دانشگاه شیراز

پردیس واحد بین الملل

پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی نفت

مدلسازی ترکیبی فرازآوری با گاز جهت بررسی اثر دما و ترکیب گاز تزریقی

 

استاد راهنما:

دکتر حجت مهدی­یار

 

شهریور ماه 1393

چکیده

در این پژوهش تأثیر دما و ترکیب گاز تزریقی بر عملکرد فرازآوری با گاز مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور با ارائه یک مدل ترکیبی جدید برای جریان چند فازی در چاه، یک نرم­افزار شبیه­ساز ترکیبی با قابلیت شبیه­سازی فرایند فرازآوری با گاز تهیه شد. با استفاده از این نرم­افزار تأثیر تزریق گازهایی با ترکیب و دماهای مختلف بر عملکرد فرازآوری با گاز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می­دهند در مقایسه با گازهای متان، اتان، گاز جدا شده از نفت و کربن­دی­اکسید، به ترتیب گاز نیتروژن و گاز دودکش بهترین عملکرد را در کاهش افت فشار درون چاه دارند و دبی تولید چاه را بیشتر از سایر گازهای بررسی شده افزایش می­دهند. همچنین نتایج نشان می­دهند تغییر دمای گاز تزریقی تأثیر قابل توجهی بر افت فشار و دبی تولید چاه ندارد.

کلمات کلیدی: فرازآوری با گاز، مدلسازی ترکیبی چاه، جریان چند فازی در چاه، مدل مکانیستیک

 

 

فهرست

 

فصل اول: مقدمه. 1

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته. 8

2-1-مدل­های جریان دو فازی و انتقال حرارت در چاه. 9

2-1-1- روابط تجربی.. 9

2-1-2- مدل­های مکانیکی.. 11

2-1-2-1- مدل­های همگن و جریان رانده. 12

2-1-2-2- مدل­های دو سیالی یا چند سیالی.. 13

2-1-3- مدل­های انتقال حرارت در چاه. 13

2-2- شبیه سازی هم زمان چاه و مخزن.. 14

2-3- بررسی اثر فرض تعادل بین فازها در محاسبات جریانهای چندفازی.. 15

2-4- فرازآوری با گاز. 17

فصل سوم: مبانی نظری.. 19

3-1- مقدمه. 20

3-2- مدل جریان چند فازی.. 20

3-2-1- پارامتر­های بنیادی جریان چند فازی.. 20

3-2-2- رژیم­های جریان.. 23

3-2-2-1- گذار رژیم حبابی _ رژیم لخته ای.. 25

3-2-2-2- گذار به رژیم جریان حبابی پراکنده. 26

3-2-2-3- گذار به رژیم جریان حلقوی.. 27

3-2-2-4-طول ورودی برای رژیم جریان کف آلود یا انتقالی.. 27

3-3- محاسبه خواص سیالات.. 30

فصل چهارم: مدل جدید چاه و شبیه سازی.. 33

4-1- مقدمه. 34

4-2- هندسه سیستم.. 34

4-3- معادلات حاکم بر سیستم.. 36

4-3-1-موازنه جرم. 36

4-3-2-موازنه مومنتم.. 38

4-3-3- موازنه انرژی.. 40

4-4- مقدار­های مرزی.. 41

4-5- روند حل مسأله. 42

4-6- اعتبار سنجی مدل.. 44

فصل پنجم: نتایج، بحث و پیشنهادها 52

5-1-مقدمه. 53

5-2- نتایج.. 53

5-2-1- بررسی تأثیر پارامتر­های مختلف فرازآوری با گاز بر پروفایل فشار در چاه. 53

5-2-1-1- تأثیر ترکیب گاز تزریقی بر پروفایل فشار. 54

5-2-1-2- تأثیر دمای گاز تزریقی بر پروفایل فشار. 61

5-2-1-3- تأثیر دبی حجمی گاز تزریقی بر پروفایل فشار. 65

5-2-1-4- تأثیر عمق تزریق گاز بر پروفایل فشار. 68

5-2-2- بررسی تأثیر پارامتر­های مختلف فرازآوری با گاز بر افزایش تولید چاه. 71

5-2-2-1- تأثیر ترکیب گاز تزریقی بر دبی تولید چاه. 72

5-2-2-1-1-  تأثیر تزریق گازهای مختلف بر تغییر رفتار فازی سیال درون چاه. 75

5-2-2-2- تأثیر دمای گاز تزریقی بر دبی تولید چاه. 80

5-2-2-3- تأثیر عمق تزریق گاز بر دبی تولید چاه. 82

5-3- نتیجه گیری.. 84

5-4-پیشنهادها 86

منابع.. 87

 

فهرست جدول ها

 

جدول4- 1: درصد مولی نفت استفاده شده (نفت سیاه) 45

جدول4- 2:  مشخصات چاه تولیدی.. 45

جدول4- 3: پروفایل دما و فشار محاسبه شده توسط نرم افزار OLGA.. 47

جدول4- 4: پروفایل دما و فشار محاسبه شده توسط نرم افزار PVTi 48

جدول4- 5: پروفایل فشار و دمای محاسبه شده توسط شبیه ساز ارائه شده. 49

جدول 5- 1: پروفایل فشار چاه برای چهار حالت بدون فرازآوری با گاز، فراز آوری با متان، اتان و گاز جداکننده  55

جدول 5- 2: پروفایل فشار چاه برای چهار حالت بدون فرازآوری با گاز، فراز آوری با نیتروژن، کربن دی اکسید و گاز دودکش     58

جدول 5- 3: پروفایل فشار برای سه حالت تزریق نیتروژن در دمای 350، 550 و 750 کلوین.. 63

جدول 5- 4: پروفایل فشار برای چهار حالت بدون فراز آوری و تزریق نیتروژن در نرخ­های 100، 300 و 500 میلیون فوت مکعب استاندارد در روز. 66

جدول 5- 5: پروفایل فشار برای چهار حالت تزریق نیتروژن در عمق­های 2461، 3117، 3445 و4101 فوت   69

جدول 5- 6: مشخصات سیستم چاه و مخزن.. 72

جدول 5-7: دبی تولید در نرخ­های متفاوت تزریق گاز برای گازهای مختلف… 73

جدول 5-8: دبی تولید برای فرازآوری با گازهای مختلف در سه دمای متفاوت.. 80

جدول 5-9: دبی تولید برای عمق­های مختلف تزریق نیتروژن.. 83

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

شکل 1- 1: : شمای کلی و مرحله به مرحله فرازآوری با جریان پیوسته گاز. 5

شکل 3- 1:رژیم­های جریان در یک خط لوله عمودی   24

شکل 3- 2: نقشه رژیم جریان برای مخلوط آب و هوا در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار 10 نیوتن بر سانتیمتر مربع  در یک لوله به قطر 5 سانتی متر. 29

شکل 3- 3: فلو چارت محاسبات تبخیر آنی.. 31

شکل 4- 1: شکل و نحوه بلوک بندی چاه. 35

شکل 4- 2: فلوچارت مدلسازی جریان چند فازی در چاه. 43

شکل 4- 3: نمودار مقایسه پروفایل فشار محاسبه شده توسط مدل ارائه شده و دو نرم افزار تجاری.. 50

شکل 4- 4: نمودار مقایسه پروفایل دمای محاسبه شده توسط مدل ارائه شده و نرم افزار OLGA.. 50

شکل 5- 1:نمودار پروفایل فشار چاه برای چهار حالت بدون فرازآوری با گاز، فراز آوری با متان، اتان و گاز جداکننده  56

شکل 5- 2: نمودار پروفایل فشار چاه برای چهار حالت بدون فرازآوری با گاز، فراز آوری با نیتروژن، کربن دی اکسید و گاز دودکش     59

شکل 5- 3:پروفایل فشار چاه برای پنج حالت بدون فرازآوری با گاز، فراز آوری با متان، گاز جداکننده، کربن دی اکسید و نیتروژن   60

شکل 5- 4: نمودار پروفایل دما برای سه حالت تزریق نیتروژن در دمای 350، 550 و 750 کلوین.. 62

شکل 5- 5: نمودار پروفایل فشار برای سه حالت تزریق نیتروژن در دمای 350، 550 و 750 کلوین.. 64

شکل 5- 6: نمودار پروفایل فشار برای چهار حالت بدون فراز آوری و تزریق نیتروژن در نرخ­های 100، 300 و 500 میلیون فوت مکعب استاندارد در روز. 67

شکل 5- 7: نمودار پروفایل فشار برای چهار حالت تزریق نیتروژن در عمق­های 2461، 3117، 3445 و4101 فوت   70

شکل 5- 8: نمودار دبی تولید در نرخ­های متفاوت تزریق گاز برای گازهای مختلف… 73

شکل 5- 9: نمودار فازی سیال مخزن.. 76

شکل 5- 10: نمودار فازی مخلوط سیال مخزن و گاز تزریقی متان.. 77

شکل 5- 11: نمودار فازی مخلوط سیال مخزن و گاز تزریفی نیتروژن.. 77

شکل 5- 12: نمودار سرعت ظاهری فاز گاز در طول چاه برای دو حالت فراز آوری با متان و نیتروژن.. 79

شکل 5- 13: نمودار دبی تولید برای فرازآوری با گازهای مختلف در سه دمای متفاوت.. 81

شکل 5- 14: نمودار دبی تولید برای عمق­های مختلف تزریق نیتروژن..

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.