فهرست مطالب
مجله پژوهش نفت
پیاپی 137 (مهر و آبان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/08/01
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 3-15در مخازن شکاف دار تحت سازوکار ریزش ثقلی، نحوه انتقال نفت بین بلوک های ماتریکس مجاور، یکی از عوامل اصلی در تعیین درجه بازیافت نفت مخزن به شمار می رود. ارتباط بین بلوک های ماتریکس می تواند توسط تشکیل پل مایع بین دو ماتریکس مجاور رخ دهد. لذا در این مطالعه با مدل سازی و شبیه سازی در نرم افزار کامسول، به بررسی مشخصات پل مایع ایجاد شده درون شکاف پرداخته و وابستگی شکل پل مایع و اختلاف فشار دوفاز درون شکاف (که درحالت استاتیک نمایانگر فشار مویینگی شکاف است) به خواص شکاف مانند بازشدگی شکاف، تراوایی سنگ و ترشوندگی محیط بررسی می شود. شرایط اولیه و مرزی در مسئله به شکلی دیده می شود که بتواند تبادل جریان بین دو محیط ماتریکس و شکاف را به طور فیزیکی نشان دهد. نتایج این شبیه سازی نشان داد شعاع گلوگاه پل مایع با اندازه بازشدگی شکاف کاهش می یابد. این تغییر شکل پل مایع باعث می شود تا اختلاف فشار دوفاز درون شکاف هم با افزایش بازشدگی شکاف کاهش یافته و پس از یک آستانه بحرانی بازشدگی شکاف (mm 7/1) این اختلاف فشار دوفاز مقداری منفی شود. هم چنین، نتایج نشان داد که هر چه زاویه تماس تا میزان خنثی بیشتر باشد، پل مایع به شکل عمودی تر ایجاد می شود و منجر به تغییراتی کمی در حدود psi 40 در مقدار اختلاف فشار دوفاز درون شکاف گردد. به علاوه با افزایش تراوایی سنگ و ورود بیشتر جریان درون شکاف شعاع گلوگاه پل مایع تشکیل شده از مقدار حدود mm 03/0 به حدود mm 05/0 افزایش یافت که با داده های منتشر شده آزمایشگاهی مطابقت دارد. یافته های این پژوهش می تواند برای درک بهتر چگونگی تغییرات ساختار پل مایع و تاثیر آن بر اختلاف فشار دوفاز درون شکاف که کنترل کننده فصل مشترک دوفاز است به کار رود.کلیدواژگان: شبیه سازی و مدل سازی، مخزن شکاف دار، ریزش ثقلی، پل مایع، فشار مویینگی شکاف، کامسول
-
صفحات 16-40
برداشت از میادین نفتی مشترک به دلایل سیاسی و حاکمیتی همواره در اولویت بوده است. این اولویت در اسناد بالادستی کشور درج شده است. برنامه سیاست های کلی اقتصاد مقاومتی، برنامه ششم توسعه و نهایتا برنامه هفتم که «افزایش حداکثری تولید نفت خام و گاز طبیعی در میادین مشترک» و «افزایش ضریب بازیافت در میادین مستقل» در آن تصریح شده است. روش های متعدد ازدیادبرداشت برای افزایش ضریب بازیافت در میادین در حال تولید اجرا می شوند. در کنار عوامل فنی توسعه میدان، تامین مالی توسعه ای میدان نیز عامل اثرگذار در میزان پیشرفت فازهای توسعه ای میدان است. از مهم ترین عوامل موثر در تامین مالی پروژه های افزایش برداشت از مخزن، نظام مالی قراردادهای نفتی است. در مطالعه حاضر، یکی از میادین واقع در جنوب غربی ایران شبیه سازی شده، با متغیرهای نرخ تولید نفت و تزریق گاز و موقعیت چاه های جدید، دو تابع فنی تولید تجمعی و مهاجرت نفت در مخزن مورد بررسی قرار گرفت. بهینه سازی متغیرهای موجود برای نیل به توابع فنی مطلوب با روش تکاملی NSGA-II صورت گرفته است. NSGA-II یک الگوریتم بهینه سازی ژنتیکی است که برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه استفاده می شود. ابتدا با یک جمعیت تصادفی شروع می کند سپس این جمعیت را از طریق ترکیب و جایگزینی اعضا بهبود می بخشد. این فرآیند تا رسیدن به مجموعه ای از حل های بهینه که به آن ها جبهه پارتو می گویند ادامه می یابد. بعد از دست یابی به مجموعه ای از پاسخ های بهینه هم ارز (جبهه پارتو)، دو تابع اقتصادی ارزش خالص فعلی و عایدی مالی دولت در سه مدل قراردادی بیع متقابل، نوین نفتی و مشارکت در تولید مورد بررسی قرار گرفت. پس از پایان فرایند بهینه سازی توابع هدف فنی، صد سناریو بهینه مختلف پیشنهاد داده شده است. پس از بررسی های فنی و مالی، در مقایسه بین سه قرارداد، مشخص شد ارزش خالص فعلی قراردادهای نوین نفتی ایران بیشتر از دو نوع قرارداد دیگر بوده است. همچنین عایدی مالی نهایی میدان به طور کلی از سناریوهای با تاکید بر تولید تجمعی به سمت سناریوها با تاکید بر مهاجرت کمتر، روند کاهشی داشته است. در قرارداد بیع متقابل، ارزش خالص فعلی مستقل از توابع فنی بوده و با تغییر متغیرهای فنی در سناریوهای مختلف تغییری نکرده است. دو نوع قرارداد دیگر در سناریوهای مختلف ارزش خالص فعلی و عایدی دولت مختلفی تولید کرده اند.
کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه ازدیادبرداشت، قرارداد های نفتی، میادین مشترک، قرارداد نوین نفتی ایران -
صفحات 41-59
تولید آب ناخواسته از چاه های تولیدی گاز باعث ایجاد مشکلاتی برای تجهیزات فرآیندی سکو، خطوط لوله دریایی و پالایشگاه می شود. به منظور رفع مشکلات تولید آب و کنترل آن می بایستی دلایل تولید آب ریشه یابی گردد تا بتوان ضمن نگه داشت تولید گاز به کنترل تولید آب و پیشگیری از روند افزایشی آن پرداخت. به منظور ریشه یابی دلایل تولید مقادیر نامتعارف آب ضمن ارزیابی یکپارچه اطلاعات موجود تمامی دلایل احتمالی موثر در تولید آب از یک چاه در چاه های تولیدی یکی از میادین گازی ایران از ابتدای تولید تاکنون بررسی شد. بررسی تاریخچه نرخ تولید آب در تمام چاه های مطالعه، موید این موضوع می باشد که در تعدادی از چاه ها رفتار تولید آب ناخواسته وجود دارد. ابتدا دلایل احتمالی تولید آب اضافه با استفاده از نمودارهای چن برای هر چاه، بررسی شد و سپس جهت ریشه یابی، تمامی عوامل احتمالی از جمله تاریخچه حفاری چاه ها، گزارش های تمیزسازی چاه بعد از عملیات های مشبک کاری و اسیدکاری، بازه های مشبک کاری چاه ها، فاصله از سطح تماس آب و گاز، بررسی کیفیت سیمان جداری با استفاده از لاگ های بندش سیمان در ناحیه مخزنی، موقعیت قرارگیری چاه ها نسبت به گسل ها و شکستگی ها، آزیموت چاه های انحرافی در ارتباط با جهت ماکزیمم استرس میدان مورد بررسی قرار گرفت. شاخص تولید چاه ها از ابتدای تولید در ارتباط با مقدار تولید آب در طول بازه ی تولید مورد بررسی قرار گرفت، افت قابل ملاحظه شاخص تولید در چاه های با نرخ تولید آب ناخواسته کاملا مشهود می باشد که با شناسایی منابع تولید آب ناخواسته و رفع مشکل مقدار تولید چاه را می توان بهبود بخشید. با توجه به شواهد موجود مشخص گردید که تولید آب ناخواسته در اکثر چاه ها ارتباطی به صورت مستقل با کیفیت سیمان، فاصله از سطح تماس، فواصل مشبک کاری ندارد و موثرترین علت احتمالی میتواند ارتباط چاه با شبکه گسله و شکستگی های مرتبط با آن با همراهی سایر عوامل باشد.
کلیدواژگان: تولید آب ناخواسته، مدیریت آب تولیدی، مخزن کربناته گازی، آزمایشات چاه، شبکه گسل ها و شکستگی ها -
صفحات 60-71توپک رانی در صنایع نفت و گاز از فرآیندهای مرسومی است که به منظور حذف رسوبات درون خطوط لوله و نیز انجام برخی آزمون های غیرمخرب صورت می پذیرد. از طرفی به دلیل انشعابات مختلف در مسیر خط لوله اصلی جریان امکان توقف توپک وجود دارد. راهکار مناسب به کارگیری درپوش های مشبکی است که نه تنها مانع از گیر کردن توپک شود بلکه تضمین عبور جریان از کلیه خطوط اصلی و فرعی را نیز شامل شود. بنابر اظهار نظر بازرسان فنی اطلاعات جامعی از حضور/عدم حضور این درپوش ها در تعداد زیادی از انشعابات وجود ندارد. دوربین پرتونگاری به دلیل انرژی متوسط پرتو گسیلی و نیز ساختار هندسی آن فاقد توان لازم در تشخیص دو وضعیت حضور و عدم حضور درپوش در شرایط لوله پر است. در این کار تحقیقاتی بر روی طراحی مفهومی سیستم هسته ای بررسی قابلیت توپک رانی در محل انشعابات خط لوله در محیط شبیه ساز مونت کارلو تمرکز گردید. نتایج گویای این واقعیت است که در وضعیتی که چشمه و آشکارساز عمود بر محور انشعاب اصلی و فرعی و روبروی یکدیگر باشند حساسیت شمارشی و توان نفکیک بیشینه قابل دستیابی است. اختلاف نسبی شمارش حالات با و بدون حضور شبکه فلزی برای دو وضعیت پرشدگی لوله از هوا و نفت به ترتیب برابر با 8/53% و 1/57% است.کلیدواژگان: طراحی مفهومی، توپک رانی، فناوری هسته ای، شبیه سازی، مونت کارلو
-
صفحات 72-89
جداره گذاری و مشبک کاری آن، به دلیل ایمنی اجرا و مقرون به صرفه بودن یکی از بهترین روش های تکمیل چاه در مخازن محتمل به ماسه زایی به شمار می آید. در طراحی آرایش مشبک کاری تعداد شلیک در هر فوت به طور معمول با حجم تولید هیدروکربن مورد نیاز تعیین می شود. در نتیجه بهینه سازی زاویه بندی (Phasing) برای پیش گیری از هم پوشانی نواحی آسیب دیده اطراف حفره های مجاور و کاهش برهم کنش آن ها یکی از اصلی ترین پارامترهای طراحی است. با توجه به عدم محدودیت و سادگی ایجاد الگوی مشبک کاری مارپیچی یکنواخت منفرد (Single Helical Pattern) نسبت به الگوهای دیگر، در این مطالعه با تمرکز بر کمترین فاصله بین حفره های مجاور (Perforation-to-Perforation Spacing) حاصل از زاویه بندی های مختلف در این الگو و کدنویسی روابط در محیط پایتون به روش جستجوی فراگیر (Brute-Force Search Approach)، به بررسی بهترین زاویه بندی ها برای تعداد 6، 9 و 12 شلیک در هر فوت در سه قطر چاه مرسوم پرداخته شده است. در نظر گرفتن بیش از سه دور حفره مشبک کاری (Wrap) متوالی در تعیین زاویه بندی بهینه و همچنین تاثیر توامان پایداری حفره های مشبک کاری و توزیع یکنواخت جریان در اطراف چاه در کاهش احتمال ماسه زایی، از نوآوری های این مطالعه به حساب می آیند. توزیع یکنواخت حفره های مشبک کاری با تعریف پارامتری به نام امتیاز تشابه متساوی الاضلاع (Equilateral Likeness Score) صورت گرفته است به طوری که کمترین مقدار آن بیان گر یکنواخت ترین حالت توزیع حفره های مجاور است. زاویه بندی های بهینه با الهام از دو دیدگاه مختلف؛ بیشترین اندازه مقدار فاصله بندی (Spacing) بین حفره ها و بیشترین اندازه مقدار زاویه بندی ممکن تعیین شده اند. مقایسه نتایج حاصل از تئوری ارائه شده و تئوری های پیشین نشان از امکان تفاوت زیاد اندازه مقدار زاویه بندی های تعیین شده در برخی از تراکم های شلیک دارد. اندازه زاویه بندی های بهینه برای تراکم های شلیک پیش گفته، در چاه با قطر in 8/41 ، به ترتیب، 127، 130 و 97o، در چاه با قطر in 8/61 ، به ترتیب، 130، 97 و 143o و در چاه با قطر in 2/81 ، به ترتیب، 97، 143 و 77o برآورد شده اند.
کلیدواژگان: ماسه سنگ ضعیف، تولید ماسه، مشبک کاری، الگوی مارپیچی یکنواخت منفرد، بهینه سازی زاویه بندی -
صفحات 90-113
آسیب سازندی در ناحیه نزدیک دیواره چاه ، امروزه به یکی از موانع مهم در مسیر تولید از چاه های نفتی بدل شده است. یکی از جنبه های مغفول مانده آسیب سازند، آسیب وارده در اثر نفوذ فیلترات گل حفاری به درون سازند می باشد. گل حفاری پایه آبی، با توجه به حضور پلیمرها و ترکیبات دارای سایز میکرون و بسیار ریز، در اثر نفوذ به سازند سبب تغییرات مرتبط با خواص الکتروستاتیکی و جریانی سطح سنگ شده و سبب عوارض مختلف نظیر کاهش سطح تولید سیالات هیدروکربنی، افزایش برش آب تولیدی، تغییر در ترشوندگی مخزن و تغییر در تراوایی نسبی سنگ مخزن می شود. در این مطالعه نمونه سنگ مخزن فرآوری شده از مخازن جنوب ایران تهیه شد و با بهره گیری از نمونه نفت خام واقعی، محیط مخزن و تماس نفت- سنگ در محیط آزمایشگاه با استفاده از دستگاه تزریق مغزه شبیه سازی شد. نمونه گل حفاری بر اساس فرمولاسیون عمومی پرمصرف بروی دکل های حفاری نفت و گاز و دارای تاییده از پژوهشگاه صنعت نفت تهیه شد و فیلترات آن با استفاده از دستگاه فیلترپرس جداسازی و به درون سنگ مخزن تزریق شد. بررسی انجام شده برروی خواص الکتروستاتیکی مغزه تمیز، مغزه آلوده به نفت خام و مغزه آغشته به فیلترات نشان داد، فیلترات گل حفاری عمومی مصرف شده در صنعت سبب تغییر ترشوندگی سطح سنگ از نفت دوست به آب دوست می شوند و به طور قابل توجه ای نیروی مویینگی اعمال شده به سیال هیدروکربنی تراوایی نسبی فاز نفتی را در جهت کاهش تولید نفت از مخازن کاهش می دهد. اما فرمولاسیون جدیدی از گل حفاری جایگزین شده مبتنی بر حضور گروه عاملی آمین به جای هیدروکسیل نشان داد، تغییر ترشوندگی در اثر تزریق فیلترات گل حفاری بهبود یافته به مخزن به طرز قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین نمونه گل حفاری جدید تاثیر منفی بر جریان سیال هیدروکربنی درون خلل و فرج نخواهد داشت و استفاده از مواد جدید جایگزین باعث افزایش تولید نفت از مخازن می گردد.
کلیدواژگان: تراوایی نسبی، ترشوندگی، گروه عاملی هیدروکسیل، گروه عاملی آمین و گل حفاری -
صفحات 114-127
این مقاله به منظور کاهش آلودگی زیست محیطی و بهینه سازی مصرف انرژی، برروی شبیه سازی و تحلیل اکسرژی سامانه بازیابی گازهای شبکه فلر در یک پالایشگاه گازی و منابع مصرفی آن تمرکز دارد. در فرآیند استخراج و فرآوری نفت و گاز، مقادیر زیادی از گازهای استفاده نشده به سمت شبکه فلر هدایت می شوند که این امر باعث آلودگی زیست محیطی و هدر رفت اقتصادی می شود. شبیه سازی انجام شده فرآیند نشان می دهد که kg/hr 27800 گاز فلر از شبکه فلر پالایشگاه، با فشار bar 9 دمای C° 25 قابل بازیابی است. یکی از نکات مهم در زمینه سامانه های بازیابی فلر، مصرف بهینه گازهای بازیابی شده است که تحلیل اکسرژی برای شرایط مختلف این امکان را فراهم می نماید. در این مقاله، دو سناریو برای مصرف گازهای فلر ارائه شده است. در سناریوی اول، گازهای بازیابی شده تا فشار bar 70 فشرده شده و سپس به واحد شیرین سازی گاز پالایشگاه تزریق می شود که بازده اکسرژی محاسبه شده برای این سناریو 69% است. در سناریوی دوم، گازهای بازیابی شده فلر به سمت کمپرسورهای موجود در واحد میعانات گازی هدایت می شوند که بازده اکسرژی محاسبه شده برای این سناریو بیش از 78% می باشد. بر اساس نتایج شبیه سازی و تحلیل اکسرژی، این نتیجه حاصل شد که تزریق گازهای فلر بازیابی شده به کمپرسورهای واحد تثبیت میعانات گازی، بهترین راهکار برای بهره وری اقتصادی بیشتر از گازهای بازیابی شده است.
کلیدواژگان: فلرینگ، بازیابی گازهای فلر، شبیه سازی، اکسرژی، پالایشگاه -
صفحات 128-155مطالعه کیفیت مخازن کربناته نیازمند بررسی دقیق رسوب شناسی و فرآیندهای دیاژنزی موثر بر آنها می باشد. در این مقاله به منظور درک عوامل کنترل کننده کیفیت مخزنی توالی های آسماری-جهرم در میدان نرگسی در چارچوب چینه نگاری سکانسی، مطالعات گسترده پتروگرافی جهت شناسایی ریزرخساره ها و فرآیندهای دیاژنزی موثر بر آنها انجام شد. با مطالعه 209 عدد مقطع نازک میکروسکوپی در چاه NI-06، تعداد 14 ریزرخساره معرفی شد که در زیرمحیط های پهنه جزرومدی، لاگون، سد و رمپ میانی در امتداد یک رمپ کربناته هموکلینال نهشته شده اند. شواهد پتروگرافی بیانگر وجود دو مرحله دیاژنزی (ائوژنز و مزوژنز) و سه محیط دیاژنزی (دریایی، جوی و تدفینی) در توالی پاراژنزی سازندهای مذکور می باشد. براساس نتایج بدست آمده در سازندهای مورد مطالعه مشخص شد که فرآیندهای انحلال و شکستگی از عوامل افزاینده کیفیت مخزنی در واحدهای مخزنی بوده ولی فرآیندهای تراکم، سیمانی شدن و انیدریتی شدن باعث کاهش کیفیت مخزنی در این سازندها شده اند. مطالعات چینه نگاری سکانسی به روش سکانس پیشرونده-پسرونده، بررسی مشخصه های رسوبی و دیاژنزی اولیه و تحلیل تغییرات نگارهای پتروفیزیکی نشان دهنده شش سکانس رسوبی رده سوم در سازندهای آسماری- جهرم در میدان نرگسی است. همچنین نتایج گونه های سنگی (روش های وینلند، لوسیا، و شاخص منطقه ای جریان)، سکانس های رسوبی، فرآیندهای دیاژنزی، رخساره ها و تغییرات نگارهای پتروفیزیکی بیانگر 8 واحد مختلف (واحدهای مخزنی، سرعت و سدی) در مخزن آسماری-جهرم می باشد. تاثیر ریزرخساره های رسوبی و تنوع فرآیندهای دیاژنزی در هر یک از واحدها با در نظر گرفتن جایگاه آن ها در سکانس ها نیز تاییدکننده روند تغییرات مشاهده شده در خصوصیات مخزنی واحدهای شناسایی شده است. به طور کلی واحدهای 1 و 2و 3 سازند آسماری (بخش فوقانی) در میدان نفتی نرگسی نسبت به سازند جهرم از کیفیت مخزنی بهتری برخوردار است و این امر حاکی از آن است که فرآیندهای دیاژنزی به ویژه شکستگی نقش مهمی در کنترل پتانسیل مخزنی سازند آسماری داشته اند. در سازند جهرم در واحد 7 ریزرخساره های گل غالب در محیط های لاگون و رمپ میانی فراوان هستند. انحلال به فرم تخلخل حفره ای، ریزشکستگی و تخلخل بین بلورین ناشی از دولومیتی شدن مهم ترین تاثیر را در بهبود کیفیت این واحد مخزنی داشته اند.کلیدواژگان: کیفیت مخزنی، ریزرخساره، دیاژنز، گونه بندی سنگیفرو افتادگی دزفول
-
صفحات 156-171
تخمین دبی جریان در چاه های یک میدان نفتی، یک فرآیند حیاتی و کاربردی است. بااین حال جریان های استخراج شده از چاه های نفتی، چند فازی بوده و تخمین دقیق دبی آن ها، بسیار چالش برانگیز و پرهزینه است. دبی سنج های مجازی در مقایسه با دبی سنج های چند فازی و روش های چاه آزمایی، ازنظر اقتصادی گزینه بسیار مناسبی هستند که با بهره گیری از داده های موجود و استفاده از روش های هوش مصنوعی، قادر به پیش بینی دقیق دبی در آینده هستند؛ بنابراین، اخیرا به دبی سنج های مجازی داده محور توجه زیادی شده است. در این مقاله تخمین دبی تولیدی یک چاه با استفاده از سه روش یادگیری ماشین k همسایه نزدیک تر (k-NN)، تقویت گرادیان (GBR) و درخت تصمیم (DT) با استفاده از داده های پمپ انجام شده است. به منظور انتخاب ویژگی های مناسب به عنوان ورودی روش ها، از تحلیل های آماری پیرسون و اسپیرمن استفاده شده است. مجموعه داده موردبررسی مربوط به یکی از چاه های یک میدان نفتی در جنوب ایران است. مجموعه داده موجود دارای حجم کم و تنوع ناکافی است، اما بااین وجود نتایج نشان می دهند که روش های پیشنهادی عملکرد مناسبی دارند. روش k-NN با دقت 9494/0 نسبت به دو روش دیگر عملکرد بهتری در تخمین دبی نفت داشته است. برای بررسی عملکرد روش ها در برابر داده های دارای نوفه، یک درصد انحراف معیار نوفه به داده های ورودی اضافه شد. بررسی ها نشان داد که مدل k همسایه نزدیک تر با دقت 9257/0 در مقایسه با دو روش دیگر عملکرد بهتری داشته و کمترین تاثیر را از نوفه ها گرفته است.
کلیدواژگان: دبی سنج مجازی داده محور، یادگیری ماشین، K همسایه نزدیک تر، تقویت گرادیان، درخت تصمیم -
صفحات 172-182مکانیزم های دخیل در ازدیاد برداشت با آب کم شور به دو دسته کلی سیال-سیال و سنگ-سیال تقسیم بندی می شوند. از این میان، برهم کنش های سیال-سیال کمتر در مقالات مورد بررسی قرار گرفته اند. یکی از اثرات این برهم کنش ها حفظ و یا افزایش پیوستگی فاز نفت است که موجب بالارفتن تراوایی نسبی فاز نفت و تولید بهتر آن از مخزن می گردد. در این پژوهش برای فهم عمیق تر این اثرات و مقیاس زمانی اثر آنها، پدیده به هم آمیختگی دو قطره نفت در مجاورت شورآب بررسی شده است. برای مطالعه این پدیده دستگاه و روش جدید آزمایشگاهی توسعه داده شد. طبق این روش ابتدا دو قطره نفت (یکی از بالا و یکی از پایین) در مجاورت شورآب مورد نظر به حالت تعلیق درآمده و پس از پیرسازی، به هم نزدیک شده و در تماس با یکدیگر قرار می گیرند. پس از تماس مدتی طول می کشد تا قطرات ادغام شوند که به عنوان "زمان ادغام" ثبت می شود. براساس نتایج به دست آمده، مدت زمان به هم آمیختگی دو قطره نفت با افزایش زمان پیرسازی افزایش می یابد و پس از min 15 تقریبا ثابت می ماند. همچنین زمان ادغام دو قطره نفت رفتاری غیریکنوا با شوری از خود نشان می دهد و در یک شوری میانی به حداکثر میزان خود می رسد. حداکثر زمان ادغام در قدرت یونی کمتری در شورآب های شامل نمک های دو ظرفیتی مانند کلسیم، منیزیم و سولفات نسبت به نمک های تک ظرفیتی می رسد که این مقادیر برای شورآب های سدیم کلرید، منیزیم کلرید، کلسیم کلرید و سولفات سدیم به ترتیب در غلظت های 5/0، 05/0، 05/0، 01/0 مولار می باشند. نتایج این مطالعه پیش بینی می کند که مقدار بهینه شوری برای اثرات سیال-سیال در تزریق آب کم شور در افزایش برداشت نفت وجود خواهد داشت که نیازمند انجام تست های سیلاب زنی برای تایید می باشد.کلیدواژگان: ازدیاد برداشت نفت، آب کم شور، ادغام قطرات نفت، ویسکوالاستیسیته، فصل مشترک نفت-آب
-
Pages 3-15In fractured reservoirs under the gravity drainage, the oil transfer between adjacent matrix blocks is one of the main factors in determining the degree of oil recovery. Communication between matrix blocks can occur by forming a liquid bridge between two adjacent matrices. Therefore, in this study, by modeling and simulating in Comsol, we investigated the characteristics of the liquid bridge formed inside the fracture and the dependency of the liquid bridge shape and the pressure difference on the fracture properties such as the fracture aperture, matrix permeability and wettability. Moreover, the initial and boundary conditions in the problem are set such that it can show physically the flow exchange between the matrix and fracture in reservoir conditions. Furthermore, the results of this simulation showed that the liquid bridge throat decreases with the size of the fracture aperture. In addition, this change in the liquid bridge causes the two-phase pressure difference to decrease with the increase of the fracture aperture, and after a critical value (for example, 1.7 mm), it becomes negative. Also, the results showed that as the contact angle increases toward neutral wettability, the more vertically liquid bridge formed and it leads to small changes (40 psi) for two phase pressure difference inside the fracture. In addition, with the increase in rock permeability and more flow entering the fracture, the throat radius of the formed liquid bridge increased from about 0.03 mm to about 0.05 mm, which it is consistent with the published laboratory data. The findings of this research can be used for better understanding how the liquid bridge changes and its effect on the of the two-phase pressure difference, which is a controlling parameter for two phase interface inside fracture.Keywords: Modeling, Simulation, Fractured Reservoir, Gravity Drainage, Liquid Bridge, Fracture Capillary Pressure, COMSOL
-
Pages 16-40
Common field oil recovery had always been a priority for political and governance reasons. In addition to the technical factors of field development, the fisical aspects of the development is also an effective factor in the progress. One of the most important effective factors in financing aspect of IOR/ EOR is selection and adjustment fisical system of oil contracts. The current research was performed on a simulated model of a field in the Southwest of Iran, with the variables of oil production and gas injection rates , the perforation interval, and the location of new wells. The cumulative production and oil migration in the reservoir were investigated as optimization functions. The optimization of these variables to achieve the desired technical functions has been done with NSGA-II evolutionary algorithm. After obtaining a set of equivalent optimal answers (Pareto front), Net present value and government fisical income as economical functions were investigated in three fisical models of the Buyback, Production Share Contract and Iran Petroleum Contracts. After optimization process of the technical objective functions, a hundred different scenarios have been proposed. After the technical and fisical investigations and comparison between the three contracts, it was found that the current net value of Iran Petroleum Contracts was higher than the other two types of contracts. Also, the final fisical income of the field has generally decreased from the scenarios with emphasis on cumulative production to the scenarios with emphasis on less migration. Buyback contract, the net present value is independent of technical functions. The other two types of contracts produced different net present value and the government’s earnings on different condition.
Keywords: Multi-Objective Optimization Of Enhanced Oil Recovery, Oil Contracts, Common Fields, New Iranian Petroleum Contract -
Pages 41-59
Undesired water production in hydrocarbonate reservoirs can be a major problem, if the surface facility has not been designed in a supportive way. This undesired water may cause problems for process equipment in platform, sea lines and refinery. To solve and control these problems, some root cause analysis should be done in order to maintain gas production and control water production. To find the causes of this problem, an integrated data analysis of all probable reasons for water production in a produced gas well was performed over about one hundred wells in the field, from their first day of production till the time of the study. Water production history investigation in all of the studied wells showed that some of these wells have abnormal produced water. In order toroot cause analysis, all probable reasons were investigated; including: considering drilling history of the wells, well cleaning reports after perforation and acidizing, perforation intervals in each well, distance from gas-water contact, quality control of cements behind Liners in the reservoir by using Cement Bonding Logs (CBL-VDL), well positions in accordance to faults and fractures, Azimuth of deviated wells in accordance to the direction of maximum stress of the field.
Keywords: Unwanted Produced Water, Carbonated Gas Condensate Reservoir, Faults, Fractures, Well Testing, Root Cause Analysis -
Pages 60-71Pigging is one of the conventional processes in the oil and gas industries, which is done in order to remove sediments from pipelines and also perform some non-destructive tests. On the other hand, due to various branches in the main pipeline, there is a possibility of stopping the pig. The right solution is to use mesh caps that not only prevent the pig from getting stuck, but also guarantee the passage of flow through all the main and secondary lines. According to the opinions of technical inspectors, there is no comprehensive information about the presence/absence of these caps in a large number of branches. The industrial radiography lacks the ability to detect the presence and absence of the cap in a fully filled pipe due to the average energy of the emitted beam and its geometrical structure. It is focused on the conceptual design of the nuclear system for investigating the possibility of pigging in the location of pipeline branches in the Monte Carlo environment. Ultimately, the results show the fact that in the situation where the source and the detector are perpendicular to the axis of the main and secondary branches and facing each other, the maximum counting sensitivity and discrimination can be achieved. Moreover, the relative difference of two states with and without the presence of metal grid for two states of filling the pipe with air and oil is equal to 53.8% and 57.1%, respectively.Keywords: Conceptual Design, Pigging, Nuclear Technology, Simulation, Monte Carlo
-
Pages 72-89
The Cased, Cemented, and Perforated (CCP) completion method is considered one of the superior well completion methods in sand-prone reservoirs due to its execution safety and cost-effectiveness compared to alternative techniques. In the design of perforation configurations, the number of shots aligns with the requisite hydrocarbon production volume. Consequently, the optimization of the phase angle (phasing) emerges as a critical design parameter, typically deployed to forestall overlap within the impacted zones surrounding neighboring perforations and curtail their interaction. In light of the absence of constraints and the ease of establishing a single helical perforation pattern compared to alternatives, this study is dedicated to exploring the optimal phase angles within this pattern using a pythonic brute-force search approach. Moreover, emphasis is placed on achieving the minimum spacing between adjacent perforations, and the analysis is geared towards identifying the most optimal phase angles for 6, 9, and 12 shots per foot across three common wellbore diameters. Innovations of this study include the consideration of more than three consecutive wraps of perforations in determining the optimal phasing, as well as the simultaneous impact of perforation stability and uniform flow distribution around the wellbore in reducing the likelihood of sand production. The uniform distribution of perforations has been achieved by introducing a parameter known as the Equilateral Likeness Score (ELS), where its minimum value signifies the most uniform arrangement of adjacent perforations. The optimal phasing angles are determined by drawing inspiration from two distinct perspectives: maximizing the spacing between adjacent perforations and achieving the highest possible phasing values. A comparative analysis of the outcomes derived from the presented theory and existing ones underscores the potential for significant variations in the determined phasing values for certain shot densities. Ultimately, the optimal phase angles for the aforementioned shot densities are projected as 127, 130, and 97 degrees for a 41/8-inch wellbore, 130, 97, and 143 degrees for a 61/8-inch wellbore, and 97, 143, and 77 degrees for an 81/2-inch wellbore.
Keywords: Weak Sandstone, Sand Production, Perforation, Single Helical Pattern, Phasing Optimization -
Pages 90-113
Formation damage in the near-wellbore area has become one of the significant obstacles in the path of production from oil wells today. One neglected aspect of formation damage is the damage caused by the invasion of drilling fluid filtrates into the formation. Water-based drilling fluid, due to the presence of polymers and micrometer-sized compounds, causes changes in the electrostatic and flow properties of the rock surface upon invasion into the formation, resulting in various consequences such as reduced hydrocarbon fluid production, increased produced water cut, alteration in reservoir wettability, and changes in relative permeability of the reservoir rock. In this study, processed reservoir rock samples from southern Iran were obtained, and using real crude oil samples, reservoir environment and oil-rock contact were simulated in the laboratory environment using a core flooding apparatus. The drilling fluid sample, based on the commonly used formulation for oil and gas wells and approved by the Petroleum Industry Research Institute, was prepared and its filtrate was injected into the reservoir using a filter press device. The investigation conducted on clean core properties, core contaminated with crude oil, and core soaked with filtrate revealed that the commonly used drilling fluid filtrates cause alteration of the rock surface wettability from oil-wet to water-wet and significantly reduce the capillary force applied to hydrocarbon fluids and the relative permeability of the oil phase, leading to decreased oil production from reservoirs. However, a new formulation of drilling fluid replaced based on the presence of amine functional groups instead of hydroxyl groups showed improved wettability alteration upon filtrate injection into the reservoir. Additionally, the new drilling fluid sample will not negatively impact the hydrocarbon fluid flow within the pore and fracture networks, and the use of alternative materials will increase oil production from reservoirs.
Keywords: Relative Permeability, Wettability, Hydroxyl Functional Groups, Amine Functional Groups, Drilling Fluid -
Pages 114-127
This paper focuses on the simulation and exergy analysis of flare gas recovery systems and their consuming resources in a gas processing plant, with the aim of minimizing environmental pollution and maximizing energy utilization. During the extraction and processing of oil and gas, significant amounts of unused gases are typically directed to flares, resulting in both environmental pollution and economic waste. Through simulation, it has been determined that approximately 28,700 kg/hour of flare gases can be recovered from the refinery’s flare network, operating at a pressure of 9 bar and a temperature of 25 degrees Celsius. To optimize the consumption of the recovered gases, exergy analysis has been conducted for different consumption scenarios. Two distinct scenarios for the consumption of flare gases are presented. In the first scenario, the recovered gases are compressed to a pressure of 70 bar and injected into the gas sweetening unit of the refinery. Moreover, the calculated exergy efficiency for this scenario is 69%. In the second scenario, the recovered gases are directed to the compressors available in the gas condensate unit. The calculated exergy efficiency for this scenario exceeds 78%. Ultimatly, based on the simulation and exergy analysis results, it is concluded that injecting the recovered flare gases into the compressors of the gas condensate stabilization unit offers the most optimal utilization of the recovered gases. This finding highlights the potential for reducing environmental pollution, minimizing waste, and maximizing the economic resources available in the gas processing plant.
Keywords: Flaring, Recovery Of Flare Gas, Simulation, Exergy, Refinery -
Pages 128-155The study of reservoir quality in carbonates requires a detailed investigation of sedimentology and diagenesis processes. In this paper, the factors controlling the reservoir quality of Asmari-Jahrum formations from the Nargesi oil field in the framework of sequence stratigraphy were evaluated by a comprehensive petrographic study to identify the microfacies and diagenesis processes. By studying 209 microscopic thin sections in the NI-06 well, 14 microfacies were introduced in the sub-environments of the intertidal zone, lagoon, shoal, and middle ramp, which have deposited along a homoclinal ramp. Petrographic evidence indicates the occurrence of two diagenesis stages (eogenesis and mesogenesis) and three diagenesis environments (marine, meteoric, and burial) in the paragenesis sequence of the studied formations. The obtained results showed that the dissolution and fracturing processes have increased the reservoir quality. Still, the compaction, cementation, and anhydritization processes have decreased the reservoir quality in the studied formations. Sequence stratigraphic studies using the Transgressive-Regressive sequence method, investigation of sedimentary characteristics and early diagenesis, and examining the variations of petrophysical logs show six third-order sedimentary sequences in the Asmari-Jahrum formations from the Nargesi field. Also, the rock types (Wineland, Lucia, and Flow Zone Index), sedimentary sequences, diagenetic processes, facies, and petrophysical logs variations imply 8 different zones (e.g., reservoir, speed, and baffle zones) in the Asmari-Jahrum reservoir. The influence of sedimentary microfacies, the diversity of diagenesis processes in each zone, and considering their position in the sequences corroborate the observed changes trend of the reservoir characteristics in the identified zones. In general, the Asmari Formation in Zones#1, 2, and 3 (upper part) in the Nargesi oil field has a better reservoir quality than the Jahrum Formation, and this indicates that the diagenesis processes, especially fracturing, played a vital role in controlling the reservoir potential of the Asmari Formation. In the Jahrum Formation in Zone 7, mud-dominated microfacies are abundant in the lagoon and middle ramp environments. Dissolution in the form of vuggy porosity, microfracture, and intercrystalline porosity caused by dolomitization has had the most critical effect in improving the quality of this reservoir zone.Keywords: Reservoir Quality, Microfacies, Diagenesis, Rock Typing, Dezful Embayment
-
Pages 156-171
Estimating the flow rate in oil wells of a field is a vital and practical process. However, the flows extracted from oil wells are multiphase, and their accurate estimation is highly challenging and costly. Virtual flow meters, compared to multiphase flow meters and well-testing methods, are an economically viable option that can accurately predict future flow rates by leveraging existing data and artificial intelligence algorithms. Therefore, data-driven virtual flow meters have recently received significant attention. This paper estimates the production flow rate of a well using three machine learning algorithms: 1- k-nearest neighbors (k-NN); 2- gradient boosting (GBR); and 3- decision tree (DT), using pump data. Pearson and Spearman statistical analyses were used to select appropriate features as the algorithm inputs. Moreover, the dataset under investigation pertains to one of the wells of a southern oil field in Iran. The available dataset has a small volume and insufficient diversity, but despite this, the results show that the proposed algorithms perform well. The k-NN method, with an accuracy of 0.9494, performed better than the other two methods in estimating oil flow rate. Ultimatly, to examine the performance of the algorithms against noisy data, one percent of standard deviation noise was added to the input data. Moreover, the investigations showed that the k-NN model, with an accuracy of 0.9257, performed better than the other two methods and was least affected by the noise.
Keywords: Data Driven Virtual Flow Meter, Machine Learning, K-Nearest Neighbor, Gradient Boosting, Decision Tree -
Pages 172-182The mechanisms that enhance oil recovery through low-salinity waterflooding can be categorized into two main groups: fluid-fluid interactions and rock-fluid interactions. Fluid-fluid interactions have been less explored in the existing literature. One significant effect of these interactions is the maintenance or increase of oil phase connectivity, which boosts the relative permeability and production rate of oil from the reservoir. This research aims to deepen the understanding of these effects and their time scales by examining the coalescence of two adjacent oil droplets in presence of saline water. A novel device and method were developed in this study. In this method, two oil droplets (one hanging from the top and one from the bottom) are placed near the desired brine. After an aging period, they are brought together to initiate contact. The time it takes for the droplets to merge, known as the “coalescence time,” is recorded. The results show that coalescence time increases with aging time, however starts to stabilize after about 15 minutes. Additionally, the coalescence time of two oil droplets exhibits a nonmonotonic relationship with salinity, peaking at an intermediate salinity level. The maximum coalescence time occurs at lower ionic strengths in brines with divalent salts like calcium, magnesium, and sulfate compared to monovalent salts. The specific values for sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, and sodium sulfate brines are 0.5, 0.05, 0.05, and 0.01 M, respectively. Ultimatly, this study indicates that there is an optimal salinity for the fluid-fluid effects in low-salinity waterflooding, and understanding these effects on oil recovery necessitates further waterflooding experiments.Keywords: Enhanced Oil Recovery, Low-Salinity Water, Droplet Coalescence, Viscoelasticity, Oil-Brine Interface