تجمعی را رس

ز آنها که در نهایت با استفاده ا. دهدنماییم یک خط راست را نتیجه می. باشدقابل تخمین می،Dنرخ کاهش،

محاسبه حداقل هیدروکربور ذخیره( 4شکل). دتوان مشاهده کرهای کاهش جریان میبا توجه به مقایسه منحنی .3که کاهشExponential نسبت بهHyperbolic یاHarmonic

. دهدکاهش سریعتری را نشان میربور که معموال حداقل هیدروک. توان نتیجه گیری کردبه عبارتی می

. توان با این گراف محاسبه نمودذخیره اثبات شده را می

که از تئوری2با توجه به معادلهDecline Curve و تعریف نرخ: به دست آمده، میتوان نوشتDکاهش

نرخ جریان تجمعی برحسب جریان: 4شکل تولیدی در کاهش نمایی

ان نرخ جریان تجمعی برحسب جریمحاسبه تولیدی در کاهش نمایی

4 .تولید تجمعی بین زمانt1 وt2توان از را با توجه به متغیر زمان می :رابطه زیر به دست آورد

q1باt2در زمان q 2ارتباطExponentialبا توجه به تئوری کاهش. 5 :باشدبه صورت زیر میt1در زمان

برای عموما با علم به اینکه کاهش نمایی، یک کاهش درصدی ثابت است. 6ها به از رابطه زیر استفاده شده و با توجه به لیست داده q2پیش بینی

:صورت زیر عمل شود

به ترتیب استفاده شده اند و زمان در Dو dدر معادله باال، دو ثابت. 7 ”نرخ کاهشی اسمی“را،dبرای شفاف کردن موضوع .نهفته استdپارامتر

شود و رابطه واقعی نامیده می ”نرخ کاهش نماییD “ظاهری و در مقایسه :به صورت زیر عنوان میگرددDو dبین

. نشان داده شده است5در شکل Dو dاختالف بین

های حالت کاهش مقایسه منحنی: 5شکل و کاهش ظاهریExponentialنمایی

Nominalهای و شدت نرخ کاهشی منحنیفوق

: 5توضیح شکلدر واقعDار که در هر لحظه مدنظر قر. باشدبه شیب خط مرتبط می

.گیردمی

،معموال نرخ کاهش اسمیd،های فهرست وار نرخ در ارتباط با دادهتوان به صورت دستی نیز ها میو از روی داده. شودجریان ظاهر می

نشان داده شده اختالف بین5همان طور که در شکل . محاسبه نمودD وd ها ارتباط دارد و اگر معموال خیلی کم است و به دقت داده

. ها اشتباه شوند خطا شاید خیلی بحرانی هم نباشدداده

محاسبه ذخیره باقی مانده 8 .ظر نکته مهم دیگری را که باید در تحلیل نرخ کاهش جریان در ن

.باشدمیDگرفت، محاسبه

<D>زمان -که از نمودار جریانDRtباید به صورت .آیدبه دست می. شود، برابر باشدحاصل میDRcکه از نمودار جریان تولیدDتئوری با

ز مقدار برای پیش بینی ذخایر باقی مانده در منحنی کاهش جریان نیبرون یابی کرده و qEcذخیره مورد نظر را در جریان اقتصادی بهینه را

:با استفاده از رابطه زیر ذخیره باقی مانده را محاسبه نمود

و تعمیرات بر روی Workoverتأثیر-3چاها در تعمیرات بر روی چاه معموال یک افزایش ناگهانی در نرخ تولید ر

. دهدنمودار نشان می

نکند اما این افزایش ناگهانی در جریان تولیدی ممکن است ادامه پیداباید توجه .و بعد از یک دوره اولیه پایدار دوباره به حالت اول باز گردد

به وجود Workoverنمود که افزایش در نرخ تولید را که در نتیجه. ت داریمآمده، الزاما به این معنی نیست که ذخایر بیشتری برای بازیاف

اگر ذخایر قابل بازیافتWorkover افزایش یابند بسته به عوامل .مختلف شرایط متفاوت خواهد بود

و تعمیرات بر روی Workoverتأثیر-3چاهدر حالتی که به دلیل پیشرفتSkin در نزدیکی چاه و با اسیدکاری

یش دوباره و یا شکاف هیدرولیکی میتوانیم نرخ جریان در چاه را افزال البته ذخایر جدیدی اضافه نشده و ذخیره قابل تحرک و قاب. دهیم

فزایش و یا در حالتی ممکن است جریان در چاه ا. کندتولید تغییر نمیفت نیز یافته و به دلیل باز شدن مناطق جدید به چاه ذخایر قابل بازیا

.افزایش یابد

دهنداین تأثیر را به خوبی نشان می7و 6های شکل .

عدم تغییر میزان ذخیره قابل : 6شکل Workoverبازیافت با توجه به انجام عملیات

بر روی ضریب Workoverتأثیر: 7شکل بازیافت نهایی از مخزن

7و6توضیح شکل ذخیره نهایی قابل بازیافت تغییری نکرده است اما 6در شکل

تواند در این شرایط بسیار قابل اهمیتهای اقتصادی میمحدودیتتغییر یافته Aو Bشود نقاطهمان طور که در شکل دیده می .باشد .است

افته دهد که ضریب بازیافت نیز افزایش یبه خوبی نشان می7شکل .است

Hyperbolicمنحنی کاهش-4

9 .رابطه منحنی کاهشیHyperbolicکنداز رابطه زیر پیروی می:

0که در این حالت< b < 1به عبارتی با کاهش منحنی. باشدمیhyperbolic ،نرخ کاهش ،Dبه طوری که .ثابت نیستDi نرخ کاهش در

.می باشدqiلحظهای است که نرخ جریان

های تولید، به طور تجربی ثابت شده است برای برخی از تاریخچهDبین صفر و یک bرود که البتهباال میbمتناسب با نرخ تولید با توان

گردد و در حالترابطه منطبق با کاهش نمایی میb=0در حالت. باشدمیb= 1کاهشharmonicشودیا همساز نامیده می.

ه نمودار لگاریتمی جریان برحسب زمان نشان داده شده است که ب8شکل .صورت خط راست نیست

Hyperbolicنمودار منحنی کاهشی: 8شکل برای لگاریتم جریان برحسب زمان

به منحنی hyperbolicمنحنی کاهشتبدیل Exponentialکاهشی

اهشبا توجه به روابط باال و ارتباط روابط و انتگرال گیری رابطه کhyperbolicخواهد شد که در این رابطه 9به صورت رابطهDi و

qiدر ”کاهش اولیه“و ”به ترتیب نرخ جریان اولیهt= 0 “بعد .هستندبا استفاده از مناسب ترین منحنی qiوDi،bهای از پیدا کردن ثابت

از رابطه باال به tهای تولید، نرخ جریان در هر زمانمنطبق با داده. آیددست می

های برون یابی به صورت مداوم برای کاهشhyperbolic و درا های طوالنی از نظر زمانی منجر به نتایج غیرقابل اعتماد و یدوره

. گرددتخمین باالیی برای ذخایر میبرای اجتناب از این مشکل با توجه به پیشنهادRobertson در

را به hyperbolicتوان منحنی کاهشبرخی از نقاط زمانی، می .تبدیل نمود Exponentialمنحنی کاهشی

که به hyperbolicنمودار کاهشی: 9شکل انتقال یافتهExponentialحالت

جریان کاهشی هارمونیک-5کاهش همسازharmonic حالتی خاص از کاهشhyperbolicباشد می

به سمت صفر qاست، یعنی وقتی qمتناسب با Dو نرخ کاهشb= 1کهاین نوع عملکرد زمانی مورد .نیز به سمت صفر میل کندDکندمیل می

ازیافت استفاده است که یک مکانیسم مؤثر مانند نیروی ثقل ریزش برای با توان تولید نفت بمثال دیگر از این نوع جریان کاهش را می .فعال باشد

.نام برد ”رانش آبده“ویسکوزیته باال از طریقتی گردد و به عباردر نتیجه تحرک ناخواسته و یا اثر آب زودتر مشاهده می

.گیردباالتری صورت می Water Cutتولید نفت درید نفت اگر نرخ سیال کل ثابت نگه داشته شود، بر اثر افزایش آب، تول. 10

این روند نرخ کاهش جریان از منحنی .کاهش خواهد یافتharmonicبا توجه به اصول تئوری منحنی جریان کاهشی .کندپیروی می

: می توان گفتDو ثابت نبودن harmonicبرای نرخ کاهش،Dو تعریف،

محاسبه تولید تجمعی 11 .که در این رابطهkثابتی برابر باDi/qiهمانطور که گفته .میباشد

است hyperbolicحالت خاصی از کاهش harmonicشد کاهش :نوشت کهتوانمی)9می باشد لذا با توجه به رابطه b= 1که در آن

و q1برای دو نرخ جریان t2و t1و در نهایت تولید تجمعی بین . 12q2شودبه صورت زیر محاسبه می:

ه توان میزان تولید تجمعی را در پایان عمر مخزن یا ببنابراین میتوان با توجه به تساوی باال می .عبارتی در نرخ جریان صفر تعیین کرد

منحنی لگاریتم harmonicبرای به دست آوردن خط راست در روش .جریان را بر حسب تولید تجمعی رسم کرد

:جریان همزمان آب و نفت و گاز-6

نین همچ. روندهای کاهش برای تحلیل تولید نفت و گاز به کار میمنحنیها نحنیبرای تحلیل عملکرد چاه در تولید مخلوط نفت و گاز و آب نیز این م

های آنها های نفت و گاز و آب و نسبتبا استفاده ازداده. قابل استفاده هستندWOR،GORوWGRها هماهنگ تر خواهند بودتحلیل .

یه تواند مخالف منحنی سیال اولهای نسبت این سیاالت، میروند منحنی. باشدربوط مثال بسیار معمول است که منحنی آب و گاز روند افزایشی و منحنی م

اید های نسبت، ببنابراین برون یابی منحنی .به گاز روند کاهشی داشته باشدده و با در نظر گرفتن مکانیسم مناسب مخزن که در روند تولید مشاهده ش

.چگونگی تولید صورت بگیرد

های ثابتqi وDiید نیز از منحنی لگاریتم نرخ جریان تولید برحسب تول .باشدتجمعی قابل محاسبه می

:های نسبتمنحنی-7

ه های نفت، گاز و آب هستند کهای نسبت، نمودارهای نسبتمنحنی. دهدهای متفاوت آنها را نشان میارتباط

شوند که یها برای انعکاس بهترین مکانیسم تولیدی بهینه ماین ارتباطهای جداگانه روی جداول عملکرد نشان معموال آنها را براساس نرخ

ح تر ها واضها و نسبتبه این ترتیب وابستگی متقابل نرخ. دهندمی. شودها میبوده و منجر به هماهنگی بیشتر تحلیل

های مورد استفاده عبارتند از معمول ترین نسبتGOR(go/gs): ،WOR(gw/go) ها بازده مکانیسم تولیدی مخزن راکه این نسبت

معموال با یک WORیا GORیک نسبت افزایشی. کندمنعکس میرسد تها مینرخ کاهشی نفت مرتبط است، پیش بینی تولید زمانی به ان

. بیش از حد باشدGORو WORکه

:های نسبتمنحنی-7

از یکی. گیردهنگامی که تحلیل بر روی یک مخزن گازی انجام میکه نسبت میعانات به . استCGRهای مهم مورد استفاده، نسبتنسبت

. رودگاز بوده و برای اندازه گیری افزایش میعانات گازی به کار میمعموال هر چه این نسبتCGRر بزرگتر باشد روش تولید ما مناسب ت

بزرگتر باشد CGRباشد اما باید در نظر داشت هر چه نسبتمیدر این میان .دهدمشکالت دیگر نیز مانند حرکت مایع در چاه رخ می

WORنسبت آب به گاز وLGR نسبت مایع به گاز، اندازه گیریمایعات در چاه را ممکن liftingمشکالت نهفته در ارتباط با

.سازندمی

گردد کهپیش بینی تولید به زمانی منتهی میLGR آنقدر بزرگ شود .که سیستم تولید قادر به کنترل آن نباشد

نرخ عملکرد روزانه-8مشکالت عملیات، از دست دادن گاهی به دلیل مالحظات عملیاتی

از چاه به طور ...نبود قرارداد و(های بازاریا محدودیت ...تجهیزات واهیانهشود، با این وجود گزارش رد شده به صورت مپیوسته تولید نمی

. باشدمی)یا روزانه(تقسیم شود نرخ )تعداد روز در یک ماه( 30اگر تولید ماهیانه بر عدد

روزی نامیده-شود، نرخ تقویمروزانه که به این روش محاسبه می. شودمی

یا 15مثال(کنداگر تولید ماهیانه بر تعداد روزهایی که چاه تولید مینرخ «تقسیم گردد آنگاه نرخ روزانه محاسبه شده این روش )روز20

توان گفت که اختالفو در نهایت می. شودنامیده می»روز-عملکرد .نامندچاه میDown timeبین این دو مقدار اندازه گیری را

نرخ عملکرد روزانه-8اهشی اگر پیش بینی براساس تولید تجمعی صورت بگیرد نرخ ک

د، یک ولی اگر پیش بینی برمبنای زمان باش. آیدصحیح به دست میباید در نظر گرفته شود و در Down timeفاکتور برای بهینه سازی

Loudشودنامیده میLoud factorمحاسبه شرکت کند، معموالfactor. دباشنسبت زمان تولید از چاه به کل زمان گزارش شده می .

شود که یک جدایی بین نمودارهایاین پارامتر زمانی آشکار می. وجود داشته باشد»روز-نرخ عملکرد «و »روز-نرخ تقویم «

:نتیجه گیری

کاهشExponential نسبت بهHarmonic یاHyperbolic کاهشمعموال که. توان نتیجه گیری کرددهد به عبارتی میسریع تری را نشان می

. ردتوان با این گراف محاسبه کحداقل هیدروکربور ذخیره اثبات شده را میکه بودن نرخ کاهش در این جریان و باتوجه به جریان مورد نظریبا ثابت

را نیز توان ذخیره قابل بازیافت و ذخیره باقی ماندهکنند، میچاه را ترک می. به دست آورد

. تنکته مهم دیگر استفاده از تحلیل این نمودارها بعد از تعمیرات چاه اسقابل تواند افزایش ذخیرهدر مواردی افزایش نرخ تولید بعد از تعمیرات می

یش و در بسیاری از موارد دیگر، تنها افزا. بازیافت را به همراه داشته باشدو هیچ گونه . نرخ تولید در محدوده زمانی خاصی را به همراه خواهد داشت

ه ای که با تحلیل نمودارهای فوق قابل مشاهده باشد را بافزایش ذخیره .همراه نخواهدداشت

های کاهشیدر برون یابی از منحنی. همچنان که مشاهده شدhyperbolic برای جلوگیری از خطای نتایج در تخمین ذخایر در

را به hyperbolicتوان منحنی کاهشبرخی از نقاط زمانی، می. تبدیل کردExponentialمنحنی کاهشی

ازیافت هنگامی که یک مکانیسم مؤثر چون نیروی ریزش ثقلی برای بتولید »رانش آبده «فعال باشد و یا نفت با ویسکوزیته باال از طریق

آب و (داشتن نرخ کل تولید از چاهبه طوری که با ثابت نگه. شود harmonicتولید نفت کاسته شود، روند تولید از منحنی )نفت

. کندپیروی می

نین برای تحلیل عملکرد چاه در تولید مخلوط نفت و گاز و آب و همچبرای جلوگیری از خطاهای احتمالی و بیان شده، از تحلیل همزمان

،GIR،WORهای آنهاهای مربوط نفت و گاز و آب و نسبتدادهGOR وWGRگردداستفاده می .

کانیسم های نسبت باید با در نظر گرفتن مهمچنین برون یابی منحنیید مناسب مخزن که در روند تولید مشاهده شده و نیز چگونگی تول

.صورت پذیرد. ددگرهای تولیدی، پیشنهاد میهنگام تحلیل عملکرد گروهی از چاه

ات که تحلیل کاهشی جریان در حالت تولید متوسط هر چاه در عملیاز طریق Poolهای مورد نظرو پیش بینی گروه چاه. روزانه اجرا شود

. ها تعیین گرددعملکرد متوسط چاه

ها که از نظر اقتصادی ای از چاههمچنین نرخ مورد نظر برای مجموعهاز ایزیرا برای مجموعه. نیز باید مورد توجه قرار گیرد، مناسب باشد

ها همچنین برای تک تک چاه. ها ممکن است گمراه کننده باشدچاه .ممکن است پیش بینی متغیر با مجموع چند چاه به دست آید

های سبتبرای انعکاس بهترین مکانیسم تولید بهتر است نمودارهای نان های جداگانه بر روی جداول عملکرد نشنفت، گاز و آب براساس نرخ

ح تر ها واضها و نسبتداده شود، به این ترتیب وابستگی متقابل نرخ .شودها میخواهد بود که منجر به هماهنگی بیشتر تحلیل

همساز بودن–تحلیل نمودارها

1 )باشد؟چرا در تحلیل نمودارها زمان مناسب ترین مستقل می

2 )کاهش همساز را توضیح دهید و اثبات کنید؟

چرا در تحلیل نمودارها زمان د؟باشمناسب ترین مستقل می

یرا باشد زدر تحلیل نمودارها، زمان، مناسب ترین متغیر مستقل میزمان به طور مستقیم برای پیش بینی-های جریانبرون یابی منحنی

. تولید و ارزیابی اقتصادی قابل استفاده خواهد بود

همچنین مشاهده خواهد شد که تغییر در شرایط تولید از مخزن. تواند در تحلیل نمودارها تأثیر زیادی را بگذاردمی

تواند ینتایج تجربی نشان داده است که عدم توجه به این تغییرات م .ها باعث گرددخطای زیادی را در پیش بینی عملکرد چاه

کاهش همساز را توضیح دهید واثبات کنید؟

کاهش همسازharmonic حالتی خاص از کاهشhyperbolicباشد میبه سمت صفر qاست، یعنی وقتی qمتناسب با Dو نرخ کاهشb= 1که

این نوع عملکرد زمانی مورد. نیز به سمت صفر میل کندDکندمیل میازیافت استفاده است که یک مکانیسم مؤثر مانند نیروی ثقل ریزش برای ب

ا توان تولید نفت بمثال دیگر از این نوع جریان کاهش را می .فعال باشد .نام برد ”رانش آبده“ویسکوزیته باال از طریق

تی گردد و به عباردر نتیجه تحرک ناخواسته و یا اثر آب زودتر مشاهده می. گیردباالتری صورت می Water Cutتولید نفت در

ید نفت اگر نرخ سیال کل ثابت نگه داشته شود، بر اثر افزایش آب، تول. 10این روند نرخ کاهش جریان از منحنی. کاهش خواهد یافت

harmonicشی با توجه به اصول تئوری منحنی جریان کاه. کندپیروی می: می توان گفتDو ثابت نبودن harmonicبرای نرخ کاهش،Dو تعریف،

Washington،DC(1921). 2. Arps،J. J.: “Analysis of decline curves،” Trans.

AIME (1945) 160،228-247. 3. Slider،H. C.: “A simplified method of hyperbolic

decline curve analysis،” JPT (March 1968) 235-236. 4. Gentry،R. W.: “decline curve analysis. ” JPT (Jan.

1972) 38-41. 5. Fetkovich،M. J.: “Decline curve analysis usin

type curves” JPT (June 1980) 1065-1077. 6. Carter R. D.: “Type curves for finite radial and

linear gas flow systems: Constant terminal pressure case،” SPEJ (Oct. 1985) 719-728.

7. Fraim،M. L. and Wattenbarger،R. A.: “Gas reservoir decline curve analysis using type curves

with real gas pseudo pressure and normalized time،” APEFE (Dec. 1987) 671-682؛Trans. AIME،290.

8. Aminian،K.،Ameri،S.،and Hyman،M.: “Production decline type curves for gas well

producing under pseudo-steady state conditions،“paper SPE 15933 presented at the 1986 SPE eastern

regional meeting،Columbus،OH،Nov. 12-14. 9. Schmidt،S. H.،Caudle،B. H.،and Miller،M. A.:

Mahdi. Hoseini. S24@gmail.Com. سید مهدی حسینی نسب . 900225612

های افقیپدیده مخروط شدگی در چاه. 1ها و محاسبات مربوط به تغییرات دبی تولیدی در روش. 2

های افقیچاهChapersonروش . 1. 2

Efrosروش .2 .2Karcherروش .3 .2Joshiروش .4 .2

های افقیپدیده مخروط شدگی در چاهی ها بصورت افقیکی از مهمترین دالیل استفاده از روش حفاری چاه

افزایش میزان بازیافت هیدروکربن از مخازن دارای کالهک گازی و . باشدسفره آب می

توان به ظرفیتهای عمودی میهای افقی نسبت به چاهاز مزایای چاهان های افقی در اختالف فشار مشابه و نیز زمان میباالی تولیدی چاه

. مودهای عمودی اشاره نشکن طوالنی تر در دبی تولیدی مشابه با چاههای عمودی بررسی رفتار مخروط شدگی در سه بخش مشابه چاه

. گیردشود که اولین بخش آن مورد بررسی قرار میانجام می

ی در محاسبات مربوط به تغییر دبی تولیدهای افقیچاهمحاسبات مربوط به تعیین دبی تولیدی محاسبات مربوط به پیش بینی زمان میان شکناز پسهایزمانهای افقی در محاسبات مربوط به بررسی عملکرد چاه

میان شکن شدن مخروطازهای افقی عبارتندمهمترین روشهای محاسبه دبی تولیدی در چاه : . روشChaperson

. روشEfros

. روشKarcher

. روشJoshi

Chapersonروش

Chaperson تجربی برای محاسبه دبی معادالتی1986در سالنواخت تولیدی نفت در شرایط جریان پایدار و شبه پایدار در مخازن یک

وط معادالت پیشنهادی وی برای پیش بینی مخر. و همگن ارائه نمود: باشدشدگی آب و گاز چنین می

مخروط شدگی آب :

مخروط شدگی گاز :

Chapersonروش

باشددو معادله فوق فقط برای شرایط زیر معتبر می :

پارامترa”شودچنین تعریف می :

Joshi تابع بدون بعد را چنین تعریف نمود1991در سال :

Efrosروش

Efros با فرض اینکه دبی بحرانی نفت مستقل از1936در سالنفت باشد دو رابطه تجربی برای محاسبه دبی بحرانیشعاع ریزش می

در شرایط مخروط شدگی آب و گاز ارائه نمود که به شرح زیر : باشندمیمخروط شدگی آب

مخروط شدگی گاز

Karcherروش

Karcher د ارائه نمومعادالتیبرای محاسبه دبی نفت 1987در سالاز در نظر گرفتن نفوذ پذیری عمودی Efrosکه در آن مشابه روش

برای دو Karcherمعادالت پیشنهادی . مخزن خودداری شده است: باشندحالت مخروط شدگی آب و گاز بصورت زیر می

مخروط شدگی آب :

مخروط شدگی گاز :

Joshiروش

Joshi به روشی برای محاسهاپارامتربا معرفی یکسری 1988در سالی دستورالعمل محاسبه دب. های افقی ارائه نموددبی تولیدی در چاه

ر های افقی با استفاده از این روش شامل مراحل زیتولیدی برای چاه: استشعاع ریزش را با استفاده از معادله محاسبه کنید-1مرحله .اده از نصف قطر بزرگ ناحیه ریزش بیضی شکل را با استف-2مرحله

: معادله زیر محاسبه کنید

Joshiروش

شعاع مؤثر چاه را با استفاده از معادله زیر محاسبه کنید-3مرحله :

های تمدبی تولیدی برای یک چاه افقی را برای یکی از سیس-4مرحله: زیر محاسبه کنید

Joshiروش

(: مخروط شدگی آب)نفت -سیستم آب

(: مخروط شدگی گاز)گاز -سیستم نفت

Joshiروش

به ترتیب دانسیته نفت، آب و گاز، = ، و

= ،نفوذ پذیری افقی مخزنmd

=نفت -فاصله عمقی بین سطح تماس آب(WOC ) ،و چاه افقیft

=نفت -فاصله عمقی بین سطح تماس گاز(GOC ) ،و چاه افقیft

=شعاع چاه =شعاع مؤثر چاه =شعاع ریزش چاه افقی

=نفتویسکوزیته

.1Ahmad. Tareq. (2010). Reservoir Engineering Handbook (Gulf Professional Publishing)

Chapter 9 Page 558 to 566

Soroush. yzd@gmail.Com. یزدانیسروش -890219159

های افقیپدیده مخروط شدگی در چاههای افقیمحاسبات مربوط به تعیین دبی بحرانی در چاه

Chapersonروش Efrosروش Karcherروش Joshiروش

های افقیپدیده مخروط شدگی در چاه ی بصورت افقچاههایکی از مهمترین دالیل استفاده از روش حفاری

افزایش میزان بازیافت هیدروکربن از مخازن دارای کالهک گازی و های عمودی های افقی نسبت به چاهاز مزایای چاه. باشدسفره آب می

شابه های افقی در اختالف فشار ممیتوان به ظرفیت باالی تولیدی چاهعمودی هایو نیز زمان تشکیل طوالنی تر در دبی تولیدی مشابه با چاه

. اشاره نمود

93بهار 2درس مخزن 499

های بررسی رفتار مخروط شدگی در چاهافقی

های افقیهای عمودی، بررسی رفتار مخروط شدگی در چاهمشابه چاه: در سه بخش انجام میشود

محاسبات مربوط به تعیین دبی بحرانی میانشکنمحاسبات مربوط به پیش بینی زمانز های افقی در زمانهای پس امحاسبات مربوط به بررسی عملکرد چاه

شدن مخروط میانشکن

ی در محاسبات مربوط به تعیین دبی بحرانهای افقیچاههای افقی عبارتند ازمهمترین روشهای محاسبه دبی نفت در چاه :

روشChapersonEfrosروش

روشKarcher

روشJoshi

Chapersonروش

Chaperson تجربی برای محاسبه دبی معادالتی1986در سالپایدار در مخازن -بحرانی نفت در شرایط جریانی پایدار و شبه

ینی معادالت پیشنهادی وی برای پیش ب. یکنواخت و همگن ارائه نمود: باشدمخروط شدگی آب و گاز چنین می

مخروط شدگی آب

باشددو معادله فوق برای شرایط زیر معتبر می :

پارامترα”شودچنین تعریف می :

Joshi تابع بدون بعد 1991در سالqc*را چنین تعریف نمود :

Db = فاصله عمقی بینWOC ،و چاه افقیft

Dt = فاصله عمقی بینGOC ،و چاه افقیft

Q∞ : ،دبی بحرانیSTB/day

Ρg،ρw،ρo =دانسیته نفت، آب و گاز بترتبتlb/ft3

kh = ،نفوذپذیری افقی مخزنmd

h = ،ضخامت ستون نفتیmd

ye =(نصف طول ناحیه ریزش عمود بر چاه افقی) های افقی نصف فاصله بین دو خط چاه ،ft

L = طول چاه افقیqc* =تابع بدون بعد

Efrosروش

Efros شعاع با فرض اینکه دبی بحرانی نفت مستقل از1936در سالدر ریزش میباشد، دو رابطه تجربی برای محاسبه دبی بحرانی نفت

ر این معادالت به شرح زی. شرایط مخروط شدگی آب و گاز ارائه نمود: باشندمی

Db = فاصله عمقی بینWOCftو چاه افقی،

Dt = فاصله عمقی بینGOC وftچاه افقی،

h :ضخامت مفید مخزن (ft، (ضخامت ستون نفتی مخزن

Ρg،ρw،ρo =ته دانسیبترتبتlb/ft3نفت، آب و گاز

kh = ،نفوذپذیری افقی مخزنmd

Karcherروش

Karcher د ارائه نمومعادالتیبرای محاسبه دبی نفت 1987در سالعهمودیاز در نظر گرفتن نفوذپذیری Efrosکه در آن مشابه روش

برای دو Karcherمعادالت پیشنهادی . مخزن خودداری شده است: حالت مخروط شدگی آب و گاز بصورت زیر میباشند

Db = فاصله عمقی بینWOC ،و چاه افقیft

مخروط شدگی گازDt = فاصله عمقی بینGOC ،و چاه افقیft

Joshiروش

Joshi روشی برای پارامترهابا معرفی یکسری 1988در سال ،ل دستورالعم. های افقی ارائه نمودمحاسبه دبی بحرانی نفت در چاه

های افقی با استفاده از روش محاسبه دبی حرارتی نفت برای چاهJoshiشامل مراحل زیر است :

محاسبه 8-47شعاع ریزش چاه افقی را با استفاده از معادله -1مرحله: کنید

A = ،مساحت ناحیه ریزش چاه افقیft

اده از نصف قطر بزرگ ناحیه ریزش بیضی شکل را با استف-2مرحله: معادله زیر محاسبه کنید

شعاع موثر چاه -3مرحله(r’w ) را با استفاده از معادله زیر محاسبه. کنید

ه دبی بحرانی نفت برای یک چا-4مرحله اسبه های زیر محافقی را برای یکی از سیستم

: کنیدDb =فاصله عمقی بین سطح آب

ftو چاه افقی، ( WOC) نفت –Dt = فاصله عمقی بین سطح

و چاه ( GOC) نفت–تماس گاز ftافقی،

Ρg،ρw،ρo =ه دانسیتبترتبتlb/ft3نفت، آب و گاز

kh = ،نفوذپذیری افقی مخزنmdreh = ،شعاع ریزش چاه افقیftμo =نفت، ویسکوزیتهcpr’w = ،شعاع موثر چاهftrw = ،شعاع چاهft

مخروط ) نفت -سیستم آب(شدگی آب

مخروط ) گاز -سیستم نفت(شدگی گاز

اصول رفتار سیاالت مخزن، ترجمه رحیم . احمد، طارق1.9فصل . سیالوی

900213043aseman. ta662@gmail.Comحامد یوسف نیا

890218907amantaghavi70@yahoo.Comامین تقوی

و رزین هاهاواکس-هاآسفالتینای بر شناخت مقدمه. 1

مقدمه(: الف)1هاآسفالتیناهمیت (: ب)2و رزین هاهاآسفالتینساختار (: ج)3هاآسفالتینترکیب عنصری (: د)4هاآسفالتینخواص عمومی (: ه)5هاآسفالتیناندازه ذرات (: ق)6هاآسفالتینوزن مولکولی (: ک)7با واکس و رزینآسفالتینتفاوت (: ل)8

نناشی از آهایزیاندر مخازن و آسفالتینمکانیزم رسوب . 2

آسفالتیندلیل ایجاد (: الف)2

نآسفالتیفرایند رسوب کردن، لخته شدن و انباشت (: ب)2

آسفالتینمشکالت رسوب (: ج)2

آسفالتینناشی از رسوب هایآسیب(: د)2

وداری نموتحلیلمختلف فازهایدر آسفالتینبرسی رفتار . 3آن

آسفالتینرفتار فازی (: الف)3

آسفالتینمنحنی انباشت (: ب)3

آسفالتینمدل سازی رفتار (: ج)3

مقدمه تی نفناخالصى هایى با وزن مولکولى باال ممکن است در سیاالت

ها موادی از قبیل آسفالتین ها، این ناخالصى .دوجود داشته باشاربن ها و مشتقات آنها، مرکاپتان ها، کاسیدهاى آسفالتوژنیک، دیاموند

.هاى فلزى، فلزهاى زیستى، رزین هاى نفتى و واکس هستند

د ها از اهمیت ویژه اى برخوردارند؛ زیرا مى توانندر این میان، آسفالت .مشکالت متعددى را بوجود آورند

سال مطالعه و بررسى آسفالتین، اطالعات ما 70با وجود نزدیک بهن امر تا حدودى به ، ایدربارة این مواد هنوز در مراحل ابتدایى است

.دلیل طبیعت پیچیدة آسفالتین در محیط طبیعى مخزن است

ار در فرانسه توسط بوسینگات به ک1837واژة آسفالتین ابتدا در سال. دگرفته ش

ساولین مطالعات درباره آسفالتین و واک

ورت ها که در الکل به صبوسینگات مواد حاصل از تقطیر باقیماندهامید؛ زیرا غیرمحلول و در اسانس تورپنتاین محلول بودند را آسفالتین ن

. این مواد به آسفالت اولیه شباهت داشتنددر دههمطالعة برش هاى سنگین نفت به نام آسفالتین و رزین ابتدا

ه مورد توجه قرار گرفت؛ زیرا این باور وجود داشت که این مواد ب1930 .دصورت گسترده در طبیعت پراکنده شده ان

آسفالتین و رزین را به این صورت 1945درسال(1919)مارکوسنو زهادسته بندى کردکه رزین هاى طبیعى، بخش هاى غیرمحلول دربا

ل ها بوده و به طور کامل با نفت هاى دارای برش هاى سبک، قاباسید. دامتزاج هستن

معرفی آسفالتینحضور مقدار اضافة اتر ته نشین مى شوندها درآسفالتین.

اى اسید آسفالتوژنیک نیز به شکل بخش هاى محلول در محلول هها آسفالتینحالل هایى مانند بنزن تعریف مى شوندبازى و در

ه در کترکیبات زیستى چند حلقه اى با وزن مولکولى باال هستندساختارشان نیتروژن، اکسیژن و گوگرد به همراه کربن و هیدروژن

.وجود دارد

مىىتعریف هاى متعددى ارائه شده است؛ به طورکلبراى آسفالتیناز ىبرخها اجزایى از نفت خام هستندکه باتوان گفت که آسفالتین

. تعریف هاى دستورالعملى قابل شناسایى هستندده هاى تعریف کالسیک آسفالتین براساس خواص محلولیت باقیمان

.نفت در حالل هاى متعدد است

تعریف جدید آسفالتینین ها ارائه شده است، آسفالتدر تعریف جدیدى که توسط شیمیدان

انندبخشى است که با افزودن پارافین هایى با نقطه جوش پایین م .نرمال هپتان، رسوب مى کند و در بنزن به صورت محلول است

ااین مواد ممکن است از هر منبع کربنى مانند نفت، زغال سنگ و یدستورالعمل مورد نظر، باید دمایى که در آنشیل نفتى حاصل شوند

شدنمخلوط کردن و جدایش رخ مى دهد، مدت زمانى که براى جداآلکان مورد نیاز است و شیوه هایى که براى-آسفالتین از مخلوط نفت

را نیزاندازة فیلتر و سرعت فیلتر کردن، جداسازى استفاده شده است .تعیین کند؛ زیرا تمامى این موارد بر نتایج تأثیرگذار است

شکل فضایی مولکول آسفالتین

زوئالشکل سه بعدى مولکول آسفالتین حاصل از نفت خام ون: 1شکل

اهمیت آسفالتینانند ها براى مهندسان، همرزینها واهمیت ساختار مولکولى آسفالتین

دانش متخصصان قلب در رابطه با ساختار کلسترول موجود در رگشار و هاى یک بیمار است آسفالتین به دلیل آنکه با تغییرات دما، فنامیده ترکیب نفت خام ممکن است رسوب نماید، کلسترول نفت نیز

.مى شود

این رسوبات ممکن است که به سطوح بچسبد و یا خواص روانهن از نفت تأثیرات اقتصادى رسوب آسفالتی. دشناسى نفت را تغییر ده

. خام، در تولیدات هیدروکربن و پاالیش بسیار اهمیت داردامى انباشت و متعاقب آن جرم گرفتگى، انسداد و خسارات وارده در تم

ه مراحل تولید هیدروکربن و فرآورى، از سازند تا دیواره هاى چاه و لول. مغزى و نیز خطوط لوله کشى واحد هاى پاالیشگاه، دیده شده است

هاها و رزینساختار و شیمى آسفالتینها تینآسفال. دانش فعلى ما در رابطه با آسفالتین بسیار محدود است

هاى متبلور نمى شوند و نمى توان آنها را به بخش هاى مجزا و یا برش .کوچک تفکیک کرد

مى ها جذببه ویژه آنکه رزین هاى خنثى به شدت توسط آسفالتین. دشوند و نمى توان آنها را به صورت کمى از هم جدا کر

از خواص شیمیایى آسفالتین اطالعات زیادى در دست نیست.

ا، ها نفت دوست هستند و در آنهها نسبت به آروماتیکآسفالتین .محلول هاى کلوییدى به شدت پراکنده را ایجاد مى کنند

ت به ها به ویژه آنهایى که وزن مولکولى کمى دارند، نسبآسفالتین .پارافین هایى مانند پنتان و نفت هاى خام نفت گریز هستند

لخته شدن آسفالتین

تجمع مولکول هاى آسفالتین حاصل از نفت خام-لخته شدن: 2شکلونزوئال

نانواع روشهای دسته بندی آسفالتی

ها بند ى آسفالتینبراى دستهها تالش هاى بسیارى توسط شیمیدآن .تاساس ساختار شیمیایى و تحلیل هاى عنصرى انجام گرفته اسبر

فاده مى براى این کار از شیوه هاى فیزیکى و شیمیایى مختلفى است .شود

شیوه هاى فیزیکى شاملIR ،NMR وESR ،طیف سنجى جرمى ،کوچکاشعة ایکس، فراسانتریفیوژ، ریزنگارى الکترونى، پراش زاویة

نوترون، پراش زاویة کوچک اشعه ایکس، طیف سنجى پراش .و موارد دیگر است VPO ،GPC،HPLCاالستیکنور کاوسى،

وکار شیوه هاى شیمیایى نیز با اکسید شدن و هیدروژن دار شدن سر .دارد

هاآسفالتینپایداری فت بهها مولکول هاى هیدروکربنى سنگین هستند که در نآسفالتین

مى ارها در سطح شان پایدصورت معلق و کلوییدى بوده، با جذب رزین. شوند آمده است3تصویرى از نیروهاى تعادلى در شکل.

ینآسفالتهایمولکولوارد بر هاینیروآسفالتینوارد بر تعادلىنیروهاى: 3شکل

ترکیب عنصرى آسفالتینه انجام کارهایى که درگذشتاختالفات موجود در ترکیب آسفالتین در

.گرفته است، با جزئیات کامل ارائه نشده است

اى در شرایط بلوغ، باعث تغییرات ظریف منطقهو طبیعت مواد، منشأ .تفاوت نفت هاى خام و به تبع آن آسفالتین مى شود

از مطالعة ترکیب عنصرى آسفالتین هاى رسوب کرده با استفادهدر افزودن نرمال هپتان نشان مى دهد که میزان کربن و هیدروژن تنها

. بازة کوچکى متغیر است نشان داده شده است1این مقادیر در جدول.

0/5±1/15مقادیر مذکور با نسبت اتمى هیدروژن به کربن برابر با .درصد مرتبط است

تلفترکیب عنصری آسفالتین در مخازن مخ

از نقاط مختلف دنیاآسفالتینعنصرىترکیب : 1جدول

خواص عمومی آسفالتین هات ویژه آسفالتین به دلیل انحالل کم در تولید و فرآورى نفت، از اهمی

ین مقدار در مقایسه با کل نفت یا بیتومین، آسفالت. اى برخورد ار استکل، و مقدار بیشترى گوگرد، نیتروژن، نی(%8-8 .4)کمترى هیدروژن

.وانادیوم و اکسیژن دارد

آسفالتین، به دلیل مقدار کم هیدروژن، دانسیتة باالیى دارد.

سیوة ارشمیددانسیتة آسفالتین توسط بیشتر محققین با استفاده از شاکثر این . تخمین زده شده است g/cm3 20 .1تاg/cm3 13 .1از

گزارش کرده 1/20g/cm3محققین، دانسیتة آسفالتین را نزدیک به ذوب نمى شود، بلکه به 400oC-300آسفالتین در دماهاى باالى اند

.کربن و محصوالت فرار تجزیه مى شود

رنگ آسفالتین هار غلظت ها مانند تولوئن، بین زرد درنگ آسفالتین محلول در آروماتیک

.هاى کم و قرمز سیر در غلظت هاى باال میسل، متغیر است

ها به دلیل وجود رنگ سیاه برخى از نفت هاى خام و باقیمانده .ندآسفالتین هایى است که به خوبى به کلوئید تبدیل نشده ا

بت به نساما ها نفت دوست هستند، ها نسبت به آروماتیکآسفالتین. پارافین هاى با وزن مولکولى کم، نفت گریز هستند

نفتى ذرات آسفالتینى که اندازة کوچکى دارند، ممکن است در سیاالتتوانند حل شوند، این درحالى است که ذرات نسبتا بزرگ آسفالتین مى

دا ها در نفت، از سیاالت نفتى جبه دلیل وجود میزان باالى پارافین. شوند و توده هایى تصادفى ایجاد نمایند

اندازة ذرات آسفالتینیکى و با کار دقیق ریزنگارى الکترونى و نفت دوست سازى سریع، د

آنگستروم برآورد 30تا 20اندازة ذرات آسفالتین را بین همکارانش .کردند

ها و ترکیبات بومى، در نفتبراساس یافته هاى دوینگز و پوالک و ین .اندازة ذرات آسفالتین مى تواند دو برابر این میزان باشد

5دودمولکول هاى آسفالتین مى توانند به طور میانگین، قطرى درح .نانومتر داشته باشند

دوداندازة میسل هاى آسفالتین نیز مى تواند به طور میانگین در ح .نانومتر باشد 25

تر این درحالى است که توده هاى میسلى مى توانند اندازه اى بزرگ .نانومتر داشته باشند 25از

وزن مولکولى آسفالتینیون متغیر وزن مولکولى آسفالتین بسیار باال است و بین هزار تا دو میل

ه به مقادیر گزارش شده براى وزن مولکولى آسفالتین ها، بست. است .متفاوت استشرایط، بسیار

درصورت استفاده از شیوه هاى مختلف، مقادیر مختلفى براى وزن. آسفالتین به دست مى آیدمولکولى

دود براى مثال، در شیوة فراسانتریفیوژ، جرم مولى آسفالتین در حسیصد هزار به دست مى آید و شیوة فشار اسمزى، جرم مولى را در

لى، حدود هشتاد هزار نشان مى دهد و با استفاده از شیوة فیلم مولکو. شودمقادیرى بین هشتاد هزار تا یکصد و چهل هزارحاصل می

ها اشاره شده استبه طور خالصه، به این روش2در جدول.

ینروشهای محاسبه جرم مولکولی آسفالت

ى تخمین جرم مولکولى آسفالتین با استفاده از شیوه ها: 2جدولمختلف

تفاوت آسفالتین با واکس و رزینرخالف درحالت کلى، تفاوت بین آسفالتین و واکس در این است که ب

ا وجود واکس، آسفالتین در هپتان نامحلول بوده و متبلور نمى شود بر است، رابطة ها نسبت به آسفالتین بسیار کمتاینکه وزن مولکولى رزین

.ود داردها وجها و آسفالتینبسیار نزدیکى بین ساختار مولکولى رزین

ى ها به عنوان پیش نشانه انظری هاى مبنى بر اکسید شدن رزینخواص فیزیکى و .براى شکل گیرى آسفالتین در طبیعت وجود دارد

.ها متفاوت استها نسبت به آسفالتینشیمیایى رزین

هنگامى که میزان آروماتیکى بودن نفت پایین است، وجود رزینبه مهمترین عامل در پراکنده باقى ماندن آسفالتین در محیط نفت

.رودشمار می

(ادامه)تفاوت آسفالتین با واکس و رزینامل بنزینرزین نفتى به طور کامل با برش هاى سبک سیاالت نفتى ش

ها لتیناین درحالى است که آسفا. سبک و اتر نفتى، قابل امتزاج است .در این برش هاى سبک نامحلول هستند و رسوب مى کنند

دالیل ایجاد آسفالتینى تزریق لخته شدن آسفالتین، با تغییر در ترکیب سیاالت نفتى، ط

.دیگر سیاالت و تغییر در فشار و دما ایجاد مى شود

ت و رسوب آسفالتین به طور مکرر در فرآیندهاى ازدیاد برداشت نف .تزریق گاز رخ مى دهد و باعث کاهش محسوس بهره ورى مى شود

مشخص شده است که اسید هاى آلوده به آهن، هنگام اسید زنى .نواحى بهره ده، میزان رسوب آسفالتین را افزایش مى دهد

باعث وارد شدن آسیب جدى به سازند مى شوددهاین پدی.

رسوب آسفالتیناید اینبین فرآیند رسوب کردن و انباشت، فرق اساسى وجود دارد و نب

. دو را به جاى یکدیگر به کار برد رسوب کردن به مفهوم خروج مواد جامد ریز از فاز سیال است، ولى

.رسوبات در سطح استانباشت، به معنى ایجاد فاز جامد

ت درحالت کلى مى توان گفت، رسوب کردن لزوما به فرآیند انباش. منجر نمى شود ولى انباشت تحت تأثیر رسوب کردن است

ب رسوب کردن در درجة اول، تابعى است از فشار، دما و ترکیفرآیند، نفت، ولى انباشت که پس از رسوب کردن رخ مى دهد

فرایند لخته شدن

ریز بر روى سطح بستگى داردبه جذب ذرات جامد.

میده فرآیند تجمع ذرات ریز و تشکیل ذرات بزر گتر، لخته شد ن نا .مى شود

طح در طى انباشت شدن، لخته هاى حاصل از محلول فاز نفتى، به س .سنگ جذب مى شود

ى لخته هاى آسفالت مى تواند به صورت انباشته هاى ایستا بر روسنگ جذب شود، مجراى منافذ را مسدود کند و یا اینکه به سطح

ز نفتى دلیل نیروهاى برشى باال، دوباره به ذرات ریز تبدیل شود در فا .حل شود

رسوب آسفالتینناشی از مشکالت ل ایجاد مى تواند در تولید، جابه جایى و فرآورى نفت، مشکآسفالتین

.کند

دار اینکه آیا آسفالتین باعث ایجاد مشکل مى شود یا خیر، به مق .موجود در نفت بستگى نداردآسفالتین

چیزى که مهم است، پایدارى آسفالتین است که نه تنها به خواصابسته برش آسفالتین، بلکه به میزان قابلیت انحالل آن در نفت، و

.است

به این نتیجه رسیدند که احتمال1995در سالدبوئر و همکارانشایجاد مشکل آسفالتین در نفت هاى سبک حاوى مقادیر کمتر

التین، بیشتر آسفالتین، نسبت به نفت هاى سنگین با مقادیر باالی آسف. است

(مهادا)مشکالت ناشی از رسوب آسفالتین

رسوب آسفالتین حتى در میدان هایى که مقادیر بسیار کمى .آسفالتیندارند، امکا نپذیر است

ار آسفالتین هاى موجود در نفت هاى سنگین نیز درصورت ناپایدرشدن، طى ترکیب با نفت خام دیگر یا در طول جابه جایى و دیگ

. مراحل فرآورى، ممکن است مشکالتى را ایجاد کند آسفالتین هیچ گونه مرز و محدوده ایجاد عالوه براین، مشکل

در تمام نقاط جهان مشاهده شدهو جغرافیایى را نشان نمى دهد .است

البته در مراحل نهایى با تخلیه اولیه، ممکن است مشکل رسوب .آسفالتین حل شود

آسفالتینناشی از رسوب هایآسیباین ، زیرابا رسوب آسفالتین به طور معمول تولید نفت کاهش مى یابد

ذرات نه تنها منافذ سنگ هاى مخزن را مسدود مى کنند، بلکه مىک توانند باعث مسدود شدن لوله مغزى درون چاه، خطوط لوله، تفکی

.ها و دیگر تجهیزات شوندگرها، پمپ ها، تانک

ر ها باعث تغییدر شرایط مخزن، جذب آسفالتین به سطوح کانىترشوندگى مخزن از آبدوست به نفت دوست مى شود و همچنین

. ممکن است تراوایى درجا نیز کاهش یابدده بر جدا از افت تولید، هزینة از بین بردن آسفالتین هاى رسوب کر

کلتجهیزات و خطوط جریان، مى تواند بسیار سنگین باشد و به ش. قابل توجهى بر اقتصاد پروژه تأثیر بگذارد

آسفالتینناشی از رسوب هایآسیب

فازىرفتارم و کلى به تغییرات درجه اول، تغییرات درجه دوتغییر فاز به طور

ه اول، تغییر فاز درجتغییرات درجة بى نهایت تقسیم بندى مى شود .آن است که با گرماى نهان قابل توجهى مرتبط باشد

ربه عبارت دیگر، یک مادة خالص در طول تغییر فاز درجه اول، مقدا .ثابت و قابل توجهی از انرژى را به صورت گرما مبادله مى کند

و از آنجایى که گرماى نهان نمى تواند به صورت لحظه اى بین مادهفازمحیط جابه جا شود، تغییرات فاز درجه اول با رژیم هاى مخلوط

تکمیل کرده مرتبط هستند که در آن، بخش هایى از سیستم، تغییر را .اند و برخى دیگر خیر

تغییر فاز درجه اول دومند، آن دسته از تغییرات فاز سیاالت نفتى که در این گروه قرار دار

.باشدشامل جدایش گاز از سیاالت نفتى و تشکیل واکس متبلور مى

مایع در-ذکر این نکته نیز ضرورى است که تغییر درجه اول گازاى ازها، در دماى ثابت و در محدودهسیاالت نفتى و دیگر مخلوط

.فشار رخ مى دهد

ود، با تغییر فاز درجه دوم که تغییرات فاز پیوسته نیز نامیده مى ش .هیچ گونه تبادل گرماى نهانى با محیط اطراف همراه نیست

مثال هاى تغییرات فاز درجه دوم در سیاالت نفتى شامل رسوب

تغییر فاز درجه بینهایتایى، انباشت آسفالتین از سیال نفتى، تشکیل کلوئید آسفالتین فض

ونى و آسفالتین از سیال نفتى به د لیل محدودیت در اندازه ذرات برا .میسلى شدن آسفالتین است

مىدسته سوم از تغییرات فاز، تغییرات فاز درجه بى نهایت نامیده. شوددر سیاالت .این تغییرات فاز، پیوسته هستند، ولى هیچ تقارنى ندارند

هاى آسفالتین، به این نفتى، تغییرات فاز از آسفالتین به انباشته میسل. گروه تعلق دارد

نمودار تغییرات فازی

نمودار: 5شکلPT سیاالت نفتى و انواع تغییرات فاز

انباشت آسفالتین

منحنى انباشت آسفالتین را نشان مى دهد6شکل ،.

ه کارایى نمودارهاى ترمودینامیکى در این است که هیچ گونه لختنمى تفاقشدن آسفالتین در شرایط خارج از منحنى انباشت آسفالتین ا

.افتد

ى انباشت بنابراین، اگر دما و فشار پروفایل سیال تولید بر باالى منحنور کند، منطبق شود و پروفایل تولید از منحنى انباشت آسفالتین عب

خته شدن و انباشت آسفالتین در تجهیزات که در شرایط داخل .منحنى در حال کار هستند، قابل انتظار است

انباشت آسفالتینمنحنی منحنى انباشت آسفالتین: 6شکل

مدل سازى رفتار آسفالتینکول تحلیل رفتار فازى مخلوط هاى نفتى، به دلیل تنوع باالى مول

.آسفالتین حاضر در آن، بسیار مشکل استهاى

یدى و مولکول هاى آسفالتین ممکن است برخى از خواص تعلیق کلوی .برخى از خواص یک محلول را داشته باشد

تئورىنتیجة این ساختار پیچیدة آسفالتین این است که مدل سازى .آن هنوز یک چالش اساسى براى صنعت نفت محسوب مى شود

ین آسفالتدر طى سال ها، شیوه هاى تئورى و مدل هاى بسیارى براى .ارائه شده است

آسفالتینهای مختلف رفتار مدل درحالت کلى، در کارهایى که در گذشته انجام شده، پنج مدل به

:زصورت مکرر گزارش شده و از آنها استفاده شده است که عبارتند امدل هاى حل پذیرى-1مدل هاى جامد-2مدل هاى کلوییدى-3مدل میسلى شدن ترمود ینامیکى-4مدل هاى مرتبط با معاد له حالت-5

مدل هاى حل پذیرى اولین مفهوم مدل حل پذیرى توسط فلورى عنوان شد و توسط

عکوسهرشبرگ با توصیف پایدارى آسفالتین و با در نظر گرفتن م .پذیرى تعادل محلول ادامه یافت

و به هاگینز تعریف شده-تئورى ساده شدة فلورىاین مدل بر اساس .ه استترین شیوه پیش بینى رسوب آسفالتین تبدیل شدمتداول

ه فازى، برخى از محققان با در نظر گرفتن فاز گاز و پیشنهاد تعادل س .این مدل را بهبود داده اند

مدل هاى جامدا به مدل جامد، ساده ترین مدل است، زیرا که آسفالتین رسوب کرده ر

در نظر مى گیرد، درحالى که فازهاى نفت و صورت یک جزء فاز جامد .گاز، با یک معاد له حالت مکعبى تعیین مى شوند

در این مدل ها، ممکن است تعداد بسیارى از پارامترهاى تجربىاهى وتنظیمات اضافى پارامترها، براى مطابقت دادن داده هاى آزمایشگ

.نیاز باشد

به مدل جامد، این گونه در نظر مى گیرد که بخش هاى سنگین نفترسوب کننده آسفالتین -1 :دو گروه تقسیم مى شوند

غیر رسوب کننده رزین-2

مدل کلوئیدى ترمودینامیکىلوئید، لئونتاریتیس و منصورى، بر اساس ترمودینامیک آمارى و علم ک

.مدل کلوئیدى ترمودینامیکى را پیشنهاد دادند

ذرات در این مدل، فرض بر این است که آسفالتین در نفت به صورتجامد و در حالت تعلیق کلوئیدى وجود دارد که با رزین هاى جذب

.شده بر سطحشان پایدار شده اند

پتانسیل شیمیایى رزین و-1 :این مدل بر اساس شیوه هاى زیر استپلیمرهای تئورى ترمودینامیک آمارى محلول

دماى النگمیرجذب رزین و منحنى هم-2پدیدة الکتروسینماتیک طى انباشت آسفالتین-3

مدل میسلى شدن ترمود ینامیکىدن و این مدل یک چارچوب ترمودینامیکى بر اساس فرآیند میسلى ش

جمع کمینه کردن مستقیم انرژى آزاد گیبس است و براى توصیف ت .آسفالتین و رسوب آن در نفت خام توسعه یافت

ى آزمایشگاهه تمامى پیش بینى هاى این مدل، روند هاى مشاهده شد .را نشان مى دهد

خام از این مدل مى توان براى محاسبة اند ازه ذرات آسفالتین در نفتوبىخاستفاده کرد که نتایج حاصل با داده هاى آزمایشگاهى مطابقت

.را نشان داده است

(CEOS)حالت مکعبىدلم

را در معادالت حالت از آنجاییکه به صورت مستقیم تأثیر فشردگى .مى گیرد، نتایج بهترى را حاصل مى کندنظر

معادالت حالت مکعبى(CEOS)، مدل هاى ساده اى هستند که به طور .گسترده در صنعت به کار گرفته مى شوند

ازCEOSتبراى مدل کردن رفتار آسفالتین نیز استفاده شده اس.

با این وجود، معادالت حالت مکعبى محدودیت هایی دارند؛ اینفها که اختالمعادالت نمى توانند رفتار فازى مخلوطهایى از مولکول

.ذرات در آنها زیاد است را به خوبى توصیف کننداندازه

مکعبیحالتتمعادالعملکرد

همچنین، قادر به محاسبة دقیق دانسیته هاى مایع نیستند.

ىدلیل این محدودیت در این است که به طور معمول با نقطة بحران .برازش مى شوند

مایع و پارامترهاى مرتبط با آن، -به منظور پیش بینى تعادلهاى مایعمانند پارامترهاى حل پذیرى، مدل سازى دقیق دانسیتة مایع براى

.معادله حالت ضرورى است

ایع مشاهده شده است که معادالت حالت مکعبى که با دانسیتة فاز مترىبرازش مى شوند، در پیش بینى داده هاى رفتار فازى، عملکرد به

.دارند

مدل مکعبی و زنجیر آشفته

دو مدل معمول به نام هاى مکعبى به همراه تصحیحات(CPA) و،(PC-SAFT)زنجیر آشفته، با در نظر گرفتن تئورى سیاالت آمارى

.شناخته مى شوند

ل در این شیوه آسفالتین به صورت محلول واقعى با اجزاى تشکی .دهندة نفت در نظر گرفته مى شود

زان حل با تغییرات دما، فشار و ترکیب سیستم و در نتیجه، کاهش می .دآیپذیرى، رسوب آسفالتین بوجود می

ى که در این حالت، فاز آسفالتین رسوب کننده، یا به عنوان فاز مایعو یا داراى ذرات خالص آسفالتین است، در نظر گرفته مى شود

هعملکرد مدل مکعبی و زنجیر آشفت صورت فاز مایعى که حاوى تمامى اجزاى تشکیل دهندة نفت وبه

.آسفالتین بوده و در آن آسفالتین جزء غالب باشد

ه در میان تمام مدل هاى تئورى، شیوه هاى عملى و پذیرفته شده کCPAو PC-SAFTمعاد الت حالت : پتانسیل بسیارى دارند، عبارتند از

شیوه توانند محدودیتها به طور کامل، ترکیبى بوده و میزیرا این مدل .هاى دیگر را برطرف نمایند

همچنین، به صورت همزمان، تمام فازهاى مایع و دیگر فازهاى جامدآسفالتین در یکها و هیدرات هاى گازى را به همراه فازواکس

.یکپارچه مدل نمایندچارچوب

شماره /وگازنفت وتولیدماهنامه علمی ترویجی اکتشافات 1.1392مهرماه /105

: که این گزارش توسطاسىکارشنانشجوىسهند، د صنعتىانشگاهتاتار، افشین، د . 1

روکربورىهیدارشد مخازن مناطق نفت خیز جنوب، ملى، شاهین، شرکت خوارىپرچه. 2

پتروفیزیکسىمهندمخازن، ارزیابىارزیابىمناطق نفت خیز جنوب، ملى، شرکت مصیبکمری . 3

پتروفیزیکسىمهندمخازن،

، محمد رضا، الهی فرد، 900225561mohammadrezaelf900225561@gmail.Com

مقدمهمیشلگلویدناحیه . 2حساسیت به شدت تولید. 3تولید از مخازن زیر اشباع. 4نتایج تولید با سرعت باال. 5وجود کالهک گازی. 6مخازن تحت رانش آب. 7نفوذ آب در مخزن. 8منابع. 9

: مقدمهدهد که میزان اولیه از مخازن تحت رانشمتعدد نشان میهایبررسی

ها وحقیقی گاز محلول، اساسا از شدت جریان تولیدی هر یک از چاهاز ها و نیز مستقلنیز مستقل از شدت جریان تولیدی هر یک از چاه

. مجموع آنها یعنی شدت جریان تولیدی کل مخزن است ،ی و روی، نشان دادند که حتی برای مخازنی با تراوایتریسیکلر

گر جدا از یکدیغیرتراوانیز که در آنها الیه ها، به وسیله مرزهای ایالیهرد، گیشوند و ارتباط هیدرولیکی آنها تنها از طریق چاه صورت میمی

. این امر صادق است

: میشلگلویدیناحیهیدگلوتوضیح کامل ناحیه )رودسامیشل از میدان گلویدیناحیه

مهندس )کتاب مهندسی مخازن نفت 5قسمت 5میشل در فصل از یک مخزن تحت رانشاینمونه( آورده شده است( احمدرضا بنیادی

گاز محلول است که اساسا نسبت به شدت جریان حساس نیستی یعنی میزان بازیافت آن، به شدت جریان تولید از مخزن بستگ)

همچنین، ممکن است میزان بازیافت از مخازن بسیار تراوا و(. نداردا مستقل کنند، اساسیکنواخت که تحت رانش بسیار فعال آب تولید می

. از شدت جریان تولید باشد

: حساسیت به شدت تولیدبسیاری از مخازن، به وضوح نسبت به شدت جریان تولید حساس

وجود دارد که در (MER)باشند و برای آن ها، بیشینه شدت جریانمی، عمال تولیدی باالتر از آن، میزان نهایی بازیافت نفتهایجریانشدت

. گردددچار کاهش شدیدی میت که حساسیت به شدت جریان تولیدی در برخی مخازن، بیانگر آن اس

حاکم است که در یک دوره از زمان قادر( هایی)در این مخازن مکانیزم این. به افزایش قابل توجه در بازیافت نفت در جای مخزن هستند

( ج)و تفکیک گرانشی( ب)رانش جزئی آب، ( الف)عبارت از هامکانیزم.باشندمکانیزم هایی که در مخازن با تراوایی غیر همگن موثر می

: تولید از مخازن زیر اشباعند و کنهنگامی که مخازن زیر اشباع، تحت رانش جزئی آب تولید می

ت شدت تخلیه گاز، نفت و آب، به میزان قابل توجهی باالتر از شدجریان آب ورودی به مخزن است، این گونه مخازن، اساسا همانند آن

ریانی کنند که بازیافت آنها در اثر شار جدسته از گاز محلول تولید میه وسیله با فرض اینکه میزان بازیافت ب. کوچک آب، بهبود یافته است

ه رانش گاز بازیافت به وسیلازمیزانجابجایی آب بسیار بیشتر بسیار . محلول است

: نتایج تولید با سرعت باال قابل تازنفسبب اتالف مقادیر قابل توجهی . جریان باالباشدتتولید

وذ آب تا آنجا که سر انجام تمام ناحیه نفتی مورد نف. گرددبازیافت میاین اتالف، در نتیجه افزایش گرانروی نفت و کاهش. گیردقرار می

ضریب حجمی آن در فشارهای پایین تر و همچنین فرا رسیدن زود ری هنگام زمان ترک چاه هایی است که باید به وسیله عملیات فرازآو

ر فشارهای به دلیل باال رفتن گرانروی نفت د. مصنوعی، گاز تولید کنندد و حد آب به نفت در این فشارها باالتر خواهد بوهاینسبتپایین تر،

. رسدرا میپایین تر نفت فهایبازیافتاقتصادی شدت جریان تولید، در

رعت شرایط مثبت بودن نتایج تولید با س: مناسب

تر، های پایینبه دلیل پایین تر بودن ضریب حجمی نفت در فشارمیزان نفتی که در شرایط منبع ذخیره در مخزن باقی خواهد ماند،

ا باال از این رو، تولید با شدت جریانی که فشار مخزن ر. بیشتر استمخزن اگر میزان تفکیک گرانشی در. ، دارای منافع زیادی استنگهدارد

نا محسوس باشد و اثرات ناهمگنی مخزن نیز کوچک باشند، برایه مخازن تحت رانش جزیی آب، با مطالعه اثر شدت جریان موثر تخلیمخزن بر فشار آن و در ادامه، مطالعه اثر فشار بر درجه اشباع گاز

( ت گاز به نفهاینسبتدر واقع ) نسبت به درجه اشباع بحرانی آن . پی برد( MER )توان به مقدار می

: وجود کالهک گازی

( MER )،با مطالعه شاخص رانش ها، رابطه :

وجود کالهک گازی در یک میدان تحت. نیز قابل دست یابی استکند، ، اعمال می( MER)تعیین رادررانش جزیی آب، پیچیدگی هایی

هایبازدهاز مقادیر اندازه نسبی کالهک گازی و ،( MER )چرا که فوذ آب، نسبی جابجایی نفت تحت انبساط کالهک گازی و نیز تحت ن

. متاثر است

: میشلگلویدشرایط ناحیه گلویدیناحیه

میشل از میدان به شدت رودسا

جریان تولید حساس نیست، چرابه که هیچ نفوذ آبیداخل آن وجود

ندارد و اساسا فاز گاز آزاد شده از محلول و نفت، دچار تفکیک

. دشوننمیگرانشی

میشلگلویدنمودار ناحیه :

: یمحاسبات مربوط به وجود کالهک گاز ات تکمیل ، باید عملیپیوستمیاگر تفکیک گرانشی در مخزن به وقوع

گاز به نفت انجام هاینسبتها که به منظور کاهش و تعمیر چاهز، گیرد، همانند انجام عملیات در بسیاری از مخازن تحت رانش گامی

هایبخشدر برخی موارد، یک کالهک گازی در . گردیدمیموثر واقع شود و با کاهش شدت جریان یا بستن مرتفع مخزن تشکیل می

ه مقدار که نسبت گاز به نفت باالیی دارند، میزان بازیافت بچاههایی: این امر، در رابطه. یابدقابل توجهی افزایش می

محاسبات مربوط به وجود کالهک گازی (: ادامه )زایش که طبق آن کاهش مقدار نسبت گاز به نفت تولیدی، سبب اف

، شدت ( MER )در این شرایط . گردد، نیز مشهود استبازده تولید مییفا جریانی است که با آن تفکیک گرانشی، نقش مهمی در تولید ا

. کندمیائز تفکیک گرانشی در بسیاری از مخازن دارای کالهک گازی نیز حر میزان اهمیت است، اثر نرخ جابجایی به وسیله انبساط کالهک گازی ب

. دبازیافت در شرایطی که تفکیک گرانشی نفت و گاز زیاد باش

: مطالعات صورت گرفته دهد که در، نشان میسیکسمطالعات ارائه شده بر روی حوزه مایل

. است% 4. 52حدوداقابل قبول، میزان بازیافت، هایجابجاییشدت کاهش % 36اگر شدت جابجایی دو برابر شود، میزان بازیافت، تا حدود

بسیار باال، چنان چه تفکیکهایجابجاییخواهد یافت و در شدت . کندافت پیدا می% 4. 14گرانشی ناچیز باشد، میزان بازیافت تا

پیوندد میتفکیک گرانشی، در جابجایی نفت به وسیله آب نیز به وقوعمعموال . باشدو مانند تفکیک گاز و نفت، تابع عامل زمان هم می

رانش تفکیک گرانشی در رانش آب نسبت به تفکیک گرانشی درن کالهک گازی، از اهمیت نسبی کمتری برخوردار است، چرا که میزا

. بازیافت تحت رانش آب غالبا بسیار بیشتر است

: مخازن تحت رانش آب

مقدار (MER ) برای مخازن تحت رانش آب، شدت جریانی است کهیک ، زمان کافی برای وقوع پدیده تفکازآنباالتر هایجریاندر شدت

ت، گرانشی وجود ندارد و در نتیجه، مقدار زیادی از نفت قابل بازیاف. شوداتالف می

شار مخزن ذکر این نکته قابل توجه است که درمورد تفکیک گرانشی، ف. نیست( MER) شاخص

زاء به عنوان مثال ممکن است در یک میدان تحت رانش فعال آب، به اوند چند برابر تغییر در شدت جریان تولید، اختالف چندان مهمی در ر

درشدتکاهش فشار مخزن ایجاد نگردد و اگر تفکیک گرانشی از باال غیر موثر باشد، بهایجریانپایین، موثر و در شدت هایجریان. ودجریان پایین تر، میزان بازیافت نهایی بیشر خواهد بدرشدتهم

: نفوذ آب در مخزنبا نفوذ آب به مخزنی که از نظر تراوایی غیر همگن است، جابجایی در

گیرد و چنانچه سرعت سرعت بیشتری صورت میترواترباهایبخشاحی کم ، ممکن است مقدار قابل توجهی نفت در نوزیادباشدجابجایی بسیار ب به پایین تر، زمان کافی برای ورود آهایجریاندر شدت . تراوا باقی بماند

بیشتری از نفت، وجود خواهد هایبخشکم تراوا و بازیافت هایبخشبرخی اوقات، باال رفتن سطح آب، سبب داخل شدن آب به . داشتنفت کم تراوا در اثر عمل نیروهای مویینگی و کمک به بازیافتهایقسمتاز آنجا که فرآیند آشام آب و متعاقب آن خروج . گرددمیهاقسمتاز این یزم، گیرد، درصورتی که این مکانانجام نمیدفعتامویین، هایمجرانفت از

مکان باید قابلیت بازیافت مقادیر قابل توجهی از نفت را داشته باشد، حتی االشینه اگر چه تحت چنین شرایطی، محاسبه بی. سرعت جابجایی کاهش یابد

توان با استفاده از درجه شدت جریان موثر بسیار مشکل تراست، میا مخزن مقدار آن رهایسنگناهمگنی مخزن و خصوصیات فشار مویینگی

. یافت

: نتیجه

با بحث حاضر در خصوص (MER) ،روشن گردید که بازیافت نفت ،هایتنسبحاکم بر مخزن، تزریق سیال، کنترول هایمکانیزممتاثر از

ن که باشد و نیز ایآب به نفت و گاز به نفت و برخی عوامل دیگر میه بدون در نظر گرفتن این عوامل، سخن گفتن از مکانیزم هایی ک

ی موارد، چرا که در بسیار. نسبت به تولید حساس هستند، مشکل است. برخوردارهستنداین عوامل، از اهمیت بیشتری

: منبع فارسی1.، بخش 6، احمد رضا، مهندسی مخازن نفت، فصل بیادی. 17

فرهاد بیک: نام و نام خانوادگی

890219189: دانشجویییشماره

farhad_suicmez@yahoo.Com: ایمیلادرس

نسبت تعادلتخمین ضرایب تعادل. 2حالت تعادل. 3واقعی هایمحلولنسبت تعادل برای . 4wilsonیرابطه. 5Standingیرابطه. 6Hoffmannیمعادله. 7

نسبت تعادل

در یک سیستم چند جزیی، نسبت تعادلKi) ) یک جزء، به عنوانبه کسر مولی آن در فاز ( (Yiنسبت کسر مولی آن جزء، در فاز گاز

: دیگربعبارتیشود، تعریف می((XiمایعKi = Yi/Xi

= Ki نسبت تعادل جزءI

= Yi کسر مولی جزءiدر فاز گاز= Xi کسر مولی جزءiدر فاز مایعPvi= فشار بخار جزءi

تخمین ضرایب تعادل

برای تخمین ضرایب تعادل، از قانونDaltonوRaoult که در فشار. ودبرای گازهای ایده آل کاربرد دارند میتوان استفاده نم100psiزیر زیی، با این قانون بیان میکند که فشار جزیی در یک سیستم چند ج

((Pviکسر مولی آن جزء، در فاز مایع و فشار بخار آنحاصلضرببرابر است، یعنی :

Pi = Xi Pvi

= Pi فشار جزیی جزءi برحسبpsi

بیان شده کهدالتوندر قانون :Pi = Yi P

حالت تعادلدر حالت تعادل داریم :

Yi/Xi = Pvi/P = Ki

دهد که نسبت تعادل تابعی از فشار و دما این معادله، نشان می. باشدمینکته :بدیهی است که در یک مخلوط :

N= Nl + Nv

=N مخلوط هیدروکربنیمولهایتعداد کل=Nv در فاز گاز مولهاتعداد=Nl در فاز مایعمولهاتعداد

واقعیهایمحلولنسبت تعادل برای در یک محلول واقعی، نسبت تعادل تابعی از ترکیب مخلوط هم

. باشدمی نسبت تعادل مخلوط هیدروکربنییمحاسبهروشهای :

یرابطهwilson :Ki = Pci/P exp{5. 37(1+Wi)[1-Tci/T]}

Pci= فشار بحرانی جزءi برحسب ،psi

P =فشار سیستمTci= دمای بحرانی جزءi برحسب ،R

T= دمای سیستمR

standingیرابطه

این معادله را بر مبنای رسم نمودار لگاریتم استندینگ ،KiP بر حسبFiبیان نمود :LOG( KiP ) = a + cFi

،با استفاده از این معادلهKiرا میتوان بصورت زیر تعریف کرد :Ki = 1/P 10 *(a+ cFi)

Fi= ضریب توصیف جزءi

a=1. 2+ 0. 00045 P + 15 10*-8 P*2

C=0. 89– 0. 00017 P – 3. 5 10*-8 P*2

bپارامتر یمحاسبه

برای تعیین پارامتر استندینگ ،b وTb برشC7+ زیر را العملدستور: پیشنهاد کرد

که در پارافینیهیدروکربنهایکربن در نرمال اتمهایتعداد ،C7+ادغام شده را حساب کنید :

n=7. 30+0. 0075(T-460)+0. 0016P

b=1013+324n-4. 256n*2

Tb=301+ 59. 85n – 0. 971n*2

3 . زیر یمعادلهپارامتر باال، در 2با جایگزینی((Fi و سپس با داشتن((Fi ،Ki) ) آوریممیرا بدست :

Hoffmannیمعادله

Fi = bi{1/Tbi-1/T}

bi = LOG(Pci/14. 7)/{1/Tbi-1/Tci}

=Tbi دمای جوش جزءi

: مثالیک مخلوط هیدروکربنی با ترکیب زیر، در شرایط فشار و دمای

1000psia 150وfتحت آزمایش قرار گرفته : و چگالی نسبی 150= جرم مولکولیc7+=0 .78تخمین بزنیداستندینگتعادل را، با روش هاینسبت :

N2=0. 009 co2=0. 003 c1=0535 c2=0. 115 c3=0. 088 i-c4=0. 023 n-c4=0. 023 i-c5= 0. 015 n-c5 = 0. 015

c6=0. 015 c7+ = 0. 159

: پاسخ

a=1. 80

c=0. 685

N=10. 025

b=3833. 369

Tb=503. 41 R

مترجم رحیم -مهندسی مخازن هیدروکربوری طارق احمد1.980تا 970صفحات 15فصل –سیالوی

900213043aseman. ta662@gmail.Comحامد یوسف نیا

890218907amintaghavi70@yahoo.Comامین تقوی

حل عددی جریان سیال دو فازی در محیط متخلخل توسط : 1یج نتایج حاصله با نتاومقایسهمحدود کننده فالکسروش های کالسیکروش

استخراج معادالت جریان یک بعدی و دو فازی در محیط : 2متخلخل

تاثیر تعداد شبکه: 3ط ناپایدار چگالی و روابهایجریانعوامل موثر بر تشکیل : 4

حاکم بر آن هاپردازش تصاویرالگوریتم: 5روش و ابزار آزمایش: 6نتیجه گیری: 7

Buckley-leverettمعادله

در حالت جریان هم دما یا جریان بدون انتقال حرارت و با فرضه های متخلخل شامل معادلسرعت کم سیال، معادالت حاکم بر محیط

.باشدبقای جرم و معادله دارسی می

،از ترکیب معادله دارسی و معادله بقای جرم و حذف متغیر فشارکه یک آیدمتخلخل بدست میهای معادله درصد حجمی در محیط

.معادله جابجایی نفوذ است

رم نفوذ نظر شود، یا به عبارتی تف چنانچه از اثرات فشار مویینگی صرمعادله نظر باشد، این معادله به یکدر مقابل ترم جابجایی قابل صرف

Buckley-Leverettشود که معادله هذلولوی غیر خطی تبدیل می .نام دارد

جریان چند فازی در محیط متخلخلهای حل این معادله نشان دهنده حرکت سیال دو فاز در محیط

با توجه به غیر خطی بودن این معادله، جهت حل .باشدمتخلخل می .شودهای عددی استفاده میآن از روش

متخلخل کاربردهای های مدل سازی جریان چند فازی در محیط .فراوانی در مسایل مختلف مهندسی دارد

دو های نفت مثالی از جریانبرداشت نفت از طریق تزریق آب به چاه .باشدفازی در محیط متخلخل می

شود که انتقال جرمی بین دو فاز صورت در این بررسی فرض می .باشندپذیرد و همچنین دو فاز امتزاج ناپذیر مینمی

زفرم معادالت حاکم بر جریان سیال دو فا

معادالت حاکم بر سیال دو فاز در محیط متخلخل غیر خطی .نماییمباشند، لذا جهت حل آنها از روشهای عددی استفاده میمی

چنانچه در معادله درصد حجمی از اثرات فشار مویینگی و گرانشه که به معادلنظر شود، ماهیت معادله حاکم هذلولوی میباشدصرف

Buckley-Leverettباشدر میومشه.

خلخل کلی در بیشتر مواقع فرایند جریان سیال در محیط متبه طوررات باشد و اثرات نفوذ در مقابل اثیک فرآیند با ماهیت جابجایی می

شود کهنظر کردن است و همین امر سبب میجابجایی قابل صرف .معادالت حاکم فرم هذلولوی داشته باشند

لحل معادالت هذلولی به روش مرتبه او

افراد .در جواب معادالت هذلولوی یک جبهه یا شوک وجود داردام مختلفی کارهای زیادی در زمینه مدل کردن این جبهه یا شوک انج

.زنندداده اند تا بتوانند این لبه تیز را با دقت بیشتری تقریب ب

آقایانBinning وDahe [1995]،Aziz and Settari[1979]،Settari and Aziz [1975]،Todd[1972] Celia[1999 بر روی

و حل عددی آن تحقیق و بررسی Buckley-Leverettمعادله .نمودند

اگر از روشهای مرتبه اول کالسیک برای حل معادله هذلولویBuckley-Leverett نسبتا های استفاده شود، در نقاط هموار جواب

ایجمناسبی بدست خواهیم آورد، اما در نقاط ناپیوستگی و شوک نت

های جدید جهت حل به کارگیری روش Buckley-Leverettمعادله

آید ودقیق و درستی بدست نمیNumerical Dissipation زیاد .باشدمی

قاط در نها چنانچه از روشهای مرتبه باالتر استفاده نماییم، دقت جوابها ابباشد، اما در نزدیکی نقاط ناپیوستگی و شوک جوهموار باال می

زیاد Dispersion Numericalکنند وانحراف زیادی پیدا می .خواهد بود

ه های عددی جدیدتر و بهای فوق هم چنان نیاز به روشبا تمام تالشجهت Buckley-Leverettها جهت حل معادلهکارگیری این روشهای دقیق تر در نقاط شوک و ناپیوستگی و بدست آوردن جواب

.شودهمچنین نقاط هموار احساس می

روش فالکس محدودباشدعددی دقت باال روش فالکس محدود میهای یک دسته از روش

اده توان از این روش جهت حل معادله کنسرواتیو هذلولوی استفکه می .نمود

ای مرتبه در این روش رابطه فالکس کلی بصورت ترکیب فالکس روشهشود، به طوری که در نقاط هموار وپایین و مرتبه باال نوشته می

اطراف ناپیوستگی و پیوسته عمده تاثیر از آن فالکس مرتبه باالتر و در .شوک عمده تاثیر از آن فالکس مرتبه پایین تر باشد

معادالت بقای جرم و قانون استفاده ازدارسی

ه جریان دو فاز امتزاج ناپذیر نفت و آب در محیط متخلخل بوسیل. شودمعادالت بقای جرم و قانون دارسی وصف می

یط شود که فضای خالی در محبرای استفاده از این معادالت فرض میفاوت متخلخل فقط توسط دو فاز آب و نفت پر شده است و همچنین ت

.باشدفشارهای دو فاز برابر فشار مویینگی می

نظر شود، معادله اگر از اثرات فشار مویینگی در این معادالت صرف .درصد حجمی، یک معادله کنسرواتیو غیر خطی خواهد شد

این معادله به معادلهBuckley-Leverett معادله. باشدمعروف میBuckley-Leverett در حالت بی بعد شده و یک بعدی که در آن از

برای فاز آبBuckley-Leverettمعادله نظر شده باشد، برای فاز آب به فرم زیر اثرات فشار مویینگی صرف

: باشدمی(1)

(1)در معادلهSWدرصد حجمی آب وFWفالکسBuckley-Leverettی شودباشد که به صورت زیر تعریفمی :

معادالت ضریب تحرک نفت و آب

اندیسwبرای فاز آب و اندیسn در روابط .رودبرای فاز نفت بکار میزاویه ایست که جریان ،αچگالی و ضریب تحرک نفت λ nو n ρباال

، uازدسدر جهت پادساعتگرد می xبا جهت مثبت محور

کاهش نفوذ پذیری مطلق ،سرعت کلی جریانμ n وμ w به ترتیب لزجت آب و نفت وkrw و

krnباشدنفوذ پذیری نسبی برای فازهای نفت و آب می.

خواهیم داشت( 3)در معادله ( 5)و ( 4)با جاگذاری معادالت:

ق یک فاز در حقیقت نفوذپذیری نسبی به علت کاهش نفوذپذیری مطلشود که تابعی از درصد حجمیبه علت حضور فاز دیگر تعریف می

.باشدمی

2جایگذاری روابط کوریدر معادله

(8) و با فرض اینکه جریان به ( 2)با جاگذاری روابط کوری در معادله

به Buckley-Leverettفالکس( α = 0)باشد صورت افقی می: آیدترتیب زیر بدست می

در Buckley-Leverettفالکساستفاده ازBuckley-Leverettحل عددی معادله

ت، برابر ویسکوزیته آب در نظر گرفته شده اس4ویسکوزیته نفت پسکه در حل عددی معادله Buckley-Leverettلذا فالکس

Buckley-Leverettباشداز آن استفاده شده است به فرم زیر می:

توان به فرم زیر نوشت که به معادلهرا می( 1)در نتیجه معادلهBuckley-Leverettمشهور است:

برایودومهای مرتبه اول استفاده از روشBuckley-Leverettحل معادله

ا توان آن را بباشد، که میمعادله هذلولوی غیر خطی می( 11)معادله .های مختلف عددی مرتبه اول و دوم حل نمودروش

چنانچه برای حل معادلهBuckley-Leverett های مرتبه از روشهای و یا روش First Order Upwindو Lax-Friedrichاول مانند

ها از دقت استفاده نماییم، جوابLax-Wendroffمرتبه دوم مانندخوردار قابل قبولی در نزدیکی و اطراف نقاط ناپیوستگی و شوک بر

، MOCها با نتایج حاصل از روشنخواهند بود و با مقایسه این جوابهای های بدست آمده از روشیابیم که خطای موجود در جوابدر می

.باشدعددی فوق، زیاد می

روش فالکس محدود کنندههای دقیق ترمعادله جهت بدست آوردن جوابBuckley-Leverett . استروش فالکس محدود کننده استفاده شدهازفالکس محدود کننده:

های دقیق تر از یک معادله غیر خطی جهت بدست آوردن جوابرا که در نواحی هموار (FH)توانیم فالکس یک روش مرتبه باالمی

دهد را با فالکس یک روش مرتبه های دقیقی ارایه میجوابهای بهتریکه در اطراف نقاط ناپیوستگی و شوک جواب (FL)پایین

.مدهد را با هم ترکیب نماییهای مرتبه باال ارایه مینسبت به روش

اطراف ای باشد که فالکس کلی دربایست به گونهاین ترکیب میو در اطراف نقاط (FH)نواحی هموار برابر فالکس مرتبه باال

.باشد (FL)ناپیوستگی و شوک برابر فالکس روش مرتبه پایین

فالکس محدود کنندهکیب توان فالکس یک روش مرتبه باال را به صورت تردر این روش می

اال در نظر فالکس یک روش مرتبه پایین با یک بخش تصحیح مرتبه ب .گرفت

ترم دوم سمت (در روش فالکس محدود کننده اندازه ترم تصحیحدرنقاط (s)بر اساس مقداری که درصد حجمی )(12)راست معادله

ه شود، بگیرد توسط محدود کننده، محدود و کنترل میمختلف می: عبارتی

گی تعیین همواری یا وجود شوک و ناپیوستفالکسمعادله محدود کننده در جواب

(13)در معادله ،φ (S؛j)باشدمحدود کننده فالکس می.

چنانچه مقدار کمیتS در اطرافS j هموار باشد، مقدارS میبایستبایست میSنزدیک به عدد یک و در حضور ناپیوستگی و شوک مقدار

.نزدیک به صفر باشد

در نزدیکی نقاط هموار مانند فالکس یک ( 13)بدین ترتیب معادلهالکس روش مرتبه پایین و در اطراف نقاط ناپیوستگی و شوک مانند ف

ها و معیارهای مختلفی جهت روش .کندیک روش مرتبه باال عمل می .تعیین همواری یا وجود شوک و ناپیوستگی در جواب ها، وجود دارد

های یک روش برای این منظور استفاده از نسبت تغییرات جواب :باشدشود، میمتوالی که به فرم زیر تعریف می

شرایط هموار بودن وجود شوک یا ناپیوستگی

واضح است که چنانچه( 14)از رابطهθj نزدیک عدد یک باشد، آنگاهعدد یک اختالف θjباشد اما چنانچههموار میSjدر اطرافهاجواب

بیانگر حضور توانندمیSjدر اطرافهاجوابزیادی داشته باشد، آنگاه .باشندناپیوستگیشوک یا نقطه

تابع محدود کنندهφ ( j) را به صورت تابعی ازθjشودتعریف می.

تابع محدود کنندهقبل از استفاده از نوع محدود کننده جهت حل معادلهBuckley-

Leverett ،این معادله با استفاده از روشLax-Wendroff گسسته :شودسازی می

توان به فرم زیر باز نویسی کردرا می( 16)رابطه:

معرف فالکس محدود کننده

ودتوان به ترتیب زیر تعریف نمرا میفالکس( 17)با توجه به رابطه:

فالکسترم اول عبارت سمت راست معرف ( 18)معادله فالکسدرو ترم دوم عبارت سمت First Order Upwindروش مرتبه اول

.باشدراست، ترم تصحیح کننده مرتبه دوم می

شودمحدود کننده را به ترتیب زیر تعریف میفالکسدر این مرحله:

فالکس مرتبه دوم

(19)در معادله ،φi از طرفی هر روش .باشدمعرف محدود کننده می :توان به فرم زیر نوشتمرتبه دوم را می

(20)در رابطه ،F ده مرتبه دوم مربوط به روش بکار گرفته شفالکس

شرایط اولیه و مرزی

خواهیم داشت( 20)در رابطه ( 19)رابطه جاگذاریبا .است:

شرایط اولیه و مرزی :زی و معادله باکلی لورت برای سیال دو فاز یک بعدی و با شرایط مر

در نقاط S(x،t)درصد حجمی فاز آب .اولیه زیر حل شده استثانیه تزریق آب Lمختلف در امتداد یک مسیر یک بعدی به طول

.بعد از است و فرضیات زیر انجام شده است 3 .0محاسبه شده

های استفاده شدهانواع روشا همچنین درصد حجمی نقطه انتهایی را برابر درصد حجمی نقطه م

.گیریمقبل آخر در نظر می

قبل اشاره شد، هایبخشبحث در نتایج حاصل همانطوری که در Roe’sمحدود کننده فالکسهای استفاده شده عبارتند از روش

Superbee،محدود کنندهفالکسVanleer،محدود کننده فالکسVanalbad ،محدود کنندهفالکسMinmod، روش مرتبه اولLax-Friedrichروش مرتبه اول ،Upwind و روش مرتبه دومLax-

Wendroffاست .

کالسیک جهت حل معادلههایعدد

های عددی کالسیک جهت حل معادلهروش-1شکلBuckley-Leverett Vanleer جهت حل معادلهBuckley-Leverett

نمودار فالکس محدود کننده

محدود کنندهفالکسروش -2شکل

Vanalbadaفالکس محدود کننده

روش فالکس محدود کننده-3شکلVanalbadaجهت حل معادلهBuckley-Leverett

Roe’s Superbeeفالکس محدود کننده

روش فالکس محدود کننده-4شکلRoe’s Superbee جهت حلBuckley-Leverettمعادله

های مرتبه اول و دومآنالیز روش یابیم که خطای عددی روشدر می1با آنالیز شکلLax-Friedrich

-Buckleyجهت حل معادله Upwindنسبت به روش مرتبه اولLeverettباشدبیشتر می.

رفت، روش مرتبه دومهمچنین چنانچه انتظار میLax-Wendroffن محل های مرتبه اول کالسیک دقت بیشتری در تعیینسبت به روش

ت های درسشوک دارد، اما در نزدیکی شوک و نقطه ناپیوستگی جواب .دهدو دقیقی جهت محاسبه درصد حجمی ارایه نمی

معادله محدود کننده مختلف حل شده 2، 3، 4، 5های در شکل .است

های بدست آمده، چنانچه جهت حل معادله هذلولویبا توجه به نمودارBuckley-Leverett از روش فالکس محدود کننده

هت استفاده از روش فالکس محدود کننده جمحاسبه نقاط شوک

را با توان درصد حجمی نقاط مختلف و محل شوکاستفاده نماییم، می. دقت بیشتری محاسبه نماییم

Minmodروش فالکس محدود کننده

روش فالکس محدود کننده-5شکلMinmod جهت حل معادلهBuckley-Leverett

دارتاثیر اندازه و تعداد شبکه روی نموتاثیر تعداد شبکه در نمودار درصد حجمی بر حسب مکان با فرض

Injection dimensionless Time= 0. 3 های عددی برای روش .بکار رفته در ادامه بررسی شده است

انتخاب شد در 100و 50، 20اندازه شبکه در این مرحله بترتیب( 0،3)ثابت و برابر Injection dimensionless Timeحالی که

.در نظر گرفته شد

گردد، اندازه بلوکها هرچه تعداد شبکه بیشتر انتخاب می( Δx ) .شودکوچکتر می

بدلیل آنکه خطای گسسته سازی از مرتبهΔx2 است، بنابراین با .شوندافزایش تعداد شبکه خطاهای عددی کوچکتر می

Lax-Friedrichتغییرات گام مکانی بر روش

اثر تغییرات گام مکانی بر روش-6شکلLax-Friedrich

-Laxاثر تغییرات گام مکانی بر روشWendroff

اثر تغییرات گام مکانی بر روش-7شکلLax-Wendroff

First Orderتغییرات گام مکانی بر روشUpwind

اثر تغییرات گام مکانی بر روش-8شکلFirst Order Upwind Minmodمحدود کننده

تغییرات گام مکانی بر روش فالکس

اثر تغییرات گام مکانی بر روش فالکس-9شکل

حدود تغییرات گام مکانی بر روش فالکس مRoe’s Superbeeکننده

هاثر تغییرات گام مکانی بر روش فالکس محدود کنند-10شکلRoe’s Superbee

محدود فالکستغییرات گام مکانی بر روشVanalbadaکننده

محدود کنندهفالکساثر تغییرات گام مکانی بر روش-11شکلVanalbada

های مختلفدقت روشهای مختلف عددی بکار گرفته شده در برای بررسی دقت روش

در زمان Buckley-Leverettهای مختلف، حل عددی معادلهزمان .بررسی شده است

د توان دریافت که دقت روش فالکس محدواز نتایج بدست آمده میهای معادله در زمان 1 .0و 5 .0و3 .0های کننده جهت حل اینو باشد و نوساناتهای کالسیک بیشتر میمختلف تزریق از روش .ها به مقدار قابل توجهی کاهش یافته استخطای عددی در جواب

های بی بعد تزریقدر ادامه خطای هر روش به ازای تعداد نقاط و زمان .مختلف به طور کمی ارایه شده است

تعیین کمی خطای روش هاهای در این مقاله جهت تعیین کمی خطای هر روش نسبت به جواب

از معیار زیر جهت تعیین خطای هر روش ( MOC )ها روش مشخصه .استفاده نموده ایم

حدود تغییرات گام مکانی بر روش فالکس مVanleerکننده

ه اثر تغییرات گام مکانی بر روش فالکس محدود کنند-12شکلVanleer

رسی جریان چگالی ناپایدار در محیط باویرمتخلخل با استفاده از روش پردازش تص

ک سیاالت تشکیل جریان وابسته به چگالی در بسیاری از مسائل مکانیزیست محیطی، عامل مهمی در انتقال جرم یا حرارت در محیط

.باشدمی

به های متخلخلها در محیطتأثیر این جریان بر نحوة انتقال آالینده ،ی و های دیگری چون پراکنش، پخش مولکولعلت اثر متقابل پدیده

.دهدهمچنین شکل ذرات، الگوی اختالط پیچیدهای را تشکیل می

ان های ساحلی، جریدر مسائلی چون پیشروی آب شور دریا در آبخوانهای محلول با غلظت زیاد در آب زیرزمینی و یا جریان آب آالینده

ها ها یا گنبدهای نمکی، این گونه جریانزیرزمینی از اطراف الیه .شوندتشکیل می

تغییرات چگالی و ایجاد جریانکمتر قرار هنگامیکه یک سیال با چگالی باالتر بر روی سیال با چگالی

پایدار، ها بعلت تشکیل سیستم ناگیرد، پیچیدگی این نوع جریان .یابدافزایش می

وجب تغییرات چگالی بر اثر اختالف دما و غلظت در محیط متخلخل، م .شودهای وابسته به چگالی سیال میتشکیل جریان

این جریان به علت وجود سه پدیدة فرارفت، پراکنش و پخش .یابددر محیط گسترش میمولکولی

آب شور های وابسته به چگالی در مسائلی مانند پیشرویتأثیر جریانهای آبدار های سطحی به الیهدر آبخوانهای ساحلی، نفوذ آالینده

لاهمیت شناسایی جریان در محیط متخلخ

ی و های محلول با غلظت زیاد در آب زیرزمینزیرزمینی، جریان آالیندههمچنین جریان آب زیرزمینی از مجاورت گنبدهای نمکی، موجب

هایافزایش اهمیت شناسایی و تحلیل صحیح این جریان در محیط .متخلخل شده است

ک در صورت قرار گرفتن یک سیال با چگالی نسبی باال بر روی یهای محیط متخلخل اشباع، شرایط جریان ناپایدار شده و جریان

ل همرفتی وابسته به چگالی، الگوی اختالط پیچیدهای را تشکی .شودای سیال میدهند که موجب تداخل و پیشرفت چند شاخهمی

نحوة پیشروی این جریان در محیط اشباع، تابعی از عواملی چون .مشخصات محیط متخلخل و اختالف چگالی دو سیال است

چگالی جریان

چگالی جریان در شرایط ناپایدار موجب :1-ط پایدار افزایش جرم آالیندة انتقال یافته نسبت به جریان در شرای

.باشدکه پخش مولکولی عامل اصلی تشکیل ناحیة تداخل می

2-کاهش قابل توجه زمان اختالط .

3-شودافزایش گسترة تداخل در محیط می.

الی تعیین مقادیر کمی پارامترهای جریان چگالی مانند غلظت و چگها به شرایط سیال در محیط متخلخل، به علت حساسیت آزمایش

ده های آزمایشگاهی دقیق و کنترل شمرزی مستلزم استفاده از شیوه .باشدمی

پردازش تصاویر در تحلیل نتایج آزمایشگاهی

ایج طی سالهای اخیر استفاده از روش پردازش تصاویر در تحلیل نت. آزمایشگاهی مورد توجه ویژهای قرار گرفته است

چرا که به کمک این روش، بدون اختالل در شرایط آزمایش، امکان .شودبرآورد پارامترهای مطلوب ایجاد می

های کمی وتحلیل تصاویر، پردازشی است که جهت استخراج داده .قابل تحلیل بر روی تصاویر دیجیتالی انجام میگیرد

ورد به عبارت دیگر به کمک این روش، تصاویر تهیه شده از محیط مددی نظر، توسط یک الگوریتم یا نرم افزار کامپیوتری به مقادیر ع

.شودتبدیل می

کاربرد روش پردازش تصاویر در تحلیلنتایج آزمایشگاهی

ر، این روش در علوم مختلفی چون علم نجوم، الکترونیک، کامپیوتمورد استفاده قرار ...مکانیک، علم مواد، مهندسی نفت، محیط زیست و

.میگیرد

هزینة اگرچه با توجه به قابلیتهای این شیوه در افزایش دقت و کاهشیدهآزمایش، هنوز به جایگاه مناسبی در تکنیکهای آزمایشگاهی نرس

.است

لبرسی جریان سیال در محیط متخلخای محیط متخلخل، رابطة معادلة اصلی حاکم بر جریان سیال در فض

.باشدناویر استوکس می

اما ناشناخته بودن فضای حرکت سیال و همچنین عدم امکان اعمالن این شرایط پیچیده، حل این معادله را در محیط متخلخل غیر ممک

.میسازد

ک بنابراین جهت حل جریان سیال در محیط متخلخل، استفاده از ی .اجتناب ناپذیر است5گیری تئوری متوسط

ط را در این تئوری بیانگر روش هایی است که به کمک آنها بتوان رواب .مقیاس بزرگتری به کاربرد

ها استفاده از رابطة دارسی در محیط متخلخلمعمولترین این روش

یجریان چگالی و پخش مولکولمسألة حل

گی در حل مسألة جریان چگالی در محیط متخلخل، دو معادلة پیوست. شوندسیال و جرم محلول به طور همزمان حل می

هایپراکنش و پخش مولکولی موجب کاهش امکان تشکیل جریان .شودای میچند شاخه

عتر رخ به عبارت دیگر در تداخل دو فازی سیال، شرایط ناپایداری سری .دهدمی

یجاد که پدیدة پراکنش و پخش مولکولی موجب اعلت این امر آنستشود و جبهة پیشروی تودة سیال را همگامترهای موضعی میجریان .میسازد

های بدون بعدپارامتریجهت بررسی سیستمهای ناپایدار در جریان چگالی از پارامترهای ب

ای ههای چند شاخگیری جریانشود که امکان شکلبعدی استفاده می .کنندرا تعیین می

ر سال باشد که توسط رایلی دمشهورترین این پارامترها عدد رایلی می. توسط وودینگ اصالح شد1959معرفی شده است و در سال 1916

ط جهت اندازه گیری ضرایب پراکنش طولی و پراکنش جانبی محی5/4متر و با قطر داخلی 5/1آزمایش از یک ستون متخلخل به طول

.سانتیمتر استفاده شده است

یری برای تشکیل یک محیط متخلخل اشباع همگن و همچنین جلوگ

محیط متخلخل اشباع همگنهای هوا به محیط، هنگام ورود ذرات، ستون در از ورود حباب

ای در آن سانتیمتری مملو از آب شده و ذرات شیشه5ارتفاعهای .ریخته شده و بوسیلة ارتعاشهای جانبی متراکم شده است

تهیه یک محیط همگن با تخلخلی مشابه محیط آزمایش در اینل، باشد، چرا که در صورت اختالف تخلخمرحله بسیار حائز اهمیت می

سرعت واقعی جریان در محیط با سرعت برآورد شده از دبی خروجی محیط اختالف خواهد داشت، به همین علت دبی خروجی از ستون در

شود تا بتوان به کمک آن سرعت واقعیهر آزمایش اندازه گیری می. برآورد شده و مشاهده شده را مقایسه کرد

شرایط آزمایش اندازه گیری جریان در محیط متخلخل

یط به کمک شیر انتهایی ستون آزمایش، جریان یکنواخت آب در محگرم بر لیتر به 25/0شود و ردیاب رنگی رودامین با غلظت برقرار می

.شودطور ناگهانی بر روی سطح ذرات وارد می

متر از ورودی ستون، 1به فاصله ای در طول مدت هر آزمایش از نقطه .شودمیلیلیتر نمونه برداری می4مقدار

ومتر ها از دستگاه اسپکتروفتجهت تعیین غلظت مادة رنگی نمونه .استفاده شده است

گاه قبل از تعیین غلظت مادة رنگی هر آزمایش، طول موج تابش دستنمونه هایی با غلظت معین، رابطة تنظیم شده و به کمک590بر روی

.شودغلظت جذب نور در واحد سطح نمونه تعیین می

رابطه غلظت جذب نور نه با استفاده از این رابطه، تغییرات غظت مادة رنگی در نقطة نمو

.برداری نسبت به زمان برای سه آزمایش انجام شده است

الگوریتم پردازش تصاویر

پردازش تصویرتوان پردازش تصاویر عبارت از فرایندی است که به کمک آن می

.اطالعات مطلوب ثبت شده در تصاویر را استخراج نمود

ه قرار به کمک محیط نیمه شفافی که در این تحقیقات مورد استفادعات توان از این شیوه برای تشریح بسیاری از اطالاست، میگرفته

.نهفته در تصاویر استفاده کرد

هدف از اعمال این الگوریتم، تعیین خطوط هم غلظت در هر یک از .باشدها میآمده از آزمایشهای بدستعکس

باشد که توسط نرم افزارگام می10این الگوریتم شاملMATLABتهیه شده است.

توان در سه بخش مجزا در نظر گرفت، مدل ارائه شده را می

الگوریتم عملگر مدل پردازشاندارد بخش اول پردازشی است که تصویر پایة آزمایش را به فرم است

.کندتبدیل می

بخش دوم پردازشی است که بر تصاویر آزمایش اعمال شده و بخشنهایی سوم شامل حذف تصویر پایه از تصویر آزمایش و استخراج نتایج

.شودمی

تالگوریتم عملگر مدل پردازش تصاویر به صورت زیر ارائه شده اس :

1-ورود تصاویر به نرم افزار:

ها دارای فرمت تصاویر تهیه شده از آزمایشRGBدر اولین .باشندمید، شوگام پردازش، دو تصویر به عنوان ورودی الگوریتم دریافت می

مراحل پردازش تصاویریردتصویر پایة هر آزمایش و تصویری که باید مورد پردازش قرار گ .2-تبدیل تصاویر به فرمت: «Gray Scale»

ط با توجه به اینکه تنها شناسایی غلظت یک مادة رنگی در محیآزمایش مورد نظر است، برای کاهش حجم محاسبات و در نتیجه

تبدیل «Gray Scale»کاهش مدت زمان پردازش، تصاویر به فرم .شده اند

رابطة تبدیل تصاویرRGB به تصاویر«Gray Scale» به صورت زیر: باشدمی

Gray = 0. 29934 × Red + 0. 58955 ×Green + 0. 11111× Blu

انطباق تصاویر

کهBlue وGreen،Red بیانگر مقادیر شدت هر یک از رنگهای. قرمز، سبز و آبی در هر نقطه است

3-انطباق تصاویر:

یا اگرچه در عکسبرداری از آزمایش ها، تغییر مکانی در محل دوربینشود، اما جهت حذف تأثیر جابجاییهای محیط آزمایش ایجاد نمی

احتمالی بر اثر لغزش دست هنگام تصویربرداری و همچنین برایاویر در تصارزتبدیل تصاویر به اندازة استاندارد، مختصات نقاط هم

.یابدمختلف به مختصات استاندارد انتقال می

رتصویر برای این کار الزم است نقاطی به عنوان نقاط کنترلی بر روی هتصاویرمشخص شود و بسته به تعداد این نقاط و همچنین نحوة تغییر

رهماهنگ کردن شدت نور غالب بر تصاوی

یابدبه اندازة استاندارد تغییر شکل می .ختصات در انطباق تصویر، نقاط کنترلی تعیین شده در تصاویر به م

هاینقاط کنترلی انتخاب شده در سری عکس .یابندیکسان انتقال میمربوط به هر آزمایش، عبارت از چهارگوشة مشخص شده توسط نوار

.باشدمشکیرنگ می

4-هماهنگ کردن شدت نور غالب بر تصاویر:

یر شدت با توجه به تغییر شرایط عکسبرداری و همچنین به علت تغیبودن دیافراگم و یانور ورودی به محیط، ممکن است مدت زمان باز

.حساسیت تصوربرداری به نور تغییر کند

هماهنگ کردن شدت نور غالب بر (ادامه)تصاویر

نگی در برای حذف تأثیر نابرابری نور حاکم بر تصاویر، از یک مقیاس ر .کنار محیط آزمایش استفاده شده است

ان توان شدت نور را در تمامی تصاویر یکسبه کمک این مقیاس می .ساخت

ر تمامی بدین شکل که با اعمال توابع حسابی بر تصاویر، شدت رنگ دلف مختهای شود که شدت نوری بخشتغییر داده میای نقاط به گونه

.مقیاس رنگی برابر مقدار ثابتی شود

بدین ترتیب بخش اعظمی از خطاهای ناشی از تغییر نور در محل .دبودن دیافراگم دوربین به حداقل میرسآزمایش و یا مدت زمان باز

جدا نمودن محیط آزمایش از تصویر

5-جدا نمودن محیط آزمایش از تصویر:

د مطابق گام سوم این الگوریتم، محیط آزمایشی که الزم است مور .گیردقرار می250 *500پردازش قرار گیرد در یک ماتریس به ابعاد

وان در نتیجه به سادگی این ماتریس از هر تصویر جدا شده و به عن .شودتصویر استاندارد شدة هر عکس ذخیر می

ر در نتیجه، تصاویر استاندارد شده دارای ابعاد و همچنین شدت نو .شوندغالب برابر می

6-حذف تصویر پایه از تصاویر:

حذف تصویر پایه از تصاویربه های تهیه شده، تأثیر عدم یکنواختی مکانی تابش نوردر عکس

شود ها و تخلخل محیط، موجب میمحیط، همچنین اثرگذاری جداره .در دو نقطه با غلظت برابر، شدت نوری متفاوتی مشاهده شود

یکی از روش هایی که موجب کاهش خطای ناشی از تأثیر محیط .باشدشود، حذف تصویر پایه از تصاویر میآزمایش می

صویر برای این کار با اعمال گامهای اول تا پنجم الگوریتم پردازش بر ته شده ها تهیهای استاندارد آزمایشپایه و همچنین دیگر تصاویر، عکس

.شودو سپس، تصویر پایه از تصاویر آزمایش مربوطه حذف می

(ادامه)حذف تصویر پایه از تصاویریرگی بدین معنا که شدت تیرگی هر نقطه در تصویر پایه از شدت ت

.شودارز آن در دیگر تصاویر کاسته مینقطة هم

ی از شود شدت نوری نقاطی که تیرگی آنها ناشاین عملیات موجب میتأثیر محیط آزمایش یا ناهمگونی نور در محیط بوده است، اصالح

.شود

تواند موجب افزایش برخی الزم به ذکر است که این عملیات میخطاهای محلی در نتایج شود، اما در کل تصویر موجب افزایش دقت

ز کاهش شده و با استفاده از فیلتر همسانگر، اثر اغتشاشهای محلی نی .یابدمی

شونددر این مرحله، تصاویر به فرمت شدت تیرگی تبدیل می.

استفاده از فیلتر همسانگر

کندمشکی تغییر می255سفید تا 0یعنی مقدار هر عنصر از.

7-استفاده از فیلتر همسانگر:

یتی در تصاویر که اهمای های نقطهبخش اعظمی از اغتشاشها و تیرگیند شودر فرایند پردازش نداشته و تنها موجب ایجاد خطاهای محلی می

.توان با اعمال انواع فیلترها حذف نمودرا می

تی مورد در تحقیقات مختلف بسته به محیط و خطاها، فیلترهای متفاو .استفاده قرار گرفته است

ر این تحقیق از دو فیلتر متفاوت استفاده شده استد.

و فیلتر دوم ای فیلتر اول موجب حذف اغتشاشهای نقطه

عادلهای متبدیل شدت تیرگی به غلظتن همسایه میانگیهای میانگین شدت رنگ هر پیکسل با پیکسپیکسل را جایگزین مقدار آن پیکسل کرده و در نتیجه موجب9

.شودهموارتر شدن تصاویر می

8-های معادلتبدیل شدت تیرگی به غلظت:

شدت جهت تبدیل شدت تیرگی به غلظت در تصاویر نیاز به رابطةبرای تعیین این رابطه، محیط آزمایش از .باشدتیرگی غلظت می

.عکسبرداری شده استهای متفاوتی اشباع شده و از آنغلظت

هفتم الگوریتم پردازش برآنها اعمال شده و اول تاهای سپس گام. آمدبدسترتصاوین میانگین شدت تیرگی درمحیط آزمایش برای

Buckley-Leverettمعادلههای حل روش

ه حل عددی معادلهعالطدر این مBuckley-Leverett توسط سه .روش کالسیک و چهار روش دقت باال ارایه گردید

مرتبه های کالسیکیابیم که روشبا توجه به نتایج بدست آمده در می Buckley-Leverettتوانند حل دقیقی برای معادله اول و دوم نمی

.ارایه دهند

علی رغم اینکه روش مرتبه دومLax-Wendroff در تعیین درصده های کالسیک مرتبحجمی نقاط هموار و محل شوک، نسبت به روش

اط باشد، اما در نزدیکی شوک و نقاول از دقت بیشتری برخوردار می Buckley-Leverettهای قابل قبولی برای معادلهناپیوستگی جواب

.دهدارایه نمی

رمش فالکس محدود کننده

چنانچه معادلهBuckley-Leverett با استفاده از روش فالکسباشد، به طور عددی حل های دقت باال میمحدود کننده که جزء روش

ک های کالسیها از دقت بسیار بیشتری نسبت به روششود، جواب .باشندبرخوردار می

ه های محدود کننده مختلف که در این مقالهمچنین از میان فالکساز آنها استفاده شده است، Buckley-Leverettجهت حل معادله

های محدود کنندههای بدست آمده از روش فالکسجوابVanalbadaوVanleerر های دیگاز دقت بیشتری نسبت به روش

.باشددر تعیین محل شوک و درصد حجمی برخوردار می

روز بهار فی-دانشگاه صنعتی شریفهاینامهگزارش پایان 1.(دانشجوی ارشد)، نیما شکری (استادیار)آبادی

alirezaerfani72@yahoo.Com، علیرضا، عرفانی قیطانی، 900216320

amir. pd20@yahoo.Comزاده، فریدی، امیر، 900225844

مقدمه-1شکاف دار بدون تخلخل درسنگجریان سیال به سمت چاه -2

همگن از یک شبکه شکاف به سوی یکپایدارمایعاتجریان -الف. چاه. مدل سازی یک جریان شعاعی قرینه-ب. شکاف داردرمخازنجریان گاز به سمت چاه -ج. تخلخلداربدونجریان گذرا دریک سنگ شکاف -د. دوگانه به سوی چاهدارمتخلخلمخزن شکاف درسنگجریان -3

. مقدمه-الف، مدل پوالرد، مدل اودهروت، مدل وارنمدل )انواع مدل ها-ب

(کاظمی، مدل دی سوان

مقدمه ود توان بررسی نممعمولی دو نوع مخزن را میشکافداردر یک میدان1- با یک تخلخل شکافدارمخزن2- دارای تخلخل دوگانهشکافدارمخزن احاطههارابوده که بلوک هاشکافاز ایشبکههر دو نوع مخزن دارای

هابلوکنموده و نوع مخزن با توجه به دیدگاه تخلخل روی گذر دهی غیر متخلخل بوده، هایبخشدارای هابلوکدر مورد اول . متاثر است

با . باشدمورد دوم تخلخل به صورت کامال شاخص و آشکار میودرین مخازن افزایش تخلخل میزان ظرفیت سازند نیز فزونی یافته بنابر ا

ری باشند دارای بازدهی بیشتکه از نوع تخلخل دوگانه میشکافدار. هستند

مقدمه د، باشتقسیم بندی مخزن ساده می( یک تخلخل)در یک مخزن ساده

اینهدانقش فضای خالی بین هاشکافو هادانهنقش هابلوکدر اینجا اربرد همانند کهاشکافتوصیف جریان سیال از درون . کنندرا بازی می

ین های بنیادی بمعادالت در مخازن ساده خواهد بود، بنابر این تفاوتمعادالت . دارای یک تخلخل و مخزن ساده وجود نداردشکافدارمخزن

جریان و توصیف خواص آنها در مخازن دارای تخلخل دوگانه متفاوت و. پیچیده تر است

بدون تخلخل یا یک مخزن متخلخل ساده شکافداردر یک مخزنسازند مقایسه بین یک. باشدمیهاشکافجریان فقط از طریق شبکه

ساده متخلخل و فضاهای بین دانه ای، حاکی از اعمال شکافدار. باشدمعادالت مشابه حاکم بر این دو سیستم می

مقدمه از طریق معادله حرکت قانون هاشکافدر محدوده جریان خطی از

ی معادله دارسشکافداربرای جریان از یک مخزن . شوددارسی بیان می. نیز بدست آید( ایرمی، اسنوروم، )مفروضهای تواند از مدلمیتنقطه شروع در یافتن این معادله، جریان از یک شکاف منفرد اس .

ای هبدون تخلخل برای سیستمشکافدارجریان مزبور در یک مخزن ایط متخلخل دوگانه نیز معتبر است، همچنان که نتایج حاصل از شر

. باشداز نوع شرایط پایدار میشکافدارویژه جریان در یک مخزن به یکسماترشرایط جریان پایدار در حقیقت نتایج انتقال جرم سیال از

باشد، و نیز حرکت همزمان یک جریان با جرم میشکافدارشبکه . معادل به سوی چاه است

جریان پایدار مایعات همگن از یک : الفشبکه شکاف به سوی یک چاه

ارشکافدهای حفاری شده در مخازن تجربه نشان داده که ار برخی چاه( هزار بشکه در روز50تا 30به میزان )تولید بسیار باالیی

همراه با افت فشار بسیار ناچیز بهره برداری شده است . اردبستگی دهاشکافبهره دهی چاه مستقیما به ابعاد و گسترش .

اطالعات مربوط به آزمایش بهره دهی چاه تحت یک جریان ثابت، . سازدرا ممکن میهاشکافامکان ارزیابی خواص شبکه

اس های شکاف، مدل هایی بر اسبه منظور ساده سازی ترکیب شبکهها نمونه ایده آلی از همه این مدل. نظم هندسی آنها فرض شده است

ز هم جدا باشند که توسط شکاف هایی ایکسان میماتریکسیک گروه شده و در مقایسه با جریان سیال در محیط متخلخل دارای مقاومت

. باشنداصطکاکی اندکی می

جریان پایدار مایعات همگن از یک : الفشبکه شکاف به سوی یک چاه

کرده باشند که سیال حرکت نسخطبه حدی ماتریکسهایبلوکاگریله ، جریان به سمت چاه به وسماندمیو فقط در شبکه شکاف باقی

. کردمیقوانین جریان از یک سنگ دارای شکاف غیر متخلخل تبعیت ال زیاد بوده و حاوی سیماتریکستلخلاما تحت شرایط مشابه اگر

مت به س)متحرک نیز باشد، فرایند جریان ثابت بوده و دبی جریان رفت توان نتیجه گدر نتیجه می. از نوع شبه پایدار خواهد بود( شکاف

اشد، که در یک سیستم با تخلخل دوگانه، هنگامی که جریان ثابت بتی باشد در صورجریان واقعی به سوی چاه از طریق شبکه شکاف می

پایدار به حالتماتریکسهای هر بلوک پیرامون شکافسبالکه جریان . شودتبدیل می

مدل سازی یک جریان شعاعی قرینه: ب(انواع مدل ها)انع از مهایبلوکدر این مدل شکاف واقعی به وسیله : بیکرمدل ( الف

و یک ماتریکسجدا شده و شبکه شکاف توسط یک بلوک ماتریکسه واقعی بمخرنتعامل بین مدل و . شکاف منفرد شکل گرفته است

. شوددر دو مدل واقعی مخزن انجام میرساناییوسیله شبیه سازی های این مدل شبکه شکاف را به یک سری الیه: مدل کاظمی( ب

کهدرمحلیکند، این عمل تبدیل میماتریکسیکنواخت افقی هم ارز ماتریکسایاستوانههایبرشبا فضاهای بین هاشکاف

. شودباشند، انجام میمیمدل ( جwarren-root :شبکهیمدر این نمونه تشکیل هاشکاف

. دباشو یکنواخت داده و تراوایی اصلی به حالت موازی میپیوسطه. ثابت فرض شده استشکافهاپهنای

مدل سازی یک جریان شعاعی قرینه: ب(انواع مدل ها) د به یا متغیر در امتداد داده شده، بایایزوتروپیکهایشبمهدر نمونه

ننده فضای شکاف شرکت ک. شبه سازی شودایزوتروپیکصورت غیر . داردبه طور مستقیم به تخلخل و تراوایی ارتباطشکافهادر تراکم

مدل ( دDeswaan :باشد اما به جای این مدل شبیه مدل قبل میی به شکل کروهاواحداین ماتریکسهایبلوکهای موازی شکل لوله

یافته منظم گسترشراستگوشهاین اشکال کروی به صورت . هستندشتر با نشان داده شده که بیهاکرهحجم شکاف با فضای خالی بین . اند

. مقادیر تخلخل ارتباط دارد

جریان گاز به سمت چاه در مخازن : جشکافدار

ار جریان گاز از شکاف ها، امتیاز ویژه تعدادی از مخازن گازی شکاف دت آمده مسائل از طریق حل ریاضی و بررسی نتایج به دس. طبیعی است

بحرانی حاکی از رفتار وابستگی شدید جریان در یک شکاف به شرایطرویکرد دیگر برای حل جریان. های ورودی و خروجی استبین فشار

مده از نتایج بدست آ. گاز از یک شکاف مقایسه آن با جریان مایع بودروی جریان مایع، خواص ویژه گاز مانند تراکم پذیری و هاآزمایش

. چگالی را توسعه داده است

ون بدشکافدارجریان گذرا در یک سنگ : دتخلخل

گ غیر قابل نفوذ و شبکه بزرماتریکسدر یک مخزن حاوی بلوکته دارای یک محیط متخلخل منفرد در نظر گرفضرورتاشکاف، مخزن

سوی در حالت شبکه شکاف توسعه یافته در مخزن، جریان به. شودمیاه چاه رفتاری مشابه با جریان گذرای یک مخزن ساده دارد این دیدگ

و روت در بررسی جریان گذرا به طرف چاه وارناساس رویکردهای . باشدمی

مقدمه ه بوده و با یک فرض ساده کایدانهمخزن معمولی دارای تخلخل بین

ا هم مخزن همگن و خواص فیزیکی اساسی، نظیر تخلخل و تراوایی را بطبیعیشکافداردر سک مخزن . شودکند، مطالعه میتلفیق میخلخل در سرتاسر مخزن حاصل دو سیستم تهاپیوستگیو نا هااختالف

شامل خلل وماتریکسناحیه . مجزا در یک ساختار مشابه وجود دارده، که با فرج ریز و دارای ظرفیت انباشتی باال، ظرفیت جریانی کم بود

. کندناحیه شبکه شکاف دار، ارتباط بر قرار می در چنین سیستمی راه کارهای مختلف مهندسی مخازن که برای

متعارف استفاده شده ضروری است، با توجه بهایدانهمخازن بین های ساده تهیه مستندات موجود روشهای مختلفی بر اساس مدل

. گردیده است

مقدمه های جریان تحت شرایط ویژه با هدف این مبحث ارزیابی ویژگی

ند مدل با استفاده موفقیت آمیز از یک یا چ. باشدافزایش ناهمگنی میست های ثبت شده به دپیشنهادی اطالعات بیشتری از تفسیر داده

این اطالعات شامل تخمین تخلخل و تراوایی هر دو ناحیه . می آیدعسرهو هاشکافتحت شرایط معین، ارزیابی دوره تناوب و توزیع

. باشدمی ما روت در این فصل بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت، ا-وارنمدل

ورد نیز مناجریتا، کاظمی، دی سوان و پوالرد، اودههای پیشنهادی مدل. گیرندبررسی قرار می

روت-مدل وارنرا مانند یک سیستم ایده آل شده به شکافدارروت مخازن –وارن

راست هایوسیله یک مکعب مستطیل که توسط یک شبکه از شکافه سوی رسد که جریان ببه نظر می. دهدگوشه تفکیک شده اند ارائه می

ماتریکستراومکند، در صورت اشغال میهاراچاه شبکه شکاف رایط تحت ش. تحت شرایط جریان شبه پایدار باشدشکافدارسیستم

ست داده بالنداگذرا، تابع فشار به تابعی از دو پارامتر بدون بعد امگا و را رابطه بین دو ناحیه دارای تخلخل متفاوتهاپارامتراین . شوندمی

یت تابع جریان داخلی بین دو ناحیه و امگا ظرفالندا. دهندنشان مییک نتایج این مدل وقتی. کندانباشت نسبی دو ناحیه را بیان می

م نمودار نیمه لگاریتمی متعارف ناشی از فشار در مقابل لگاریتگیرند، به صورت دو خط مستقیمقرار می( آپبیلدو دراودان)زمان

روت-مدل وارن وم آید معلکه غالبا در مخزن متعارف بدست می( به جای یکی)موازی

گی به تمایز بین خطوط مستقیم موازی اولی و انتهایی بست. نمایدمیار از دارد، هر گاه در زمان گذرا فش( امگا)ظرفیت نسبی انباشت شکاف

ط شیب دو خ. باشد( الندا)ابتدا تا انتها، تابع ضریب جریان داخلی اف و مستقیم موازی، مستقیما تابعی از ظرفیت جریانی شبکه شک

رکی از این مدل جزئیات قابل د. باشدمیایدانهمستقل از تخلخل بین ات ، بر مبنای این فرضیشکافدارفرآیند جریان مخزنی طبعا مخازن

. باشنداساسی مدل فوق می

مدل اودهبرای آزمایش . باشدهمانند مدل قبل تعریف تخلخل دوگانه می

هایظرفیتنتیجه گرفت که اوده، شکافدارهای اساسی یک مخزن دادهه رفتار عموما خیلی شبی( و شکافماتریکس)انباشت این دو سیستم

گذرا است که با نزدیک شدن آن به رفتار مخزن معمولی به اتمامشامل آن چیزی خواهد بود که معموال اودهبنابر این مدل . می رسد

. شودمدل مخزن رایج نامیده می

مدل پوالرده ناحیه در تخمین رفتار فشاری در شرایط گذرا، نتیجه تاثیر متقابل س

. باشدمخزن شکاف دار می یله اطراف حفره چاه، دومی به وسشکافدارناحیه اول به وسیله شبکه

که ماتریکسیو سومی ( دور از حفره چاه)مخزن شکافدارشبکه کامل . باشدکند، میشکاف را تغذیه می

دهندیشکاف یکسان را نشان م/ماتریکسدو ناحیه اخیر، یک سیستم . های اطراف حفره را پر گرده و سپس ابتدا شکاف( دراودان)اما فشار

کسماتری، و فقط مرحله سوم با افت فشار مخرنشبکه شکاف میان . شودهمراه می

مدل پوالرد هاکافشاز فشار تخلیه شد، شروع به تغذیه ماتریکسبعد از اینکه

ل نماید فرآیندهای بعدی به سرعت به حالت شبه پایدار تبدیمیانی زم/نمایی هایترمافت فشار در چاه به وسیله یک سری . شوندمی

. شودنشان داده می ابی از در برابر زمان، اجازه ارزیفشلریک بررسی ماهرانه لگاریتمی افت

اگر چه این مدل در ردیف . را خواهد دادماتریکسحجم شکاف و ازی هندسی جریان شعاعی قرار نگرفته و فرآیند گسترده را ساده س

برای ارزیابی پارامترهایپوالردبعضی اوقات بسط مدل . نمایدمیولی مختلف از طریق استداللی با مخازن متعارف، موفقیت آمیز بوده

. ای رخ دهدممکن است خطاهای قابل مالحظهاوقلتبعضی

مدل کاظمی اییهالطبیعی توسط سیستم شکافدارمدل کاظم تقریبی از مخزن

باهاشکافنازک دارای قابلیت هدایت باال که نشان دهنده تعامل . باشدضخامت است، می

هنده های دارای ظرفیت انباشت زیاد نشان دقابلیت هدایت کم و الیه. باشندمیماتریکس

ن مدل با استفاده از انتگرال عددی اختالف فشار چاه نسبت به زمان ایروت برای-وارننتایجی را که بیانگر تطابق رضایت بخش از مدل

. ندکباشند را داشته اند ارایه میشکامواردی که توزیع شکاف یک ان داخلی با ظرفیت جریماتریکسیعنی جایی که ظرفیت انباشت زیاد

. باشدزیاد در تقابل می

مدل دی سوان هندسیماتریکسهایبلوکاین مدل جریان غیر پایدار را با فرض

شکل را شرح ایکرههایبلوکبی انتها و ایورقهمعمولی نظیر . دهدمی های یر دادهبیشتر بسط داده شد، برای تفسناجوریتااین مدل به وسیله

یهاآزمایشحاصل از آزمایش در خالل افت فشار و بستن چاه یا برای . روندمیتداخلی چاه به کار

(راخت-گولفون )شکافدارمبانی مهندسی مخازن -11.، آییژ، تهران، 7و6، سید مرتضی، پنجره نوریهسادات 1389

428تا 307از صفحه

جزوه کمک درسی مهندسی مخازن دو

Engineering

آموزش طراحی برد مدار چاپی به کمک...

انواع مخازن

جزوه کمک درسی نمودارگیری از چاه

مدل های برنامه درسی و تعاریف

برنامه درسی curriculum

کتاب رهنما برای کمک به افغانستان...

درس سوم کتاب درسی تفکر و سواد...

واژه پردازی به کمک کامپیوتر

آموزش طراحی قالب های پرس به کمک...

آموزش محاسبه انتگرال به کمک شبیه...

zums.ac.irzums.ac.ir/files/dentist/files/دکتر_کرمی_طرح... ·...

برنامه درسی دوره دکتری رشته...

جزوه درسی حفاظت و رله

27114938 برنامه درسی مضمون ثقافت...

1390-بررسی رفتار مخازن جذاسازی شذه...

هویت سیاسی و انتقادی برنامه ی...

بهینه سازی به کمک excel solver

درس دوم کتاب درسی تفکر و سواد...

برنامج حسابات و مخازن ( e asy store)

ارزیابی سامانههای رایانهای با...