محمد سیم جو
-
مجله پژوهش نفت، پیاپی 135 (خرداد و تیر 1403)، صص 118 -129
یکی از چالش های پیشرو در توسعه میادین نفت سنگین از طریق روش های تزریق آب پایه، تولید زودهنگام آب تزریقی و عدم تولید مناسب نفت است. این رخداد می تواند در نتیجه شرایط نامطلوب تحرک پذیری باشد که ناهمگنی مخزن نیز آن را تشدید می نماید. در چنین شرایطی به کارگیری روش های مبتنی بر تزریق پلیمر می تواند پتانسیل مطلوبی را برای ارتقاء روش های تزریق آب پایه فراهم کند. در این مطالعه یک مدل تحلیلی برای پیش بینی سریع رفتار جریانی تزریق محلول پلیمر در شرایط یک مخزن نفت سنگین در مقیاس مغزه (ریز) و مخزن توسعه داده شده است. جهت دست یابی به این هدف، ابتدا یک مدل تحلیلی بر مبنای تئوری باکلی-لورت در مقیاس مغزه به منظور طراحی سیلاب زنی پلیمر و بررسی تاثیر مکانیسم های حاکم بر افزایش بازیافت نفت ارائه شد. سپس در مقیاس مخزن، اثر ناهمگنی در قالب پارامتر کوال، و اثر شوری (شوری آب دریا و شرایط رقیق شده آن) بر عملکرد روش تزریق پلیمر در نظر گرفته شد. طبق نتایج در مقیاس مغزه، تزریق پلیمر منجر به افزایش 7% بازیافت نفت نسبت به تزریق آب دریا شد. در شرایط مخزن ناهمگن، این عملکرد مثبت چشم گیرتر بوده و منجر به 12% تولید نفت اضافی نسبت به آب دریا گردید. درخصوص تاثیر شوری، نتایج حاصله بیانگر هم افزایی روش تزریق آب کم شور-پلیمر بود و در شرایط مغزه و مخزن، به ترتیب 10 و 4% تولید نفت بیشتر از تزریق پلیمر را به دنبال داشت. مدل تحلیلی توسعه داده شده ابزار مناسبی برای طراحی فرآیند تزریق پلیمر در شرایط مختلف از شوری و ناهمگنی می باشد که می تواند به منظور تسهیل در تصمیم گیری های تکنیکی و اقتصادی در مقیاس مخزن مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: پلیمر, مخازن نفت سنگین, مدل تحلیلی, شوری, ناهمگنی مخزنPetroleum Research, Volume:34 Issue: 135, 2024, PP 118 -129One of the leading challenges in developing heavy oil fields through water-based injection methods is early production of injected water and insufficient oil production. This event can result from unfavorable conditions of mobility, which is aggravated by the heterogeneity of the reservoir. In such a situation, polymer injection can provide a favorable potential for improving water-based injection methods. In this study, an analytical model has been developed to quickly predict the flow behavior of polymer solution at the core (fine) and reservoir scales. Moreover, to achieve this goal, first, an analytical model based on the Buckley-Leveret theory at the core scale was presented to design polymer flooding and to investigate the influence of the governing mechanisms on increasing oil recovery. Then, at the reservoir scale, the effect of heterogeneity in the form of the Koval parameter and the effect of salinity (seawater salinity and its diluted conditions) on the performance of the polymer injection methods were considered. According to the core scale results, polymer injection led to a 7% increase in oil recovery compared to seawater injection. In heterogeneous reservoir conditions, this positive performance was more significant and led to 12% additional oil production compared to seawater. Ultimately, regarding the effect of salinity, the obtained results showed the synergism of the low-salinity polymer flood method in such a way that, in the core and reservoir conditions, oil production was 12 and 4 percentages higher than that of polymer injection. Moreover, the developed analytical model is a suitable tool for designing the polymer flood process in different conditions of salinity and heterogeneity, which can be used to facilitate technical and economic decisions at the reservoir scale.
Keywords: Polymer Flood, Heavy Oil Reservoirs, Analytical Model, Salinity, Reservoir Heterogeneity -
تصمیم گیری در انتخاب یک یا چند روش ازدیادبرداشتی از میان روش های مختلف، یکی از مراحل حیاتی در فرآیند توسعه میادین نفتی به شمار می رود. انتخاب درست روش افزایش برداشت نقش کلیدی در موفقیت فنی و اقتصادی پروژه های کلان در صنعت نفت دارد. معمولا برای غربال گری و اتخاذ تصمیم مناسب در خصوص تعیین روش های کاندیدای پیاده سازی افزایش برداشت یک مخزن از پارامترهای متعددی همچون، میزان ظرفیت ذخیره مخزن، قابلیت انتقال و عبوردهی سیال، عمق مخزن، ضخامت لایه نفتی، دمای مخزن و گرانروی نفت تاثیرگذار می باشند. هدف و رویکرد اصلی این پژوهش، تلفیق روش های هوش مصنوعی شامل: 1- سیستم های منطق فازی (مبتنی بر دانش انسانی) و 2- شبکه عصبی مصنوعی (داده محور) به عنوان یک ابزار و راه کار مناسب در کاهش عدم قطعیت و غربال گری روش های ازدیادبرداشتی استفاده کرد.در این مطالعه از داده های تاریخچه ازدیاد برداشت مخازن مختلف در سطح دنیا برای تعریف مجموعه های فازی و تعیین قوانین فازی بین متغیرهای ورودی و خروجی استفاده و در نهایت یک مدل فازی ارایه گردید. با توجه به عدم توازن در فراوانی و تعداد برچسب برخی از کلاس ها، طراحی آزمایش و روش سطح پاسخ به عنوان یک راه کار برای آماده سازی داده های ورودی برای مدل شبکه عصبی تک لایه استفاده گردید. مدل شبکه عصبی پیش خور با معماری 20 نرون، تابع فعال سازی سیگموییدی در لایه مخفی و عملکرد مدل با ضریب همبستگی 95 و 92% به ترتیب برای داده آموزش و صحت سنجی، برای تعیین و غربال گری روش های ازدیادبرداشت میادین نفتی استفاده گردید. در نهایت با استفاده از استراتژی الویت بندی و تلفیق نتایج روش های مختلف، الویت کاندیدهای مناسب ازدیادبرداشت تعیین گردید.کلید واژگان: غربال گری, ازدیادبرداشت, هوش مصنوعی, منطق فازی, طراحی آزمایشDecision-making to choose the best Enhanced Oil Recovery (EOR) method(s) among different variety of models, is a vital step in the oil reservoir development process. Selecting the proper EOR method has a key role in the technical and economic success of enormous oil industry projects. Screening criteria are used for selecting the best EOR method(s) for an oil reservoir with specific rock and fluid properties. The main input parameters that affect the screening process include; Reservoir capacity, fluid transmissibility and permeability, depth, net thickness, temperature, and oil gravity (API). Considering mentioned parameters have uncertainty, specifying a suitable EOR method for reservoir development is a radical challenge. It can be used combination of fuzzy logic systems (knowledge base) and artificial neural networks (data-driven) as a suitable tool and solution for expressing uncertainty and screening methods. In this study, data from the history of different reservoirs worldwide is used to define fuzzy variables and determine fuzzy rules between input and target variables, and finally, a fuzzy model and a single-layer neural network with 20 neurons are presented. ANN model provides 92% accuracy in the prediction of the target method. Consequently, we proposed the ensemble model for the selection of the EOR screening tool.Keywords: Screening, Enhanced Oil Recovery, Artificial Neural Network, Fuzzy Logic, Ensemble Method
-
با توجه به نیاز بالای مصرفی منابع هیدروکربوری و هم چنین تامین سوخت گازی در ماه های سرد سال، پیشنهاد شده است که از مخازن تخلیه شده نفت و گاز و سفره های آب زیرزمینی، به عنوان مخازن ذخیره ساز گاز طبیعی استفاده شود. ازجمله عوامل موثر در ذخیره سازی گاز طبیعی، واکنش های مابین سیال- سیال و سیال- سنگ است که از این عوامل خاصیت ترشوندگی از اهمیت بیشتری برخوردار است. شناخت این عوامل در فرایند ذخیره سازی گاز، باعث کنترل و نگهداری بهتر گازهای طبیعی در ساختارهای زمین شناسی می شود. سفره های آب زیرزمینی یکی از ساختارهای دارای شرایط مطلوب برای ذخیره سازی گاز طبیعی است که با تغییر ترشوندگی آن ها به سمت گازدوستی، می توان ظرفیت ذخیره سازی گاز طبیعی را در آن ها افزایش داد. بدین منظور این مطالعه به بررسی کارهای آزمایشگاهی انجام شده برروی توزیع و رفتار سیال در نمونه سنگ های کربناته و ماسه ای برای تغییر ترشوندگی آن ها به سمت گازدوستی، به منظور اهداف ذخیره سازی زیرزمینی گاز پرداخته است.کلید واژگان: سفره آب زیرزمینی, تغییر ترشوندگی, ترشوندگی با گاز, ذخیره سازی گاز طبیعیConsidering the need for excessive consumption of hydrocarbon resources and gas fuel supply in the cold seasons of the year, it has been suggested to use the drained oil and gas reservoirs and underground water aquifers to be used as natural gas storage reservoirs. Among the influential factors in natural gas storage are the reactions between fluid-fluid and fluid-rock, which is the most important of these wettability factors. Knowing these factors in the gas storage process will lead to better control and storage of natural gases in geological structures. Underground water aquifers are one of the structures with favorable conditions for natural gas storage which by wettability alteration to gas wetness in these, can be increased the natural gas storage capacity. For this purpose, this study has investigated the laboratory works done on the distribution and behavior of fluid in the samples of carbonate and sandstone in order to wettability alteration to gas wetness for the purposes of underground gas storage.Keywords: aquifer, Wettability Alteration, Gas Wettability, Underground Natural Gas- Storage
-
Fossil fuels are considered the main factor of global development, but reaching the goals of zero carbon and carbon-free economy will push the world towards new energies, including hydrogen. Hydrogen as an energy vector and a clean energy carrier with carbon-free combus tion is proposed as a suitable method to meet the global energy demand. However, in order to achieve the desired goals, there is a need for hydrogen s torage on a large scale. Generally, underground tanks are considered the bes t places for hydrogen s torage in large scales. The parameters that control hydrogen s torage in underground formations are important and should be extensively s tudied. Until today, research has been done in relation to these influential parameters, whose findings have been examined in this s tudy, but considering that underground hydrogen s torage sys tems (UHS) are in their initial s tages, there is a need for more extensive research. Therefore, this review can be a source for researchers who research UHS.
Keywords: Underground hydrogen s torage, rock-fluid parameters, fluid-fluid parameters, UHS -
مجله پژوهش نفت، پیاپی 121 (بهمن و اسفند 1400)، صص 128 -140کشش بین سطحی یکی از مهم ترین پارامترهایی است که مستقیما بر نیروهای مویینگی تاثیر می گذارد. از این رو، در فرآیند تولید نفت خام از مخازن نقش مهمی دارد. در این پژوهش با استفاده از روش قطره آویزان، اثرات غلظت آسفالتین در شوری های مختلف و یون های دوظرفیتی محلول در آب بر کشش بین سطحی بررسی شده است. فاز نفتی به شکل مخلوطی از تولوین و نرمال هپتان (هپتول) در نظر گرفته شده و سپس آسفالتین به آن اضافه گردید تا فعالیت سطحی مولکول های آسفالتین و تاثیر آن بر کشش بین سطحی بررسی شود. آب با غلظت ppm 000/40 به عنوان سیال مبنا و غلظت های ppm 4000 به عنوان آب با شوری کم و ppm 000/80 به عنوان آب با شوری بالا تهیه و کشش بین سطحی فاز نفتی-فاز آبی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش آسفالتین تا غلظتی مشخص در دامنه شوری های مختلف، کشش بین سطحی هپتول/آب شور کاهش پیدا می کند. کمترین مقدار کشش بین سطحی در شوری های مختلف، در آب با شوری ppm 000/40 مشاهده شد که نشان از این دارد که در شوری بهینه ای، حداکثر غلظت آسفالتین به سطح تماس هپتول/آب شور مهاجرت کرده و کشش بین سطحی را از mN/m 23 به عدد mN/m 16 کاهش داد. همچنین غلظت 5/0% آسفالتین بیانگر غلظت مهم مایسلی شدن مواد فعال سطحی بود که نشان داد که سطح تماس هپتول/ آب شور تقریبا توسط مولکول های آسفالتین در غلظت 5/0% اشغال شده است. بنابراین در غلظت های بیشتر از این مقدار، کشش بین سطحی کاهش نیافت. در بخش آخر نیز اثر یون های دو ظرفیتی محلول در آب بررسی شد و نتایج نشان داد که با افزایش یون کلسیم تا 4 برابر، کشش بین سطحی هپتول/آب شور به mN/m 15 (حدود 10% کمتر از حالت مبنا) رسید که به نسبت تمامی نمونه ها کمترین مقدار بود.کلید واژگان: کشش بین سطحی دینامیک, هپتول, آسفالتین, یون های دوظرفیتی, شوریPetroleum Research, Volume:31 Issue: 121, 2022, PP 128 -140Interfacial tension (IFT) is one of the most important parameters that directly affects the capillary forces, which affects oil recovery. This research investigates the effects of asphaltene concentration and water-soluble divalent ions on IFT. A mixture of toluene and n-heptane, which is called heptol, is used as the model oil, and then asphaltene was added into Heptol to study its effect on the surface-active properties of the model oil. Brine in a salinity of sea water (SW) with a concentration of 40,000 ppm was considered as the base aqueous phase. A diluted brine with a concentration of 4000 ppm was prepared as a low salinity water (LSW), and a concentrated 80,000 ppm aqueous solution is considered high salinity water (HSW). Afterwards, the dynamic IFT of the oil phase/aqueous phase interface was measured using the pendant drop method. Results show that with the increase in the asphaltene concentration, IFT of heptol/brine system was decreased. The lowest value of IFT was observed in the salinity of 40,000 ppm. This may show an optimum salinity range to facilitate migration of asphaltene molecules into brine/heptol interface, which led to an IFT reduction from 23 to 16 mN/m. Results indicated that an asphaltene concentration of 0.5% can be was considered as the critical micelle concentration. At the end, the effect of divalent ions, i.e. calcium, magnesium and sulfate ions in the aqueous phase was investigated, and it is shown that the calcium ion has a larger effect on IT reduction compared to the magnesium and sulfate ions.Keywords: Dynamic Interfacial Tension, Heptol, Asphaltene, divalent ions
-
دراین پژوهش، مدل ریاضی مورد اعتماد برای مدل سازی عددی فرآیند آشام خود به خودی هم سو و ناهم سو در حالت یک بعدی و دو بعدی با استفاده از نرم افزار MATLAB ارایه و اعتبارسنجی شده است. سپس مطالعات مختلفی بر روی تاثیر شرایط مرزی بر فرآیند آشام انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که میزان تولید نفت پس از بیست روز در آشام هم سو بیش از 5/1 برابر آشام ناهم سو بود. همچنین نتایج نشان داد که در بلوک ها با ارتفاع مختلف، بازده ی نفت متفاوت می باشد. بررسی آشام خودبه خودی ناهم سو در حالت دو بعدی در یک بلوک ماتریسی بزرگ درناحیه تحت هجوم آب، بیانگر همکاری نیروی ثقلی در افزایش دو برابری بازیافت نفت پس از 120 روز بود. همچنین کاهش سطح تماس آب و بلوک ماتریسی منجر به افت عملکرد فرآیند آشام در تولید نفت شد. به طوری-که مقدار بازیافت نفت آشام ناهم سو از 49 درصد (چهار وجه درتماس با آب) به 30 درصد (یک وجه در تماس با آب) در ده روز کاهش پیدا کرد. نتایج نشان می دهد که افزایش مرزهای در تماس با آب باعث افزایش بازده فرآیند آشام خودبه خودی می شود.کلید واژگان: مخازن شکافدار, فشار مویینگی, آشام خودبه خودی, آشام هم سو و ناهم سوIn this work, a reliable mathematical model for numerical modeling of co-current and counter-current spontaneous imbibition in 1D and 2D modes is presented using MATLAB software and validated. Then, several studies are conducted on the effect of boundary conditions on the imbibition process. Results show that the oil recovery in co-current imbibition was 1.5 times greater than counter-current imbibition after 20 days. The results also show that in blocks with different heights, oil recovery is different. Investigation of the counter-current spontaneous imbibition in 2D mode in a large matrix block fully immersed in water indicated the effect of the gravity force in doubling the oil recovery after 120 days. Moreover, reducing the matrix block-water contact results in a decrease in the performance of imbibition process in the oil production so that the amount of the counter-current imbibition oil recovery decreased from 49% (four faces in contact with water) to 30% (one face in contact with water) after 10 days. The results show the increase of the water-contacted boundaries improves the spontaneous imbibition process efficiency.Keywords: Fractured Reservoirs, Capillary Pressure, Spontaneous Imbibition, Co, Counter-Current Imbibition
-
استفاده از روش تزریق متناوب پلیمر و گاز کربن دی اکسید در مخازن نفت سنگین می تواند باعث افزایش بازیافت نفت شود. در این روش، بازده جابه جایی میکروسکوپی با حضور گاز بهبود می یابد و بازده جاروبی ماکروسکوپی توسط پلیمر بهبود می یابد و مجموع این دو اثر باعث عملکرد بهتر این روش می شود. در این مطالعه، سازوکار های تولید نفت در فرآیند تزریق متناوب پلیمر و گاز کربن دی اکسید با استفاده از میکرومدل شیشه ای بررسی شده است. میکرومدل دوبعدی آب دوست با الگوی تولیدی-تزریقی مورب برای تجسم حفرات در طول آزمایش های جریان استفاده شد که توسط یک دوربین با وضوح بالا به منظور ضبط رخدادهای میکروسکوپی در هنگام جابه جایی نفت گرانرو تجهیز گردید. یک نفت مدل پارافینی با ویسکوزیته Pa.s 028/0 برای شبیه سازی شرایط مخزن نفت گرانرو، و پلی آکریل آمید جزیی هیدرولیز شده با غلظت ppm 1500 برای کنترل تحرک فاز آبی استفاده شد. در ابتدا میکرومدل به ترتیب با تزریق آب شور تا رسیدن به اشباع صد در صدی آب و سپس با تزریق نفت تا رسیدن به اشباع آب کاهش نیافتنی اشباع گردید. سپس برای بررسی جریان های سه فازی بازیافت نفت باقی مانده، چرخه های متناوب پلیمر و گاز در دو نسبت پلیمر به گاز 1:1 و 2:1 تزریق شد. در این پژوهش، رخدادهای میکروسکوپی موثر در جابه جایی نفت گرانرو در طی فرآیند تزریق متناوب پلیمر و گاز کربن دی اکسید بررسی شد که منجر به شناسایی چندین سازوکار موثر در بازیافت نفت از طریق بهبود جریان بین منافذ دور زده شده و سیال تزریقی گردید. تشکیل خوشه های متحرک گاز و الاستیسیته پلیمر منجر به بازیابی افزایشی نفت شد. خوشه گازی متحرک، دو پدیده آشام دوتایی و تخلیه دوتایی را در مقیاس منافذ ایجاد نمود. جاروب حفره به حفره نفت توسط محلول پلیمر، تشکیل رشته های پلیمری پیوسته و ناپیوسته، وجود حباب ها و خوشه های گازی متحرک از دیگر سازوکار های شناسایی شده برای بازیابی افزایشی نفت در این فرآیند هستند. بررسی ماکروسکوپی و کمی آزمایش ها نشان دهنده بهبود بازده جاروب حجمی نفت گرانرو در اثر تزریق متناوب پلیمر و گاز می باشد. بازیافت نهایی نفت حاصل از این روش در دو نسبت 1:1 و 2:1 به ترتیب 76 و 73% بود که نشان دهنده ی عملکرد بهتر نسبت پلیمر به گاز 1:1 می باشد. نتایج بیانگر عملکرد خوب این روش در مقیاس آزمایشگاهی است و این روش از پتانسیل خوبی برای ازدیاد برداشت نفت برخوردار است.کلید واژگان: میکرومدل, مطالعه سازوکاری, تزریق متناوب پلیمر و گاز کربن دی اکسید, نفت گرانرو, ازدیاد برداشتIn gas injection processes, due to a large viscosity contrast, sweep efficiency is incomplete and large volume of oil is left behind in the reservoir. Polymer alternating CO2 gas (CO2-PAG) injection can be used to improve sweep efficiency and increase oil recovery. This method benefits form an improved microscopic displacement with the injection of gas, and an enhanced macroscopic sweep efficiency with the injection of polymer. To the best of our knowledge, this method has not been studied in the micr scale. The purpose of this study is to investigate the mechanisms of oil production in the CO2-PAG injection process using glass micromodels. Two-dimensional water-wet micromodel with a diagonal injection-production pattern was utilized to visualize the pore-scale oil recovery mechanisms. The micromodel was well equipped with a high resolution camera to capture microscopic phenomena during the oil displacement. A paraffinic model oil with a viscosity of 0.028 Pa.s was used as the representative of viscous crude oil. Moreover, partially hydrolyzed polyacrylamide with a concentration of 1500 ppm was used to control the mobility of the aqueous phase. Initially, the micromodel was saturated with saline water i.e., fully saturation, then oil was injected to achieve an irreducible water saturation. Afterwards, to investigate the EOR potential of CO2-PAG, the alternate cycles of gas and polymer were injected at two PAG ratios of 1:1 and 2:1. Microscopic phenomena affecting oil displacement during the process of CO2-PAG injection were investigated. Therefore, it was possible to identify several effective mechanisms that improve oil recovery. Results show that both the formation of mobile gas clusters and polymer elasticity increased oil recovery. Mobile gas clusters caused double drainage and imbibition in the micromodel system. A pore to pore oil displacement by polymer solution, the formation of continuous and discontinuous polymer strings, the existence of mobile blobs and gas clusters were observed and identified during the CO2-PAG injection process. Results confirmed that an improvement in the volumetric sweep efficiency was achieved by the CO2-PAG injection. In 1: 1 PAG ratio, a higher volume sweep efficiency was obtained.Keywords: mechanistic study, Polymer alternating CO2 gas injection, Micro-model, Viscous oil, Enhanced Oil Recovery
-
انتقال مطلوب خرده های حفاری یکی از پارامترهای تاثیرگذار در سرعت عملیات حفاری می باشد. فوم به دلیل ویژگی های منحصر به فردی از جمله چگالی پایین و گرانروی بالا، می تواند منجر به کاهش مشکلات عملیاتی در مقایسه با سیالات معمول حفاری شود. توصیف دقیق رفتار فوم، تاثیر زیادی بر بهبود عملکرد این سیال و متعاقبا تمیزسازی بهتر چاه خواهد داشت. در این مقاله، انتقال خرده های حفاری توسط فوم در محیط دینامیک سیالات محاسباتی بررسی گردید. بدین منظور، جریان چندفازی خرده-سیال با استفاده از مدل اویلرین توصیف شد و ریولوژی فوم نیز توسط مدل غیرنیوتنی قانون توان ارایه گردید. همچنین تاثیر پارامترهای کیفیت و سرعت تزریق فوم، اندازه خرده ها، شرایط خروج از مرکزی لوله ها و نیز سرعت چرخش لوله های حفاری بر عملکرد فوم در تمیزسازی چاه مطالعه شد. نتایج حاصله از مدل نیز با داده های آزمایشگاهی صحت سنجی گردید. براساس نتایج، افزایش کیفیت فوم منجر به بهبود انتقال خرده های حفاری به علت افزایش ویسکوزیته فوم گردید. افزایش سرعت تزریق فوم بواسطه تخریب بستر ساکن خرده-ها سبب کاهش غلظت خرده های درون چاه شد، بطوری که افزایش سرعت تزریق فوم از 3 به 5 فوت بر ثانیه، منجر به کاهش 1.3 برابری غلظت خرده ها در چاه شد. به علاوه، افزایش سایز خرده ها باعث کاهش تمیزسازی چاه گردید. نتایج نشان داد که خارج شدن لوله ها از شرایط هم مرکزی باعث تجمع خرده ها در محیط چاه می شود. با این حال، اعمال سرعت چرخشی به لوله های حفاری سبب بهبود تمیزسازی چاه گردید، بطوری که افزایش سرعت چرخش لوله ها به میزان 40 دور بر دقیقه در حضور فوم موجب کاهش 1.8 و 1.4 برابری غلظت خرده ها در شرایط چاه هم مرکز و خارج از مرکز شد.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, انتقال خرده های حفاری, فوم, چاه افقیEfficient drilling cuttings transport is one of the most important parameters affecting drilling rate of wells. Foam has a great potential to reduce drilling problems compared to conventional well drilling fluids due to its unique properties such as low density and high viscosity. Proper description of foam behavior enables us to improve the performance of foam for hole- cleaning. In this paper, cuttings transport using foam was studied using a computational fluid dynamics approach. In this study the Eulerian multi-phase model was used to describe cuttings-fluid mixture flow. Foam rheology was expressed by the non-Newtonian power law model. Effects of foam quality and injection velocity, cuttings size, pipe eccentricity and rotational speed of drillpipes were studied. Modeling results were also compared with experimental data. Results showed that increase of foam quality improved hole-cleaning operation mainly due to the enhanced foam viscosity. Increase of foam injection velocity led to a reduction in in-situ cuttings concentration. This was due to the foam capability to destruct stationary cuttings bed. Accordingly, as foam injection velocity increased from 3 to 5 ft/s, cuttings concentration decreased by 1.3 times. Also, an increase in the size of the cuttings caused a poor well cleaning. It was found that pipe eccentricity resulted in the accumulation of cuttings in the wellbore annulus. But, increase of the drillpipe rotational speed provided a better hole-cleaning, so that by increasing the rotational speed to 40 RPM, cuttings concentration decreased by 1.8 and 1.4 times in concentric and eccentric pipe, respectively.
Keywords: CFD, Drilling Cuttings Transport, Foam, Horizontal Well -
با ورود میادین نفت به پایان مرحله تولید طبیعی، لازم است فن آوری های جدیدی جهت افزایش بازیابی هیدروکربن ها توسعه یابند. هدف این پژوهش بررسی اثر نانو ذرات سیلیکا بر تغییر ترشوندگی سنگ های کربناته و یافتن غلظت بهینه نانو ذرات است. چهار غلظت مختلف از نانو ذرات سیلیکا شامل: 01/0، 02/0، 05/0 و 1/0% وزنی در آب دریای رقیق شده با غلظت یون های مثبت ppm 1000 انتخاب شده و آزمایش های آشام خودبه خودی و زاویه تماس انجام گرفت. در این مقاله بدون استفاده از ماده فعال سطحی و فقط با استفاده از روش بر پایه اولتراسونیک، نانو سیال با پایداری قابل قبولی در طول مدت آزمایش حاصل شد. نتایج نشان داد که استفاده از نانو ذرات، تاثیر چشم گیری در میزان بازیابی نفت از سنگ های کربناته مخزنی دارد، به طوری که آشام خودبه خودی با آب دریای رقیق شده حاوی یون های مثبت با غلظتی در حدود ppm 1000 به عنوان سیال پایه، بازیابی برابر 45/10% داشت در حالیکه در غلظ ت های 01/0، 02/0، 05/0% وزنی نانو ذره سیلیکا در سیال پایه، میزان بازیابی نفت به ترتیب در حدود 5/11%، 83/10% و 16/22% حاصل شد. همچنین نتایج زاویه تماس نیز موید آن بود که نانو ذره سیلیکا تاثیر مثبتی بر تغییر ترشوندگی سطح سنگ کربناته دارد. برای اطمینان از عدم رسوب نانو ذرات در سنگ، تراوایی سنگ قبل و بعد از آزمایش آشام اندازه گیری شد که تغییر قابل توجهی مشاهده نگردید. همچنین، تاثیر مقدار اشباع آب اولیه درون سنگ در آزمایش آشام خودبه خودی با استفاده از نانو سیال نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سنگ حاوی آب اولیه نسبت به مغزه کاملا اشباع از نفت، میزان بازیابی نفت کمتری دارد.
کلید واژگان: سیال سیلیکا, سنگ کربناته, آب کم نمک, ازدیاد برداشت نفت, تغییر ترشوندگیAs oil fields approach to the end of the primary production phase, the new technologies should be employed to increase the recovery of hydrocarbons. In recent decades, nanofluid has been proposed as an efficient, and environmentally friendly approaches for EOR purpose. The target of this study is to investigate the effect of silica nanoparticle on the wettability alteration of the carbonate rock. In this study, four different concentrations of silica nanoparticle were used (0.01, 0.02, 0.05, and 0.1 wt.%) in low salinity seawater (1000 ppm of positive ions). The stability of nano particle in brine is one of the challenge while using for EOR. In this study the stability of nano fluid was achieved without using any surfactant. The Spontaneous imbibition experiments, and contact angle measurements were carried out at 75 °C to check the performance of nano fluids in wettability alteration of carbonate rock. The results showed that the silica nanoparticle has a significant effect on the oil recovery from carbonate rock. The diluted sea water (1000 ppm) without nano particle resulted to the oil recovery of 10.45% whereas nano fluid with concentration of 0.01, 0.02, and 0.05 wt.% resulted to the oil recovery of 11.5%, 10.83%, and 22.16% , respectively. The contact angle results also confirmed that the silica nanoparticle has a positive effect on the wettability alteration of the carbonate rock surface toward water wetness. The permeability measurement after and before spontaneous imbibition tests showed that the pores were not blocked due to nano particle precipitation. The impact of initial water in the rock was investigated on the performance of wettability alteration while using nano fluid. The results depicted that the presence of initial water in the carbonate rock adversely affect the oil production.
Keywords: Silica Nanofluid, Carbonate Rock, Low Salinity Water, Enhanced Oil Recovery (EOR), Wettability Alteration -
سیلاب زنی محلول دی متیل اتر در آب یکی از روش های نوین ازدیادبرداشت نفت است. در این روش محلول دی متیل اتر در آب به درون مخزن نفتی تزریق می شود. پس از تماس محلول دی متیل اتر و آب با نفت باقی مانده در مخزن، دی متیل اتر شروع به مهاجرت از فاز آبی به فاز نفتی می کند، این مهاجرت تا زمان رسیدن به تعادل ترمودینامیکی ادامه می یابد. انحلال دی متیل اتر در فاز نفتی سبب افزایش حجم فاز نفتی و کاهش گرانروی آن می گردد. مجموع این اثرها باعث ازیاد برداشت نفت در مقایسه با سیلاب زنی آب می شود. این مقاله برای اولین بار در ایران به مطالعه فرآیند سیلاب زنی محلول دی متیل اتر در آب و بررسی تاثیر آن بر ارتقاء ضریب بازیافت نفت سنگین می پردازد. بدین منظور فرآیند سیلاب زنی یک بعدی و خطی محلول دی متیل اتر و آب به صورت عددی و با استفاده از روش اختلاف محدود مدل سازی شد. براساس نتایج حاصل شده، سیلاب زنی محلول دی متیل اتر و آب در مخزن مخزن باعث افزایش میزان نفت تولیدی و کاهش مدت زمان بازیافت نفت نسبت به سیلاب زنی آب می گردد؛ به طوری که به ازای حجم تزریق برابر، سیلاب زنی دی متیل اتر باعث ازدیادبرداشت بیشتر به میزان 17% و تولید سریع تر نسبت به سیلاب زنی آب شده است. از سوی دیگر کاربرد این روش، سبب کنترل تولید آب نیز می گردد که خود عامل موثری در ارتقای عملکرد سیلاب زنی خواهد بود. مجموع این موارد نشان دهنده پتانسیل بالای کاربرد این روش نوین ازدیادبرداشت در مخازن نفت سنگین است.کلید واژگان: ازدیادبرداشت نفت, دی متیل اتر, مدل سازی, افزایش حجم نفت, کاهش گرانروی نفتDME-enhanced water flooding is considered as a novel enhanced oil recovery method. In this method, DME-rich water is injected into an oil reservoir. In addition, upon the contact of DME-rich water with trapped oil in the reservoir, DME partitions between the oleic and the aqueous phase. Due to the partitioning process DME transfers from the aqueous phase into the oleic phase until reaching a thermodynamic equilibrium. Consequently, two zones are generated in the oleic phase: 1- an interface region, which is DME-rich, and 2- the DME-free zone, which is far from the interface. The variation of DME concentration in the oleic phase causes a DME transfer from the DME-rich zone into the DME-free zone due to the molecular diffusion. The DME dissolution in the oleic phase causes an oil swelling process and thus an increase in the saturation of the oleic phase along with oil viscosity reduction. Moreover, both effects improve the oleic phase mobility leading to a more favorable oil displacement efficiency in porous media. The present work demonstrates the feasibility of application of DME-enhanced water flooding in recovery of heavy oils via a 1D modelling study. Therefore, several pieces of work were performed to achieve proper results. First, mass conservation of components was combined with the Darcy equation while using a constant partition coefficient (linear PVT model) to obtain governing fluid flow equations. Then, the system of equations was completed using auxiliary equations and equations were combined to reduce the number of independent variables. Afterwards, equations were numerically solved using a finite difference scheme to find the independent variables, i.e. pressure and saturation of the aqueous phase, and also concentration of DME in the aqueous phase. Numerical modeling results showed that the use of DME-enhanced water flooding improves oil recovery in heavy oil reservoirs. For instance, the DME-enhanced water flooding led to an additional oil recovery of 17 percent of the OIIP on top of water flooding oil recovery. Moreover, results showed the injection of DME-water into the porous media causes the formation of an oil bank and also a reduction in the water cut. Furthermore, it was shown that a part of DME can be recovered at the injection well, and this can affect the project economy positively. Finally, the results showed the potential application of DME in the recovery of heavy oil.Keywords: Enhanced Oil Recovery, DME, Modeling, Oil Swelling, Oil Viscosity Reduction, Molecular Diffusion, Water Cut Reduction
-
تزریق آب با شوری پایین یکی از روش های جدید ازدیاد برداشت نفت است که اخیرا موردتوجه زیادی قرارگرفته است. تغییر ترشوندگی سنگ به سمت حالت آب دوستی به واسطه تبادل یونی بین آب با شوری پایین و سطح سنگ یکی از مکانیسم های غالب در افزایش برداشت نفت در این روش است. این مقاله به بررسی عمل کرد تزریق آب با شوری پایین در شرایط یک مخزن ماسه سنگی می پردازد که در آن چگونگی تغییرات ترشوندگی سنگ از طریق کوپل کردن واکنش های ژئوشیمیایی بین آب- سنگ و معادلات جریان سیال در حالت دوفازی مطالعه شد. کسر معادل یونی سدیم به عنوان شاخص تغییر ترشوندگی معرفی شد که شامل اثرات تبادل یونی و خواص رس بر روی توابع تراوایی نسبی آب/نفت می باشد. همچنین تاثیر انحلال کانی کلسیت به واسطه اندرکنش آن با آب با شوری پایین از طریق توصیف واکنش های ژئوشیمیایی مربوطه بررسی شد. نتایج نشان می دهد که تفاوت شوری آب تزریقی و آب سازندی باعث رخداد واکنش های تبادل یونی بین آب و سطح سنگ می شود. همچنین انحلال کلسیت نرخ واکنش های تبادل یونی را افزایش داده و بدین ترتیب باعث تغییر ترشوندگی سنگ به سمت آب دوستی بیش تر می شود. نتایج نشان داد که حضور CO2 محلول در فاز آبی مخزن، انحلال کانی کلسیت را افزایش می دهد. بااین حال بررسی نتایج نشان می دهد که رخداد واکنش های ژئوشیمیایی تبادل یونی و انحلال کلسیت در فواصل دورتر از چاه تزریقی به مقدار کمتری رخ می دهد. نتایج حاصله از این مطالعه همچنین بیانگر افزایش 8 درصدی تولید نفت به واسطه تزریق آب با شوری پایین در مقایسه با تزریق آب با شوری بالا می باشد.
کلید واژگان: ازدیاد برداشت نفت, آب با شوری پایین, واکنش های ژئوشیمیایی, تغییر ترشوندگیLow salinity water (LSW) flooding is one of the emerging EOR methods which has recently attracted lots of attention. Wettability alteration from oil-wet to water-wet triggered by ion exchange between low salinity water and rock surface is one of the dominant mechanisms to increase oil recovery by LSW. This paper studied the performance of LSW flooding in a sandstone oil reservoir where wettability alteration was investigated by coupling two-phase flow equations and geochemical reactions between water and rock surface. A wettability alteration index based on the ion equivalent fraction of sodium was introduced that mainly consists of the effects of ion exchange and clay properties on oil/water relative permeability functions. Also, the effect of calcite mineral dissolution was investigated by the relevant geochemical reactions. Results showed that salinity difference between injected and formation water caused ion exchange processes between water and rock surface. Also, calcite dissolution enhanced ion exchange processes and thus led to wettability alteration to more water-wet conditions. Results showed that the presence of dissolved CO2 in water increased the rate of calcite dissolution. It was also found that the rate of ion exchange and calcite dissolution reactions decreases far from the injection well. The results of this study revealed that LSW flooding provided incremental oil recovery of 8% of the oil initially in place as compared to high salinity water flooding.
Keywords: Enhanced Oil Recovery, Low Salinity Water, Geochemical Reaction, Wettability Alteration -
بر اساس نتایج مثبتی که از تاثیر آب با شوری پایین در تولید نفت بدست آمده است، مطالعات مختلفی درباره امکان ترکیب این روش با سایر روش های ازدیاد برداشت انجام گرفته است. ترکیب آب با شوری پایین با محلول پلیمری می تواند یکی از روش های موثر در ازدیاد برداشت نفت باشد. با نگاهی به محدودیت ها و مزایای استفاده از هر روش، می توان به این نکته پی برد که ترکیب این دو روش می تواند هم-افزایی مطلوبی داشته باشد، بطوریکه حضور پلیمر سبب بهبود بازده جاروبزنی نفت شده و در عین حال حضور آب با شوری پایین سبب جذب کمتر پلیمر و نیز افزایش آب دوستی سطح سنگ می گردد. در این مقاله با استفاده از تئوری جریان های جزئی به بررسی عملکرد تزریق آب با شوری پایین همراه با پلیمر جهت ازدیاد برداشت نفت در سنگ های ماسه ای پرداخته شده است. همچنین عملکرد روش مذکور در مقایسه با تزریق آب با شوری بالا و نیز تزریق آب با شوری پایین مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مدل سازی نشان می دهد که براساس شرایط مطالعه حاضر، بواسطه تزریق آب با شوری پایین همراه با پلیمر، زمان رسوخ آب در چاه تولیدی تا حدود 75/0 حجم فضای خالی به تعویق افتاده است. همچنین میزان تولید نفت نیز در مقایسه با تزریق آب با شوری بالا از مقدار 38% به 77% پس از تزریق یک برابر حجم فضای خالی افزایش یافته است. براساس نمودارهای جریان جزئی، این افزایش برداشت نفت به دلیل رخداد دو جبهه جریانی مختلف در طول تزریق آب با شوری پایین همراه با پلیمر می باشد.
کلید واژگان: ازدیاد برداشت نفت, آب با شوری پایین, پلیمر, تئوری جریان های جزئیAccording to the positive results of low salinity water (LSW) flooding to recover incremental oil, different studies have been performed to investigate the combination of LSW and other enhanced oil recovery (EOR) methods. Combination of polymer flooding and LSW could be one of the most effective EOR methods. Taking into account the strength and weakness of each individual method, one can take advantage of the synergism between polymer and LSW: presence of polymer improves oil sweep efficiency and LSW decreases polymer adsorption and alters rock wettability to more water-wet. In this paper, we applied fractional flow theory to investigate the performance of polymer-associated low salinity water (LSP) flooding as an EOR method in sandstone reservoirs. Also, application of LSP flooding to recover incremental oil was compared to that of high and low salinity water flooding. The results showed that as LSP was injected into the given sandstone reservoir, there is a delay in water breakthrough time to as much as 0.75 PV. Also, oil recovery duet to the LSP injection increased from 38% to 77% as compared to high salinity water flooding after 1 PV injection. Fractional flow analyses showed that the incremental oil obtained by LSP is mainly due to the presence of two distinct water saturation shock front.
Keywords: Enhanced oil recovery, Low salinity water, Polymer, Fractional flow theory -
یکی از روش های ازدیاد برداشت نفت که اخیرا مورد توجه زیادی قرارگرفته است، تزریق آب با شوری پایین (LSW) است. بررسی مکانیسم های مرتبط با LSW نشان میدهد که واکنش های ژئوشیمیایی نقش موثری در تغییرات ترشوندگی سنگ و تولید نفت دارند. هدف این مقاله بررسی تاثیر واکنش های ژئوشیمیایی حل شدن کلسیت و مبادله یون برروی عملکرد LSW در یک مخزن ماسه سنگی با استفاده از مفهوم شوری آستانه است. بدین منظور، معادله جریان سیال براساس تئوری باکلی- لورت با نرم افزار ژئوشیمیایی PHREEQC کوپل شدند. نتایج نشان داد که در تزریق LSW، تعادل اولیه بین فاز آبی و سطح سنگ مخزن بر هم می خورد که این امر باعث انحلال کلسیت و نیز رخداد تبادل یونی بین فاز آبی و سطح سنگ میشود. آنالیز واکنش های ژئوشیمیایی در بلوک مجاور چاه تزریقی نشان داد که تبادل کاتیونها میتواند سبب رهایش مواد نفتی از سطح سنگ شده که در نتیجه آن تغییر ترشوندگی بهسمت آبدوستی بیشتر رخ خواهد داد. همچنین، پروفایل تغییرات pH در گستره مدل مخزنی نشان داد که سرعت انحلال کلسیت در فواصل نزدیک به چاه تزریقی با نرخ بالایی انجام میگیرد، اما در فواصل دورتر، صرفا انحلال جزئی کلسیت بهواسطه مکانسیم تبادل یونی رخ میدهد. آنالیز نمودارهای جریان جزئی همراستا با پروفایل شوری کل فاز آبی نشان داد که در طول تزریق LSW، دو جبهه جریانی مختلف در گستره مخزن ایجاد می شود: جبهه اول مربوط به جابهجایی آب با شوری بالا با میزان اشباع آب 43/0 و جبهه دوم مربوط به جابهجایی آب با شوری پایین با مقدار اشباع آب 58/0. این مقدار افزایش در اشباع فاز آبی بیانگر توانایی LSW در تولید نفت اضافی است که براساس شرایط این مطالعه و انتخاب شوری آستانه ppm 3000، افزایشی در حدود 10% از نفت اولیه مخزن است.کلید واژگان: آب با شوری پایین, واکنش های ژئوشیمیایی, PHREEQC, ترشوندگی, ازدیاد برداشت نفتOne of the enhanced oil recovery methods that has been recently received more attention is low salinity water injection (LSW). Among the proposed mechanisms to describe LSW, geochemical reactions seem to mainly affect rock wettability alteration and thus incremental oil recovery. The goal of this paper is to investigate the effect of geochemical reactions of calcite dissolution and ion exchange on the performance of LSW in a sandstone reservoir by using the concept of threshold salinity. Fluid flow equations according to Buckley-Leverett theory were numerically coupled with the PHREEQC software. Results showed that as LSW was injected, initial equilibrium between reservoir rock surface and aqueous phase was disturbed leading to calcite dissolution and also cation exchange between aqueous phase and rock surface. Analysis of geochemical reaction near the injection well showed that cation exchange may cause to separation of organic compound from rock surface leading to wettability alteration to more water- wet. Also, pH profile through the reservoir showed that rate of calcite dissolution was very high near injection well, but only partial dissolution of calcite induced by cation exchange occurs at farther distance. Fractional flow analyses in line with total salinity profile showed that two distinct saturation shock fronts were established during LSW injection: first one represents high salinity condition with a water saturation of 0.43, and the second one represents low salinity condition with a water saturation as much as 0.58. Under the conditions of this study and selection of a salinity threshold of 3000 ppm, such increase of water saturation reveals EOR potential of LSW by which an incremental oil recovery of 10% of the oil initially in place was obtained as compared to high salinity water injection.Keywords: Low Salinity Water, Geochemical Reactions, PHREEQC, Wettability, EOR
-
یکی از مشکلات متداول در چاههای گازی، انباشته شدن مایعات تولیدی همراه گاز در ته چاه میباشد. این پدیده که تجمع مایعات نام دارد باعث افزایش فشار تهچاهی شده که در نهایت سبب کاهش نرخ تولید گاز از چاه میگردد. یکی از روشهای قابل استفاده جهت جلوگیری از تجمع مایعات در چاههای گازی، فرازآوری مایعات تولیدی با استفاده از فوم است. در این روش، فوم میتواند از طریق تزریق یک سورفکتانت فومساز به درون چاه تشکیل شود. در این مقاله عملکرد فوم جهت فرازآوری مایعات تولیدی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای مهمی از قبیل میزان دبی گاز، درصد شوری آب، غلظت سورفکتانت و نیز حضور هیدروکربن بر روی عملکرد فوم برای فرازآوری مایعات مطالعه شد. نتایج نشان داد که با تشکیل یک فوم پایدار میتوان فرازآوری مایعات را تا 98 درصد افزایش داد. همچنین نتایج نشان داد که افزایش دبی گاز و غلظت سورفکتانت تاثیر مثبتی در افزایش فرازآوری دارند، اما حضور نمک و هیدروکربن باعث کاهش کارایی فوم در فرازآوری مایعات میشود. همچنین از طریق آنالیز نتایج حاصل شده مقادیر بهینه دبی گاز و غلظت سورفکتانت بهدست آمد.
کلید واژگان: چاه های گازی, کاهش تولید, تجمع مایعات, فراز آوری, فوم -
یکی از روش های جلوگیری از تولید آب اضافی در مخازن نفتی، استفاده از ژل پلیمرها است. برای بررسی اثر این ژل ها در مخازن الزاما بایستی آزمایش های متفاوتی جهت شناسایی و تعیین خواص ژل صورت پذیرد. سپس به کمک نرم افزارهای شبیه ساز، حرکت ژل در محیط متخلخل و اثر آن بر روی شاخص مخزن بررسی شود. در این تحقیق با مدل سازی ریاضی حرکت ژل پلیمر در حالت دو بعدی، تغییرات تراوایی محیط متخلخل نسبت به آب بررسی می گردد. در این مدل سازی، معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر حرکت سیال و حرکت ژل با استفاده از روش تقریب تفاضل مرکزی به معادلات جبری تبدیل و سپس با استفاده از روش های عددی در یک بازه زمانی مشخص حل می شوند. نتایج حل عددی، توزیع غلظت ژل اشباع فازهای آب و نفت و میزان تغییرات تراوایی در محیط متخلخل پس از تزریق ژل به چاه تزریق را در یک بازه زمانی 5 ساله نشان می دهد. همچنین با استفاده از قانون توانی یک رابطه برای تغییرات تراوایی آب با زمان بر اثر عملکرد ژل، به دست آمده است. به منظور سنجش اعتبار مدل، نتایج حاصل با داده های آزمایشگاهی برای شاخص یکی از مخازن ایران مقایسه شده که نشان دهنده دقت مطلوب مدل برای بررسی اثر ژل پلیمر بر کاهش تراوایی و تولید آب می باشد.
کلید واژگان: مدل سازی, ژل پلیمر, تراوایی, مخازن نفتی, محیط متخلخلGenerally, gel polymers are an appropriate method for increasing the rate of production of the oil reservoirs. To analyses the effects of gels on the oil reservoirs we will not only need to perform several experiments for determining of gel properties, also require to examine gel motion through the porous media by making use of a simulator software. In this paper a two dimensional, two phase (oil & water) permeability modification modeling developed by including a gelation model into a fluid flow equations. The partial differential equation of motion if the flow & gelation model in porous media one first discretized and then transferred into the non linear-couple algebra equations. The equations will be solved numerically. The results of simulation show the permeability modification in porous media for 5 years. This model is an appropriate mathematical model for examination of both permeability reduction and water production rate effects in porous media; also the permeability modification due to the gel injection in a porous media will be analyzed by using the Civan's power low. Ultimately, the results obtained are compared with experimental data for one of the Iranian Asmari reservoir, which shows a desirable accuracy of the presented mathematical model.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.