مدل سازی عددی فرآیند رانش گاز محلول در مخازن نفت سنگین

تقاضای روزافزون جهانی برای نفت و کاهش منابع نفت سبک، توجه زیادی را به منابع نفت سنگین جلب کرده است. رانش گاز محلول یکی از کم هزینه ترین روش های تولید نفت سنگین است. هدف این تحقیق مدل سازی رشد حباب طی فرآیند رانش گاز محلول و سپس ارائه یک مدل دینامیکی برای شبیه سازی فرآیند رانش گاز محلول است. رشد حباب، یکی از مهمترین مراحل در فرآیند رانش گاز محلول است. در این مطالعه، یک مدل عددی بر پایه یک رابطه خطی از کاهش فشار با زمان در یک دامنه محدود برای رشد نفوذی حباب ارائه شده است که هم نیرو های هیدرودینامیکی و هم نیرو های نفوذی را در بر می گیرد. در مدل رشد حباب، هر دو نیروی هیدرودینامیکی و نفوذی در نظر گرفته شده است. برای این منظور از معادله ناویر – استوکس ومعادله بقای جرم در مختصات کروی به ترتیب برای رشد هیدرودینامیکی و رشد نفوذی استفاده شده است. از فرضیات به کار رفته در مدل می توان به تعادل مایع – گاز در سطح مشترک، هسته زایی آنی، استفاده از رابطه تعادلی هنری، کروی بودن حباب ها و شرط افت فشار ثابت و وابسته به زمان فشار فاز مایع اشاره کرد. برای خطی سازی معادلات از روش خطی سازی نیوتون استفاده شده است. عمده ترین تفاوت این مدل با سایر مدل ها این است که در این مدل، رفتار گاز بر اساس رفتار حقیقی گاز ها در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی اعتبار مدل، نتایج مدل با اطلاعات آزمایشگاهی پولادی – درویش و فیروز آبادی و همچنین مدل اسکرایون مقایسه شده است. مقایسه نشان می دهد که مدل پیشنهادی سازگاری خوبی با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. در گام بعدی، اثر پارامتر های مختلف مثل ویسکوزیته، ضریب نفوذ، تنش سطحی، اندازه اولیه ریز حباب ها و نرخ تخلیه بر پدیده رشد حباب مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که در زمان های اولیه، اثر نیرو های هیدرودینامیکی مهمتر از نیرو های نفوذی است. همچنین نتایج حاصل از رشد حباب نشان دادکه هسته زایی می تواند قبل از رسیدن فشار به فشار نقطه مینیمم روی منحنی p-v ، اتفاق بیفتد و حتی پس از هسته زایی، کاهش فشار مخزن ادامه می یابد. برای مدل سازی دینامیکی فرآیند رانش گاز محلول، یک مدل دینامیکی پیشنهاد شده است. در مدل های به کار رفته برای توزیع ریز حباب ها سه پارامتر تنظیم پذیر وجود دارد که بر اساس نتایج آزمایش های تخلیه تنظیم می شوند. همه پارامتر های تنظیمی مدل دارای معنای فیزیکی هستند و تنها به ویژگی های سنگ – سیال سیستم وابسته اند و مستقل از شرایط آزمایشگاهی مثل نرخ تخلیه هستند. برای انتقال جرم از فاز گاز پراکنده به فاز گاز پیوسته، یک معادله مرتبه اول که به اشباع گاز وابسته است، استفاده شده است. برای در نظر گرفتن اثرات نیرو های ویسکوز روی حرکت گاز، توابع تراوایی نسبی استفاده شده اند که فقط به اشباع گاز وابسته نیستند، بلکه به ویسکوزیته و سرعت نقطه ای فاز نفت نیز وابسته اند. مدل دینامیکی پیشنهادی برای سه مجموعه مختلف از آزمایش ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میزان خطای متوسط مدل پیشنهادی برای مدل های نمایی و توانی از توزیع ریز حباب های اولیه موجود با نتایج آزمایشگاهی به ترتیب 6 % و 5/4 % است. همچنین نتایج نشان می دهد که توافق خوبی بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایشگاهی وجود دارد.