امروز یک پرزنتیشن کاربردی در مورد شبیه‌سازی مخازن گاز میعانی در لینکدین مطالعه کردم. این فایل در کنفرانس بین‌المللی نفت و گاز در سال 2018 منتشر شده و نکات بسیار خوبی در آن گفته شده است:
آنالیز داده‌های چاه‌آزمایی در چاه گاز میعانی
مدل شبیه‌سازی
منحنی‌های تراوایی نسبی
تطابق تاریخچه داده‌های چاه‌آزمایی
ارزیابی بهره‌دهی چاه
قبلاً در پست‌های جداگانه توضیحاتی در مورد اثر کوپلینک مثبت و همچنین جریان غیردارسی (جریان اینرسی) در مخازن گاز میعانی ارائه کرده‌ام (این لینک و این لینک).
سوالی که مطرح می‌شود این است که چگونه می‌توان اثر این دو پارامتر را که اتفاقا بر جریان سیال در مخازن گاز میعانی بسیار اثرگذار است در نرم‌افزار سفیر مشاهده کرد؟
جواب: این اثرات در نرم‌افزار سفیر با استفاده از Forchheimer correction و یا rate dependent skin بیان می‌شود.
سلام
دوستانی که قصد دارند در مورد شبیه‌سازی و ولتست در مخازن گاز میعانی کار کنند، مقاله‌ای که در ادامه قرار داده‌ام راهگشا خواهد بود.
An Integrated Method for Forecasting Well Deliverability in Gas Condensate
Reservoirs with Bottom Aquifer Drive
قبلا هم چند مطلب کاربردی در مورد مخازن گاز میعانی در سایت قرار داده‌ام:
چاه آزمایی در مخازن گاز میعانی
پارامترهای موثر جریانی در مخازن گاز میعانی
آموزش مفاهیم موجود در نرم افزار PVTi و اکلیپس 300
معرفی کتاب: مهندسی مخازن گاز میعانی
اگر بخواهم به صورت خیلی ساده توضیح بدهم، در چاه‌آزمایی مخازن را به دو دسته کلی تقسیم می‌کنیم:
مخازن ناهمگن هم به چند دسته تقسیم می‌شوند که معمول‌ترین آن‌ها عبارتند از:
در تفسیر داده‌های مخازن گاز میعانی چند نمودار بسیار مهم وجود دارد که اگر شما هر مقاله مرتبط با مخازن گاز میعانی را مطالعه کنید، این نمودارها را در آن‌ها خواهید دید:
1) پروفایل اشباع میعانات بر حسب فاصله از چاه: این نمودار به طور کلی چهار بخش دارد که در شکل زیر نمایش داده شده است. یکی از قسمت‌های مهم آن نیز مربوط به velocity stripping zone می‌باشد.
ناحیه 4: در این ناحیه فقط گاز تک فاز مخزن وجود دارد (همان گاز اولیه مخزن).
ناحیه 3: در این ناحیه میعانات شروع به تشکیل می‌کنند ولی هنوز اشباع آن‌ها کمتر از اشباع بحرانی است. بنابراین در این ناحیه گاز + میعانات غیرمتحرک وجود دارد.
ناحیه 2: در این ناحیه اشباع میعانات بیشتر از اشباع بحرانی شده است و به همین دلیل علاوه بر گاز، میعانات نیز حرکت می‌کنند.
ناحیه 1: در این ناحیه گاز و میعانات متحرک هستند و این ناحیه به دلیل اثر عدد موئینگی بوجود می‌آید. دقت داشته باشید که این ناحیه لزوماً در همه چاه‌ها وجود نخواهد داشت.
2) نمودار فشار و مشتق فشار در مخازن ترکیبی (یا مخازن گاز میعانی): این نمودار بر حسب اینکه رفتار مخزن چگونه بوده است، ممکن است دو ناحیه‌ای، سه ناحیه‌ای و یا چهار ناحیه‌ای باشد. خط‌های افقی و تثبیت شده (stabilized line) نشان دهنده هر کدام از این نواحی می‌باشند. این خطوط افقی بیانگر تراوایی در هر کدام از نواحی می‌باشند. بنابراین تعیین محل دقیق آن‌ها اهمیت بسیار زیادی در محاسبه تراوایی این نواحی دارد.
3) نمودار اشباع میعانات بر حسب فاصله از چاه: با گذشت زمان و افزایش تولید از مخزن، میزان میعانات تشکیل شده نیز افزایش می‌یابد و نمودار اشباع به سمت بالا می‌رود. این نمودار توسط شبیه‌سازی در اکلیپس بدست می‌آید و شما ابتدا باید مدل تک چاه را ساخته، آن را اجرا کرده و خروجی آن را به صورت زیر مشاهده کنید.
یکی از بهترین مقاله‌ها برای یادگیری مباحث «چاه‌آزمایی در مخازن گاز میعانی» این مقاله می‌باشد. کلاً برای تسلط بر مخازن گاز میعانی مقالات پروفسور گرینگارتن، دکتر عبدالنبی هاشمی، Mott و Henderson را نگاهی بکنید.
و اما در ادامه نمودار مشتق فشار مربوط به چند چاه واقعی از مخازن گاز میعانی ایران را می آورم تا در عمل نیز با این نمودارها آشنا شوید.
الف) نمودار مشتق فشار برای یکی از مخازن گاز میعانی جنوب ایران: مدل 3 ناحیه‌ای با داده‌ها منطبق شده است.
ب) نمودار مشتق فشار برای یکی از مخازن گاز میعانی جنوب ایران: مدل 2 ناحیه‌ای با داده‌ها منطبق شده است.
پی نوشت: برای مشاهده تمام پست های سایت در مورد مخازن گاز میعانی به این لینک مراجعه کنید.
یکی از نرم‌افزارهای بسیار خوب برای آنالیز داده‌های چاه‌آزمایی نرم‌افزار سفیر هست که من آموزش ویدئویی آن را تهیه کرده‌ام و در سایت نیز قرار داده‌ام. برای تهیه این محصول می‌توانید به لینک زیر مراجعه کنید:
در صورتی که در تفسیر داده‌های چاه‌آزمایی در نرم‌افزار سفیر مشکلی داشتید، لینک زیر را مطالعه کنید:
به دلیل علاقه ای که به ولتست و مخازن گاز میعانی دارم، پروژه ارشد خودم را در همین رابطه و در راستای کار با نرم افزار تعریف کردم. در ابتدا تصور میکردم که چون باید با نرم افزار کار کنم، نیاز زیادی به مرور مقالات وجود ندارد و باید تمرکز را بر روی تحلیل داده ها بگذارم. ولی این یک اشتباه محض است. اتفاقاً کسانی که قرار است با استفاده از نرم افزار، بر روی داده های واقعی میادین نفت و گاز ایران کار کنند حتما باید مقالات زیادی را مطالعه کنند؛ مخصوصاً مقالات مطالعه موردی (case study).
با هر مقاله ای که مطالعه می کنید، یک سری نمودار و چالش های جدیدی را می بینید و اگر مقالات بیشتری را بخوانید، بعد از مدتی متوجه می شوید که یک دایرة المعارف از حالت های خاص موضوع مورد علاقه خودتان هستید و با یک نگاه به نمودار می توانید مشکل آن را حدس بزنید. پس تا حد امکان مقاله بخوانید. این کار را هم قبل از کار با نرم افزار و هم در حین اینکه دارید با داده ها کار می کنید ادامه دهید. به مرور دید بهتری پیدا خواهید کرد.
در فایل زیر که خودم تهیه کرده‌ام، انواع اسکین (Skin) را به صورت اجمالی توضیح داده‌ام. این مواردی را که ذکر کرده‌ام در آنالیز داده‌های چاه‌آزمایی به کار خواهند رفت:
1- اسکین ناشی از آسیب سازند
2- اسکین ناشی از شیب و انحراف چاه از حالت عمودی
3- اسکین ناشی از تکمیل ناقص چاه
4- اسکین ناشی از جریان غیردارسی
5- اسکین دوفازی
6- اسکین سطح شکاف
7- اسکین ناشی از طول بال شکاف هیدرولیکی
8- اسکین در طول گسل
9- اسکین کل (یا ظاهری)
اسکین بر روی شکل نمودار مشتق فشار تأثیر زیادی می گذارد که در پست‌های بعدی حتماً اشاره‌ای به آن خواهم داشت.
برای گردآوری این مطالب از Help نرم افزار ولتست IHS WellTest استفاده کرده‌ام.
تعداد اسلاید: 25
زبان: انگلیسی
مقدمه: یکی از مهمترین موضوعاتی که هر مهندس مخزنی باید بر اون تسلط داشته باشه، «موازنه مواد در مخزن» هست. اگر گرایشتون مهندسی مخزن هست حتما مطالعاتی را در این زمینه داشته باشید تا دید بهتری نسبت به مخزن پیدا کنید.
روش موازنه مواد یکی از ابزارهای پایه‌ای مهندسی مخزن برای بررسی و پیش‌بینی عملکرد مخزن است. در این روش از داده‌های تولید استفاده می‌شود.
معادلات موازنه مواد در مخازن گاز میعانی دارای کاردبردهای فراوانی هستند که مهمترین آن‌ها عبارتند از:
محاسبه بهره‌دهی در مدل‌های شبیه‌سازی در مقیاس میدان نیز به دلیل نیاز به مدلسازی پدیده‌های کوپلینگ مثبت و اینرسی در ناحیه نزدیک چاه، کار سختی می‌باشد. در شبیه‌سازی کامل میدان برای محاسبه بهره‌دهی چاه میعانی سه رویکرد زیر وجود دارد:
روش‌های جدید محاسبه بهره‌دهی چاه‌های گاز میعانی:
برای سیستم‌های چندفازی، نفوذپذیری نسبی نقش مهمی در تعریف بهره‌دهی چاه ایفا می‌کند. رفتار جریان سیستم‌های گاز میعانی با توجه به وابستگی شدید نفوذپذیری نسبی در نزدیک چاه به سرعت و کشش سطحی، پیچیده‌تر است. پدیده‌های اینرسی منفی (Negative Inertia) و کوپلینگ مثبت (Positive Coupling) در ناحیه نزدیک چاه که در سرعت‌های بالای جریان رخ می‌دهند، بر روی بهره‌دهی چاه گاز میعانی تأثیر می‌گذارند. در ادامه اثر این پدیده‌ها بررسی می‌شود.
اثر اینرسی:
در نرخ‌های بالای تولید، علاوه بر مؤلفه نیروی ویسکوز حاضر در معادله دارسی، یک نیروی اینرسی نیز به شتاب ذرات سیال در گذر از فضاهای خالی بر جریان سیال عمل می‌کند. در دهانه چاه که سرعت بالاترین مقدار را دارد، نفوذپذیری نسبی ممکن است با اثرات جریان غیردارسی کاهش یابد. کاهش نفوذپذیری مؤثر در سرعت‌های بالا به علت اینرسی منفی (جریان غیردارسی) برای اولین بار توسط Forchhiemer معرفی شد. از معادله Forchhiemer برای مدل کردن جریان دارای سرعت بالا (غیر دارسی) استفاده می‌شود:
اثر کوپلینگ مثبت:
اثر کوپلینگ مثبت به بهبود نفوذپذیری نسبی با افزایش سرعت و یا کاهش کشش سطحی اشاره دارد. از لحاظ تئوری و تجربی ثابت شده است که اثر کوپلینگ مثبت به علت جریان همزمان فاز گاز و میعانات با باز و بسته شدن متناوب مسیر عبور گاز توسط میعانات در سطح حفره می‌باشد. میکرومدل جامی‌الاحمدی و همکاران نشان داد زمانی که برخی از حفره‌ها توسط میعانات پر شده بودند، گاز و میعانات هر دو از طریق حفره‌ها، جریان دارند. در برخی از نقاط، فاز میعانات به شکل یک پل در گلوگاه حفره‌ها در می‌آید و مسدود کننده راه جریان گاز است. در این مرحله، به نظر می‌رسد گاز در پشت پل میعانات به تدریج دچار ساخت فشار می‌شود تا زمانی که بر مقاومت در برابر جریان غلبه می‌کند و راه خود را از طریق پل مایع باز می‌کند.
تقابل اینرسی و کوپلینگ مثبت:
این دو پدیده مربوط به سرعت‌های بالا بوده و در خلاف جهت یکدیگر عمل می‌کنند. پدیده کوپلینگ مثبت تراوایی نسبی گاز و در نتیجه بهره‌دهی چاه را افزایش می‌دهد، در حالیکه پدیده اینرسی تراوایی نسبی گاز را کاهش می‌دهد و در نتیجه این پدیده تمایل دارد که بهره‌دهی چاه را کمتر کند. در واقع این دو اثر مخالف همواره در حال رقابت هستند.
کار تجربی انجام شده توسط Henderson و همکاران نشان می‌دهد که اثر اینرسی برای مغزه‌های 100 درصد اشباع شده با گاز غالب است. با این حال زمانی که میعانات شکل می‌گیرد، اثر اینرسی کاهش می‌یابد. آن‌ها نشان دادند که افزایش سرعت در اشباع بالای میعانات، نفوذپذیری نسبی گاز را به علت کوپلینگ مثبت بهبود می‌بخشد، اما برای اشباع کم میعانات، همین تغییر سرعت باعث کاهش نفوذپذیری نسبی گاز به علت اینرسی خواهد شد.
منابع:
1. کتاب "مهندسی مخازن گاز میعانی" / تالیف: دکتر وطنی، دکتر صدایی و مهندس شیدایی مهر
2. کتاب "مهندسی مخازن گاز میعانی" / تالیف: دکتر خاکسار و مهندس محمدی
وقتی میانگین مسیر آزاد (mean free path) گاز بزرگتر از قطر منافذی باشد که از آن عبور می‌کند، انرژی جنبشی تصادفی گاز موجب تسریع حرکت و جنبش مولکول‌های گاز در داخل منافذ یا لغزش مولکول‌های گاز بر روی دیواره منافذ می‌شود. این لغزش (Slippage) باعث می‌شود که مولکول‌های گاز با سرعت بیشتری در جهت انتقال خود، حرکت کنند. این پدیده را اثر کلینکنبرگ (Klinkenberg Effect) می‌نامند و باعث می‌شود نفوذپذیری بدست آمده توسط گاز، بزرگ تر از نفوذپذیری مطلق نمونه باشد.
نکته: میانگین مسیر آزاد گاز با افزایش فشار کاهش می‌یابد و زمانی که گاز در فشار بی‌نهایت مایع می شود، از بین می‌رود.
نکته: میانگین مسیر آزاد گاز تابعی از سایز مولکول های گاز و همچنین دانسیته گاز می باشد.
کلینکنبرگ نشان داد که فاز سیال جریانی مورد استفاده در آزمایشات اندازه‌گیری نفوذپذیری بر نتایج آزمایشات تأثیرگذار می‌باشد، به طوریکه نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان هوا با نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان یک مایع متفاوت خواهد بود. این محقق نشان داد که نفوذپذیری اندازه‌گیری شده یک مغزه با استفاده از جریان هوا همیشه مقداری بزرگتر از نفوذپذیری اندازه‌گیری شده همان مغزه با استفاده از جریان مایع می‌باشد. کلینکنبرگ به این نتیجه رسید که این تفاوت در مقدار نفوذپذیری اندازه‌گیری شده به دلیل متفاوت بودن مقدار سرعت سیالات در دیواره‌های مجراها (خلل و فرج) می‌باشد، زیرا سرعت مایعات در نزدیکی دیواره‌های خلل و فرج ناچیز و در حد صفر ولی سرعت گازها غیرصفر می‌باشد. به عبارتی دیگر، سرعت گازها بر روی سطح دیواره‌های خلل و فرج به صورت لغزشی می‌باشد. وجود این لغزش بر روی سطوح دیواره‌های خلل و فرج موجب می‌شود که در یک اختلاف فشار مشخص و یکسان، دبی جریانی گازها بیشتر از دبی جریان مایعات گردد. کلینکنبرگ همچنین دریافت که برای یک محیط متخلخل مشخص، با افزایش فشار متوسط، نفوذپذیری اندازه‌گیری شده کاهش خواهد یافت.
با کاهش فشار متوسط >> میانگین مسیر آزاد گاز بزرگتر از قطر منافذ می شود >> لغزش گاز بر روی دیواره های خلل و فرج >> اثر کلینکنبرگ
نکته: فشار متوسط به عنوان میانگین فشار ورودی و خروجی تعریف می‌شود.
همان‌گونه که در شکل زیر نشان داده شده است، اگر نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان گاز بر حسب معکوس فشار متوسط رسم شود، یک خط راست بدست خواهد آمد. چنانچه این خط راست تا نقطه فشار متوسط بی‌نهایت امتداد داده شود، نفوذپذیری مایع یا همان نفوذپذیری مطلق حاصل خواهد شد.
کلینکنبرگ معتقد بود که شیب خط (C) تابعی از عوامل زیر است:
اگر فشار متوسط جریان گاز یا مایع زیاد باشد:
نمونه‌گیری ته‌چاهی (Bottom-hole Sampling)
نمونه‌های ته‌چاهی معمولاً در زمان حفاری چاه‌های اکتشافی و توصیفی در میادین در حال توسعه گرفته می‌شوند. نمونه‌های ته‌چاهی یا در زمان انجام تست ساق مته (DST) که چاه به صورت موقت جریان می‌یابد انجام می‌شود یا با فرستادن ابزارهای سیم (Wire-line Tools) به درون چاه اجرا می‌شود.
مهمترین ابزارهایی که امروزه در صنعت نفت برای نمونه‌گیری سیال ته‌چاهی استفاده می‌شوند عبارتند از:
نمونه‌ای از ابزار MDT در زیر نشان داده شده است:
تمیزسازی سیال نمونه‌گیری شده برای از بین بردن آلاینده‌های محلول در آن از قبیل گل حفاری پایه روغنی و مواد بازدارنده تشکیل هیدرات، ضروری می‌باشد. زمانی که فشار مخزن زیر نقطه شبنم یا نزدیک به آن باشد، بدست آوردن نمونه ته‌چاهی اگر غیرممکن نباشد، کار بسیار دشواری خواهد بود.
منبع: کتاب «مهندسی مخازن گاز میعانی»، نوشته دکتر وطنی، دکتر صدایی و مهندس شیدایی مهر
برای کسب اطلاعات بیشتر به این کتاب مراجعه کنید.
دریافت