Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Shahverdi,Alireza Khazali
حمیدرضا شاه وردی (استاد راهنما) علیرضا خزعلی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeede Sabzevar ghahfarokhi
سعیده سبزوارقهفرخی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Scaling-up of The Laboratory Relative Permeability Data to Reservoir Scale
The numerical simulation is an important tool for development of oil and gas reservoirs that can be used for production planning. One of the key parameters required for the reservoir simulation is relative permeability (kr) curve as a function of fluid saturation. The kr curve directly governs the fluid flow through the reservoir and thus significantly influences the oil recovery. The relative permeability curves are generally determined from the core-flood experiments (steady-state or unsteady-state) performed on the small core plug (around 5 cm). A valid question may arise here, how the relative permeability of a small core plug can be scaled up to a huge and heterogeneous reservoir block (order of 100 meters)? First, in this study, the unsteady-state core-flood experiments were performed using different rocks type to obtain the relative permeability of the oil-water and oil-gas systems for each rock type. Then a cubic reservoir block with a specific pattern of heterogeneity (using experimental data) was built in a reservoir simulator. The injection and production wells were allocated to the model and the fluid flow in the reservoir block was simulated using fine grid model. The recovery and pressure data of the wells resulted from simulation was considered as the actual data. In the next stage, the reservoir block was considered as a homogenous model such that the uniform rock properties (i.e. porosity and permeability calculated by volumetric averaging) were assigned to each grid cells. The kr curve of homogenous model was assumed as an unknown parameter. Therefore, the unknown kr was estimated by history matching of the actual data (results of heterogeneous simulation). The kr curve resulted from history matching is representative (or equivalent) of the various kr curves in the homogenous model. This procedure was repeated with the different heterogeneity patterns for the oil-water and oil-gas system. The kr resulted from history matching was assessed against kr obtained from capillary limit (CL) and viscous limit (VL) up-scaling methods. The reservoir conditions, in which each of CL and VL methods can adequately predict relative permeability of the reservoir scale, were presented. The range of validity for using of CL and VL methods were demonstrated using dimensionless number group. Finally, a technical protocol for scaling up of relative permeability from core scale to the reservoir scale was presented. KEYWORDS Scale up, Heterogeneity, Relative permeability, Capillary equilibrium method, Viscous limit method
در مطالعه میادین نفتی شناخت ناهمگونی‌های مخزن در نحوه توسعه و بهره برداری مخازن تأثیر قابل توجهی دارد. به عبارت دیگر ناهمگونی در خواص سنگ فاکتور مهمی در کنترل سرعت سیالات در قسمت‌های مختلف مخزن و در نهایت تولید نفت می‌باشد. از پارامتر‌های مهم درکنترل حرکت سیال که در مدل‌سازی مخازن مورد استفاده قرار می‌گیرد نمودار‌های تراوایی نسبی است که از آزمایشات مغزه (SCAL) به دست می‌آیند. یکی از سؤالات اساسی در مدل‌سازی دینامیک مخازن، که همواره مورد توجه مهندسین بوده، این است که چگونه می‌توان اطلاعات ویژه آزمایشات مغزه را به شرایط مخازن ناهمگون افزایش مقیاس نمود. به عبارتی، تراوایی نسبی به دست آمده از آزمایشات، متعلق به یک جنس سنگ مشخص و تقریباً همگن است. در صورتی که یک بلوک مخزن می‌تواند متشکل از سنگ‌هایی با جنس‌های مختلف باشد. بنابراین سؤال اساسی مورد توجه در این پژوهش این است که تراوایی نسبی معادل(مطلوب) یک بلوک مخزن متشکل از جنس سنگ‌های متفاوت را چگونه می‌توان از تراوایی‌های نسبی آزمایشگاهی (همان جنس سنگ‌ها) به دست آورد. اگرچه روش‌های مؤثر مختلفی برای مسائل افزایش مقیاس مدل ریز‌دانه به درشت‌دانه پیشنهاد شده است اما با این حال افزایش مقیاس کردن داده‌های آزمایشگاهی مغزه به مخزن به طور گسترده و دقیق مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این تحقیق روش‌های افزایش مقیاس نمودار‌های تراوایی نسبی از شرایط مغزه به یک بلوک مخزنی مورد مطالعه قرار گرفته است. روش کار بدین شرح است که ابتدا برای چند مدل ناهمگون مخزن، افزایش مقیاس تراوایی نسبی با دو روش تعادل مویینگی و ویسکوزیته‌غالب انجام شد. سپس میزان دقت این روش‌ها با انجام فرآیند تطابق تاریخچه روی مدل مخزن ناهمگون مورد بررسی قرار گرفت. از طرفی با استفاده از اعداد بدون بعد نیز می‌توان محدوده‌ی اعتبار هر‌کدام از روش‌های افزایش مقیاس مورد استفاده در این پژوهش را تشخیص داد. به طور کلی تشخیص این‌که هرکدام از روش‌های تعادل مویینگی و ویسکوزیته‌غالب، در چه محدوده و تحت چه شرایطی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، آسان نیست. زیرا پارامترهای مختلفی وجود دارند که کنترل‌کننده‌ی رفتار سیالات مخزن هستند. تعداد و نوع سنگ‌های سازنده‌ی مدل، نرخ تزریق جریان، طول، عرض و ارتفاع مدل، تراوایی و ویسکوزیته‌ی سیالات و البته جهت جریان سیال با لایه‌های مدل از جمله این پارامتر ها می‌‌باشند. در انتها سعی شد با توجه به شرایط ناهمگونی مخزن، روش افزایش مقیاس مناسب پیشنهاد گردد. بررسی نتایج نشان داد که برای مخازنی که دارای ساختار لایه‌ای افقی (جهت جریان موازی لایه‌ها) هستند روش افزایش مقیاس تعادل مویینگی می‌تواند با تقریب خوبی و با میانگین خطای کمتر از 5 درصد برای سیستم‌های آب-نفت و کمتر از 4 درصد برای سیستم‌های گاز-نفت به‌کار‌گرفته شود. هم‌چنین برای مدل‌هایی که جهت جریان عمود بر لایه‌ها است روش ویسکوزیته‌غالب با خطای کمتر از 6 درصد برای سیستم‌های آب-نفت و کمتر از 5 درصد برای سیستم‌های گاز-نفت پیش‌بینی قابل قبول‌تری دارد. واژگان کلیدی: افزایش مقیاس، ناهمگونی، تراوایی نسبی، تعادل مویینگی، ویسکوزیته‌غالب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی