Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا احسانی (استاد راهنما) محمد نیکوکار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sajad Mozaffari
سجاد مظفری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Mathematical Modeling of Steam Injection in Iranian Heavy Oil Reservoir
method to produce heavy oil sources economically. In this study, the entire process of steam injection was divided into two parts: Steam injection into injection well and injected into the reservoir. A numerical non-isothermal two-phase wellbore model was developed to simulate downward flow of steam and water mixture in the wellbore during steam injection. This model entails simultaneous solution of coupled mass and momentum conservation equations inside the wellbore with an energy conservation equation for the fluids within the wellbore and surrounding medium. A drift-flux model was employed to represent slip between fluid phases. The model predictions were validated against real field data and other available models. So, by using data of steam injection wells for two oil fields of Martha Bigpond and Sallie Lee in a computer program, variations of steam pressure, temperature, and quality were predicted along the well depth. Then, these results were compared with the results of some available models. Finally, after certainty of the model's accuracy, variations of steam pressure, temperature, and quality at one of Iranian heavy oil reservoirs were predicted along the well depth. The model is useful for designing well completion and accurately computing pressure drop and steam quality along the wellbore, which is very important for estimating oil recovery by steam injection method. Also a three dimensional model for steam injection into the reservoir was provided. Formulation details, numerical solution procedures, and computational results were presented. The model described the simultaneous flow of three phases — oil, water and gas — in three dimensions. It included the effects of three-phase relative permeabilities, capillary pressure, and temperature and pressure-dependent fluid properties. Interphase mass transfer of water-steam was allowed, but the oil was assumed nonvolatile and the hydrocarbon gas insoluble in the liquid phases. The three-phase mass balances and energy balance were solved simultaneously using finite difference equations. Laboratory data were reported for steamfloods, were used for checking accuracy and assumptions in this numerical model. Comprehensive and comparative studies together with extensive sensitivity analysis among various important parameters were conducted in order to understand injection operation properties on the oil recovery performance. This work showed that steam injection could improve oil recovery from almost zero up to nearly 60% during fixed period of time. In addition, it illustrated that only 30% of OOIP could be recovered by hot water injection method. The results showed that there is an optimum time for oil production shall be determined according to the flow of oil production and steam-oil ratio (SOR).
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 غیرهمدما 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 تاثیرگذار 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 میگردد. کلمات کلیدی : بازیابی نفت، تزریق بخار، چاه تزریق، مخزن، نفت سنگین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی