مدلسازی ریاضی فرآیند احتراق درجا برای ازدیاد برداشت نفت سنگین در یک مخزن کربناته

یکی از روشهای ازدیاد برداشت از مخازن نفت سنگین، روش احتراق درجا می باشد. این فرآیند در عین پیچیدگی، دارای راندمان بالایی نسبت به دیگر فرآیندهای بازیابی نفت سنگین بوده و در گستره وسیعی از مخازن می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. از طرف دیگر به علت اینکه این فرآیند در مخازن عمیق می تواند مورد استفاده قرار بگیرد، جهت اجرا در مخازن ایران مناسب می باشد. از این رو تحقیق و بررسی این فرآیند به ویژه در سالهای اخیر، به علت افزایش نیاز جهانی به نفت، اهمیت بیشتری یافته است. در این تحقیق برای مدلسازی فرآیند احتراق درجا یک مدل در سه بعد با سه فاز نفت، آب و گاز در نظر گرفته شد. برای اجزایی که در دو یا چند فاز توزیع می شوند، رابطه تعادلی بین فازها نیز لحاظ شده است. در این مدل معادلات انرژی، جرم کلی و جرم جزئی برای همه اجزا شامل اکسیژن، گاز بی اثر (غیر قابل کندانس)، هیدروکربن سبک نفتی، هیدروکربن سنگین نفتی، آب و کک نوشته شد. به علاوه معادلات کمکی جهت محاسبه تغییرات تراوایی، فشارهای مویینه، تخلخل مخزن، خواص pvt سیالات، ویسکوزیته، آنتالپی و غیره ارائه گردید. در نهایت معادلات محدود کننده شامل جزء مولی در دو فاز گاز و نفت، و همچنین درصد اشباع فازها به معادلات مدل اضافه گردید. پس از نوشتن معادلات و گسسته سازی آنها، از روش تفاضل محدود با اعمال شرایط مرزی و شرایط اولیه مخزن جهت حل، استفاده شده است. برنامه مربوطه در محیط نرم افزار matlab نوشته شده است در مرحله ی بعد با مقایسه نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی و سایر مدل ها، صحت مدل حاضر بررسی گردید و پس از اطمینان از دقت آن، مدل فوق جهت بررسی فرآیند احتراق درجا در یکی از مخازن نفت سنگین استفاده گردید و بررسی پارامترهای مختلف و داده های حاصل شده از مدلسازی در فصل نتایج گردآوری شده است. نتایج حاصل از مدلسازی مخزن در حالت یک بعدی نشان می دهد بیش از 90 درصد نفت درجای مخرن پس از 150 روز از آغاز شبیه سازی فرآیند، بازیابی شده است که از این میزان 30 درصد مربوط به تولید نفت سبک به واسطه ی واکنش کراکینگ بوده است. در ضمن در این حالت میزان بازیابی آب از 100 درصد بیشتر بوده که علت آن تولید آب در اثر واکنش های اکسیداسیون می باشد. این نتایج نشان می دهد در مدلسازی مخزن به صورت سه بعدی محل چاه تزریقی روی پارامترهای مختلفی چون اشباع نفت و آب به شدت تاثیرگذار بوده و بلوک های نزدیک چاه تزریق زودتر به تزریق هوا واکنش نشان می دهند. شبیه سازی فرآیند در این حالت پس از 150 روز از آغاز فرآیند نشان می دهد با عبور جبهه ی احتراق از بلوک های مخزن، دما در این بلوک ها به حداکثر مقدار خود می رسد که این میزان در بیشترین حالت حدود 870 درجه ی فارنهایت می باشد. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه این تحقیق که می تواند زمینه های جالبی را در مدلسازی مخزن فراهم کند، ارائه شده است.