روش‌های ازدیاد برداشت نفت از طریق تزریق گاز و سایر روش‌های نوین
چکیده :
محققان مختلف تعریف¬های متفاوتی از ازدیاد برداشت نفت ارائه داده¬اند، اما به طور کلی هر روشی که به برداشت بیشتر از برداشت اولیه نفت منجر شود، ازدیاد برداشت نفت نامیده می¬شود. البته باید دقت کرد که گاهی عبارت ازدیاد برداشت نفت تنها معادل برداشت سوم در نظر گرفته می¬شود. به عبارت دیگر هنوز بر سر در نظر گرفتن برداشت ثانویه به عنوان بخشی از ازدیاد برداشت نفت توافقی وجود ندارد.
از آن¬جا که بیشتر مخازن کشور در نیمه دوم عمر خود به سر می¬برند و هر چه از عمر مخزن می¬گذرد برداشت از آن دشوارتر می¬شود باید با روش¬های خاصی با توجه به شرایط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بیشتر کرد، البته نباید فراموش کرد که در روش¬های ازدیاد برداشت باید از میان روش¬های مختلف بهترین آن را از لحاظ عملی و اقتصادی انتخاب کرد.
مقدمه:
استفاده¬ی صحیح از منابع نفتی کشور، به منظور افزایش طول عمر آنها و برخورداری نسل¬های آینده از این ذخایر خدادادی، ایجاب می‌کند تا با مدیریت صحیح این منابع آشنا شویم. از نکات قابل توجه در مدیریت مخازن، اتخاذ روش¬هایی برای حفظ و صیانت مخزن، بالابردن راندمان تولید و سعی بر نگه داشتن آن در حد مطلوب در طول زمان می¬باشد. بدین منظور، در این پروژه سعی شده است تا ضمن آشنایی اجمالی با روش-های ازدیاد برداشت از مخازن نفتی، بستری برای انعکاس نظرات کارشناسان کشور به منظور ارائه راه حل¬های مناسب در بهبود عملکرد مخازن نفتی ایجاد شود.
همچنین از آن¬جا که بیشتر مخازن کشور در نیمه دوم عمر خود به سر می¬برند و هر چه از عمر مخزن می-گذرد برداشت از آن دشوارتر می¬شود باید با روش¬های خاصی با توجه به شرایط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بیشتر کرد، البته نباید فراموش کرد که در روش¬های ازدیاد برداشت باید از میان روش¬های مختلف بهترین آن را از لحاظ عملی و اقتصادی انتخاب کرد.
فهرست مطالب
چکیده
فصل اول: دسته بندی کلی و تشریح روش های ازدیاد برداشت نفت
مقدمه
تولید اولیه نفت
ازدیاد برداشت نفت
بهبود برداشت نفت
مراحل برداشت
برداشت اولیه
2.3. برداشت ثانویه
برداشت ثالثیه
4.1. منابع نفتی هدف برای روش¬های ازدیاد برداشت نفت
عوامل مؤثر در کاربرد روش¬های ازدیاد برداشت نفت
میادین و ذخایر نفت خام ایران
دسته بندی و تشریح روش های ازدیاد برداشت نفت
روش های شیمیایی
روش کنترل پویایی
روش مواد فعال در سطح
روش تزریق گازهای امتزاجی و غیرامتزاجی
روش های حرارتی
روش احتراق درجا
روش تزریق بخار
روش های نوین
روش تزریق بخار همراه با ریزش ثقلی
ازدیاد برداشت نفت با استفاده از روش انرژی الکتریکی
ازدیاد برداشت نفت با استفاده از روش تزریق میکروبی
روش امواج زلزله و ازدیاد برداشت
معیارهای سنجش برای کاربرد روش¬های ازدیاد برداشت نفت
فصل دوم: تزریق گاز
مقدمه
روش¬های تزریق گاز
رفتار فازی
نمودار سه گانه
نمودار فشار- دما
نمودار فشار- ترکیب
مفاهیم جابه جایی امتزاجی و غیرامتزاجی
توصیف امتزاج¬پذیری تک تماسی و چند تماسی با نمودار سه¬گانه
توصیف آزمایشگاهی نقش رفتار فازی بر جابه¬جایی امتزاجی
فشار امتزاج¬پذیری
محاسبه حداقل فشار امتزاج¬پذیری با روش¬های آزمایشگاهی
دستگاه لوله قلمی
دستگاه حباب بالارونده
محاسبه حداقل فشار امتزاج¬پذیری با روابط تجربی
فرآیند رانش گاز میعانی
فرآیند رانش گاز تبخیری
فرآیند تزریق دی¬اکسیدکربن
محاسبه حداقل فشار امتزاج¬پذیری با معادلات حالت
تزریق گاز غیرامتزاجی
تزریق گاز به کلاهک گازی
تزریق گاز به ناحیه نفتی
تزریق تناوبی آب و گاز
تزریق کف
تزریق گاز امتزاجی
جابه جایی امتزاجی تک¬تماسی
امتزاج پذیری چندتماسی
روش¬های اصلی جابه¬جایی امتزاجی
تزریق گاز فشار بالا
تزریق گاز غنی شده
تزریق توده گاز مایع شده نفت
تزریق توده الکل
بهبود روش¬های جابه¬جایی امتزاجی
تزریق دی¬اکسیدکربن (CO2)
مهمترین خواص دی¬اکسیدکربن
اثر شیمیایی دی¬اکسیدکربن روی سیالات مخزن
اثر دی¬اکسیدکربن روی سنگ مخزن
جابه¬جایی غیرامتزاجی با دی¬اکسیدکربن
جابه¬جایی امتزاجی با دی¬اکسیدکربن
تشکیل توده امتزاجی
توصیف روی نمودار سه گانه
کاربرد تزریق دی¬اکسیدکربن
بررسی تأثیر پارامترهای مخزن بر امتزاج¬ناپذیری دی¬اکسیدکربن
تخلخل ثانویه یا شکستگی
تحرک¬پذیری
عمق
دبی تزریقی
گذردهی
تعداد چاه¬ها
تزریق نیتروژن (N2)
تأمین گاز مورد نیاز و اهمیت آن جهت تزریق و منافع اقتصادی کشور
اهمیت بحث ازدیاد برداشت نفت در ایران
مزایای عملیاتی اجرای پروژه¬های تزریق گاز در میادین نفتی کشور
ضرورت تزریق گازهای جایگزین ازت، هوا و دی¬اکسیدکربن
مزایا و معایب استفاده از گازهای جایگزین در طرح¬های ازدیاد برداشت
تزریق ازت
تزریق هوا
تزریق دی¬اکسیدکربن
منابع و مآخذ
فهرست اشکال
شکل 1-1 – Flow sheet diagram showing the process steps in EOR
شکل 1- 2 – مراحل تولید نفت از مخزن
شکل 1-3 – کل منابع نفتی دنیا تا پایان سال 2004
شکل 1-4 – سیلابزنی پلیمری
شکل 1-5- سیلابزنی
شکل 1-6 – بهبود راندمان جابه¬جایی ماکروسکوپیک با سیلابزنی پلیمری
شکل 1-7 – فرآیند تزریق مواد فعال در سطح و پلیمری
شکل 1-8 – فرآیند امتزاج¬پذیری تک تماسی با گاز مایع شده نفت و گاز خشک
شکل 1-9 – روش تناوبی آب – گاز
شکل 1-10 – شماتیک فرآیند تزریق تناوبی بخار (CSS)
شکل 1-11 – شماتیک فرآیند تزریق مداوم بخار (STEAM FLOODING)
شکل 1-12 – مکانیسم روش SAGD
شکل 1-13 – شماتیک فرایند SAGD
شکل 1-14 – چاههای تزریقی و تولیدی در SAGD
شکل 1-15 – گسترش عمودی محفظه بخار در بالای چاههای افقی موازی مجاور به هم
شکل 1-16 – شماتیک گرمایش دی¬الکتریک
شکل 1-17 – شماتیک گرمایش مقاومتی
شکل 1-18 – تغییرات دمایی نفت سنگین و آب¬نمک 30000ppm در ولتاژ 200
شکل 1-19 – تغییرات دمایی نفت سنگین و آب¬نمک 30000ppm در ولتاژ 200
شکل 1-20 – تغییرات دمایی نزدیک الکترود مثبت در ولتاژ 200
شکل 21-1- Cell number in oil reservoir microcosms after 2 weeks incubation with addition of different nutrient types. A : no nutrient added ; B: molasses ; C: e. coli biomass ; and D : reservoir microbe biomass.
شکل 1-22Microbial consortia and their metabolites with applications in MEOR- 42
شکل 1-23 – In situ MEOR processes
شکل 1-24 – Before & After MEOR process
شکل 1-25 – قاعده سر انگشتی برای انتخاب فرآیند مناسب بر حسب گرانروی نفت و عمق مخزن
شکل 2-1 – نمودار فازی سه¬گانه برای سیستمی شامل اجزاء A، Bو C که با هر نسبتی
امتزاج¬پذیرند
شکل 2-2 – نمودار فازی سه¬گانه برای سیستمی شامل اجزای A، B و C با انحلال محدود
شکل 2-3 – نمایش گروه¬های هیدروکربنی روی نمودار سه¬گانه
شکل 2-4 – نمودار فشار – دما برای یک سیستم چند جزئی با ترکیب ثابت
شکل 2-5 – نمودار فازی فشار – دما برای ترکیبات اتان و نرمال هپتان
شکل 2-6 - مکان هندسی نقاط بحرانی انواع سیستم¬های دو جزئی نرمال پارافین¬ها
شکل 2-7 - نمودار فشار – ترکیب تحت فرآیند تراکم همدما
شکل 2-8 – نمودار فشار – ترکیب در دماهای متفاوت برای سیستم متان/ نرمال بوتان
شکل 2-9 – نمودار فشار – ترکیب برای سیستم ایزوبوتان / دی¬اکسیدکربن
شکل 2-10 – نمودار فشار – ترکیب برای مخلوط C1 با سیستم مایع C1/n-C4/C10 در دمای
شکل 2-11- اثر ترکیب گاز (C1/n-C4) بر فشار فوق بحرانی برای سیستم C1/n-C4/C10 در دمای
شکل 2-12 – فرآیند غیرامتزاجی گاز (متان) و مایع (نفت) در فشار و دمای مخزن
شکل 2-13 – فرآیند امتزاجی گاز (متان) و مایع (پروپان) در فشار و دمای مخزن
شکل 2-14 – فرآیند امتزاجی مایع (پروپان) و مایع (نفت) در فشار و دمای مخزن
شکل 2-15 – امتزاج¬پذیری تک تماسی: ترکیبات ناحیه M، بین دو ناحیه V و M و دو ناحیه L و M
شکل 2-16 – فرآیندهای غیرامتزاجی و امتزاج¬پذیری تک¬تماسی و چندتماسی
شکل 2-17 – نمایش فرآیند امتزاج¬ناپذیر تزریق گاز فشار بالا روی نمودار سه¬گانه
شکل 2-18 – تغییرات دو فازی بر حسب فشار در دمای ثابت
شکل 2-19 – تغییر ناحیه دو فازی بر حسب دما در فشار ثابت
شکل 2-20 - جابه¬جایی امتزاجی تک¬تماسی مخلوط C4/C10 با دی¬اکسیدکربن
شکل 2-21 - جابه¬جایی امتزاجی دینامیک مخلوط C4/C10 با دی¬اکسیدکربن
شکل 2-22 - جابه¬جایی غیرامتزاجی مخلوط C4/C10 با دی¬اکسیدکربن
شکل 2-23 – نمودار سه¬گانه نشان¬دهنده فشار امتزاج¬پذیری در دمای مخزن
شکل 2-24 – فرآیند رانش گاز تبخیری در حداقل فشار امتزاج¬پذیری
شکل 2-25 – فرآیند رانش گاز میعانی در حداقل فشار امتزاج¬پذیری
شکل 2-26 – دستگاه لوله قلمی
شکل 2-27 – نتایج آزمایش دستگاه لوله قلمی
شکل 2-28 – نتایج آزمایش حداقل فشار امتزاج¬پذیری برای دستگاه لوله قلمی
شکل 2-29 – دستگاه حباب بالارونده
شکل 2-30 – روابط تجربی برای تعیین حداقل فشار امتزاج¬پذیری در فرآیند رانش گاز میعانی در دمای
شکل 2-31 – روابط تجربی برای تعیین حداقل فشار امتزاج¬پذیری در فرآیند رانش گاز میعانی در دمای
شکل 2-32 – روابط تجربی برای تعیین حداقل فشار امتزاج¬پذیری در فرآیند رانش گاز میعانی در دمای
شکل 2-33 – فشار امتزاج¬پذیری در جابه¬جایی امتزاجی دی¬اکسیدکربن
شکل 2-34 – مدل ترمودینامیکی برای محاسبه¬ی حداقل فشار امتزاج¬پذیری در فرآیند رانش گاز تبخیری
شکل 2-35 – مدل ترمودینامیکی برای محاسبه¬ی حداقل فشار امتزاج¬پذیری در فرآیند رانش گاز میعانی
شکل 2-36 – مقایسه میزان تولید نفت با استفاده از روش¬های مختلف
شکل 2-37 – مقایسه روش تزریق متناوب آب گرم و گاز گرم و روش تزریق متناوب آب و گاز سرد در مخزن بدون شکاف(معمولی)
شکل 2-38 – مقایسه روش تزریق متناوب آب گرم و گاز گرم و روش تزریق متناوب آب و گاز سرد در مخزن شکافدار
شکل 2-39 – نحوه¬ی تزریق حلال S و سیال پیش¬برنده C در جابه¬جایی تک تماسی در مخزن
شکل 2-40 – مراحل فازی تزریق گاز فشار بالا
شکل 2-41 – مراحل مختلف تشکیل پیشانی جبهه امتزاجی در مخزن
شکل 2-42 – تغییرات فشار امتزاج¬پذیری در سیستم نفت – متان هنگام نشستن نیتروژن به جای متان
شکل 2-43 – مراحل تزریق گاز غنی¬ شده (جا¬به¬جایی گاز میعانی)
شکل 2-44 – مراحل مختلف تزریق گاز غنی شده در مخزن
شکل 2-45 – تزریق توده گاز مایع شده نفت
شکل 2-46 – نمودار فازی ترکیب متان و گاز مایع شده نفت
شکل 2-47 – نمودار فازی دی¬اکسیدکربن
شکل 2-48 – ضریب افزایش حجم نفت خام بر مبنای محتوای دی¬اکسیدکربن (درصد مولی) و وزن مولکولی نفت
شکل 2-49 – حلالیت دی¬اکسیدکربن در آب خالص و آب شور
شکل 2-50 – افزایش گرانروی آب برمبنای دی¬اکسیدکربن محلول
شکل 2-51 – حلالیت کربنات کلسیم در اسیدکربنیک
شکل 2-52 – حلالیت کربنات منیزیم در اسیدکربنیک
شکل 2-53 – افزایش تراوایی یک نمونه سنگ کربناته با تزریق آب کربناته
شکل 2-54 – منحنی¬های تراوایی نسبی سیستم گاز و نفت
شکل 2-55 – منحنی¬های تراوایی نسبی آب و نفت، نشان¬دهنده اثر دی¬اکسیدکربن محلول
شکل 2-56 – حلالیت دی¬اکسیدکربن در نفت¬های خام متفاوت در دمای
شکل 2-57 – حلالیت دی¬اکسیدکربن در نفت¬ها و دماهای مختلف
شکل 2-58 – انتقال جرم نفت و دی¬اکسیدکربن
شکل 2-59 – رفتار متان و دی¬اکسیدکربن در تزریق گاز فشار بالا
شکل 2-60 – رفتار ترکیبات میانی و دی¬اکسیدکربن
شکل 2-61 – رفتار سیستم چهر جزئی شامل دی¬اکسیدکربن
شکل 2-62 – شماتیک فرآیند تزریق نیتروژن
شکل 2-63 – شماتیک فرآیند بازیافت نیتروژن
شکل 2-64 – کاهش میزان تولید در صورت استفاده نکردن از روش¬های ازدیاد برداشت
شکل 2-65 – درصد تولید ناشی از اجرای پروژه¬های مختلف ازدیاد برداشت در نقاط مختلف
جهان
شکل 2-66 – افزایش تولید ناشی از اجرای پروژه¬های ازدیاد برداشت CO2 در ایالت متحده
آمریکا
روش‌های ازدیاد برداشت نفت از طریق تزریق گاز و سایر روش‌های نوین