Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Shahverdi
حمیدرضا شاه وردی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Muhammad Yaralidarani
محمد یارعلی دارانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Investigation of Multiphase Flow in Petroleum Reservoir Rocks (Porous Media) and Water Alternating Gas (WAG) for Enhancing Oil Recovery
Increasing demand for oil as the main source of energy supply around the world has urged different countries to maximize oil recovery from their oil reservoirs. Relative permeability and capillary pressure are of the rock and fluid properties and are among the key parameters in oil reservoirs. Hence, during the years of research and study, in order to estimate these two parameters, different kinds of analytical and experimental methods have been developed both of which have advantages and disadvantages. In the first part of this research, relative permeability and capillry pressure in two phase systems of oil-water and gas-oil were estimated using the ant colony optimization in an innovative way. First of all, fundamentals of ant colony optimization iired by real ants were developed in a creative way. After then, by connecting the developed model with coreflood simulator, relative permeability and capillary pressure values were successfully estimated. Comparing the obtained results from developed model and those of the analytical JBN method implies the higher accuracy of proposed model in prediction of relative permeability and capillary pressure. The main advantage of proposed model is that it considers capillary effects in simulation process which in turn, facilitates prediction of capillary pressure values as well as the relative permeability ones. In the most of analytical methods, however, capillary effects are considered to be negligible. Using the developed model in this research, multi-dimentional flows as well as three phase systems could be covered. It is worth noting that analytical methods of prediction of relative permeability (like JBN) have serious limitations in this regard. As one of the most important methods on enhancing recovery, in the second part of this project, water alternating gas injection method was studied. At first, principles and mechanisms of WAG process was discussed. Considering the establishment of three phase region in the WAG injection processes, fundamentals and different methods of calculation of three phase relative permeability was surveyed. Finally, fluid flow equations for immiscible water alternating gas injection were presented and simulation was carried out using the coreflood simulator. Then, some of the most effective parameters on WAG performance like water gas ratio, relative permeability, hysteresis effects etc. were discussed in a sensitivity analysis and optimum values were presented for each case. The results of simulation revealed that the WAG injection should be optimized before implementation and using this method could inflict significant operational costs as well as having the efficiency less than the gas injection or water-flooding alone. K e y Words Relative Permeability, Capillary Pressure, Optimization, Enhanced Oil Recovery, Oil Reservoir, Ant Clony
گسترش روز افزون نیاز به نفت به عنوان منبع اصلی تأمین انرژی در جهان، کشورهای مختلف را بر آن داشته که از مخازن نفتی خود حداکثر برداشت را داشته باشند. تراوایی نسبی و فشار مویینه از جمله خواص مشترک سنگ و سیّال و از کلیدی ترین پارامترهای جریان در مخازن نفتی می باشند و لذا محاسبه و تخمین این دو کمیت از اهمیت زیادی برخوردار است. در طول سال ها تحقیق و پژوهش، روش های گوناگونی اعم از تحلیلی و آزمایشگاهی جهت تخمین هریک از این دو کمیت توسعه داده شده اند که هریک دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند. در بخش اوّل این پژوهش به شیوه ای نوین و کارآمد به کمک روش بهینه سازی کلونی مورچگان به تخمین همزمان تراوایی نسبی و فشار مویینه در سیستم های دو فازی آب-نفت و نفت-گاز پرداخته ایم. در ابتدا اصول و نحوه عملکرد روش بهینه سازی کلونی مورچگان با الهام از زندگی مورچه های واقعی و به روشی جدید توسعه داده شد و سپس با اتّصال به شبیه ساز جریان در مغزه، مقادیر تراوایی نسبی و فشار مویینه با موفّقیت تخمین زده شدند. مقایسه نتایج حاصل از مدل ایجاد شده با نتایج به دست آمده از روش تحلیلی (JBN) حاکی از دقّت بالاتر مدل پیشنهادی در محاسبه مقادیر تراوایی نسبی و فشار مویینه می باشد. حُسن اصلی مدل پیشنهادی این است که اثرات مویینگی را نیز می توان در شبیه سازی در نظر گرفت که این مسئله ما را قادر می سازد که علاوه بر محاسبه تراوایی نسبی، مقادیر فشار مویینه را نیز همزمان به دست آوریم. این در حالی است که در غالب روش های تحلیلی موجود از اثرات مویینگی صرف نظر می شود. همچنین به کمک مدل توسعه داده شده در این پژوهش می توان جریان های چند بُعدی و نیز سیستم های شامل سه فاز متحرّک را نیز مورد بررسی قرار داد. شایان ذکر است که روش های تحلیلیِ تخمین تراوایی نسبی(مانند: JBN) در این زمینه نیز دچار محدودیت های جدّی می باشند. در بخش دوم این پروژه، روش تزریق متناوب آب و گاز به عنوان یکی از مهم ترین انواع روش های ازدیاد برداشت مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا اصول و مکانیزم فرآیندهای WAG مورد بحث قرار گرفت. با توجّه به ایجاد ناحیه جریان سه فازی در فرآیندهای تزریق WAG اصول مربوط به تراوایی نسبی سه فاز و انواع روش های محاسبه این کمیت مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت معادلات جریان برای فرآیند تزریق متناوب آب و گاز غیر امتزاجی ارائه گردید و به کمک شبیه ساز جریان مغزه مورد شبیه سازی واقع شد. در ادامه برخی از مهم ترین پارامترهای مؤثّر بر عملکرد WAG همانند: نسبت دبی تزریق آب به گاز، تراوایی نسبی، اثرات پسماند و ... در یک آنالیز حساسیت سنجی مورد بررسی قرار گرفتند و مقدار بهینه ای برای هریک پیشنهاد گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که فرآیند WAG پیش از استفاده می بایستی حتماً بهینه شود و صرف استفاده از این روش علی رغم تحمیل هزینه های عملیاتی بالا، بازدهی حتّی کمتر از فرآیند تزریق گاز یا سیلاب زنی با آب خواهد داشت. واژگان کلیدی: تراوایی نسبی، فشار مویینه، بهینه سازی، ازدیاد برداشت نفت، مخزن نفتی، کلونی مورچگان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی