شبیهسازی مکانیسم محور تزریق آب مهندسی شده در مخازن کربناته با رویکرد محاسبه مجموع پیوندهای شیمیایی بین نفت و سنگ
با توجه به کاهش ذخایر نفت در جهان و همچنین افزایش تقاضا برای مصرف نفت و انرژی، روش-های ازدیاد برداشت نفت (EOR ) نقش مهمی در افزایش تولید نفت ایفا می¬کنند.
مطالعات متعدد تجربی و آزمایشگاهی، نشان داده‌اند که مدیریت و اصلاح ترکیب آب تزریقی می¬تواند عملکرد سیلاب¬زنی با آب را که به‌عنوان یکی از رایج¬ترین روشهای بازیافت نفت می¬باشد بهبود بخشد. این فرآیند به‌عنوان سیلاب¬زنی با آب کم شور (LSW ) و یا همچنین به‌عنوان سیلاب¬زنی با آب مهندسی شده (EWF ) نیز شناخته می¬شود. تزریق آب با شوری کم به دلیل مزایایی ازجمله سازگاری با محیط‌زیست، عدم نیاز به مواد افزودنی گران‌قیمت، هزینه‌های کم عملیاتی و سادگی کار، به‌عنوان یک روش ازدیاد برداشت نفت، در دو دهه¬¬ی اخیر توجه زیادی را در سراسر دنیا به خود جلب کرده است.
با توجه به کاهش ذخایر نفت در جهان و همچنین افزایش تقاضا برای مصرف نفت و انرژی، روشهای ازدیاد برداشت نفت (EOR[1]) نقش مهمی در افزایش تولید نفت ایفا میکنند.
مطالعات متعدد تجربی و آزمایشگاهی، نشان داده‌اند که مدیریت و اصلاح ترکیب آب تزریقی میتواند عملکرد سیلابزنی با آب را که به‌عنوان یکی از رایجترین روشهای بازیافت نفت میباشد بهبود بخشد. این فرآیند به‌عنوان سیلابزنی با آب کم شور (LSW[2]) و یا همچنین به‌عنوان سیلابزنی با آب مهندسی شده (EWF[3]) نیز شناخته میشود. تزریق آب با شوری کم به دلیل مزایایی ازجمله سازگاری با محیط‌زیست، عدم نیاز به مواد افزودنی گران‌قیمت، هزینه‌های کم عملیاتی و سادگی کار، به‌عنوان یک روش ازدیاد برداشت نفت، در دو دههی اخیر توجه زیادی را در سراسر دنیا به خود جلب کرده است.
هدف از این پژوهش، توسعه یک مدل مکانیسم محوری است که با استفاده از رویکردی جدید و نوآورانه، سازوکار و عملکرد فرآیند سیلاب زنی با آب مهندسیشده را شبیهسازی و پیشبینی کند. تغییر تر شوندگی که مهم‌ترین اثر سیلابزنی با آب مهندسیشده و به‌عنوان نتیجهای از تغییرات فعل‌وانفعالات در سطوح آب/نفت و آب/سنگ میباشد، در این شبیهساز پیادهسازی شده است. برای رسیدن به این هدف، یک مدل تغییر تر شوندگی بر اساس واکنشهای تشکیل کمپلکس‌های سطحی[4]، با استفاده از رویکرد محاسبه تعداد پیوندهای شیمیایی بین نفت و سنگ (BPS[5])، توسعه داده شده است. این مدل، با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر جریان سیال و همچنین انتقال جرم اجزا در محیط متخلخل، با استفاده از برنامه‌نویسی در محیط نرم‌افزار MATLAB پیادهسازی میشود و سپس به‌منظور مدلسازی واکنشهای ژئوشیمیایی (اعم از تشکیل کمپلکس‌های سطحی و محاسبه غلظت اجزا و گونههای سطح)، از ماژول IPHREEQC که یکی از ماژول‌های منبع باز[6] پکیج ژئوشیمیایی برنامه PHREEQC است استفاده شده است. از ویژگیهای مهم این روش و شبیهساز توسعه یافته، در نظر گرفتن هر یک از دو سطوح سنگ/آب و نفت/آب در مدل بوده است که معمولاً در اکثر روشهای رایج شبیهسازی در نظر گرفته نمیشود.
نتایج شبیهساز توسعه داده شده با نتایج تحلیلی Buckley-Leverett و نتایج آزمایشگاهی مقیاس مغزه صحت سنجی شده است. این شبیهساز میتواند برای محاسبه و پیشبینی تغییر تر شوندگی در سنگ‌های کربناته، میزان ازدیاد برداشت نفت و همچنین تعیین یک ترکیب بهینه برای آب تزریقی در فرآیند سیلابزنی با آب مهندسیشده مورد استفاده قرار گیرد. از دیگر کاربردهای این شبیهساز، استفاده در تحلیل نتایج سیلاب زنی مغزه با آب کم شور و استخراج توابع جریانی میباشد.
کلیدواژه‌ها: سیلابزنی با آب مهندسیشده، مدلسازی تغییر تر شوندگی، واکنشهای کمپلکس سطحی، شبیهسازی ژئوشیمیایی، ازدیاد برداشت نفت، PHREEQC، MATLAB