Skip to main content
SUPERVISOR
محمد نیکوکار (استاد مشاور) محمدرضا احسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sara Katebifar
سارا کاتبی فر

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Numerical Modeling of Surfactant Flooding in Enhanced Oil Recovery
After conventional water-flooding processes the residual oil in the reservoir remains as a discontinuous phase in the form of oil drops trapped by capillary forces and is likely to be around 70% of the original oil in place(OOIP). Surfactant flooding has been proved to be effective in reducing the oil residual saturation in laboratory experiment and field projects through reduction of interfacial tension mobility ratio between oil and water phases. A critical step for optimal design and control of surfactant flooding recovery processes is to find the relative contributions of design variables such as, chemical concentrations, in the variability of given performance measures, considering a heterogeneous and multiphase petroleum reservoir.There has been an increasing interest in surfactant-polymer(SP) and alkali- surfactant- polymer(ASP) flooding because of the need to increase oil production from water-flooded reservoirs. Because of the high cost of chemicals, surfactant flooding of oil fields has high risk. Modeling can help minimize that risk by improving our understanding of the effect of process changes. This paper describes a surfactant compositional flood model for a three- component(water, petroleum, surfactant), two phase(aqueous, oleic) system. This model assumes a homogeneous, two- dimensional, isothermal reservoir and no free gas or alkali is present. The system consists of the continuity equations for the traort of each component, Darcy’s equation for the traort of each phase and other auxiliary equations. The equations are solved by finite- differences using a procedure implicit in pressure and explicit in saturation. For validation of this model, the results obtained from modeling were compared with CMG simulators and Buckley-Leverett theory. The results of modeling showed good agreement with CMG results, and the comparison with Buckley-Leverett theory is explained according to different assumptions. After validation of the model the effect of system parameter (partition coefficient, surface tension, oil viscosity, surfactant injection concentration and surfactant injection rate) and the performance variable (cumulative oil recovery) is investigated in order to study sensitivity analysis. Finally, the oil recovery between water-flooding and surfactant-flooding was compared. The results showed higher oil recovery with changes in capillary number when the partition coefficient is greater than unity. The changes in fractional flow showed that oil recovery was decreased when oil viscosity increased.. Moreover, the study of surfactant injection concentration and rate indicated that, the oil recovery was increased by increasing the two parameters. The comparison between water-flooding and surfactant-flooding showed that, the oil recovery was increased when surfactant was injected to the system. Key Words : surfactant flooding, numerical simulation, finite difference, two phase- three component system, partition coefficient.
تزریق مواد فعال سطحی در ازدیاد برداشت نفت در اواسط دهه¬ی هفتاد میلادی در امریکا و توسط شرکت نفت مارتون آغاز شده است. برداشت نفت توسط روش¬های متداول تزریق آب نمی¬تواند اثر چندانی بر مخازن کربناته که معمولاً طبیعت سنگ مخزن آن¬ها نفت دوست بوده داشته باشد، زیرا فشار مویینگی افزایش یافته که خود اثری منفی بر برداشت نفت خواهد داشت. به همین دلیل تزریق مواد فعال سطحی جهت ازدیاد برداشت نفت از این مخازن مورد استفاده قرار می¬گیرد. مواد فعال سطحی با تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از نفت دوست به آب دوست و کاهش کشش سطحی میان آب و نفت، نیروی مویینگی را کاهش داده و در نتیجه برداشت نفت افزایش می¬یابد. از جمله موارد مورد نیاز در ازدیاد برداشت به روش تزریق مواد فعال سطحی، مدلسازی رفتار فازی نفت، محلول نمکی و مواد فعال سطحی است.در این تحقیق مدلسازی فرآیند تزریق مواد فعال سطحی در یک سیستم سه جزیی(نفت، آب و ماده ی فعال سطحی) مورد بررسی قرار می¬گیرد. معادلات دیفرانسیل جزیی غیرخطی حاکم بر سیستم شامل معادلات موازنه جرم برای انتقال هر جزء و معادله¬ی دارسی برای جریان هر فاز و معادلات کمکی دیگر هستند. در مدلسازی انجام شده دمای مخزن ثابت فرض شده است و گاز آزاد و مواد آلکالی حضور ندارند. این سیستم به روش عددی و با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است.در این تحقیق در ابتدا به جزئیات خواص فازها و روابط میان آنها پرداخته شده است. از جمله ضرایب موثر بر خواص فیزیکی، ضریب تفکیک سه جزء آب، نفت و ماده¬ی فعال سطحی میان دو فاز نفت و آب است. در مرحله¬ی بعد به بررسی میزان بازده ازدیاد برداشت به روش تزریق ماده فعال سطحی پرداخته شده است. برای مدلسازی از نرم‌افزار Matlab استفاده شده است. پس از مدلسازی مخزن نتایج حاصل با نتایج تئوری باکلی- لورت و شبیه¬ساز CMG مقایسه شده است. نتایج مدل مطابقت خوبی با داده¬های شبیه¬ساز CMG داشته است و با توجه به فرضیات متفاوت تئوری باکلی- لورت و مدلسازی انجام شده داده¬های بدست آمده تفسیر شده اند. پس از اطمینان از دقت و صحت مدل، کاربرد این مدل برای تزریق سورفکتانت نشان داده شده است و جهت بررسی آنالیز حساسیت اثر متغیرهای موثر از جمله ضریب تفکیک ماده¬ی فعال سطحی، گرانروی نفت، غلظت ماده¬ی فعال سطحی تزریق¬شده و دبی محلول تزریقی در میزان برداشت نفت بررسی شده است. در انتها نیز مقایسه¬ای میان میزان بازیافت نفت در تزریق آب و تزریق سورفکتانت انجام شده است. با تغییر مقادیر ضریب تفکیک به مقدار بزرگتر و کوچکتر از یک، با توجه به تغییرات عدد مویینگی، مشاهده شده است که در مقادیر بزرگتر از یک میزان برداشت نفت بیشتر بوده است. افزایش گرانروی نفت به علت کاهش میزان تحرک پذیری و تغییرات جریان جزئی باعث کاهش برداشت نفت شده است. افزایش غلظت و دبی ماده¬ی فعال سطحی تزریقی نیز باعث افزایش میزان برداشت نفت شده است. نتایج بدست آمده از تزریق آب و تزریق سورفکتانت نشان داده است که میزان برداشت نفت در تزریق سورفکتانت بیشتر از تزریق آب بوده است. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه این تحقیق که می‌تواند زمینه‌های جالبی را در مدلسازی مخزن فراهم کند، ارائه شده است. کلمات کلیدی: 1- ازدیاد برداشت 2- ماده¬ی فعال سطحی 3- مدلسازی 4- رفتار فازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی