پژوهش مهندسی نفت

پژوهش مهندسی نفت

پژوهش و تحقیق در زمینه های مختلف مهندسی نفت ( معرفی و آموزش نرم افزارها، مقاله و تحقیق، پروژه ، جزوه و کتاب های مهندسی نفت، مشاوره علمی)
پژوهش مهندسی نفت

پژوهش مهندسی نفت

پژوهش و تحقیق در زمینه های مختلف مهندسی نفت ( معرفی و آموزش نرم افزارها، مقاله و تحقیق، پروژه ، جزوه و کتاب های مهندسی نفت، مشاوره علمی)

تزریق گاز دی اکسیدکربن برای ازدیاد برداشت

کربن دی اکسید را می توان به صورت امتزاجی و غیر امتزاجی در مخزن تزریق نمود. وقتی که فشار زیر MMP باشد جابه جایی غیر امتزاجی صورت میگیرد. که در این حالت مکانسیم های اصلی کاهش ویسکوزیته نفت ،تورم نفت مخزن، کاهش کشش سطحی  و رانش گاز محلول می باشد. و در فشار بالاتر از MMPجابه جایی امتزاجی است که مکانسیم غالب امتزاج پذیری بین کربن دی اکسید و نفت مخزن می باشد.


خواص فیزیکی کربن دی اکسید

 

31 °C

 

 

Critical temperature

 

 

73.825 bar

 

 

 

Critical pressure

 

 

 

464 kg/m3

 

 

 

Critical density

 

 

-56.6 °C

 

Triple point temperature

 

 

5.185 bar

 

 

 

Triple point pressure

 

 

 

44.01 g/mol

 

 

 

Molecular weight

 

 

 

1.87 kg/m3

 

 

 

Gas density@1.013 bar and 15 °C

 

 

0.9942

 

 

Compressibility Factor (Z) @ 1.013 bar and 15 °C

 

1.521

 

 

Specific gravity @ 1.013 bar and 21 °C

 

روش ازدیاد برداشت میکروبی

روش ازدیاد برداشت میکروبی

در این روش میکروارگانیزم ها با تخمیر مواد هیدروکربنی داخل مخزن تاثیرات مثبتی بر تولیدات نفت می گذارند. این میکرو ارگانیزم ها برای رشد به مواد مغذی مانند شکر، فسفات و یا نیترات نیاز دارندو گاهی از مواد هیدروکربنی داخل مخزن تغذیه می کنند. به طور کلی مزایای روش میکروبی به صورت زیر می باشند:

*تولید میکروارگانیزم ها بسیار کم هزینه است ولذا این روش وابستگی ناچیزی به قیمت نفت خام دارد.*نیاز زیادی به انرژی ندارند که این عامل برتری بسیار مهمی ، خصوصا درمقایسه با روش های حرارتی است.

*با توجه به نتایج این روش میتوان آنها را به تنهایی ویا در کنار برخی روش های دیگر به کار برد.

*باتوجه به ماهیت ارگانیزم ها آثار زیست محیطی آنان بسیار ناچبز  و حتی غیر زیان آور است.

روش تزریق گازهای امتزاجی و غیر امتزاجی

هدف اولیه یک روش امتزاج پذیر، جابه جایی نفت با یک سیال امتزاج پذیر با نفت است.(سیالی که با هر

نسبتی با نفت مخلوط شود و یک فاز تشکیل دهد). در روش تزریق گاز امتزاجی دوحالت اصلی وجود دارد:

1- امتزاج پذیری تک تماسی 2- امتزاج پذیری چند تماسی

در روش اول سیال تزریقی مستقیما با نفت مخزن در شرایط فشار و دمای مخزن امتزاج پذیر است. در این  

روش یک توده نسبتا کوچک از یک سیال هیدروکربنی،مانند LPG برای جابه جایی نفت تزریق می شود.

اندازه توده اولیه در حدود 10 تا 15 درصد حجم فضای خالی است.توده LPG  با حجم بیشتری از گاز ارزان

که غلظت متان آن بالاس جابه جا می شود .این روش اصولا به علت امتزاج پذیری توده اولیه با فاز نفت موثر

است.سطح بین توده اولیه و نفت حذف می شود،سپس قطرات نفت پویا می شوند ودر جلوی توذه اولیه حرکت

 می کنند.امتزاج پذیری بین توده اولیه و سیال جابه جا کننده ثانویه نیز باید مناسب باشد وگرنه با پیشرفت

ای فرآیند توده اولیه به صورت فازباقی مانده به دام خواهد افتاد.

در روش دوم امتزاج پذیری چندتماسی سیال تزریقی با نفت مخزن در تماس اول امتزاج نمی پذیرد و این

 حالت به تغییر ترکیب فاز تزریقی یا فاز نفت بر اثر تماس های چندگانه بین فازها در مخزن و انتقال جرم

بین اجزای آنها بستگی دارد.تحت شرایط مناسب فشار،دما و ترکیب این تغییر ترکبیب به امتزاج پذیری بین

فازهای جا به جا شونده و جابه جا کننده در مخزن منجر می شود.

فرآیند تزریق کربن دی اکسید یکی از این فرآیندهاست .یک حجم نسبتا خالص دی اکسید کربن برای پویایی

 و جابه جایی نفت باقی مانده تزریق می شود.به دلیل چندین تماس بین کربن دی اکسید ونفت ، فاز غنی

دی اکسید کربن هیدروکربن ها باوزن مولوکولی بالا و متوسط را بیرون می کشد.در این شرایط مناسب ،این

 فاز غنی دی اکسید کربن به ترکیبی که با نفت مخزن امتزاج پذیر است می رسد. از این نقطه ، شرایط

امتزاجی یا نزدیک امتزاجی در سطح جبهه جابه جا کننده وجود دارند.در شرایط ایده آل،این شرایط امتزاج

پذیری در  مخزن زود مهیا می شوند .

روش تزریق گازهای امتزاجی و غیر امتزاجی

هدف اولیه یک روش امتزاج پذیر، جابه جایی نفت با یک سیال امتزاج پذیر با نفت است.(سیالی که با هر

نسبتی با نفت مخلوط شود و یک فاز تشکیل دهد). در روش تزریق گاز امتزاجی دوحالت اصلی وجود دارد:

1- امتزاج پذیری تک تماسی 2- امتزاج پذیری چند تماسی

در روش اول سیال تزریقی مستقیما با نفت مخزن در شرایط فشار و دمای مخزن امتزاج پذیر است. در این  

روش یک توده نسبتا کوچک از یک سیال هیدروکربنی،مانند LPG برای جابه جایی نفت تزریق می شود.

اندازه توده اولیه در حدود 10 تا 15 درصد حجم فضای خالی است.توده LPG  با حجم بیشتری از گاز ارزان

که غلظت متان آن بالاس جابه جا می شود .این روش اصولا به علت امتزاج پذیری توده اولیه با فاز نفت موثر

است.سطح بین توده اولیه و نفت حذف می شود،سپس قطرات نفت پویا می شوند ودر جلوی توذه اولیه حرکت

 می کنند.امتزاج پذیری بین توده اولیه و سیال جابه جا کننده ثانویه نیز باید مناسب باشد وگرنه با پیشرفت

ای فرآیند توده اولیه به صورت فازباقی مانده به دام خواهد افتاد.

در روش دوم امتزاج پذیری چندتماسی سیال تزریقی با نفت مخزن در تماس اول امتزاج نمی پذیرد و این

 حالت به تغییر ترکیب فاز تزریقی یا فاز نفت بر اثر تماس های چندگانه بین فازها در مخزن و انتقال جرم

بین اجزای آنها بستگی دارد.تحت شرایط مناسب فشار،دما و ترکیب این تغییر ترکبیب به امتزاج پذیری بین

فازهای جا به جا شونده و جابه جا کننده در مخزن منجر می شود.

فرآیند تزریق کربن دی اکسید یکی از این فرآیندهاست .یک حجم نسبتا خالص دی اکسید کربن برای پویایی

 و جابه جایی نفت باقی مانده تزریق می شود.به دلیل چندین تماس بین کربن دی اکسید ونفت ، فاز غنی

دی اکسید کربن هیدروکربن ها باوزن مولوکولی بالا و متوسط را بیرون می کشد.در این شرایط مناسب ،این

 فاز غنی دی اکسید کربن به ترکیبی که با نفت مخزن امتزاج پذیر است می رسد. از این نقطه ، شرایط

امتزاجی یا نزدیک امتزاجی در سطح جبهه جابه جا کننده وجود دارند.در شرایط ایده آل،این شرایط امتزاج

پذیری در  مخزن زود مهیا می شوند .

کنترل فوران در چاه افقی

در حال حاضر چاه های افقی  بطور گسترده ای در نقاط مختلف جهان برای توسعه میادین نفت و گاز استفاده می شود. بهره دهی چاه افقی به دلیل نفوذ طولانی تر در ناحیه بهره ده(pay zone) افزایش می یابد. در شکل زیر شماتیک نفوذ چاه عمودی و افقی در ناحیه بهره ده مخزن نشان داده شده است.

کنترل چاه در چاه افقی مفاهیم بنیادی مشترکی با چاه عمودی طی گردش گل در چاه دارد. از آنجایکه معمولا چاه افقی طول عمق طولانی تر نسبت به عمق واقعی چاه دارد نیاز به یکسری تصحیحات برای برآورد کردن  فشار اصطکاکی بین عمق اندازه گیری شده و عمق واقعی می باشد. کنترل چاه در چاه افقی مشابه چاه عمودی است اما نیاز به فهمیدن تغییرات هیدرواستاتیک هنگام حرکت جریان پس زننده در حفاری از بخش افقی  به بخش عمودی می باشد. در این حالت پروفایل فشاری لوله جداری بطور چشمگیری در مقایسه با چاه عمودی افزایش می یابد.تمامی محاسبات مربوط به فشار هیدرواستاتیک باید بر اساس مقادیر عمق واقعی انجام گیرد. در چاه افقی برای محاسبات فشار هیدرواستاتیک TVD عمیق ترین بخش افقی چاه باید استفاده شود.


دلیل جریان پس زننده (کیک) در حفاری معمولا به عواملی چون کمتر بودن فشار درون چاه نسبت به فشار سازند زمین شناسی و یا وجود لایه با تراوایی بالا کی می باشد. در طی حفاری برای پرهیز از چنین پدیده ای باید فشار درون چاه بالاتر از فشار سازند نگه داشته شود و همچنین فشاری کمتر از فشار شکست سازند، که این کار توسط فشار هیدرواستاتیک کنترل گل حفاری و ایزله کردن سازند های ضعیف توسط لوله جداری انجام می شود. کنترل چاه فرآیند کنترل دبی جریان با توجه طراحی لوله جداری، رشته حفاری و لوله مغزی برای جلوگیری از فوران می باشد.

تشخیص جریان پس زننده در حفاری در چاه افقی نیز همانند چاه عمودی است و برای تعیین آن نیاز به استفاده از همان اعلام (مانند افزایش سطح گل داخل تانک های گل و یا جریان گل برگشتی از چاه با وجود خاموش بودن پمپ‌ها) می باشد. 


ازدیاد برداشت به روش روش احتراق درجاIn-situ Combustion


روش ازدیاد برداشت احتراق درجا (In-situ Combustion) یکی از روش های حرارتی است که برای نفت های سنگین استفاده می گردد.

درروش احتراق درجا جبهه آتش در مخزن توسط تزریق هوا ایجاد می گردد. جبهه آتش به جلو حرکت نموده و با سوختن مقداری از نفت به منظور تامین انرژی، آن را به سوی چاه تولیدی جابجا می کند. در این روش با استفاده از انرژی حرارتی برخی از خصوصیات سنگ و سیال را تغییر می دهد که باعث حرکت و جریان نفت مخزن به سمت چاه تولیدی می گردد.  اتلاف گرمای زیاد یکی از معایب این روش است. این روش بخصوص در قیمت های بالای نفت صرفه اقتصادی داشته و می تواند به عنوان یک روش برای ازدیاد برداشت نفت های سنگین استفاده شود.

مهمترین مکانیزم این روش کاهش ویسکوزیته نفت سنگین برای جابجایی آسانتر آن در مخزن می باشد.


برای شبیه سازی این فرآیند از شبیه سازهای حرارتی و ترکیبی مانند ایکلیپس 300 و CMG-STARSاستفاده می گردد.



سیلابزنی سورفکتانت-پلیمر

در فرآیند سیلابزنی سورفکتانت-پلیمر، سورفکتانت با غلظت کم و  جذب سطحی کم  برای بدست آوردن کشش بین سطحی بین نفت به دام افتاده و آب/سیال تزریقی  استفاده می شود. این روش باعث حذف مشکل scale و تنزیل پلیمر (polymer degradation) در فرآیند ASPمی گردد.  در این فرآیند رسیدن به کشش بین سطحی خیلی کم در حدود  0.01 mN/M با غلظت های کم 0.2 wt% یک مزیت بحساب می آید. همچنین جذب کم بر روی سطح سنگ باعث بازده بهتر این فرآِیند می گردد.

در مخزن، نفت و آب سیالات امتزاج ناپذیر هستند. در نتیجه هیچ یک از آنها به طور کامل دیگری را در شرایط زیر زمینی نمی توانند جابجا کنند. این قضیه در صفر نبودن اشباعیت آب غیر قابل کاهش و اشباعیت نفت باقیمانده در منحنی نفوذ پذیری نسبی منعکس می شود. لذا با کاهش کشش بین سطحی توسط سورفکتانت و افزایش ویسکوزیته آب توسط محلول پلیمر سبب افزایش ضریب بازیافت نفت می گردد.

محلولهای پلیمر- سورفکتانت که منجر به افزایش بازیابی نفت نسبت به فرآیند محلول تزریق آب از طریق چندین عامل بشوند:

1. افزایش ویسکوزیته سیال تزیقی و کنترل نرخ پویایی

 2. کاهش نسبت تحرک پذیری آب و نفت،

 3. منحرف کردن آب تزریقی از مناطقی که قبلا جاروب شده.

4. کاهش کشش بین سطحی آب و نفت در سنگ مخزن

اسیدکاری سازند در چاه های نفتی

روش های اسیدکاری سازند در چاه های نفتی به سه روش : شتشوی چاه با اسید[1] ، اسیدکاری ماتریکس[2]  و ایجاد شکاف با اسید[3] انجام می شود. در حالت اسیدکاری ماتریکس فشار پمپ کمتر از فشار است که در سنگ مخزن شکاف ایجاد کند و هدف ایجاد خورندگی توسط اسید تزریقی در ماتریکس سنگ می باشد. در این روش اسید تزریق شده با حل کردن مواد محلول و افزایش اندازه گلوگاه، باعث افزایش جریان سیال به درون چاه می گردد.

معمولا قبل از عملیات اسیدکاری آزمایش هایی جهت بررسی میزان ارتباط چاه و مخزن انجام می گیرد که نتایج آن در انتخاب نوع و حجم اسید مصرفی و همچنین طراحی عملیات موثر می باشد. در این آزمایشات با استفاده از گازوئیل به عنوان سیال تزریقی با حجمی در حدود حجم ستون چاه توسط پمپ فشار قوی[1] پس از برقراری اتصالات لازم و آزمایش فشار تاج چاه انجام می گیرد و سپس گازوئیل تزریق می گردد. در ابتدای آزمایش گاز ستون چاه تخلیه شده و تزریق گازوئیل تا زمانیکه فشار و دبی تزریق تثبیت گردد ادامه می یابد و بدین صورت تزریق پذیری چاه مشخص می گردد( برای مثال تزریق پذیری 5 بشکه بر دقیقه برای فشار حداکثری 2000پام).



[1] Pump Truck


[1] Acid Washing

[2] Matrix Acidizing

[3] Hydraulic Fracturing 

عملیات شکاف هیدرولیکی

در سازندهای سفت (Tight) و مخازن نا متعارف و همچنین چاه های آسیب دیده (Damage)به دلیل بهره دهی پایین، چاه ها نیازمند تکنیک های انگیزش چاه مانند شکاف هیدرولیکی (Hydraulic Fracturing) به منظور افزایش بهره دهی و تولید از چاه می باشد. در عملیات شکاف هیدرولیکی ، سیال با فشار بالا برای ایجاد شکاف به سازند در اطراف دیواره چاه تزریق می شود. برای باز نگه داشتن شکاف درون سیال تزریقی پروپانت افزوده می شود.


عملیات ایجاد شکاف هیدرولیکی در دو مرحله ایجاد می شود:

-         مرحله ایجاد مسیر (Pad): در این مرحله سیال شکاف دهنده (Fracturing fluid) برای شکستن سنگ سازند و ایجاد یک مسیر به درون چاه تزریق می شود.

-         مرحلهSlurry :  در این مرحله سیال شکافنده با پروپانت مخلوط شده و در مسیر شکاف تزریق می شود.

 

پتروفیزیک

 پتروفیزیک به ارزیابی و تفسیر خواص فیزیکی سنگ های مخزن شامل تخلخل، تراوایی، حجم شیل، فشار مویینگی، شعاع گلوگاههای تخلخل، درصد اشباع شدگی سیالات مخزن، مرزهای تماسی، زونهای تولیدی خالص و ناخالص، مدلسازی استاتیک مخزن، تعیین حدود برش و ... با استفاده از ارزیابی و تفسیر لاگهای چاه پیمایی معمولی، نمودارهای چاه پیمایی ویژه، نمودارهای تصویری چاه، داده های مغزه معمولی و ویژه، تست چاه و از این قبیل پرداخته می شود. دانشجویانی که به این گرایش علاقه دارند می بایست در زمینه تعبیر و تفسیر لاگهای پتروفیزیکی و ارتباط آنها با داده های مغزه و سایزمیک و شناخت نرم افزارهای پتروفیزیکی قوی بوده و با نرم افزارهای مربوطه آشنا باشند.