مدلسازی ریاضی فرآیند تزریق بخار در یکی از مخازن نفت سنگین ایران

روش های برداشت حرارتی، بهترین گزینه برای افزایش برداشت از مخازن نفت سنگین می باشند. کاهش گرانروی نفت سنگین و افزایش قدرت حرکت آن برای دستیابی به برداشت اقتصادی از مخازن نفت سنگین لازم می باشد. موثرترین شیوه برداشت برای پایین آوردن گرانروی نفت، وارد کردن گرما در مخازن نفت سنگین می باشد. به علت پایین بودن درجه api نفت و گرانروی بالای آن، چنین مخازنی به وسیله شیوه های برداشت اولیه قابل رسیدن به مرحله تولید نیستند. تزریق بخار آب به عنوان یک شیوه برداشت نفت سنگین به صورت اقتصادی می تواند به کار گرفته شود. در این تحقیق، کل فرآیند تزریق بخار به دو بخش تزریق بخار به درون چاه تزریق و تزریق درون مخزن تقسیم شده است. یک مدل عددی غیر همدما و دو فازی برای شبیه سازی جریان رو به پایین بخار و آب در طول چاه تزریق بخار ارائه شد. این مدل به طور همزمان معادلات موازنه جرم و ممنتم را در داخل چاه تزریق با معادله انرژی برای مایعات داخل لوله و محیط اطراف چاه حل نمود. با استفاده از داده های چاه های تزریق بخار موجود دو میدان نفتی، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت برحسب عمق پیش بینی شد و با نتایج تجربی مقایسه گردید. سرانجام پس از اطمینان از صحت مدل، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت در یکی از مخازن نفت سنگین ایران در طول عمق چاه پیش بینی شد. همچنین مدلی سه بعدی برای فرآیند تزریق بخار به داخل مخزن ارائه شد. این مدل جریان همزمان سه فازی را در سه بعد توصیف می کند. مدل شامل اثرات سه فازی تراوایی نسبی، فشار مویینگی، و خواص سیال وابسته دما و فشار می باشد. انتقال جرم از فاز آب به بخار نیز در نظر گرفته شده است. معادلات موازنه جرم سه فاز و تعادل انرژی به طور همزمان با استفاده از روش تفاضل محدود حل شد. داده های آزمایشگاهی منتشر شده برای فرآیند تزریق بخار جهت بررسی دقت مدل عددی استفاده شد. مطالعه مقایسه ای و جامع به همراه مطالعه موارد مهم تاثیر گذار انجام گرفت تا خواص عملیات تزریق بخار بر روی کارایی برداشت نفت آشکار شود. مطالعات نشان داد که بخار با عبور از چاه تزریق دچار افت فشار می شود و دما و کیفیت آن کاهش می یابد. همچنین تزریق بخار می تواند برداشت نفت را از تقریبا صفر به 60% در یک مدت زمان مشخص برساند. به علاوه نشان داد که تنها 30% نفت درجای اولیه را می توان به وسیله تزریق آب داغ برداشت نمود. همچنین نتایج نشان داد که یک زمان بهینه برای تولید نفت وجود دارد که با توجه به دبی تولید نفت و نسبت بخار به نفت تولیدی تعیین می گردد.