Skip to main content
SUPERVISOR
محمد نیکوکار (استاد مشاور) محمدرضا احسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Golbin
مجتبی گلبین

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Numerical Modeling of Solution Gas Drive in Heavy Oil Reservoirs
Increasing global demand for oil and reduce production of light oil has led to more attention to heavy oils resource. Solution gas drive is one of the most effective methods is considered in terms of cost in heavy oil production. The objective of this research was to develop a numerical model for bubble growth and then a dynamic model for simulation of Solution gas drive mechanism. The bubble growth is one of the most important steps in solution gas drive process. In bubble growth model, both hydrodynamic and diffusion forces are considered. The Navier-Stokes equation and the mass conservation equation have been used for considering the hydrodynamic and diffusion forces in this modeling, respectively.The assumptions used in the proposed model can be mentioned as gas- liquid equilibrium at the interface, instantaneous nucleation, Henry equilibrium relationship, constant density of the liquid, spherical gas bubble, and constant time depended pressure drop condition. Newton's method was used for linearization of equations. The major difference of this model with other models is that in the present model, real gas behavior is considered for gas treatment. In order to study the validation of the model, the model results are compared to the Pooladi-Darvish and Firoozabadi’s laboratory data and also with the Scriven’s model. The comparison shows that this model has good compatibility with the experimental data. In the next step, the effect of various parameters such as viscosity, diffusion coefficient, surface tension, initial bubble radius, depletion rate are studied on the bubble growth. The results show that in early times, the effect of hydrodynamic forces are more important than that of diffusion forces, so that it prevents the bubble growth, but finally, the growth is controlled by diffusion forces. Also, the results show that nucleation can occur before reaching to the minimum point on the P-V curve. And even after nucleation, reservoir pressure reduction will continue. In order to dynamic modeling of solution gas drive process, a dynamic model is proposed. There are three adjustable parameters in proposed model which is adjusted according to results of depletion tests. All of adjustable parameters have a physical meaning and are only function of the rock – fluid system and are independed of the experimental condition, specially the depletion rate. In the proposed model,A first order equation which is depended on gas saturation is used which is adjusted according to results of depletion rates. To account for the effect of viscous forces on gas mobility, relative permeability functions were introduced that not only depend on gas saturation, but also on local oil phase velocity and viscosity. Results showed that the average relative errors between experimental results and proposed model according to power law and exponential distribution of microbubbles are 4.5% and 6%, respectively. Also,Results was showed that this model has a good constancy with experimental results. Keywords: Solution gas drive, heavy oil, primary production, dynamic modeling, bubble growth.
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 روش‌های 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 نیرو‌های هیدرودینامیکی و هم نیرو‌های نفوذی را در بر می‌گیرد. 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 می‌توان به تعادل مایع – گاز در سطح مشترک، هسته زایی آنی، استفاده از رابطه تعادلی هنری، کروی بودن حباب‌ها 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 مدل‌ها این است که در این مدل، رفتار گاز بر اساس رفتار حقیقی گاز‌ها 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 می‌دهد که مدل پیشنهادی سازگاری خوبی با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. در گام بعدی، اثر پارامتر‌های مختلف مثل ویسکوزیته، ضریب نفوذ، تنش سطحی، اندازه اولیه ریز حباب‌ها و نرخ تخلیه بر پدیده رشد حباب مطالعه شده است. نتایج نشان می‌دهد که در زمان‌های اولیه، اثر نیرو‌های هیدرودینامیکی مهمتر از نیرو‌های نفوذی است. همچنین نتایج حاصل از رشد حباب نشان دادکه هسته زایی می‌تواند قبل از رسیدن فشار به فشار نقطه مینیمم روی منحنی P-V ، اتفاق بیفتد و حتی پس از هسته زایی، کاهش فشار مخزن ادامه می‌یابد. برای مدل سازی دینامیکی فرآیند رانش گاز محلول، یک مدل دینامیکی پیشنهاد شده است. در مدل‌های به کار رفته برای توزیع ریز حباب‌ها سه پارامتر تنظیم پذیر وجود دارد که بر اساس نتایج آزمایش‌های تخلیه تنظیم می‌شوند. همه پارامتر‌های تنظیمی مدل دارای معنای فیزیکی‌ هستند و تنها به ویژگی‌های سنگ – سیال سیستم وابسته‌اند 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 نیرو‌های ویسکوز روی حرکت گاز، توابع تراوایی نسبی استفاده شده‌اند که فقط به اشباع گاز وابسته نیستند، بلکه به ویسکوزیته و سرعت نقطه‌ای فاز نفت نیز وابسته‌اند. مدل دینامیکی پیشنهادی برای سه مجموعه مختلف از آزمایش‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که میزان خطای متوسط مدل پیشنهادی برای مدل‌های نمایی و توانی از توزیع ریز حباب‌های اولیه موجود با نتایج آزمایشگاهی به ترتیب 6 % و 5/4 % است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که توافق خوبی بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایشگاهی وجود دارد. کلمات کلیدی: رانش گاز محلول، نفت سنگین، برداشت اولیه، مدل سازی دینامیکی، رشد حباب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی