مدلسازی ریاضی فرایند آشام در مخازن شکافدار نفت سنگین
چکیده
از آنجایی که مخازن هیدروکربنی شکافدار بیش از 20 درصد از ذخایر نفتی دنیا را تشکیل می دهند، محققین برا ی تولید هر چه بیشتر نفت مخازن شکافدار را مورد بررسی قرار می دهند. چندین مکانیسم در بازیافت نفت از مخازن شکافدار طبیعی وجود دارد که فرایند آشام خودبه-خودی مهم ترین فرایند بازیافت نفت از مخازن با عبورپذیری کم ماتریس است. مخازن شکافدار به واسطه ی شکاف های طبیعی موجود در آن، سطح وسیعی جهت تماس آب با محیط متخلخل را ایجاد می کند. بنابر این فرایند آشام که تابع سطح تماس بین فاز نفوذ کننده وماتریس سنگ می باشد به عنوان بهترین مکانیزم جهت بازیافت نفت در این گونه مخازن می باشد. هدف از این پروژه مطالعه ی فرایند خودبه خودی و استاتیک آشام و بررسی پارامترهای موثر بر این فرایند بوده است. نخست فرایند آشام خودبه خودی در یک مغزه ی مکعبی شکل که از همه ی وجوه آن انتقال جرم وجود داشته، مدلسازی شده است. شیوه ی انتخاب شده، مدلسازی فرایند آشام به عنوان یک فرایند نفوذی بود که ضریب نفوذ مویینگی وابسته به اشباع آب است. معادلات حاصل به کمک روش عددی تفاضل محدود و با استفاده از نرم افزار مطلب حل شدند. سپس نتایج عددی بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات مقایسه شده اند تا اعتبار روش پیشنهاد شده تایید گردد. در ادامه با استفاده از روش عددی پیشهاد شده به بررسی تاثیر فشار مویینگی، تراوایی، ویسکوزیته و گراویتی بر میزان بازیافت نفت از فرایند آشام پرداخته شده است. از آنجایی که فشار مویینگی نیروی محرکه ی فرایندآشام بود با تغییر دادن آن میزان بازیافت نفت به مقدار قابل توجهی تغییر کرد. با 10 برابر شدن نیروهای مویینگی سرعت بازیافت به همین میزان زیاد شده است. تغییر تراوایی و ویسکوزیته ی آب به مقدار بیشتری نسبت به تراوایی و ویسکوزیته ی نفت، بر بازیافت نفت تاثیر گذار بود، به عنوان مثال با یک دهم برابر کردن ویسکوزیته ی آب، زمان رسیدن به ماکزیمم بازیافت یک چهارم شده است.در حالی که با تغییر ویسکوزیته ی نفت به همین مقدار زمان رسیدن به ماکزیمم میزان برداشت سه چهارم زمان اولیه بود. گراویتی در ماتریس هایی که ارتفاع زیاد داشتند، به عنوان نیروی محرکه ی فرایندآشام تاثیر گذار بود. با افزایش ارتفاع نمونه اثر گراویتی از اثر نیروهای مویینگی بیشتر شده است و در نمونه هایی با ارتفاع زیادتر اثر نیروهای مویینگی قابل صرف نظر کردن بود. بنابراین در مقیاس بندی داده های آزمایشگاهی به ابعاد میدانی، در شرایط مرزی خاص، صرف نظر کردن از نیروهای گراویتی باعث ایجاد خطای قابل توجهی در تخمین میزان بازیافت نفت از فرایندآشام شده است. به منظور بررسی اثر شرایط مرزی مختلف بر روند میزان بازیافت نفت از فرایند آشام، مدل سازی این فرایند در مغزه های استوانه ای نیز انجام شده است. به طور کلی با افزایش سطوح نفوذپذیر میزان بازیافت نفت از فرایند آشام افزایش یافته است، ولی تاثیر هر سطح نفوذپذیر بر میزان بازیافت نفت به اندازه های مغزه بستگی داشت و در ماتریس هایی با اندازه ی خاص اضافه کردن یک وجه نفوذپذیر تغییر قابل توجهی در میزان بازیافت نفت ایجاد نکرد.