بازيابي بيشتر نفت از تزريق متناوب آب و گاز

[محمدرضا حیدری]

[FONT=&quot]بازيابي بيشتر نفت از تزريق متناوب آب و گاز [/FONT]
[FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]مخزن نفتي پس از حفاري به واسطه نيروهاي دروني، بصورت طبيعي شروع به توليد مي كند. پس از مدتي به سبب افت فشار، توليد كاهش مي يابد. در اين مرحله بايد از روش هاي ازدياد برداشت استفاده شود. يكي از اين روش ها تزريق آب و ديگري تزريق متناوب آب و گاز است. انتخاب روش مناسب به پارامترهاي مختلفي از جمله ويژگي هاي مخزن، منابع و امكانات موجود، شرايط اقتصادي، تجهيزات و تكنولوژي بستگي دارد. در اين بخش پس از معرفي اين دو روش، يك مخزن نمونه با نرم افزار[/FONT][FONT=&quot] Eclipse100 [/FONT][FONT=&quot]شبيه سازي شده كه مشاهده مي شود، تزريق متناوب آب و گاز درصد بازيابي بهتري از تزريق آب تك فاز دارد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]سوخت هاي فسيلي تجديد ناپذير، سهم عمده اي از انرژي جهان را تشكيل مي دهند. به همين خاطر امروزه كارشناسان مي كوشند تا بازده توليد از مخازن نفتي را بهبود بخشند. توليد نفت از مخازن نفتي در حالت كلي در سه مرحله به صورت برداشت اوليه، برداشت ثانويه و برداشت ثالثيه انجام مي گيرد. با روش هاي اوليه برداشت نفت، تنها8 تا30 درصد نفت موجود در مخازن استخراج مي شود. روش هاي مرحله دوم و سوم استخراج نفت تحت نام كلي [/FONT][FONT=&quot]«[/FONT][FONT=&quot]ازدياد برداشت نفت» شناخته مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]تزريق آب يكي از روش هاي مرسوم، اقتصادي و مؤثر در مخازن با مكانيزم رانش آبده مي باشد و امروزه به عنوان يك تكنيك اقتصادي معتبر، به منظور برداشت نفت پذيرفته شده است. در تزريق آب و يا گاز به صورت تك فاز، نواحي نفوذپذيرتر به عنوان كانال هايي براي انتقال مستقيم سيال تزريقي، از چاه تزريق به چاه توليد عمل مي كنند و در نتيجه سيال تزريق شده در نواحي، با نفوذپذيري كم جريان ندارد و يا جريان آن بسيار كند است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]آب معمولاً در قسمت فوقاني جريان نمي يابد، از سوي ديگر گاز بدليل چگالي كمتر در نقاط فوقاني مخزن جريان دارد، اما راندمان جاروبي گاز از آب كمتر است[/FONT][FONT=&quot]. [/FONT][FONT=&quot]از طرفي در روش تزريق آب اگر آب فاز تركننده نباشد، قسمت زيادي از نفت درون مخزن، كه لابه لاي سنگ ها قرار گرفته است، قابل برداشت نخواهد بود. در نتيجه محققان با تلفيق دو روش تزريق آب و تزريق گاز، علاوه بر بكارگيري محاسن روش هاي ياد شده، معايب آنها را نيز كاهش داده اند و اين روش را تزريق متناوب آب و گاز و يا به اختصار[/FONT][FONT=&quot] WAG [/FONT][FONT=&quot]ناميده اند[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]
[/FONT][FONT=&quot]تزريق آب[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]روش تزريق آب در بين روش هاي تزريق سيال به مخزن، روشي بسيار مهم و شناخته شده است و مي تواند در صورت انجام موفقيت آميز، برداشت از مخزن را افزايش دهد. رواج استفاده از اين روش به خاطر عوامل زير است[/FONT][FONT=&quot]:[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]1) [/FONT][FONT=&quot]قابل دسترس بودن و ارزان بودن آب[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]2) [/FONT][FONT=&quot]سادگي روش تزريق آب به داخل مخزن از طريق چاه[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]3) [/FONT][FONT=&quot]توانايي جريان آب در محيط متخلخل حاوي نفت[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]4) [/FONT][FONT=&quot]توانايي آب در جاروب كردن نفت[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]5) [/FONT][FONT=&quot]گرماي ويژه بالاي آب[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]موفقيت فرآيند تزريق آب از نقطه نظر صنعتي به مشخصات مخزن و مشخصات سيال مخزن بر مي گردد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]تزريق متناوب آب و گاز[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]اولين فرآيند تزريق متناوب آب و گاز در سال1957 در كانادا و بعد از آن در درياي شمال گزارش شده است. ميزان متداول افزايش بازيافت نفت از يك مخزن توسط اين فرآيند بين15 تا20 درصد نفت در جاي مخزن مي باشد. در فرآيند تزريق متناوب، آب و گاز بصورت پي در پي تزريق مي شوند بدين معني كه يك توده گاز بعد از يك توده آب تزريق مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]طبقه بندي پروسه هاي تزريق متناوب آب و گاز شامل تزريق متناوب آب و گاز امتزاج پذير، امتزاج ناپذير، مركب و انواع ديگر آن تزريق همزمان آب و گاز و تزريق متناوب آب و بخار است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]
[/FONT][FONT=&quot]اما اين روش نيز مانند روش هاي ديگر داراي مشكلات عملياتي است كه بايد به آن توجه شود، اين مشكلات شامل كاهش حجم سيال تزريقي و به تبع آن افت فشار مخزن، خوردگي تجهيزات به سبب جريان گاز، پوسته پوسته و پولكي شدن ساختار، به وجود آمدن رسوبات آسفالتين و هيدراته و دماهاي متفاوت فازهاي تزريقي مي باشد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]شبيه سازي مخازن، استفاده از يك مدل كامپيوتري براي حل مسائل علمي است و روش مناسبي جهت مطالعه مخزن، مكانيسم هاي مختلف موجود در آن، مشخص كردن خصوصيات سنگ و سيال، برآورد و به حداقل رساندن ريسك براي توسعه مخزن و پيش بيني كارآيي مخزن در آينده مي باشد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]داده هاي مورد نياز براي آغاز يك عمليات شبيه سازي شامل خواص سيال، مشخصات و خواص سنگ و سيستم اطلاعات توليد، اطلاعات چاه و تكميل چاه و اطلاعات و داده هاي آناليز اقتصادي است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]داده هاي اوليه[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] مخزن مورد نظر از نوع اشباع، كربناته و با شكاف هاي فعال با مكانيزم ريزش ثقلي و سنگ مخزن از نوع نفت دوست بوده و داده هاي اوليه مخزن به شرح زير است[/FONT][FONT=&quot]:[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]1) [/FONT][FONT=&quot]فشار اوليه مخزن [/FONT][FONT=&quot]4100 Psia[/FONT] [FONT=&quot]2) [/FONT][FONT=&quot]دماي اوليه مخزن [/FONT][FONT=&quot]150[/FONT][FONT=&quot]file:///D:\WINDOWS\TEMP\msohtmlclip1\01\clip_image002.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]3) [/FONT][FONT=&quot]عمق سطح تماس آب و نفت [/FONT][FONT=&quot]1950 ft[/FONT] [FONT=&quot]4) [/FONT][FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]شبيه سازي مخزن مورد نظر [/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]
[/FONT][FONT=&quot]پس از طرح مساله و جمع آوري اطلاعات و ساخت نقشه هاي هم خواص با استفاده از داده هاي زمين شناسي، مدل استاتيك مخزن توسط داده هاي ورودي نرم افزار[/FONT][FONT=&quot] Flogrid [/FONT][FONT=&quot]با تلفيق مدل خواص مخزن و مدل گريد بندي ساخته مي شود. انتخاب تعداد گريدها از اهميت زيادي برخوردار است چرا كه اگر گريدها خيلي ريز شد، تعداد گريدها افزايش يافته و زمان اجراي برنامه به شدت افزايش مي يابد. از سوي ديگر اگر تعداد گريدها به ويژه در جهت[/FONT][FONT=&quot] Z [/FONT][FONT=&quot]كم باشد، مدل از دقت كافي برخوردار نخواهد بود. گريد بندي از نوع هندسه[/FONT][FONT=&quot] Corner Point [/FONT][FONT=&quot] انتخاب شده است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]در مرحله بعد مدل ديناميك توسط برنامه نويسي با كليد واژه هاي نرم افزار [/FONT][FONT=&quot]Eclipse100[/FONT][FONT=&quot] ( مدل نفت سیاه ) انجام مي شود و پس از آن براي شناسايي متغيرهاي اصلي مخزن آناليز حساسيت سنجي صورت مي گيرد و در ادامه جهت اطمينان از صحت پيشگويي ها تطابق تاريخچه و در نهايت پيشگويي آينده مخزن توسط تعريف سناريوهاي مختلف انجام مي شود[/FONT][FONT=&quot].
[/FONT][FONT=&quot]پس از انجام تطابق تاريخچه مي توانيم با اطمينان از صحت برنامه اي كه نوشته ايم به پيشگويي شرايط مخزن در آينده بپردازيم. ابتدا توسط نرم افزار، وضعيت توليد طبيعي مخزن را در سال هاي آينده با مقايسه درصد بازيابي دو سناريو[/FONT][FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]Do Noting [/FONT][FONT=&quot]و[/FONT][FONT=&quot] Work over [/FONT][FONT=&quot]بررسي مي كنيم[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]در حالت[/FONT][FONT=&quot] Do Noting [/FONT][FONT=&quot]نرم افزار به محض اينكه چاه به خاطر نسبت نامناسب آب و گاز توليدي به همراه نفت و يا كمي ميزان توليد نفت از شرايط اقتصادي كه در برنامه تعريف كرده ايم خارج شود، چاه توليدي مورد نظر را كلا مي بندد. در سناريو[/FONT][FONT=&quot] Work over [/FONT][FONT=&quot]، محل نامناسب تكميل چاه توليدي كه به توليد آب يا گاز رسيده مسدود مي شود و بقيه سلول هاي تكميل شده در حالت توليد باقي مي مانند و به اين ترتيب چاه ها براي مدت طولاني تري در حالت توليد نگاه داشته مي شوند[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]پس از بررسي سناريوهاي مختلف مشاهده شد كه بهترين سناريو شامل6 چاه توليد عمودي و2 چاه تزريق است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]اثر افزايش شدت تزريق آب[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]در اين سناريو اثر افزايش شدت تزريق آب بررسي و مشاهده شد كه با افزايش شدت تزريق تا پيش از رسيدن به شدت تزريق بحراني، درصد بازيابي بهبود و پس از آن سرعت نفوذ آب در سنگ كمتر از سرعت نفوذ آن در شكاف مي شود و پس از مدتي سنگ توسط آب احاطه شده و نفت درون سنگ به تله مي افتد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot]
[/FONT][FONT=&quot]اثر چاه توليدي افقي[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]در سناريو بعدي با افقي كردن يكي از چاه هاي توليدي، بازيابي حدوداً2/4 درصد افزايش يافت. اين افزايش به دليل ناحيه وسيع تري است كه چاه افقي تحت پوشش قرار مي دهد، همچنين چاه افقي باعث كاهش افت فشار و نيز كاهش تمايل به مخروطي شدن آب و گاز مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]اضافه كردن زياد چاه هاي توليدي در كوتاه مدت درصد توليد را افزايش مي دهد، اما به دليل افت فشاري كه در مخزن ايجاد مي كند عمر توليدي مخزن را كاهش مي دهد[/FONT][FONT=&quot].

[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]اثر تزريق با الگوي محيطي[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]در الگوي تزريقي محيطي، چاه هاي تزريقي در مرز بيروني مخزن و پيرامون چاه هاي توليدي قرار مي گيرند. به اين ترتيب با استفاده از اين الگوي تزريقي مي توان نفت را از حاشيه هاي مخزن به سمت بخش داخلي مخزن جابجا كرد. در اثر تزريق با الگوي محيطي مشاهده مي شود كه حتي در مقادير تزريق كم نيز حدود0/67 درصد، بازيابي كاهش يافته است زيرا به دليل نفت دوست بودن مخزن، اضافه كردن چاه هاي تزريقي، به ويژه در تزريق آب در اين مخزن بايد دقت بسيار انجام شود و صرفه اقتصادي آن بررسي شود، چون درصد تزريق آب در اينگونه مخازن بايد محدود باشد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]بهبود تجهيزات سطحي بازيابي را2 درصد مي افزايد اما بايد از نظر اقتصادي نيز بررسي انجام شود، كه آيا اين مقدار افزايش توليد با صرفه تر از هزينه تهيه تجهيزات بهتر است يا خير[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]از آنجا كه در همه الگوها و سناريوها برنامه را طوري تنظيم كرده ايم كه به صورت اتوماتيك محل مشبك كاريها نامناسب را كه زودتر آبي يا گازي شده اند، مسدود مي كند، در نتيجه مشاهده مي شود كه تغيير مكان مشبك كاري، تاثير قابل ملاحظه اي ندارد[/FONT][FONT=&quot].
[/FONT][FONT=&quot]در روش تزريق متناوب آب و گاز، مشاهده شد كه تا شدت تزريق بحراني[/FONT][FONT=&quot] 25000 Stb/Day [/FONT][FONT=&quot] براي هر چاه، با افزايش ميزان تزريق گاز، بازيابي بهبود مي يابد و در شدت هاي بيش از آن، به دليل تجاوز از حد بحراني قابل تحمل براي مخزن، شكافها گازي شده و ميانشكن گاز اتفاق مي افتد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot]همچنين مشاهد شد كه با كاهش شدت تزريق آب درصد بازيابي و سقف توليد افزايش مي يابد، از آنجا كه تزريق متناوب آب و گاز در شدت هاي زياد تزريق سيكل گاز، عملكرد بهتري داشت، به نظر مي رسد تزريق گاز روش مناسب تري باشد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]اثر تغيير سيكل تناوب تزريق آب و گاز[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]استفاده از تعداد تناوب بيشتر و يا به عبارتي كاهش طول سيكل هاي تزريق آب و گاز در اين روش باعث اندكي افزايش توليد مي شود، اما به دليل اندك بودن اين مقدار، صرفه اقتصادي قطع و وصل و تغيير تناوب در زمان كوتاه تر بايد بررسي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT]

[FONT=&quot]شکل 1- مقایسه اثر تغییر سیکل تناوب تزریق آب و گاز درصد بازیابی[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///D:\WINDOWS\TEMP\msohtmlclip1\01\clip_image004.jpg[/FONT][FONT=&quot][/FONT]​

[FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]در اين مخزن به دليل ويژگي هاي تزريق متناوب آب و گاز برداشت مناسب تري نسبت به تزريق آب بوده و حدود12/03 درصد، بازيابي افزايش يافته است[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]نتايج بدست آمده در این فصل[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]انتخاب محل مناسب براي چاه هاي توليد و تزريق از اهميت ويژه اي برخوردار است، زيرا چاه هايي با شرايط كاملاً يكسان در موقعيت هاي مختلف، بازيابي هاي متفاوتي دارند[/FONT][FONT=&quot].
[/FONT][FONT=&quot]آب توليدي از چاه هاي توليد نفت با افزايش دبي تزريق آب به شدت افزايش مي يابد و باعث بسته شدن چاه هاي توليد مي شود. البته اگر نفوذپذيري شكاف ها خيلي زياد نباشد، شدت تزريق بحراني بيشتر مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]در روش تزريق متناوب آب و گاز حدود12 درصد افزايش بازيابي نسبت به تزريق آب ايجاد مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot]استفاده از تعداد تناوب بيشتر و يا به عبارتي كاهش طول سيكل هاي تزريق آب و گاز در روش تزريق متناوب آب و گاز، باعث اندكي افزايش توليد مي شود[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot]با جمع بندي و مقايسه نتايج بدست آمده، مشاهده مي شود كه در مخازني كه از نظر خواص شبيه به مخزن (كربناته شكافدار و نفت دوست) باشند، استفاده از روش تزريق متناوب آب و گاز بهتر از تزريق آب است[/FONT][FONT=&quot]. [/FONT] [FONT=&quot]از آنجا كه تزريق متناوب آب و گاز با تجهيزات و امكانات تزريق آب نيز قابل انجام است، پيشنهاد مي شود مخازني كه سابقاً توسط تزريق آب ازدياد برداشت شده اند، در آينده توسط تزريق متناوب آب و گاز ازدياد برداشت شوند[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot]مي توان از چاه هاي توليدي بسته شده به سبب توليد آب يا گاز به عنوان چاه تزريق متناوب آب و گاز استفاده كرد[/FONT][FONT=&quot].[/FONT] [FONT=&quot]تزريق آب به دليل تحرك پذيري زياد آب در اينگونه مخازن مناسب نيست. اما در مواقعي كه هزينه تهيه گاز تزريقي در روش تزريق گاز و يا متناوب آب و گاز زياد است (مثلاً در مخازن دريايي[/FONT][FONT=&quot])[/FONT][FONT=&quot]، ناچار به استفاده از تزريق آب هستيم. در نتيجه پيشنهاد مي شود كه تحرك پذيري آب را به روش هاي شيميايي از جمله ايجاد اتصالات كاتيوني و آنيوني و يا اضافه كردن ژل هاي پليمري به آب كاهش دهيم[/FONT][FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot]

[/FONT]